KR20200114077A - 마이크로 led 전사 장치 및 이를 이용한 마이크로 led 전사 방법 - Google Patents

마이크로 led 전사 장치 및 이를 이용한 마이크로 led 전사 방법 Download PDF

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KR20200114077A
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KR
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micro led
laser light
relay substrate
micro
bonding layer
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Application number
KR1020190035184A
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이윤석
박상무
곽도영
김병철
김은혜
오민섭
이동엽
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삼성전자주식회사
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83399—Material
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H01L2224/83851—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester being an anisotropic conductive adhesive
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/83905—Combinations of bonding methods provided for in at least two different groups from H01L2224/838 - H01L2224/83904
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9211—Parallel connecting processes
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93—Batch processes
    • H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/27—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
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Abstract

마이크로 LED 전사 장치가 제공된다. 마이크로 LED 전사 장치는, 적어도 하나의 마이크로 LED가 하부에 배치된 중계 기판을 이송하는 이송파트, 중계 기판의 상부에 배치되고, 적어도 하나의 마이크로 LED 각각의 위치에 대응하는 복수의 개구가 형성된 마스크, 제1 레이저 광을 마스크로 조사하는 제1 레이저, 제1 레이저 광의 제1 파장과 다른 제2 파장의 제2 레이저 광을 마스크로 조사하는 제2 레이저 및 적어도 하나의 마이크로 LED가 타겟 기판의 결합층 상부에 접촉하도록 이송파트를 제어하고, 결합층과 적어도 하나의 마이크로 LED가 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광과 제2 레이저 광을 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 순차적으로 조사하도록 제1 레이저와 제2 레이저를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

마이크로 LED 전사 장치 및 이를 이용한 마이크로 LED 전사 방법{MICRO LED TRANSFER DEVICE AND MICRO LED TRANSFERRING METHOD USING THE SAME}
본 개시는 전사 효율이 향상된 마이크로 LED 전사 장치 및 이를 이용한 마이크로 LED 전사 방법에 관한 것이다.
자발광 디스플레이 소자인 마이크로 LED는 스스로 빛을 내는 초소형 무기 발광소자이며, 가로, 세로 및 높이가 10 ~ 100 마이크로미터(μm) 크기의 초소형 LED를 지칭할 수 있다. 아울러, 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 장치는 초소형의 마이크로 LED를 적게는 수만에서 많게는 수천만개를 실장하여 제조되고 있다.
마이크로 LED는 웨이퍼 상에서 칩 형태로 제조되고, 타겟 기판 상에 배치됨으로써 디스플레이의 발광 모듈을 구성할 수 있다.
이때, 마이크로 LED를 타겟 기판 상에 배치하는 전사 과정은 마이크로 LED를 타겟 기판상에 전기적으로 연결시킴과 동시에 기 설정된 위치에서 일정한 간격으로 배치해야 하므로 정밀한 배치와 접합(bonding) 공정이 필요하다.
본 개시의 목적은 마이크로 LED의 전사 효율이 향상된 새로운 마이크로 LED 전사 장치 및 이를 이용한 마이크로 LED 전사 방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는 마이크로 LED 전사 장치에 있어서, 적어도 하나의 마이크로 LED가 하부에 배치된 중계 기판을 이송하는 이송파트, 상기 중계 기판의 상부에 배치되고, 적어도 하나의 마이크로 LED 각각의 위치에 대응하는 복수의 개구가 형성된 마스크, 제1 레이저 광을 상기 마스크로 조사하는 제1 레이저, 상기 제1 레이저 광의 제1 파장과 다른 제2 파장의 제2 레이저 광을 상기 마스크로 조사하는 제2 레이저 및 상기 적어도 하나의 마이크로 LED가 타겟 기판의 결합층 상부에 접촉하도록 상기 이송파트를 제어하고, 상기 결합층과 상기 적어도 하나의 마이크로 LED가 접촉한 상태에서, 상기 제1 레이저 광과 상기 제2 레이저 광을 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 순차적으로 조사하도록 상기 제1 레이저와 상기 제2 레이저를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 타겟 기판은 기 설정된 위치에 형성된 복수의 접속 패드를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED 각각에 형성된 복수의 전극 패드와 상기 복수의 접속 패드가 마주보도록, 상기 이송파트를 제어할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제1 레이저 광 및 상기 제2 레이저 광이 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 조사되는 동안, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED가 상기 결합층을 지속적으로 가압하도록, 상기 이송파트를 제어할 수 있다.
상기 적어도 하나의 마이크로 LED는, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED의 특성 정보에 기초하여, 복수의 영역 간의 출력 특성이 균일하도록 상기 중계 기판 상에 배치될 수 있다.
상기 적어도 하나의 마이크로 LED는, 적색광을 방출하는 제1 마이크로 LED, 녹색광을 방출하는 제2 마이크로 LED 및 청색광을 방출하는 제3 마이크로 LED를 포함하며, 상기 제1 내지 제3 마이크로 LED는 상기 중계 기판 상에 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 결합층은 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anisotropi conductive paste)일 수 있다.
상기 결합층은 폴리머(polymer)고, 상기 복수의 접속 패드 각각에는 솔더 페이스트(solder paste)가 형성될 수 있다.
상기 중계 기판과 상기 적어도 하나의 마이크로 LED 사이에 배치된 접착층을 더 포함하고, 상기 접착층은 상기 제1 레이저 광을 조사받은 영역에 위치한 마이크로 LED를 상기 접착층으로부터 분리시킬 수 있다.
상기 제1 파장은 자외선(UV, ultraviolet ray) 영역의 파장이고, 상기 제2 파장은 적외선(IR, infrared ray) 영역의 파장일 수 있다.
상기 적어도 하나의 마이크로 LED가 상기 타겟 기판에 접합(bonding)된 경우, 상기 결합층은 상기 적어도 하나의 마이크로 LED의 측면을 감쌀 수 있다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는 마이크로 LED 전사 방법에 있어서, 중계 기판이 타겟 기판의 상부에 정렬하도록 상기 중계 기판을 이송하는 단계, 상기 중계 기판에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED를 상기 타겟 기판 상에 형성된 결합층과 접촉시키는 단계, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED와 상기 결합층이 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광을 복수의 개구가 형성된 마스크를 통하여 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 조사하는 단계 및 상기 제1 레이저 광을 조사한 후, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED와 상기 결합층이 접촉한 상태에서 제2 레이저 광을 상기 마스크를 통하여 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 순차적으로 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 레이저 광 및 상기 제2 레이저 광이 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 조사되는 동안, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED가 상기 결합층을 지속적으로 가압할 수 있다.
상기 중계 기판에 배치된 상기 적어도 하나의 마이크로 LED는 상기 타겟 기판상으로 일괄적으로 전사될 수 있다.
상기 제1 레이저 광을 조사하는 단계는, 상기 중계 기판과 상기 적어도 하나의 마이크로 LED 사이에 배치된 접착층의 상기 제1 레이저 광을 조사받은 영역에 위치한 마이크로 LED를 상기 접착층으로부터 분리시킬 수 있다.
상기 적어도 하나의 마이크로 LED는 상기 적어도 하나의 마이크로 LED의 특성 정보에 기초하여, 복수의 영역 간의 출력 특성이 균일하도록 상기 중계 기판 상에 배치될 수 있다.
상기 중계 기판을 이송하는 단계는, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED 각각에 형성된 복수의 전극 패드와 상기 타겟 기판 상에 형성된 복수의 접속 패드가 마주보도록 정렬할 수 있다.
상기 제2 레이저를 조사하는 단계는, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED의 상기 복수의 전극 패드와 상기 타겟 기판의 상기 복수의 접속 패드를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
상기 결합층은 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anisotropic conductive paste)일 수 있다.
상기 결합층은 폴리머이고, 상기 복수의 접속 패드 각각에는 솔더 페이스트(solder paste)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는, 마이크로 LED 전사 방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서, 중계 기판이 타겟 기판의 상부에 정렬하도록 상기 중계 기판을 이송하는 단계, 상기 중계 기판에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED를 상기 타겟 기판 상에 형성된 결합층과 접촉시키는 단계, 기 적어도 하나의 마이크로 LED와 상기 결합층이 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광을 복수의 개구가 형성된 마스크를 통하여 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 조사하는 단계 및 상기 제1 레이저 광을 조사한 후, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED와 상기 결합층이 접촉한 상태에서 제2 레이저 광을 상기 마스크를 통하여 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 순차적으로 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 장치를 나타낸 개요도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 메모리와 프로세서를 나타낸 블록도이다.
도 3a는 웨이퍼를 나타낸 상면도이다.
도 3b는 도 3a에서 제조 마이크로 LED의 특성 정보를 나타낸 상면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 중계 기판에 배치된 마이크로 LED 중 일부의 특성 정보를 나타낸 하면도이다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따른 중계 기판에 배치된 마이크로 LED를 나타낸 하면도이다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 중계 기판에 배치된 마이크로 LED를 나타낸 하면도이다.
