KR20200121714A - Led 전사 방법 및 이에 의해 제조된 디스플레이 모듈 - Google Patents

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KR20200121714A
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오민섭
박상무
곽도영
김병철
김은혜
이동엽
이윤석
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삼성전자주식회사
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Abstract

LED 전사 방법이 개시된다. 개시된 LED 전사 방법은 2 이상의 서로 다른 색상의 LED가 적어도 1행씩 또는 적어도 1열씩 순차적으로 배열된 전사용 기판과, 레이저 발진부와 상기 전사용 기판 사이에 타겟 기판을 초기 위치로 배치하는 단계; 및 상기 레이저 발진부로부터 상기 타겟 기판을 향해 미리 설정된 다수의 지점에 레이저 빔을 조사하여 상기 전사용 기판으로부터 다수의 서로 다른 색상의 LED를 상기 타겟 기판의 미리 설정된 지점에 동시에 전사하는 단계;를 포함한다.

Description

LED 전사 방법 및 이에 의해 제조된 디스플레이 모듈{LED TRANSFERRING METHOD AND DISPLAY MODULE MANUFATURED BY THE SAME}
본 개시는 LED 전사 방법 및 이에 의해 제조된 다수의 LED(Light Emitting Diode)가 구비된 디스플레이 모듈에 관한 것이다.
LED는 컬러 필터 및 백 라이트 없이 스스로 빛을 내는 초소형 무기 발광물질이다. LED는 에피 공정 등을 통해 웨이퍼(성장기판) 상에서 칩 형태로 다수로 성장하여 제조된다. 이렇게 제조된 LED는 타겟 기판 상에 전사됨으로써 디스플레이 모듈을 구성할 수 있다.
그런데 웨이퍼 상에 성장된 다수의 LED는 제조 과정에 있어서 기술적 한계로 인해 발생하는 제조 공차에 의해 각 영역 간의 성능(색상, 밝기 등)이 차이가 발생한다. 즉, 웨이퍼의 한 영역(예를 들면, 웨이퍼의 중앙 부분)으로부터 점차 멀어지는 영역에 형성된 LED들은 성능 저하가 나타나는 문제가 있다.
이와 같이 웨이퍼 상의 영역별 LED의 성능 차이가 있는 배치 상태 그대로 타겟 기판에 전사하였다. 이에 따라 타겟 기판에 배치된 다수의 LED는 각 영역 간의 성능이 차이 나게 되었다. 이러한 성능의 차이로 인해, 상기 타겟 기판을 이용하여 제조된 디스플레이 모듈은 전체 영역에 대하여 휘도 또는 색상이 균일하지 못한 문제점을 수반하게 되었다.
하편, 적색(R)을 발광하는 적색 LED, 녹색(G)을 발광하는 녹색 LED, 청색(B)을 발광하는 청색 LED는 각각 서로 다른 웨이퍼에 형성된다. 이에 따라 적색 LED만 형성된 웨이퍼, 녹색 LED만 형성된 웨이퍼, 청색 LED만 형성된 웨이퍼로부터 각각 색상 별로 순차적으로 타겟 기판에 LED를 전사하였다. 그런데 색상 별로 각 웨이퍼를 전사 위치로 이동하여 전사 후 다른 웨이퍼로 교체하는 과정을 거쳐야 하므로 LED 전사 시간이 증가하게 되고 이로 인해 디스플레이 모듈의 전체 제조 시간이 증가하는 문제가 있었다.
본 개시의 목적은 서로 다른 색상을 발광하는 LED들을 동시에 타겟 기판에 전사함으로써 공정 시간을 현저히 줄일 수 있는 LED 전사 방법을 제공하는 데 있다.
본 개시의 다른 목적은 타겟 기판에 성능이 상이한 다수의 LED를 고르게 배치함으로써 성능의 균일도를 향상시킬 수 있는 LED을 구비한 디스플레이 모듈을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 개시는, LED 전사 방법에 있어서, 2 이상의 서로 다른 색상의 LED가 적어도 1행씩 또는 적어도 1열씩 순차적으로 배열된 전사용 기판과, 레이저 발진부와 상기 전사용 기판 사이에 타겟 기판을 초기 위치로 배치하는 단계; 및 상기 레이저 발진부로부터 상기 타겟 기판을 향해 미리 설정된 다수의 지점에 레이저 빔을 조사하여 상기 전사용 기판으로부터 다수의 서로 다른 색상의 LED가 상기 타겟 기판의 미리 설정된 지점에 전사되는 단계;를 포함하는 LED 전사방법을 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다.
상기 전사 단계는 서로 다른 색상을 발하는 LED은 하나의 그룹으로 이루어지며 동시에 상기 타겟 기판 상에 전사될 수 있다.