도 5c는 본 개시의 변형 실시예에 따른 중계 기판에 배치된 마이크로 LED를 나타낸 하면도이다.
도 5d는 본 개시의 다른 변형 실시예에 따른 중계 기판에 배치된 마이크로 LED를 나타낸 하면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 기판을 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 기판 상에 중계 기판이 배치된 것을 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 기판과 적어도 하나의 마이크로 LED가 접촉한 상태를 나타낸 측면도이다.
도 9는 도 8의 상태에서 제1 레이저 광을 조사하는 것을 나타낸 측면도이다.
도 10a는 도 9의 단계 이후에 제2 레이저 광을 조사하는 것을 나타낸 측면도이다.
도 10b는 도 10a의 E 영역을 나타낸 확대도이다.
도 11a는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 기판과 중계 기판이 분리되는 것을 나타낸 측면도이다.
도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 마이크로 LED가 전사된 타겟 기판을 나타낸 측면도이다.
도 12는 본 개시의 다른 실시예에 따른 타겟 기판을 나타낸 측면도이다.
도 13은 본 개시의 다른 실시예에 따른 타겟 기판과 적어도 하나의 마이크로 LED가 접촉한 상태를 나타낸 측면도이다.
도 14는 도 13의 상태에서 제1 레이저 광을 조사하는 것을 나타낸 측면도이다.
도 15는 도 14의 단계 이후에 제2 레이저 광을 조사하는 것을 나타낸 측면도이다.
도 16은 본 개시의 다른 실시예에 따른 타겟 기판과 중계 기판이 분리되는 것을 나타낸 측면도이다.
도 17은 본 개시의 다른 실시예에 따른 적어도 하나의 마이크로 LED가 전사된 타겟 기판을 나타낸 측면도이다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 방법을 나타낸 블록도이다.
본 개시의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들에 대한 설명은 본 개시의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 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 1 내지 도 2를 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 장치(1)에 대해 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 장치(1)를 나타낸 개요도이고, 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 메모리(90)와 프로세서(100)를 나타낸 블록도이다.
마이크로 LED 전사 장치(1)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 타겟 기판(40) 상에 전사시키는 장치이다. 마이크로 LED 전사 장치(1)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 하부에 배치된 중계 기판(20)을 이송하는 이송파트(10), 중계 기판(20)의 상부에 배치되고 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각의 위치에 대응하는 복수의 개구(31)가 형성된 마스크(30), 제1 레이저 광을 마스크(30)로 조사하는 제1 레이저(70) 및 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 타겟 기판(40)의 결합층(41-1) 상부에 접촉하도록 이송파트(10)를 제어하고, 결합층(41-1)과 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광을 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 조사하도록 제1 레이저(70)를 제어하는 프로세서(100)를 포함할 수 있다.
이송파트(10)는 중계 기판(20)과 연결되어 중계 기판(20)을 이동시킬 수 있는 고정 부재(11) 및 고정 부재(11)와 연결되어 고정 부재(11)의 이동을 가이드하는 가이드 부재(12)를 포함할 수 있다.
아울러, 이송파트(10)는 중계 기판(20)을 타겟 기판(40) 상에서 공간 좌표계(X, Y, Z 축)를 따라 상하좌우로 이동할 수 있을 뿐만 아니라, X, Y, Z축을 중심으로 회전할 수 있다.
이에 따라, 이송파트(10)는 중계 기판(20)을 고정 시킨 상태에서, 스테이지(50) 상에 배치된 복수 개의 타겟 기판(40)의 다양한 위치로 이동할 수 있다.
고정 부재(11)는 중계 기판(20)의 가장자리 영역을 고정 시키는 것을 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 중계 기판(20)의 다양한 부분과 연결되어 중계 기판(20)을 안정적으로 고정 시킬 수 있으면 다양한 구조로 구성될 수 있다.
가이드 부재(12)는 타겟 기판(40)의 상부에 배치되어, 중계 기판(20)과 연결된 고정 부재(11)를 타겟 기판(40) 상으로 이동시킬 수 있다. 가이드 부재(12)는 도시하지 않은 구조체에 결합될 수 있다.
아울러, 가이드 부재(12)는 다중 관절 구조, 피스톤 구조, 슬라이딩 구조 등의 다양한 구조를 통해 고정 부재(11)를 이동시킬 수 있다. 또한, 필요에 따라, 가이드 부재(12) 자체가 이동할 수도 있다.
이에 따라, 이송파트(10)는 중계 기판(20)과 타겟 기판(40)이 대응되도록 중계 기판(20)을 타겟 기판(40)에 대해 정렬할 수 있다.
구체적으로, 이송파트(10)는 중계 기판(20)의 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각과 타겟 기판(40) 상에 형성된 복수의 접속 패드(48) 각각이 마주하도록, 중계 기판(20)을 이동시킬 수 있다.
중계 기판(20)은 웨이퍼(110, 도 3a 참조) 상에 제조된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 특성 정보에 기초하여, 복수의 영역 간의 출력 특성이 균일하도록, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 배치될 수 있다.
즉, 웨이퍼(110) 상에 생산된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 각각의 출력 특성을 고려하여, 중계 기판(20) 상에 재배열될 수 있다.
중계 기판(20) 상에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 재배열 된 배치 구조에 대해서는 도 3a 및 도 5d를 참조하여 후술한다.
아울러, 중계 기판(20)은 웨이퍼(110)의 크기보다 클 수 있으며, 타겟 기판(40)의 크기와 대응될 수 있다. 이에 따라, 중계 기판(20) 상에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 타겟 기판(40) 상에 일괄적으로 전사됨으로써, 제품에 적용되는 타겟 기판(40)의 제조 시간 및 공정 수를 줄일 수 있다.
또한, 중계 기판(20)은, 중계 기판(20)의 일면과 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 사이에 배치된 접착층(21)을 포함할 수 있다.
접착층(21)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 중계 기판(20)을 접착시키는 것으로서, 접착성을 가지는 폴리머로 구성될 수 있다. 예를 들어, 접착층(21)은 폴리아미드(PI)로 구성될 수 있다.
아울러, 접착층(21)은 특정 파장대의 레이저를 조사받은 영역에 대해 접착성을 잃는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착층(21)의 제1 파장의 제1 레이저 광(70-L)을 조사받은 조사 영역(21-1, 도 9 참조)은 접착성을 잃어, 조사 영역(21-1)에 배치된 마이크로 LED(60)는 중계 기판(20)과 분리될 수 있다.
구체적으로, 접착층(21)은 자외선(UV, ultraviolet ray) 영역의 제1 파장을 가지는 제1 레이저 광(70-L)에만 반응하여 접착성을 잃어버리고, 다른 파장대의 레이저 광에 대해서는 반응하지 않는다.
예를 들어, 제1 파장은 10nm 내지 400nm일 수 있다. 더욱 구체적으로, 제1 파장은 248nm 내지 345nm일 수 있다.
따라서, 접착층(21)은 기 설정된 위치에 선택적으로 제1 파장을 가지는 제1 레이저 광(70-L)을 조사함으로써, 접착층(21)에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 중 조사 영역(21-1)에 위치한 마이크로 LED(60)만을 중계 기판(20)과 분리할 수 있다.
마스크(30)는 중계 기판(20) 상에 배치되어, 마스크(30)에 형성된 복수의 개구(31)를 통해 제1 레이저(70)에서 방출되는 제1 레이저 광(70-L) 및 제2 레이저(80)에서 방출되는 제2 레이저 광(80-L, 도 10a 참조)을 중계 기판(20) 상으로 통과시킬 수 있다.
구체적으로, 복수의 개구(31)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각의 위치에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
이에 따라, 복수의 개구(31)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 배치된 위치에만 선택적으로 제1 레이저 광(70-L) 및 제2 레이저 광(80-L)을 조사할 수 있다.
아울러, 마스크(30)는 레이저 광이 통과할 수 없는 재질로 구성되며, 레이저 광에 대한 내구성을 위해 내열성을 가질 수 있다. 아울러, 마스크(30)의 상부에는 레이저 광에 대한 내열성을 높이기 위한 내열 물질이 도포될 수 있다.
따라서, 마스크(30)는 레이저 광을 복수의 개구(31)를 통해서만 중계 기판(20)으로 조사할 수 있다.
아울러, 마스크(30)는 프로세서(100)에 의해 중계 기판(20) 상으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 마스크(30)는 복수의 개구(31)와 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 배치된 위치를 정렬할 수 있다. 또한, 마스크(30)의 교체가 필요할 경우, 마스크(30)는 새로운 마스크로 교체될 수 있다.
타겟 기판(40)은 타겟 기판(40) 상에 전사된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 고정 시킴과 동시에 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 타겟 기판(40)은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 포함하는 박막 트랜지스터 층을 가질 수 있다.
즉, 타겟 기판(40)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 작동을 통해 디스플레이 상의 영상을 구현할 수 있다.
타겟 기판(40)은 제품에 사용될 크기에 따라 다양한 크기로 구성될 수 있다.
타겟 기판(40)의 구체적인 구조는 도 6을 참조하여 구체적으로 후술한다.
마이크로 LED(60)는 복수 개로 구성되며 접착층(21)을 통해 중계 기판(20)의 하부에 고정될 수 있다.
마이크로 LED(60)는 가로, 세로 및 높이가 100μm이하인 크기의 무기 발광물질로 이루어지고, 전원이 공급되는 경우 스스로 광을 조사할 수 있다.
아울러, 마이크로 LED(60)는 빠른 반응속도, 낮은 전력, 높은 휘도를 가지고 있어, 차세대 디스플레이의 발광 소자로서 각광받고 있다. 구체적으로, 마이크로 LED(60)는 기존 LCD 또는 OLED에 비해 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높다.
즉, 기존 LCD 또는 OLED 디스플레이에 비해 “와트 당 밝기”가 더 높다. 이로 인해 마이크로 LED(60)가 기존 LED 또는 OLED에 비해 약 절반 정도의 에너지로도 동일한 밝기를 낼 수 있게 된다.
이외에도 마이크로 LED(60)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.
제1 레이저(70)는 중계 기판(20)의 하부에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 리프트-오프(lift off)시키기 위한 제1 레이저 광(70-L)을 방출할 수 있다.
제1 레이저(70)는 중계 기판(20)의 상부에 배치되어 중계 기판(20)의 상부를 향해 제1 레이저 광(70-L)을 바로 조사하거나, 제1 레이저 광(70-L)의 경로에 P-lens와 같은 부재를 도입하여, 광의 방향성을 변화시킬 수 있다.
즉, 제1 레이저(70)는 중계 기판(20) 상부에 제1 레이저 광(70-L)을 조사할 수 있으면, 마이크로 LED 전사 장치(1)의 다양한 위치에 배치될 수 있다.
아울러, 제1 레이저(70)는 점 레이저 또는 라인 레이저 등 다양한 종류의 레이저 광을 방출할 수 있다.
또한, 제1 레이저(70)는 중계 기판(20)의 접착층(21)과 반응할 수 있는 제1 파장의 제1 레이저 광(70-L)을 조사할 수 있다. 여기서, 제1 파장은 접착층(21)과 반응하여 접착층(21)의 접착성을 없애는 파장대로서, 접착층(21)이 반응하는 파장대일 수 있다.
이에 따라, 제1 파장의 제1 레이저 광(70-L)은 중계 기판(20)으로부터 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 리프트 오프(lift off)시킬 수 있다. 즉, 제1 파장의 제1 레이저 광(70-L)은 중계 기판(20)으로부터 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 분리(seperating)시킬 수 있다.
아울러, 마이크로 LED 전사 장치(1)는 제1 레이저 광(70-L)의 제1 파장과 다른 제2 파장의 제2 레이저 광(80-L)을 마스크(30)로 조사하는 제2 레이저(80)를 포함한다.
제2 레이저(80)는 중계 기판(20)의 상부에 배치되어 중계 기판(20)의 상부를 향해 제2 레이저 광(80-L)을 바로 조사하거나, 제2 레이저 광(80-L)의 경로에 P-lens와 같은 부재를 도입하여, 광의 방향성을 변화시킬 수 있다.
즉, 제2 레이저(80)는 중계 기판(20) 상부에 제1 레이저 광(80-L)을 조사할 수 있으면, 마이크로 LED 전사 장치(1)의 다양한 위치에 배치될 수 있다.
아울러, 제2 레이저(80)는 점 레이저 또는 라인 레이저 등 다양한 종류의 레이저 광을 방출할 수 있다.
또한, 제2 레이저(80)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)을 타겟 기판(40) 상에 접합시킬 수 있는 제2 파장의 제2 레이저 광(80-L)을 조사할 수 있다.
예를 들어, 제2 레이저 광(80-L)이 중계 기판(20) 상으로 조사되는 경우, 제2 레이저 광(80-L)의 열이 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 통해 타겟 기판(40) 상에 형성된 결합층(41-1, 41-2)으로 전달될 수 있다.
이에 따라, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 접촉된 결합층(41-1, 41-2)의 일부 영역의 점성이 변화하게 되고, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48)와 인접하게 이동하여 배치될 수 있다.
즉, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 접촉된 결합층(41-1, 41-2)의 일부 영역의 점성이 변할 수 있다. 여기서, 점성이 변하는 것은, 결합층(41-4, 41-2)의 분자간의 거리 및 배열이 변화되는 것을 의미할 수 있다.
이후, 제2 파장의 제2 레이저 광(80-L)은 타겟 기판(40)과 전기적, 물리적으로 연결될 수 있다.
이때, 제2 파장은 제1 파장과 다르며, 제1 파장과 달리 접착층(21)과 반응하지 않는 파장대일 수 있다. 예를 들어, 제2 파장은 적외선 영역(IR, infrared ray)의 파장일 수 있다. 구체적으로, 제2 파장은 750nm에서 1mm일 수 있다. 더욱 구체적으로, 제2 파장은 980nm일 수 있다.
즉, 제1 파장의 제1 레이저 광(70-L)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 중계 기판(20)으로부터 분리시킬 수 있으며, 제2 파장의 제2 레이저 광(80―L)은 분리된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 타겟 기판(40)에 연결시킬 수 있다.
도 2를 참조할 때, 메모리(90)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각의 특성 정보가 저장되며, 프로세서(100)는 이송파트(10), 마스크(30), 제1 레이저(70) 및 제2 레이저(80)를 포함한 마이크로 LED 전사 장치(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
메모리(90)는 마이크로 LED 전사 장치(1)에 내재 될 수 있다. 아울러, 메모리(90)는 플래시 메모리 타입(flash memory), 롬(ROM), 램(RAM), 하드 디스크(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
아울러, 도 2에 도시된 바와 같이, 메모리(90)는 프로세서(100)와 전기적으로 연결되어 있어 프로세서(100)와 상호 간 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 이에 따라, 메모리(90)는 입력되거나 조사된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 특성 정보를 저장하여 프로세서(100)에 저장된 특성 정보를 전송할 수 있다.
프로세서(100)는 마이크로 LED 전사 장치(1)에 내재되며, 마이크로 LED 전사 장치(1)의 전반적인 동작을 제어한다. 아울러, 프로세서(100)는 마이크로 LED 전사 장치(1)의 전반적인 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(100)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 타겟 기판(40)의 결합층(41-1) 상부에 접촉하도록 이송파트(10)를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(100)는 결합층(41-1)과 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광(70-L)을 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 조사하도록 제1 레이저(70)를 제어할 수 있다.
아울러, 프로세서(100)는 결합층(41-1)과 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광(70-L)을 조사한 이후, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 제2 레이저 광(80-L)을 순차적으로 조사하도록 제2 레이저(80)를 제어할 수 있다.
다만, 하나의 프로세서(100)에 의해 모든 구성을 제어하는 것에 한정되지 않고, 다수의 독립된 프로세서를 이용하여, 각 구성을 제어할 수도 있다.
여기서, 프로세서(100)는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), controller, 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
아울러, 프로세서(100)는 메모리(90)와 전기적으로 연결되어, 메모리(90)에 저장된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 특성 정보를 이용할 수 있다.
이하에서는, 도 3a 내지 도 5b를 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 중계 기판(20) 상에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 재배열 과정 및 구조에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3a는 웨이퍼(110)를 나타낸 상면도이고, 도 3b는 도 3a에서 제조 마이크로 LED(111)의 특성 정보를 나타낸 상면도이며, 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 중계 기판(20)에 배치된 마이크로 LED(60) 중 일부의 특성 정보를 나타낸 하면도이고, 도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따른 중계 기판(20)에 배치된 마이크로 LED(60)를 나타낸 하면도이며, 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 중계 기판(20)에 배치된 마이크로 LED(60)를 나타낸 하면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)에는 복수의 제조 마이크로 LED(111)가 배치될 수 있다. 다만, 웨이퍼(110)에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(111)의 개수는 설명의 편의를 위해 도시한 것이며, 도 3a에 형성된 개수 및 크기에 제한되는 것이 아니다.
아울러, 제조 마이크로 LED(111)는 웨이퍼(110) 상에 제조된 상태의 마이크로 LED를 의미하며, 중계 기판(20) 상의 마이크로 LED(60)는 제조 마이크로 LED(111)의 특성 정보에 기초하여 재배열된 상태의 마이크로 LED(60)를 의미할 수 있다.
복수의 제조 마이크로 LED(111)는 제조 과정에 있어서 제작 공차에 의해 중계 기판(20) 상의 특정 영역(S)의 특성이 좋을 수 있다. 구체적으로, 중계 기판(20) 상의 특정 영역(S) 내에 위치한 마이크로 LED의 특성은 중계 기판(20)의 특정 영역(S) 이외의 영역에 위치한 복수의 제조 마이크로 LED(111)의 특성보다 좋을 수 있다.