상기 전사 단계는 다수의 그룹이 상기 타겟 기판 상에 간격을 두고 동시에 전사될 수 있다.
상기 하나의 그룹은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함할 수 있다. 상기 하나의 그룹은 백색 LED를 더 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 상기 전사 방법은, 기 전사용 기판으로부터 상기 타겟 기판으로 다음 순서로 설정된 다수의 서로 다른 색상의 LED를 전사하기 위해, 상기 전사용 기판과 상기 타겟 기판을 다음 전사 위치로 비동기 이동하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 비동기 이동 단계는, 상기 전사용 기판이 다음 전사 위치까지 제1 이동거리만큼 이동하고, 상기 타겟 기판이 다음 전사 위치까지 상기 제1 거리와 상이한 제2 이동거리만큼 이동할 수 있다.
상기 LED 전사 방법은 상기 전사 단계 후에, 상기 타겟 기판에 전사된 다수의 LED를 가압 부재로 가압하여 본딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가압부재는 상기 다수의 LED를 향하는 면에 형성된 완충 레이어를 통해 상기 다수의 LED를 가압할 수 있다.
상기 LED 전사 방법은 상기 전사 단계 전에, 상기 중계 기판을 상기 타겟 기판을 향해 가압하여 본딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 LED 전사 방법은 상기 전사 단계 후에, 상기 타겟 기판에 전사된 다수의 LED를 열 접합 방식으로 본딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 열 접합 방식은 히터에 의해 상기 타겟 기판을 가열하는 방식 또는 적외선 레이저로 가열하는 방식일 수 있다.
본 개시에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위해 전술한 LED 전사 방법에 따라 제조된 디스플레이 모듈에 있어서, 상기 타겟 기판은 글래스 기판이고, 상기 다수의 서로 다른 색상의 LED가 동시에 전사되어 상기 글래스 기판에 배치된 디스플레이 모듈을 제공한다.
상기 글래스 기판 상에 동시에 전사되는 서로 다른 색상을 발하는 LED은 하나의 그룹으로 이루어질 수 있다.
다수의 그룹이 상기 글래스 기판 상에 간격을 두고 전사될 수 있다.
상기 하나의 그룹은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 하나의 그룹으로 이루어질 수 있다.
상기 하나의 그룹은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED와 색상이 상이한 적어도 하나의 추가 LED를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 추가 LED는 백색 LED일 수 있다.
상기 적색 LED, 상기 녹색 LED 및 상기 청색 LED는 적어도 1행씩 또는 적어도 1열씩 순차적으로 배열될 수 있다.
상기 적색 LED, 상기 녹색 LED, 상기 청색 LED 및 상기 백색 LED는 적어도 1행씩 또는 적어도 1열씩 순차적으로 배열될 수 있다.
또한, 본 개시에서는, LED 전사 방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서, 상기 LED 전사 방법은, 2 이상의 서로 다른 색상의 LED가 적어도 1행씩 또는 적어도 1열씩 순차적으로 배열된 전사용 기판과, 레이저 발진부와 상기 전사용 기판 사이에 타겟 기판을 초기 위치로 배치하는 단계; 및 상기 레이저 발진부로부터 상기 타겟 기판을 향해 미리 설정된 다수의 지점에 레이저 빔을 조사하여 상기 전사용 기판으로부터 다수의 서로 다른 색상의 LED가 상기 타겟 기판의 미리 설정된 지점에 전사되는 단계;를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 LED 전사 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 LED 전사용 기판을 제작하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3 내지 도 6은 다수의 성장 기판으로부터 다수의 LED를 임시 기판으로 이송하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면들이다.
도 7 내지 도 9는 임시 기판으로부터 다수의 LED를 중계 기판에 이송하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면들이다.
도 10 내지 도 16은 중계 기판으로부터 다수의 LED를 타겟 기판으로 전사하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 본 개시의 다른 실시예에 따른 전사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 18a 내지 도 18d는 도 17에 도시된 흐름에 따라 중계 기판으로부터 다수의 LED를 타겟 기판으로 전사하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 19는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 전사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 20a 내지 도 20d는 도 19에 도시된 흐름에 따라 중계 기판으로부터 다수의 LED를 타겟 기판으로 전사하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 21은 본 개시의 다른 실시예에 따른 전사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 22a 내지 도 228d는 도 21에 도시된 흐름에 따라 중계 기판으로부터 다수의 LED를 타겟 기판으로 전사하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 23은 본 개시의 다른 실시예에 따른 전사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 24a 내지 도 24d는 도 23에 도시된 흐름에 따라 중계 기판으로부터 다수의 LED를 타겟 기판으로 전사하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
본 개시의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시가 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은` 과장되거나 축소될 수 있다.