여기서, 복수의 제조 마이크로 LED(111)의 특성은 출력 파장, 휘도, 성능 등급 중 적어도 하나일 수 있다.
구체적으로, 출력 파장은 제조 마이크로 LED(111)가 방출하여 나타내는 색상과 관련된 것으로, 출력 파장에 따라 제조 마이크로 LED(111)가 나타내는 색상이 달라질 수 있다.
예를 들어, 제조 마이크로 LED(111)가 약 630nm 내지 780nm 파장대의 광을 방출할 경우 빨강색을 낼 수 있으며, 약 520nm 내지 570nm 파장대의 광을 방출할 경우 초록색을 나타낼 수 있고, 약 420nm 내지 480nm 파장대의 광을 방출할 경우 파란색을 나타낼 수 있다.
더욱 구체적으로, 중계 기판(20) 상에 약 520nm 내지 570nm 파장대의 초록색 광을 나타내는 마이크로 LED가 배치된 경우에도, 약 520nm에 가까운 파장대는 청녹색을 나타낼 수 있으며, 약 570nm에 가까운 파장대는 황녹색을 나타낼 수 있다.
따라서, 제조 마이크로 LED(111)가 방출하는 출력 파장에 따라서도 제조 마이크로 LED(111)의 특성은 달라질 수 있다.
또한, 휘도는 일정한 범위를 가진 광원의 밝기를 나타내는 것으로 중계 기판(20)에 배치된 복수의 제조 마이크로 LED(111)의 휘도에 따라 복수의 제조 마이크로 LED(111)가 나타내는 밝기는 달라질 수 있다.
아울러, 성능 등급은 출력 파장 또는 휘도를 특정 기준에 따라 분류한 것이며, 특정 기준은 사용자의 필요에 따라 다양할 수 있다.
예를 들어, 성능 등급이 출력 파장을 기준으로 할 경우, 특정 기준의 파장대에 가까울수록 높은 성능 등급으로 설정할 수 있으며, 특정 기준의 파장대에 멀어질수록 낮은 성능 등급으로 설정할 수 있다.
또한, 성능 등급이 휘도를 기준으로 할 경우, 높은 휘도를 가질수록 높은 성능 등급으로 설정할 수 있으며, 낮은 휘도를 가질수록 낮은 성능 등급을 설정할 수 있다.
아울러, 성능 등급은 사용자의 임의의 기준에 따라 출력 파장과 휘도를 모두 고려할 수 있다. 예를 들어, 제조 마이크로 LED(111)에서 사용자가 구현하고자 하는 특성에 따라 출력 파장에 U/100의 비중을 두고(여기서 U는 100이하의 자연수), 휘도에 (100-U)/100을 비중을 두고 성능 등급을 설정할 수 있다.
도 3b를 참조할 때, 복수의 제조 마이크로 LED(111)의 특성은 중계 기판(20)에 배치된 복수의 제조 마이크로 LED(111)에 대해 외부의 측정장치(미도시)를 이용하여 측정될 수 있다. 이후, 측정된 특성 정보는 메모리(90)에 저장될 수 있다.
프로세서(100)는 메모리(90)에 저장된 특성 정보를 이용하여, 중계 기판(20)에 배치된 복수의 제조 마이크로 LED(111) 각각에 대한 성능 등급을 결정할 수 있다.
또한, 프로세서(100)는 메모리(90)에 저장된 특성 정보 및 결정된 성능 등급을 기초로, 중계 기판(20)을 복수의 영역(A, B, C, D)으로 구획할 수 있다.
예를 들어, 중계 기판(20)의 A영역 내에서 1등급의 성능을 가지는 마이크로 LED는 A1-마이크로 LED이라 할 수 있으며, A영역 내에서 5등급의 성능을 가지는 칩은 A5-마이크로 LED이라 할 수 있다.
마찬가지로, 중계 기판(20)의 B영역 내에서 1등급의 성능을 가지는 칩은 B1-마이크로 LED라 할 수 있으며, B영역 내에서 5등급의 성능을 가지는 칩은 B5-마이크로 LED라 할 수 있다.
아울러, 프로세서(100)는 중계 기판(20)을 복수의 영역(Q3 내지 Q5, 도 4 참조)으로 구획하고 중계 기판(20)을 구성하는 복수의 영역(Q3 내지 Q5) 간의 출력 특성이 균일하도록, 복수의 제조 마이크로 LED(111) 각각의 배치 위치를 결정할 수 있다.
여기서, 배치 위치는 복수의 제조 마이크로 LED(111)가 중계 기판(20)에 배치되는 위치를 의미하며, 이는 복수의 제조 마이크로 LED(111)가 재배치되는 배열을 의미한다.
구체적으로, 프로세서(100)는 중계 기판(20) 및 중계 기판(20) 각각을 복수의 영역(제1 기판의 A, B, C, D 및 중계 기판의 Q3 내지 Q5)으로 구획하고 중계 기판(20)을 구성하는 복수의 영역(Q3 내지 Q5) 간의 출력 특성이 균일하고, 중계 기판(20)의 일 영역(Q3, Q4, Q5)에 중계 기판(20)의 서로 다른 영역(A, B, C, D) 내의 적어도 하나의 마이크로 LED가 배치되도록 복수의 제조 마이크로 LED(111) 각각의 배치 위치를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참조할 때, 중계 기판(20) 상의 제1 영역(Q1)에 포함되는 A5-마이크로 LED, B1-마이크로 LED의 성능 등급의 평균값은 3이며, 제2 영역(Q2)에 포함되는 A3-마이크로 LED, B3-마이크로 LED의 성능 등급의 평균값은 3이며, 제3 영역(Q3)에 포함되는 A1-마이크로 LED, B5-마이크로 LED의 성능 등급의 평균값은 3이 되는 복수의 제조 마이크로 LED(111)의 배치위치를 결정할 수 있다.
여기서, 출력 특성은 특성 정보를 구성하는 출력 파장, 휘도, 성능 등급 중 어느 하나에 해당할 수 있다.
아울러, 특정 영역(Q1 내지 Q3)은 임의의 영역이며 사용자의 선택에 따라 다양한 형상, 범위, 넓이일 수 있다.
또한, 특정 영역(Q1 내지 Q3) 간의 평균값, 표준 편차는 중계 기판(20)에 실장되는 복수의 제조 마이크로 LED(111)의 성능 등급이 고른 분포를 가지는 것을 판단하기 위한 하나의 예로서 개시한 것이다.
따라서, 복수의 제조 마이크로 LED(111)의 성능 등급이 고른 분포를 판단하기 위해서는 특정 영역(Q1 내지 Q3)의 평균값, 표준 편차뿐만 아니라, 분산, 산포도 등 통계학에 이용될 수 있는 다양한 분포도의 측정 산술 방법이 사용될 수 있다.
아울러, 특정 영역에 포함되는 모든 제조 마이크로 LED(111)의 성능 등급을 평가하는 것에 제한되지 않고, 특정 영역에 포함되는 적어도 하나의 마이크로 LED의 표본을 산출하여 각 성능 등급을 분포도를 판단할 수 있다.
이에 따라, 웨이퍼(110) 상의 복수의 제조 마이크로 LED(111)는 복수의 제조 마이크로 LED(111)의 특성 정보에 기초하여, 복수의 영역 간의 출력 특성이 균일하도록 중계 기판(20) 상에 배치될 수 있다.
따라서, 중계 기판(20)의 성능의 차이가 나는 복수의 제조 마이크로 LED(111)의 다양한 영역에서 필요한 마이크로 LED를 선택적으로 중계 기판(20) 상에 전사함으로써, 전사 효율을 향상시키고 복수의 제조 마이크로 LED(111)를 효율적으로 사용하여, 제조 비용을 낮출 수 있다.
이후, 도 5a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110) 상의 복수의 제조 마이크로 LED(111)의 재배열을 통해, 중계 기판(20) 상에는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 배열될 수 있다.
여기서, 도 5a 내지 도 5d는 설명의 편의를 위해, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)를 도시하지 않는다.
적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 복수 개로 구성되는 경우, 마이크로 LED(60)는 적색광을 방출하는 제1 마이크로 LED(61), 녹색광을 방출하는 제2 마이크로 LED(62) 및 청색광을 방출하는 제3 마이크로 LED(63)를 포함하며, 제1 내지 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)는 중계 기판(20) 상에 순차적으로 배치될 수 있다.
즉, 제1 내지 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)은 하나의 픽셀(P)을 구성할 수 있다. 구체적으로, 중계 기판(20) 상에는 제1 내지 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)가 일 열로 배치되어 하나의 픽셀(P)을 구성할 수 있다.
또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 중계 기판(20)의 제1 행에는 적색광을 방출하는 복수의 제1 마이크로 LED(R61)가 배치될 수 있으며, 제2 행에는 녹색광을 방출하는 복수의 제2 마이크로 LED(G62)가 배치될 수 있고, 제3 행에는 청색광을 방출하는 복수의 제3 마이크로 LED(B63)가 배치될 수 있다.
여기서, 각각의 행에 배치된 마이크로 LED는 단색의 제조된 웨이퍼(110) 상에서 마이크로 LED의 특성 정보에 기초하여 출력 특성이 균일하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 중계 기판(20)에 배치된 마이크로 LED(60)는 중계 기판(20) 상의 출력 특성이 균일하도록 배치된 상태이다. 따라서, 중계 기판(20) 상의 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 제품에 적용되는 타겟 기판(40) 상에 일괄적으로 전사됨으로써, 타겟 기판(40)의 균일한 휘도 및 색상을 구현할 수 있다.
아울러, 타겟 기판(40) 상의 균일한 휘도를 위해, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 추가적으로 재배열하는 공정을 줄일 수 있다.
이하에서는, 도 5c를 참조하여, 본 개시의 변형 실시예에 따른 중계 기판(20`)에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)에 대해 설명한다.
도 5c는 본 개시의 변형 실시예에 따른 중계 기판(20`)에 배치된 마이크로 LED(60)를 나타낸 하면도이다. 여기서, 동일한 구성인 제1 마이크로 LED(61), 제2 마이크로 LED(62) 및 제3 마이크로 LED(63)에 대해서는 동일한 부재번호를 사용하였으며 중복되는 설명은 생략한다.
적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 제1 내지 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)는 하나의 픽셀(P)을 구성할 수 있으면 충분하며, 다양하게 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)은 중계 기판(20`) 상에'ㄱ(꺾어져 배치)'자 형태로 배치될 수 있다.
이에 따라, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 하나의 픽셀(P)을 일 단위로 복수 개의 픽셀(P)이 중계 기판(20`) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 픽셀(P)의 중심점 사이의 거리는 동일할 수 있다.
즉, 하나의 픽셀(P)은 제1 내지 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)으로 구성되면 충분하며, 하나의 픽셀(P) 내부의 제1 내지 제3 마이크로 LED(61, 62, 63) 배치구조는 다양할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제3 마이크로 LED(61, 62, 63)은 가로로 나란히 배치되거나, 세로로 나란히 배치되거나, 꺾어져 배치되는 등, 필요에 따라 다양하게 배치될 수 있다.
이하에서는, 도 5d를 참조하여, 본 개시의 다른 변형 실시예에 따른 중계 기판(20``)의 구조에 대해 설명한다.
도 5d는 본 개시의 다른 변형 실시예에 따른 중계 기판(20``)에 배치된 마이크로 LED(60)를 나타낸 하면도이다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 중계 기판(20``)의 크기는 타겟 기판(40)과 대응하도록 다양한 크기로 구비될 수 있다. 예를 들어, 중계 기판(20``)은 타겟 기판(40)에 일괄적으로 전사될 수 있는 개수의 마이크로 LED(60)를 수용할 수 있는 크기로 구비될 수 있다.
이에 따라, 중계 기판(20``)에 접착된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 한번의 전사 과정을 통해 일괄적으로 타겟 기판(40) 상에 전사될 수 있다. 따라서, 기 설정된 수의 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 요구되는 타겟 기판(40) 크기에 맞추어 중계 기판(20``)의 사이즈를 결정함으로써, 타겟 기판(40)으로의 전사 수를 줄일 수 있다.
이하에서는, 도 6 내지 도 11b를 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 과정에 대해 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 기판(40)을 나타낸 측면도이고, 도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 기판(40) 상에 중계 기판(20)이 배치된 것을 나타낸 측면도이며, 도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 기판(40)과 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 접촉한 상태를 나타낸 측면도이고, 도 9는 도 8의 상태에서 제1 레이저 광(70-L)을 조사하는 것을 나타낸 측면도이며, 도 10a는 도 9의 단계 이후에 제2 레이저 광(80-L)을 조사하는 것을 나타낸 측면도이고, 도 10b는 도 10a의 E 영역을 나타낸 확대도이며, 도 11a는 본 개시의 일 실시예에 따른 타겟 기판(40)과 중계 기판(20)이 분리되는 것을 나타낸 측면도이고, 도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 전사된 타겟 기판(40)을 나타낸 측면도이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 타겟 기판(40)은 타겟 기판(40)에 기 설정된 위치에 형성된 복수의 접속 패드(48) 및 타겟 기판(40) 상에 타겟 기판(40)의 상면(40a)과 복수의 접속 패드(48)를 커버하도록 형성된 결합층(41-1)을 포함할 수 있다.
복수의 접속 패드(48)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각에 형성된 복수의 전극 패드(68)와 전기적으로 연결되어, 타겟 기판(40)의 구동 신호를 복수의 접속 패드(48)와 연결된 마이크로 LED로 전달할 수 있다.
구체적으로, 복수의 접속 패드(48)는 타겟 기판(40) 내에 배치된 하나의 박막 트랜지스터(미도시)와 연결되어, 박막 트랜지스터(미도시)로부터 전달되는 전기적 신호를 하나의 마이크로 LED로 전달할 수 있다.
복수의 접속 패드(48)의 개수와 형상은 필요에 따라 다양할 수 있다.
결합층(41-1)은 타겟 기판(40)의 상면(40a)에 형성되어, 복수의 접속 패드(48) 사이의 간격 및 타겟 기판(40)의 상면(40a)을 커버할 수 있다.
결합층(41-1)은 제2 파장을 가지는 제2 레이저 광(80-L)에 직접 또는 간접적으로 반응하여, 점성이 변할 수 있다. 이에 따라, 결합층(41-1)은 제2 레이저 광(80-L)이 조사를 통해 일부의 점성이 변화됨으로써, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 복수의 접속 패드(48)에 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 결합층(41-1)의 일부 영역의 점성이 달라질 수 있다.
아울러, 결합층(41-1)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 타겟 기판(40) 상에 전사되는 경우, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 측면(60c, 도 10a)을 감쌀 수 있다.
즉, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 타겟 기판(40)에 접합(bonding)된 경우, 결합층(41-1)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 측면(60c)을 감쌀 수 있다.
이에 따라, 결합층(41-1)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 타겟 기판(40) 상에 안정적으로 고정시킬 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 전사된 타겟 기판(40)에 외부의 충격이 가해지더라도, 결합층(41-1)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 타겟 기판(40)과 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 결합층(41-1)은 비전도성의 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 결합층(41-1)이 복수의 접속 패드(48) 사이에 배치되어, 복수의 접속 패드(48) 사이에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 결합층(41-1)이 복수의 전극 패드(68) 사이에 배치되어, 복수의 접속 패드(48) 사이에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 마이크로 LED(60)가 미세한 크기임을 고려할 때, 미세한 간격으로 배치되는 복수의 접속 패드(48) 및 복수의 전극 패드(68) 사이의 전기적 쇼트(short)가 일어나는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 마이크로 LED(60) 및 타겟 기판(40)이 전기적으로 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 결합층(41-1)은 폴리머 층에 도전 입자(C)를 포함할 수 있다. 즉, 결합층(41-1)은 나노 또는 마이크로 단위의 도전 입자(C)가 함유된 폴리머 재질의 물질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 결합층(41-1)은 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anistropic conductive paste)일 수 있다. 예를 들어, 도전 입자(C)는 Ni, carbon, solder ball일 수 있다.
여기서, ACF란, 미세 도전 입자(C)를 접착수지에 혼합시켜 필름 상태로 만들고 한쪽 방향으로만 전기를 통하게한 이방성 도전막일 수 있다. 아울러, ACP란 미세 도전 입자(C)를 접착수지에 혼합시켜 접착성을 유지한 상태에서, 한쪽 방향으로만 전기를 통하게한 이방성 도전 물질일 수 있다..
이에 따라, 결합층(41-1)은 복수의 접속 패드(48) 사이 및 복수의 전극 패드(68) 사이의 절연을 구현함과 동시에, 도전 입자(C)를 통해 마주하는 복수의 접속 패드(48) 및 복수의 전극 패드(68)를 전기적으로 연결할 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 중계 기판(20)이 타겟 기판(40)의 상부에 정렬하도록 중계 기판(20)을 이송시킬 수 있다. 구체적으로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각에 형성된 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40) 상에 형성된 복수의 접속 패드(48)가 마주보도록, 중계 기판(20)이 타겟 기판(40)의 상부에 정렬될 수 있다.
즉, 프로세서(100)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각에 형성된 복수의 전극 패드(68)와 복수의 접속 패드(48)가 마주보도록, 이송파트(10)를 제어할 수 있다.
여기서, 중계 기판(20)에 접착된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 특성 정보에 기초하여, 중계 기판(20)의 복수의 영역 간의 출력 특성이 균일하도록 중계 기판(20)에 접착된 상태일 수 있다.