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, 다수의 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.
본 개시의 실시예들에 따라 제작되는 디스플레이 모듈은 일면에 TFT(Thin Film Transistor) 층이 형성된 기판과, 상기 TFT 층에 배열된 다수의 LED와, 상기 기판의 후면 배치된 회로들을 전기적으로 연결하는 배선을 포함할 수 있다. 여기서, 기판은 후술하는 타겟 기판에 대응할 수 있으며, 글래스 기판, 연성 기판 및 플라스틱 기판 중 어느 하나일 수 있으며, 백플레인(backplane)으로 칭할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 모듈은 기판은 기판의 후면에 FPC(Flexible Printed Circuit)를 통해 전기적으로 연결되는 후방 기판을 포함할 수 있다. 여기서, 후방 기판은 수십 ㎛(예를 들면, 50㎛ 이하) 두께의 얇은 필름 형태나 얇은 글래스 형태로 이루어질 수 있다. 후방 기판이 얇은 필름 형태로 이루어지는 경우, 플라스틱 소재 예를 들면, PI(Polyimide), PET(Polyethylene Terephthalate), PES(Polythersulfone), PEN(Polyethylene Naphtalate) 및 PC(Polycabonate) 중 어느 하나의 소재로 형성될 수 있다.
본 개시에 따른 실시예에 따른 기판은 에지부에 형성되는 측면 배선이 형성될 수 있으며, 기판의 전면의 에지부에 형성된 제1 접속 패드와 기판의 후면에 형성된 제2 접속 패드를 전기적으로 연결할 수 있다. 이를 위해 측면 배선은 기판의 전면, 측단면 및 후면을 따라 형성될 수 있으며 일단이 제1 접속 패드에 전기적으로 연결되고 타단이 제2 접속 패드에 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 측면 배선은 일부분이 기판의 측단면 위에 형성되므로 측면 배선의 두께만큼 TFT 기판의 측단면보다 돌출될 수 있다. 이 경우, 제2 접속 패드에는 FPC를 통해 후방 기판이 전기적으로 연결될 수 있다. TFT 기판의 후면에 실장되는 구동 IC(Driver Integrated　Circuit)가 제2 접속 패드와 직접 접속되거나 또는 별도의 배선을 통해 간접적으로 접속될 수 있다.
또한, 본 개시에서 디스플레이 모듈은 단일 단위로 웨어러블 기기(wearable device), 포터블 기기(portable device), 핸드헬드 기기(handheld device) 및 각종 디스플레이가 필요가 전자 제품이나 전장 제품에 적용될 수 있으며, 복수의 조립 배치를 통해 퍼스널 컴퓨터(personal computer) 용 모니터, TV 등과 같은 소형 디스플레이 장치 및 디지털 사이니지(digital signage), 전광판( electronic display) 등과 같은 대형 디스플레이 장치에 적용될 있다.
본 개시의 LED는 무기 발광물질로 이루어지고, 전원이 공급되는 경우 스스로 광을 발산할 수 있는 반도체 칩일 수 있다.
또한, LED는 빠른 반응속도, 낮은 전력, 높은 휘도를 가지고 있어 차세대 디스플레이의 발광 소자로서 각광받고 있는 마이크로 LED일 수 있다. 이와 같은 마이크로 LED는 기존 LCD(liquid crystal display) 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode)에 비해 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높다. 즉, 기존 LCD 또는 OLED 디스플레이에 비해 “와트당 밝기”가 더 높다. 이에 따라 마이크로 LED는 기존의 LED(가로 및 세로의 크기가 100㎛×100㎛를 초과한다) 또는 OLED에 비해 약 절반 정도의 에너지로도 동일한 밝기를 낼 수 있게 된다. 이외에도 마이크로 LED는 높은 해상도, 우수한 색상, 명암 및 밝기 구현이 가능하여, 넓은 범위의 색상을 정확하게 표현할 수 있으며, 햇빛이 밝은 야외에서도 선명한 화면을 구현할 수 있다. 그리고 마이크로 LED는 번인(burn in) 현상에 강하고 발열이 적어 변형 없이 긴 수명이 보장된다.
또한, 본 개시는 중계 기판에 서로 다른 색상의 LED(예를 들면, R,G,B LED)를 동시에 1차 전사 후에, 중계 기판으로부터 단위(예를 들면, R,G,B 단위) 별로 다수의 LED를 타겟 기판에 2차 전사하는 경우 다양한 전사 방법(예를 들면, 레이저 전사 방식, 스탬프 전사 방식, 롤러 전사 방식, 정전기 전사 방식)이 적용될 수 있다. 이하, 본 개시에서 설명하는 상기 전사 방식들 중 레이저 전사 방식을 예로 들어 설명한다.