아울러, 프로세서(100)는 중계 기판(20)이 타겟 기판(40)의 상부에 정렬하도록 이송파트(10)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 중계 기판(20)이 수직 방향인 P1 방향으로만 이동함으로써, 복수의 접속 패드(48)와 복수의 전극 패드(68)는 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 중계 기판(20)이 타겟 기판(40) 상에 정렬된 상태에서, 중계 기판(20)은 P1 방향으로 이동할 수 있다.
이때, 중계 기판(20)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)이 타겟 기판(40)의 결합층(41-1)과 접촉할 때까지 이동할 수 있다. 즉, 중계 기판(20)에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 타겟 기판(40) 상에 형성된 결합층(41-1)과 접촉할 수 있다.
구체적으로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각에 형성된 복수의 전극 패드(68)가 결합층(41-1)의 상면(40-1a)과 접촉할 때까지, 중계 기판(20)은 타겟 기판(40)을 향해 이동할 수 있다.
아울러, 중계 기판(20)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48) 사이의 간격이 제1 높이(H1)가 될 때까지 이동할 수 있다.
또한, 중계 기판(20)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48) 사이의 간격이 제1 높이(H1)를 유지하도록 지속적으로 가압될 수 있다. 즉, 중계 기판(20) 전면에 걸쳐 균일한 가압 및 동일한 Q 방향으로 가압할 수 있다.
즉, 프로세서(100)는, 제1 레이저 광(70-L) 및 제2 레이저 광(80-L)이 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 조사되는 동안, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 결합층(41-1)을 지속적으로 가압하도록, 이송파트(10)를 제어할 수 있다.
여기서, 제1 높이(H1)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 결합층(41-1)의 상면(41-1a)과 접촉한 것에 더하여, 결합층(41-1)의 내부로 일부 삽입된 것을 의미할 수 있다.
이에 따라, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48) 사이의 간격이 제1 높이(H1)를 유지하기 위해 중계 기판(20)이 타겟 기판(40)을 향해 가압한 상태에서, 제2 레이저 광(80-L)이 조사되는 경우, 제2 레이저 광(80-L)의 열은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 일부가 결합층(41-1)의 내부로 삽입된 구조를 통해 더 많이 결합층(41-1)으로 전달될 수 있다.
즉, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)과 결합층(41-1)과의 접촉 면적을 늘림으로써, 제2 레이저 광(80-L)의 열의 전달 효율성이 증대될 수 있다.
아울러, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48) 사이의 간격이 제1 높이(H1)를 유지하기 위해 중계 기판(20)이 타겟 기판(40)을 향해 가압한 상태에서, 제2 레이저 광(80-L)이 조사되는 경우, 이미 가압된 상태의 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 좌우 방향(X 축방향)으로의 흔들림 및 이동 없이, 타겟 기판(40)과 인접하게 이동할 수 있다.
따라서, 마이크로 LED(60)가 미세한 크기임을 고려할 때, 미세한 크기의 복수의 접속 패드(48) 및 복수의 전극 패드(68)의 안정적인 정렬이 구현될 수 있다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 중계 기판(20)과 타겟 기판(40)이 정렬한 상태에서, 중계 기판(20) 상으로 마스크(30)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 마스크(30)는 마스크(30)의 복수의 개구(31)가 중계 기판(20)에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 배치된 위치와 대응되도록, 중계 기판(20)과 정렬할 수 있다.
다음으로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 결합층(41-1)이 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광(70-L)을 복수의 개구(31)가 형성된 마스크(30)를 통하여 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 조사할 수 있다.
이에 따라, 접착층(21)의 제1 파장의 제1 레이저 광(70-L)을 조사받은 조사 영역(21-1)은 접착성을 잃어버려, 조사 영역(21-1)에 접착된 마이크로 LED(60)는 중계 기판(20)과 분리될 수 있다.
즉, 제1 레이저 광(70-L)을 중계 기판(20)에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 조사함으로써, 중계 기판(20)과 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 사이에 배치된 접착층(21)의 제1 레이저 광(70-L)을 조사받은 영역(21-1)에 위치한 마이크로 LED를 접착층(21)으로부터 분리할 수 있다.
여기서, 접착층(21)은 제1 파장의 제1 레이저 광(70-L)에 의해 접착성을 잃어버리는 재질로 구성될 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 결합층(41-1)이 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광(70-L)을 조사함으로써, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 접착층(21)과 분리되더라도, 복수의 접속 패드(48)와 정렬된 위치를 유지할 수 있다.
즉, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 중계 기판(20)과 분리되어 결합층(41-1) 상에 배치되는 과정에 있어서, 중계 기판(20)의 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 결합층(41-1)과 분리된 것이 아니라, 접촉하고 있으므로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 중계 기판(20)으로 리프트 오프되는 순간에 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 좌우 방향(X 축 방향)으로 움직여 마이크로 LED(60) 사이의 간격이 달라지는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 추가적인 정렬을 위한 공정이 필요하지 않으며, 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 사이의 일정한 간격을 통해 일정한 휘도를 구현함으로써, 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
다만, 도 9에는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 중계 기판(20)과 분리될 수 있는 상태이나, 중계 기판(20)이 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 지속적으로 가압하고 있으므로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 중계 기판(20)과 접촉된 상태는 유지된다.
다음으로, 도 10a에 도시된 바와 같이, 제1 레이저 광(70-L)을 조사한 후, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 결합층(41-1)이 접촉한 상태에서 제2 레이저 광(80-L)을 마스크(30)를 통하여 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 순차적으로 조사할 수 있다.
즉, 중계 기판(20)과 분리될 수 있는 상태의 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 결합층(41-1)이 접촉한 상태를 유지한 상태에서, 제2 레이저 광(80-L)을 조사할 수 있다.
여기서, 제2 레이저 광(80-L)의 제2 파장은 제1 레이저 광(70-L)의 제1 파장과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 파장은 248nm 내지 345nm 이고, 제2 파장은 980nm일 수 있다.
이에 따라, 제2 레이저 광(80-L)의 열은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 통해 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 접촉한 결합층(41-1)으로 전달될 수 있으며, 제2 레이저 광(80-L)의 열을 전달받은 결합층(41-1)은 제2 레이저 광(80-L)의 열에 의해, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 인접한 영역의 점성이 변할 수 있다.
이때, 중계 기판(20)은 타겟 기판(40)을 향해 P1 방향으로 지속적으로 가압되고 있는 상태이므로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 결합층(41-1)과 접촉된 상태를 유지할 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 인접한 영역의 결합층(41-1)이 녹음으로써, 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48)로 인접하게 이동할 수 있다.
구체적으로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48) 사이의 간격이 제1 높이(H1)보다 더 작은 제2 높이(H2)가 될 수 있다.
이때, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 측면(60c)의 일부는 결합층(41-1)에 의해 감싸질 수 있다. 이에 따라, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 결합층(41-1)에 의해 타겟 기판(40) 상에 더 안정적으로 고정될 수 있다.
아울러, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 타겟 기판(40)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 도 10b에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48)는 결합층(41-1)의 도전 입자(C)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
다만, 결합층(41-1)이 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 측면(60c)을 감싸는 것에 제한되지 않고, 결합층(41-1)이 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)만을 감쌀 수도 있다.
제2 높이(H2)는 도전 입자(C)를 통해 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48)가 전기적으로 연결될 수 있는 높이를 의미할 수 있다.
아울러, 제1 레이저 광(70-L) 및 상기 제2 레이저 광(80-L)이 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 조사되는 동안, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 결합층(41-1)을 지속적으로 가압할 수 있다.
즉, 중계 기판(20)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 가압하는 수단으로 이용될 수 있다.
이에 따라, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 중계 기판(20)과 분리된 위치에서 타겟 기판(40)과 인접하게 가압되어 타겟 기판(40) 상에 고정될 수 있다.
따라서, 제1 레이저 광(70-L)을 통해 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 떨어뜨린 후, 제2 레이저 광(80-L) 및 가압 공정을 분리하는 것이 아닌, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 타겟 기판(40)을 향해 지속적으로 가압하는 상태에서 제1 레이저 광(70-L) 및 상기 제2 레이저 광(80-L)을 가하므로 전사 공정이 단순해질 수 있다.
아울러, 단순한 전사 공정을 통해, 공정 과정에서 발생하는 공차들을 줄일 수 있다.
예를 들어, 제1 레이저 광(70-L)을 통해 중계 기판(20)에서 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 분리시키더라도, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 결합층(41-1) 상의 위치를 안정적으로 유지할 수 있다.
또한, 제1 레이저 광(70-L)을 통해 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 중계 기판(20)과 분리된 위치에서 지속적으로 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 가압함과 동시에 제2 레이저 광(80-L)을 조사함으로써, 타겟 기판(40) 상으로의 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 위치를 안정적으로 유지할 수 있다.
아울러, 전사 공정 동안 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 지속적으로 가압함으로써, 별도의 마이크로 LED 가압 공정을 줄일 수 있다.
다음으로, 도 11a에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 분리된 상태의 중계 기판(20)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 타겟 기판(40) 상에 안정적으로 고정된 후, 제거될 수 있다.
이때, 제2 레이저 광(80-L)에 의해 일부 영역의 점성이 변화된 결합층(41-1)은 응고된 상태일 수 있다.
이에 따라, 도 11b에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 각각의 상면(60a)이 외부로 노출된 상태에서 타겟 기판(40) 상에 안정적으로 전사될 수 있다.
이하에서는, 도 12 내지 도 16b를 참조하여, 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 과정에 대해 구체적으로 설명한다.
도 12는 본 개시의 다른 실시예에 따른 타겟 기판(40`)을 나타낸 측면도이고, 도 13은 본 개시의 다른 실시예에 따른 타겟 기판(40`)과 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 접촉한 상태를 나타낸 측면도이며, 도 14는 도 13의 상태에서 제1 레이저 광(70-L)을 조사하는 것을 나타낸 측면도이고, 도 15는 도 14의 단계 이후에 제2 레이저 광(80-L)을 조사하는 것을 나타낸 측면도이며, 도 16은 본 개시의 다른 실시예에 따른 타겟 기판(40`)과 중계 기판(20)이 분리되는 것을 나타낸 측면도이고, 도 17은 본 개시의 다른 실시예에 따른 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 전사된 타겟 기판(40`)을 나타낸 측면도이다.
여기서, 동일한 구성인 중계 기판(20), 접착층(21), 마스크(30), 적어도 하나의 마이크로 LED(60), 복수의 접속 패드(48), 복수의 전극 패드(68)에 대해서는 동일한 부재번호를 사용하였으며 중복되는 설명은 생략한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 타겟 기판(40`)은 복수의 접속 패드(48) 각각에 형성된 솔더 페이스트(49) 및 타겟 기판(40`), 복수의 접속 패드(48) 및 솔더 페이스트(49)를 커버하도록 타겟 기판(40`) 상에 형성된 결합층(41-2)을 포함할 수 있다.
솔더 페이스트(49)는 도전성 물질로 구성되며, 금속 접합에 쓰일 수 있다. 예를 들어, 금속 접합은 솔더 페이스트(49)의 재료에 따라, 따라 Au-In 접합, Au-Sn 접합, Cu pillar/SnAg bump 접합 및 Ni pillar/SnAg bump 접합 등 다양한 재료를 통한 접합이 가능하다.
이에 따라, 솔더 페이스트(49)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 타겟 기판(40`)을 전기적으로 연결시킴과 동시에 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 타겟 기판(40`) 상에 고정할 수 있다.
결합층(41-2)은 비도전성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 결합층(41-2)은 폴리머로 구성될 수 있다. 예를 들어, 결합층(41-2)은 수지의 주요 성분으로는 에폭시 수지, 페놀수지, 폴리이미드수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지 및 우레아 수지 등을 포함할 수 있다.
이에 따라, 결합층(41-2)은 복수의 솔더 페이스트(49) 사이의 간격을 채워, 솔더 페이스트(49)가 전기적으로 연결되는 것을 방지하고, 전기적 쇼트(short)가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 결합층(41-2)은 마이크로 LED(60)를 전기적으로 안정적이게 구동하도록 할 수 있다.
또한, 결합층(41-2)은 제2 파장의 제2 레이저 광(80-L)의 열로 인해 일부 영역의 점성이 변할 수 있다. 이에 따라, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 결합층(41-2)의 내부로 삽입되어, 타겟 기판(40`)의 솔더 페이스트(49)와 물리적, 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 중계 기판(20)이 타겟 기판(40`)의 상부에 정렬하도록 중계 기판(20)을 이송시킬 수 있다.
구체적으로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각에 형성된 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40) 상에 형성된 복수의 접속 패드(48)가 마주보도록, 중계 기판(20)이 타겟 기판(40)의 상부에 정렬될 수 있다.
여기서, 중계 기판(20)에 접착된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 특성 정보에 기초하여, 중계 기판(20)의 복수의 영역 간의 출력 특성이 균일하도록 중계 기판(20)에 접착된 상태일 수 있다.
이에 따라, 중계 기판(20)이 수직 방향인 P1 방향으로만 이동함으로써, 복수의 접속 패드(48)와 복수의 전극 패드(68)는 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 중계 기판(20)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)이 타겟 기판(40`)의 결합층(41-2)과 접촉할 때까지 이동할 수 있다. 즉, 중계 기판(20)에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 타겟 기판(40`) 상에 형성된 결합층(41-2)과 접촉할 수 있다.
구체적으로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각에 형성된 복수의 전극 패드(68)가 결합층(41-2)의 상면(41-2a)과 접촉할 때까지, 중계 기판(20)은 타겟 기판(40)을 향해 이동할 수 있다.
아울러, 중계 기판(20)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48) 사이의 간격이 제3 높이(H3)가 될 때까지 이동할 수 있다.
또한, 중계 기판(20)은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40`)의 복수의 접속 패드(48) 사이의 간격이 제3 높이(H3)를 유지하도록 지속적으로 가압될 수 있다.
여기서, 제3 높이(H3)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 결합층(41-2)의 상면(41-2a)과 접촉한 것에 더하여, 결합층(41-2)의 내부로 일부 삽입된 것을 의미할 수 있다.
이후, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 결합층(41-2)이 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광(70-L)을 복수의 개구(31)가 형성된 마스크(30)를 통하여 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 조사할 수 있다.
이에 따라, 접착층(21)의 제1 파장의 제1 레이저 광을 조사받은 조사 영역(21-1)은 접착성을 잃어버려, 조사 영역(21-1)에 접착된 마이크로 LED(60)는 중계 기판(20)과 분리될 수 있다.
다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 레이저 광(70-L)을 조사한 후, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 결합층(41-2)이 접촉한 상태에서 제2 레이저 광(80-L)을 마스크(30)를 통하여 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 순차적으로 조사할 수 있다.
즉, 중계 기판(20)과 분리될 수 있는 상태의 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 결합층(41-2)이 접촉한 상태를 유지한 상태에서, 제2 레이저 광(80-L)을 조사할 수 있다.
이에 따라, 제2 레이저 광(80-L)의 열은 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 통해 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 접촉한 결합층(41-2)으로 전달될 수 있으며, 제2 레이저 광(80-L)의 열을 전달받은 결합층(41-2)은 제2 레이저 광(80-L)의 열에 의해, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 인접한 영역의 점성이 변할 수 있다.
아울러, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 인접한 영역의 솔더 페이스트(49)의 점성이 변할 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40`)의 복수의 접속 패드(48)는 솔더 페이스트(49)를 통해 상호간 전기적, 물리적으로 연결될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40`)의 복수의 접속 패드(48) 사이의 간격은 제3 높이(H3)보다 작은 제4 높이(H4) 일 수 있다.
다음으로, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 중계 기판(20)이 제거됨으로써, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 타겟 기판(40`) 상에 전사될 수 있다.
따라서, 본 개시의 다른 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 방법도 제1 레이저 광(70-L)을 통해 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 떨어뜨린 후, 제2 레이저 광(80-L) 및 가압 공정을 분리하는 것이 아닌, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 타겟 기판(40`)을 향해 지속적으로 가압하는 상태에서 제1 레이저 광(70-L) 및 상기 제2 레이저 광(80-L)을 가하므로 전사 공정이 단순해질 수 있다.
이하에서는, 도 18을 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전자 방법에 대해 설명한다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 방법을 나타낸 블록도이다.
먼저, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 방법은, 중계 기판(20)이 타겟 기판(40) 상부에 정렬하도록 중계 기판(20)이 이송된다(S10).
구체적으로, 중계 기판(20)을 이송하는 단계는 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 각각에 형성된 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40) 상에 형성된 복수의 접속 패드(48)가 마주보도록 정렬할 수 있다.
다음으로, 중계 기판(20)에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 타겟 기판(40) 상에 형성된 결합층(41-1, 41-2)과 접촉시킬 수 있다(S20).
여기서, 중계 기판(20)에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 특성 정보에 기초하여, 중계 기판(20)의 복수의 영역 간의 출력 특성이 균일하도록 중계 기판(20) 상에 배치될 수 있다.
이후, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 중계 기판(20)을 분리하기 위한 제1 레이저 광(70-L)과 적어도 하나의 마이크로 LED(60)을 타겟 기판(40)에 접합시키기 위한 제2 레이저 광(80-L)이 순차적으로 조사될 수 있다(S30).
이때, 제1 레이저 광(70-L)과 제2 레이저 광(80-L)이 순차적으로 조사될 때에는, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 결합층(41-1, 41-2)이 접촉한 상태를 유지된다.
즉, 제1 레이저 광(70-L) 및 제2 레이저 광(80-L)이 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 조사되는 동안. 적어도 하나의 마이크로 LED(60)가 결합층(41-1, 41-2)을 지속적으로 가압하는 상태일 수 있다.
구체적으로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 결합층(41-1, 41-2)이 접촉한 상태에서, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 제1 레이저 광(70-L)을 조사할 수 있다(S30-1).