이하에서는, 도 1을 참조하여, 본 개시에 따른 LED 전사 장치의 구조에 대해 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 LED 전사 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 중계 기판 상에 미리 설정된 배열로 배치된 다수의 적색, 녹색, 청색 LED를 타겟 기판에 전사하기 위한 전사 파트(10)와, 전사 파트(10)에 인접하게 배치되어 타겟 기판을 X, Y, Z축 방향으로 이동시키기 위한 스테이지(40)와, 다수의 LED 각각의 특성 정보가 저장된 메모리(60)와, 저장된 특성 정보에 기초하여 중계 기판 상에서 다수의 LED가 각각 배치될 위치를 결정하고 결정된 배치 위치에 다수의 LED를 전사하도록 전사 파트(10) 및 스테이지(40)를 제어하는 프로세서(50)를 포함할 수 있다.
전사 파트(10)는 LLO(Laser Lift Off) 방식 또는 픽 앤드 플레이스(Pick and Place) 방식을 통해 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 배열된 중계 기판으로부터 미리 설정된 적색, 녹색, 청색 LED를 동시에 타겟 기판으로 전사할 수 있다.
전사 파트(10)는 LLO(Laser Lift Off) 방식으로 전사 공정을 진행하기 위해, 중계 기판(30, 도 13 참조)을 향해 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 발진부(11, 도 13 참조)와, 레이저 발진부에서 조사된 레이저 빔이 미리 설정된 LED가 선별적으로 조사되도록 레이저 빔의 조사 위치(또는 범위)를 제한하는 마스크(13)와, 중계 기판(30)을 X축, Y축, Z축으로 이동하고 Z축을 중심으로 회전시킬 수 있는 중계 기판용 스테이지(미도시)를 포함할 수 있다.
이 경우, 마스크(13)는 레이저 발진부(11)와 중계 기판(30) 사이에 배치된다. 마스크(13)는 중계 기판(30)에 배열된 다수의 LED의 위치를 고려하여 패터닝된 다수의 개구(13a, 도 13 참조)를 포함할 수 있다. 도 13에 도시된 마스크(13)는 1개의 개구(13a) 만 형성된 것으로 도시되어 있으나, 도 15와 같이 중계 기판(30)으로부터 동시에 미리 설정된 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 전사될 수 있도록 다수의 개구를 가진다.
다수의 개구(13a)는 중계 기판(30) 상의 다수의 LED를 떨어뜨릴 수 있도록 레이저 빔을 통과시킬 수 있는 형상이라면 특정한 형상에 제한될 필요는 없다.
또한, 다수의 개구(13a)는 중계 기판(30)에 배열된 다수의 LED 간의 피치(P1, 도 13 참조)와, 타겟 기판(70)에 전사되는 다수의 LED 간의 피치(P2, 도 18 참조)를 함께 고려하여 그 형성 위치를 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 전사 파트(10)는 픽 앤드 플레이스(Pick and Place) 방식으로 전사 공정을 진행하기 위해, 중계 기판으로부터 미리 설정된 LED들을 픽킹하여 타겟 기판에 플레이싱 하기 위한 픽커(미도시)와, 중계 기판을 X축, Y축, Z축으로 이동하고 Z축을 중심으로 회전시킬 수 있는 중계 기판용 스테이지(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우 픽커는 필요에 따라 접착(adhesive) 방식, 진공(vacuum) 방식, 정전기 방식, 하이브리드(hybrid) 방식 등 다양한 방식으로 다수의 LED(21)를 픽업하여 전사할 수 있다.
스테이지(40)는 타겟 기판(70, 도 13 참조)을 스테이지(40)의 상면에 분리 가능하게 클램핑 할 수 있으며, 타겟 기판(70)을 클램핑한 상태로 X축, Y축, Z축으로 이동하고 Z축을 중심으로 회전할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 LED 기판은 타겟 기판(70)에 LED를 전사하기 위해 제작된 기판을 일컫는다. 따라서 본 개시에서 LED 기판을 타겟 기판(70)에 LED를 전사할 수 있는 상태로 제작된 전사용 웨이퍼 또는 중계 기판으로 칭할 수 있다.
본 개시에서 언급하는 제1 내지 제3 성장 기판(20a,20b,20c)은 발광 색상(R, G, B) 별 LED가 형성될 수 있다. 즉, 제1 성장 기판(20a)은 적색 LED만 성장시킨 기판이고, 제2 성장 기판(20b)은 녹색 LED만 성장시킨 기판이고, 제3 성장 기판(20c)은 청색 LED만 성장시킨 기판일 수 있다. 제1 내지 제3 성장 기판(20a,20b,20c)은 각각 도 3, 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.