아울러, 제1 레이저 광(70-L)은 복수의 개구(31)가 형성된 마스크(30)를 통하여 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 조사될 수 있다.
이에 따라, 중계 기판(20)과 적어도 하나의 마이크로 LED(60) 사이에 배치된 접착층(21)의 제1 레이저 광(70-L)을 조사받은 영역(21-1)에 위치한 마이크로 LED는 접착층(21)으로부터 리프트 오프될 수 있다.
다음으로, 제1 레이저 광(70-L)을 조사한 후, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 결합층(41-1, 41-2)이 접촉한 상태에서, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 제2 레이저 광(80-L)을 조사할 수 있다(S30-2).
구체적으로, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)와 결합층(41-1, 41-2)이 접촉한 상태에서, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)를 향해 제2 레이저 광(80-L)을 조사할 수 있다(S30-1).
이에 따라, 제2 레이저 광(80-L)의 조사를 통해, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)의 복수의 전극 패드(68)와 타겟 기판(40)의 복수의 접속 패드(48)는 전기적으로 연결될 수 있다.
아울러, 적어도 하나의 마이크로 LED(60)는 타겟 기판(40) 상에 접속될 수 있다.
한편, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 방법들은, 기존 마이크로 LED 전사 장치에 설치 가능한 어플리케이션 형태로 구현될 수 있다.
또한, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 방법들은, 기존 마이크로 LED 전사 장치에 대한 소프트웨어 업그레이드, 또는 하드웨어 업그레이드 만으로도 구현될 수 있다.
또한, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들은 마이크로 LED 전사 장치에 구비된 임베디드 서버, 또는 마이크로 LED 전사 장치의 외부 서버를 통해 수행되는 것도 가능하다.
한편, 이상에서 설명된 다양한 실시 예들은 소프트웨어(software), 하드웨어(hardware) 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터(computer) 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록 매체 내에서 구현될 수 있다. 일부 경우에 있어 본 명세서에서 설명되는 실시 예들이 프로세서(100) 자체로 구현될 수 있다. 소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시 예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 동작을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 마이크로 LED 전사 장치(1)의 프로세싱 동작을 수행하기 위한 컴퓨터 명령어(computer instructions)는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer-readable medium) 에 저장될 수 있다. 이러한 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 명령어는 특정 기기의 프로세서에 의해 실행되었을 때 상술한 다양한 실시 예에 따른 마이크로 LED 전사 장치(1)에서의 처리 동작을 특정 기기가 수행하도록 한다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체의 구체적인 예로는, CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등이 있을 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: 마이크로 LED 전사 장치 10: 이송파트
20: 중계 기판 30: 마스크
40, 40`: 타겟 기판 50: 스테이션
60: 마이크로 LED 70: 제1 레이저
80: 제2 레이저 90: 메모리
100: 프로세서 110: 웨이퍼

Claims (20)

  1. 마이크로 LED 전사 장치에 있어서,
    적어도 하나의 마이크로 LED가 하부에 배치된 중계 기판을 이송하는 이송파트;
    상기 중계 기판의 상부에 배치되고, 적어도 하나의 마이크로 LED 각각의 위치에 대응하는 복수의 개구가 형성된 마스크;
    제1 레이저 광을 상기 마스크로 조사하는 제1 레이저;
    상기 제1 레이저 광의 제1 파장과 다른 제2 파장의 제2 레이저 광을 상기 마스크로 조사하는 제2 레이저; 및
    상기 적어도 하나의 마이크로 LED가 타겟 기판의 결합층 상부에 접촉하도록 상기 이송파트를 제어하고, 상기 결합층과 상기 적어도 하나의 마이크로 LED가 접촉한 상태에서, 상기 제1 레이저 광과 상기 제2 레이저 광을 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 순차적으로 조사하도록 상기 제1 레이저와 상기 제2 레이저를 제어하는 프로세서;를 포함하는 마이크로 LED 전사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 기판은 기 설정된 위치에 형성된 복수의 접속 패드를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED 각각에 형성된 복수의 전극 패드와 상기 복수의 접속 패드가 마주보도록, 상기 이송파트를 제어하는 마이크로 LED 전사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 레이저 광 및 상기 제2 레이저 광이 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 조사되는 동안, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED가 상기 결합층을 지속적으로 가압하도록, 상기 이송파트를 제어하는 마이크로 LED 전사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로 LED는, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED의 특성 정보에 기초하여, 복수의 영역 간의 출력 특성이 균일하도록 상기 중계 기판 상에 배치된 마이크로 LED 전사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로 LED는,
    적색광을 방출하는 제1 마이크로 LED;
    녹색광을 방출하는 제2 마이크로 LED; 및
    청색광을 방출하는 제3 마이크로 LED;를 포함하며,
    상기 제1 내지 제3 마이크로 LED는 상기 중계 기판 상에 순차적으로 배치된 마이크로 LED 전사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결합층은 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anisotropic conductive paste)인 마이크로 LED 전사 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 결합층은 폴리머이고,
    상기 복수의 접속 패드 각각에는 솔더 페이스트(solder paste)가 형성된 마이크로 LED 전사 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중계 기판과 상기 적어도 하나의 마이크로 LED 사이에 배치된 접착층을 더 포함하고,
    상기 접착층은 상기 제1 레이저 광을 조사 받은 영역에 위치한 마이크로 LED를 상기 접착층으로부터 분리시키는 마이크로 LED 전사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장은 자외선(UV, ultraviolet ray) 영역의 파장이고,
    상기 제2 파장은 적외선(IR, infrared ray)영역의 파장인 마이크로 LED 전사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로 LED가 상기 타겟 기판에 접합(bonding)된 경우, 상기 결합층은 상기 적어도 하나의 마이크로 LED의 측면을 감싸는 마이크로 LED 전사 장치.
  11. 마이크로 LED 전사 방법에 있어서,
    중계 기판이 타겟 기판의 상부에 정렬하도록 상기 중계 기판을 이송하는 단계;
    상기 중계 기판에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED를 상기 타겟 기판 상에 형성된 결합층과 접촉시키는 단계;
    상기 적어도 하나의 마이크로 LED와 상기 결합층이 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광을 복수의 개구가 형성된 마스크를 통하여 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 조사하는 단계; 및
    상기 제1 레이저 광을 조사한 후, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED와 상기 결합층이 접촉한 상태에서 제2 레이저 광을 상기 마스크를 통하여 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 순차적으로 조사하는 단계;를 포함하는 마이크로 LED 전사 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 레이저 광 및 상기 제2 레이저 광이 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 조사되는 동안, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED가 상기 결합층을 지속적으로 가압하는 마이크로 LED 전사 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 중계 기판에 배치된 상기 적어도 하나의 마이크로 LED는 상기 타겟 기판 상으로 일괄적으로 전사되는 마이크로 LED 전사 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 레이저 광을 조사하는 단계는, 상기 중계 기판과 상기 적어도 하나의 마이크로 LED 사이에 배치된 접착층의 상기 제1 레이저 광을 조사받은 영역에 위치한 마이크로 LED를 상기 접착층으로부터 분리시키는 마이크로 LED 전사 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로 LED는 상기 적어도 하나의 마이크로 LED의 특성 정보에 기초하여, 복수의 영역 간의 출력 특성이 균일하도록 상기 중계 기판 상에 배치된 마이크로 LED 전사 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 중계 기판을 이송하는 단계는, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED 각각에 형성된 복수의 전극 패드와 상기 타겟 기판 상에 형성된 복수의 접속 패드가 마주보도록 정렬하는 마이크로 LED 전사 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 레이저를 조사하는 단계는, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED의 상기 복수의 전극 패드와 상기 타겟 기판의 상기 복수의 접속 패드를 전기적으로 연결시키는 마이크로 LED 전사 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 결합층은 ACF(anisotropic conductive film) 또는 ACP(anisotropic conductive paste)인 마이크로 LED 전사 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 결합층은 폴리머이고,
    상기 복수의 접속 패드 각각에는 솔더 페이스트(solder paste)가 형성된 마이크로 LED 전사 방법.
  20. 마이크로 LED 전사 방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
    중계 기판이 타겟 기판의 상부에 정렬하도록 상기 중계 기판을 이송하는 단계;
    상기 중계 기판에 배치된 적어도 하나의 마이크로 LED를 상기 타겟 기판 상에 형성된 결합층과 접촉시키는 단계;
    상기 적어도 하나의 마이크로 LED와 상기 결합층이 접촉한 상태에서, 제1 레이저 광을 복수의 개구가 형성된 마스크를 통하여 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 조사하는 단계; 및
    상기 제1 레이저 광을 조사한 후, 상기 적어도 하나의 마이크로 LED와 상기 결합층이 접촉한 상태에서 제2 레이저 광을 상기 마스크를 통하여 상기 적어도 하나의 마이크로 LED를 향해 순차적으로 조사하는 단계;를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
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