각 성장 기판(20a,20b,20c)은 모두 LLO 방식이 적용되는 공정에 사용될 수 있도록 사파이어, 실리콘 또는 투명 글래스로 이루어지는 투명 기판일 수 있다. 이 경우 투명 글래스는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapour Deposition)나 MBE(Molecular Beam Epitaxy) 등의 칩 스택(chip stack) 형성을 위한 에피 성장에 적용할 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 각 성장 기판(20a,20b,20c)은 상면에 GaN 레이어와 성장 기판 간 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이에서 발생하는 긴장(Strain)의 완화가 가능한 물질로 이루어진 버퍼층을 형성한다.
버퍼층은 MOCVD 또는 MBE 공정을 통해 GaN 레이어 증착이 가능하도록 고내열성 재질인 GaN, AlN, AlGaN 또는 SiNx 등으로 이루어질 수 있다.
각 성장 기판(20a,20b,20c)에서 에피 성장하여 형성된 다수의 LED는 임시 기판(25, 도 3 참조)을 거쳐 중계 기판(30, 도 9 참조)으로 이송될 수 있다.
임시 기판(25)은 LLO 방식이 적용되는 공정에 사용될 수 있도록 사파이어, 실리콘 또는 투명 글래스로 이루어지는 투명 기판일 수 있다. 임시 기판(25)은 성장 기판(20)과 같이 버퍼층(27, 도 3 참조)을 형성할 수 있다.
임시 기판(25)은 서로 다른 제1 기판(20a,20b,20c)에 각각 에피 공정을 통해 성장시킨 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED가 각 제1 기판(20a,20b,20c)의 영역별 성능 차이를 파악해 각 제1 기판(20a,20b,20c) 별로 작성된 데이터 맵에 근거하여 배열될 수 있다. 이 경우, 각 성장 기판(20a,20b,20c)의 다수의 적색, 녹색, 청색 LED는 색상별로 적어도 1행씩 또는 적어도 1열씩 임시 기판(25)으로 이송될 수 있다. 만약 다수의 LED가 색상별로 적어도 1행씩 배열되는 경우 서로 인접한 각 열간의 피치는 동일하게 설정될 수 있으며, 다수의 LED가 색상별로 적어도 1열씩 배열되는 경우 서로 인접한 각 열간의 피치는 동일하게 설정될 수 있다. 본 실시예에서는 다수의 LED가 색상별로 2행씩 배열되는 것을 개시한다.
이와 같이 임시 기판(25)에 배열된 다수의 LED는 전사를 위해 중계 기판(30)으로 이송된다.
임시 기판(25)은 성장 기판(20)의 크기보다 크게 형성될 수 있다. 따라서, 하나의 성장 기판(20)에 배치된 다수의 LED 뿐만 아니라, 다수의 성장 기판(20)에 배치된 다수의 LED도 하나의 임시 기판(25) 상에 LLO 방식으로 이송될 수 있다.
중계 기판(30)은 임시 기판(25)의 크기와 동일한 크기로 이루어질 수 있다. 이에 따라 다수의 성장 기판(20a,20b,20c)으로부터 임시 기판(25)에 이송된 모든 적색, 녹색, 청색 LED를 동시에 이송할 수 있다.
임시 기판(25)으로부터 중계 기판(30)으로 이송되는 다수의 LED는 중계 기판(30) 상에 형성된 접착층(33, 도 9 참조)에 부착된다. 접착층(33)은 다이나믹 릴리즈 레이어(Dynamic Release Layer, DRL)로 칭할 수 있으며, LLO 방식으로 타겟 기판(70, 도 11 참조)으로 전사 시 분리가 용이하도록 PI(Polyimide) 재질로 형성될 수 있다.
중계 기판(30)은 LLO 방식이 적용되는 공정에 사용될 수 있도록 사파이어, 실리콘 또는 투명 글래스로 이루어지는 투명 기판일 수 있다.
중계 기판(30)으로 이송된 다수의 적색, 청색, 녹색 LED들 가운데 미리 설정된 적색, 청색, 녹색 LED가 LLO 방식으로 동시에 타겟 기판(70)으로 전사될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 LED 전사 방법은 종래기술의 문제점인 색상별 LED가 각각 배열된 각 웨이퍼로부터 타겟 기판에 전사하기 위해 색상별 LED 기판을 교체하는 단계를 생략할 수 있어 전사 공정 시간이 현저히 단축시킬 수 있다.
또한, 중계 기판(30)이 각 웨이퍼보다 크게 형성됨에 따라 타겟 기판(70)에 다수의 LED를 한 번에 전사할 수 있는 것에 반해, 각 웨이퍼에서 타겟 기판(70)으로 전사하는 경우 웨이퍼와 타겟 기판 간 크기 차이로 인해 다수 회 전사 공정이 수행된다. 이로 인해 박막 트랜지스터(TFT) 등 민감한 전자 소자를 포함하는 타겟 기판에 손상이 발생할 가능성이 높다. 따라서 본 개시의 일 실시예에 따른 중계 기판(30)을 이용하여 타겟 기판(70)으로 다수의 LED를 전사할 경우, 전사 속도 및 전사 효율이 향상되는 것은 물론 전사 안정성 및 신뢰성이 개선될 수 있다.
또한, 중계 기판(30)은 중계 기판(30)에 배치될 다수의 LED를 위한 패턴(미도시)을 가질 수 있다. 여기서, 패턴은 중계 기판(30) 상에 전사된 다수의 LED에 전류를 공급하기 위한 전선을 포함한 회로일 수 있다.
이에 따라, 임시 기판(25)으로부터 중계 기판(30)에 다수의 LED가 전사된 경우, 중계 기판(30) 상에서 일체로 다수의 LED의 작동 여부 및 불량을 확인할 수 있다.
이 경우, 불량이거나 기 설정된 성능보다 낮은 성능을 나타내는 LED를 제거하여, 제거된 LED 위치에 새로운 LED를 배치하여, 중계 기판(30)에 전사된 다수의 LED를 보정할 수 있다.
한편, LED 전사 장치(1)는 메모리(60)와 프로세서(50)를 포함할 수 있다.
메모리(60)는 플래시 메모리 타입(flash memory), 롬(ROM), 램(RAM), 하드 디스크(hard disk type), 멀티미디어 카드 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
또한, 메모리(60)는 프로세서(50)와 전기적으로 연결되어 있어 프로세서(50)와 상호 간 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 이에 따라, 메모리(60)는 입력되거나 조사된 다수의 LED의 특성 정보를 저장하여 프로세서(50)에 저장된 특성 정보를 전송할 수 있다.
프로세서(50)는 LED 전사 장치(1)의 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 프로세서(50)는 전사 파트(10) 및 스테이지(40)와 전기적으로 연결되어 각 구성을 제어할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(50)는 전사 파트(10) 및 스테이지(40)를 제어하여, 성장 기판(20)으로부터 다수의 LED를 임시 기판(25)으로 이송하고, 임시 기판(25)으로부터 중계 기판(30)으로 이송할 수 있다. 또한, 프로세서(50)는 전사 파트(10) 및 스테이지(40)를 제어하여, 중계 기판(30)에 배열된 다수의 LED를 타겟 기판(70)으로 이송할 수 있다. 본 개시에서는 단일 프로세서(50)에 의해 모든 구성을 제어하는 것에 한정되지 않고, 다수의 독립된 프로세서를 이용하여 LED 전사 장치(1)의 각 구성을 제어할 수 있다.
여기서, 프로세서(50)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(50)는 메모리(60)와 전기적으로 연결되어, 메모리(60)에 저장된 다수의 LED의 특성 정보를 이용할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 16을 참조하여 본 개시의 일 실시예에 따른 LED 기판(중계 기판)의 제조 과정을 순차적으로 설명한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 LED 전사용 기판(중계 기판)을 제작하는 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 3 내지 도 7은 다수의 성장 기판으로부터 다수의 LED를 임시 기판으로 이송하는 과정을 나타낸 도면들이고, 도 8 및 도 9는 임시 기판으로부터 다수의 LED를 중계 기판에 이송하는 과정을 나타낸 도면들이다.
도 2를 참조하면, 각 성장 기판(20a,20b,20c)에 각각 형성된 다수의 LED에 대한 특성을 검사한다(S1). 프로세서(50)는 각 성장 기판(20a,20b,20c)의 영역별로 각 LED의 휘도 및 파장 등을 분석한다. 이렇게 분석된 결과는 메모리(60)에 저장될 수 있다.
특성 검사가 완료되면, 프로세서(50)는 분석 결과를 토대로 각 성장 기판(20a,20b,20c)으로부터 임시 기판(25)으로 다수의 적색, 녹색, 청색 LED를 배열할 때 균일성 등을 고려한 최적의 배열을 위해 각 위치의 조합을 시뮬레이션 한다(S2).
프로세서(50)는 시뮬레이션을 통해 임시 기판(25)으로 배치될 다수의 적색, 녹색, 청색 LED의 최적의 배열이 설정되면 이를 토대로 데이터 맵을 형성한다(S3). 데이터 맵은 메모리(60)에 저장될 수 있다.
이어서, 데이터 맵을 토대로 각 성장 기판(20a,20b,20c)의 LED를 색상 별로 순차적으로 임시 기판(25)으로 이송한다.
도 3을 참조하면, 스테이지(40)에 임시 기판(25)을 고정시키고, 다수의 적색 LED가 형성된 제1 성장 기판(20a)을 임시 기판(25)의 상부에 배치한다. 이 경우, 제1 성장 기판(20a)은 다수의 적색 LED가 임시 기판(25)을 향하도록 배치되며 임시 기판에 접촉될 수 있다.
제1 성장 기판(20a)은 X축 및 Y축으로 이동 가능한 스테이지(미도시)에 고정될 수 있다. 이 경우 스테이지는 X-Y 평면 상에서 제1 성장 기판(20a)을 원하는 위치로 이동하거나 정지시킬 수 있다.
제1 성장 기판(20a)과 임시 기판(25)은 레이저 전사를 위해 초기 위치로 세팅될 수 있다. 초기 위치는 레이저 빔에 의해 제1 성장 기판(20a)으로부터 다수의 적색 LED가 임시 기판(25)으로 전사되는 시작 지점일 수 있다.
제1 성장 기판(20a)의 상면에는 레이저 발진부(110)로부터 조사되는 레이저 빔의 조사 영역이 원하는 지점에 국한되도록 마스크(120)가 배치될 수 있다.
제1 성장 기판(20a)과 임시 기판(25)이 초기위치로 세팅되면 레이저 빔을 제1 성장 기판(20a)을 향해 미리 설정된 지점에 조사한다. 레이저 빔은 마스크(120)의 개구(121)를 통해 제1 성장 기판(20a) 및 버퍼층(23a)을 가열한다.
이에 따라 제1 성장 기판(20a)에 형성된 다수의 적색 LED는 제1 성장 기판(20a)의 버퍼층(23a)으로부터 분리되어 임시 기판(25)의 버퍼층(27)에 부착된다. 이 경우, 다수의 적색 LED는 각각의 전극이 버퍼층(27)에 접촉될 수 있다.
임시 기판으로 다수의 적색 LED를 이송하는 동안 레이저 발진부(110)와 마스크(120)는 위치 변동 없이 고정 상태를 유지한다. 이와 달리 제1 성장 기판(20a)과 임시 기판(25)은 각각 스테이지에 의해 미리 설정된 위치로 이동한 후 정지한다. 제1 성장 기판(20a)과 임시 기판(25)이 정지하는 동안 레이저 발진부(110)로부터 레이저 빔이 제1 성장 기판(20a)으로 조사된다.
도 4는 상기 레이저 전사 공정을 반복적으로 행하여 제1 성장 기판(20a)으로부터 다수의 적색 LED가 임시 기판(25)에 미리 설정된 적색 LED의 배치 영역에 배치된 상태를 보여준다.
임시 기판(25)에 배치된 다수의 적색 LED는 2열씩 일정한 간격(2열의 녹색 LED 및 2열의 청색 LED가 배치될 영역)을 두고 배치될 수 있다. 이 경우 적색 LED들은 서로 동일한 피치로 이격된다.
도 5를 참조하면, 제2 성장 기판(20b)의 다수의 녹색 LED가 임시 기판(25)을 향하도록 배치한다. 이 경우 제2 성장 기판(20b)은 앞선 단계에서 제1 성장 기판(20a)을 고정했던 스테이지에 고정될 수 있다.
제2 성장 기판(20b)은 스테이지에 의해 X-Y 평면을 따라 이동 시 다수의 녹색 LED가 임시 기판(25)에 배치된 적색 LED에 간섭되지 않도록 임시 기판(25)으로부터 상방향으로 일정 갭을 유지한 상태로 배치되는 것이 바람직하다.
제2 성장 기판(20b)과 임시 기판(25)이 초기 위치에 세팅되면, 제2 성장 기판(20b)의 미리 설정된 위치로 레이저 빔을 조사한다. 이 경우, 제2 성장 기판(20b)의 상면에도 제1 성장 기판(20b)과 동일하게 마스크(120)가 배치된다.
레이저 전사를 통해 제2 성장 기판(20b)으로부터 미리 설정된 개수의 녹색 LED가 임시 기판(25)에 모두 이송되면, 도 6과 같이, 제3 성장 기판(20c)을 임시 기판(25)의 상측에 배치한다.
이 경우, 제3 성장 기판(20c)은 제2 성장 기판(20b)과 마찬가지로 임시 기판(25)으로부터 일정 갭을 유지하도록 배치된다.
이어서, 레이저 전사를 통해 제3 성장 기판(20c)으로부터 미리 설정된 개수의 청색 LED를 임시 기판(25)에 이송한다.
도 7은 상기 레이저 전사 공정을 반복적으로 행하여 제2 및 제3 성장 기판(20b,20c)으로부터 다수의 녹색 및 청색 LED가 임시 기판(25)에 미리 설정된 녹색 및 청색 LED의 배치 영역에 각각 배치된 상태를 보여준다.
한편, 본 개시에서는 적색, 녹색 및 청색 LED 순으로 임시 기판(25)에 배열되도록 이송하였으나, 이에 제한되지 않고 녹색, 청색 및 적색 LED 순으로 배열되도록 임시 기판(25)으로 이송하거나 또는 청색, 적색 및 녹색 LED 순으로 배열되도록 임시 기판(25)으로 이송하는 것도 물론 가능하다.
이와 같이 제1 내지 제3 성장 기판(20a,20b,20c)으로부터 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 임시 기판(25)으로 모두 이송되면, 도 8과 같이, 임시 기판(25)의 다수의 LED가 중계 기판(30)을 향하도록 배치한다.
이 상태에서 임시 기판(25)의 다수의 LED가 중계 기판(30)의 접착층(33)에 접촉하고 임시 기판(25)을 따라 레이저 빔을 이동하면서 임시 기판(25)을 향해 조사한다. 레이저 빔에 의해 임시 기판(25)의 버퍼층(27)이 제거되면서 임시 기판(25)은 다수의 LED로부터 분리될 수 있다.
도 9를 참조하면, 중계 기판(30)은 임시 기판(25)으로부터 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 이송되어 접착층(33)에 부착된다.
이어서 도 10 내지 도 16을 참조하여 중계 기판(30)으로부터 타겟 기판(70)으로 적색, 녹색, 청색 LED를 동시에 전사하는 과정을 설명한다.
여기서, 타겟 기판(70)은 전면에 TFT(Thin Film Transistor) 층(미도시)이 형성될 수 있으며, TFT 층 상에 배열된 다수의 LED와 타겟 기판(70)의 후면 배치된 회로들(미도시)을 전기적으로 연결하는 배선(미도시)을 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 타겟 기판(70)은 TFT 층 상에 배열된 다수의 LED가 서로 다른 색상을 발하는 다수의 LED를 동시에 전사하는 공정을 거칠 수 있다. 이와 같은 전사 공정을 거친 타겟 기판(70)은 디스플레이 모듈로 칭할 수 있다.
이 경우, 서로 다른 색상을 발하는 다수의 LED가 동시에 전사된다는 것은, 적색, 녹색, 청색 LED를 하나의 그룹으로 정의할 때, 다수의 그룹이 타겟 기판(70)에 동시에 전사되는 것을 의미할 수 있다. 이때 상기 단일 그룹은 백색 LED를 더 포함할 수도 있다.
또한, 하나의 그룹은 전술한 의미만으로 한정되지 않고 적색, 녹색 LED를 하나의 제1 그룹으로 정의하고 청색, 백색 LED를 하나의 제2 그룹으로 정의할 때, 다수의 제1 그룹이 타겟 기판(70)에 동시에 전사되거나 다수의 제2 그룹이 타겟 기판(70)에 동시에 전사되는 것의 의미할 수도 있다. 이 경우 다수의 제1 그룹을 먼저 타겟 기판(70)에 동시에 전사한 후, 다수의 제2 그룹을 타겟 기판(70)에 동시에 전사할 수 있다.
본 개시에서는 전사 공정이 LLO 방식으로 진행되는 것을 예로 들어 설명하지만, 이에 제한되지 않고 픽 앤드 플레이스 방식(또는 스탬프(stamp) 방식)을 통해서도 전사 공정이 이루어질 수 있다.
도 10은 중계 기판(30)으로부터 다수의 LED를 타겟 기판(70)으로 전사하는 과정을 나타내는 흐름도이고, 도 11 내지 도 16은 중계 기판(30)으로부터 다수의 LED를 타겟 기판(70)으로 전사하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 타겟 기판(70)은 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 전사될 면이 레이저 발진부(11)를 향한 상태로 스테이지(40)에 고정된다.
중계 기판(30)은 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 타겟 기판(70)을 향하도록 배치된다. 중계 기판(30)은 도시하지 않은 스테이지에 고정될 수 있으며, 이 스테이지는 X축 및 Y축으로 이동함에 따라 중계 기판(30)을 X-Y 평면을 따라 원하는 지점으로 이동시킬 수 있다.
마스크(13)는 중계 기판(30)의 상측에 배치되며 레이저 발진부(11)와 함께 고정된다. 중계 기판으로부터 타겟 기판에 다수의 LED를 전사하는 공정에서 사용되는 레이저 발진부(11)는 전술한 레이저 발진부(110)와 동일한 것일 수 있다.
중계 기판(30)으로부터 타겟 기판(70)에 서로 다른 색상의 LED를 동시에 전사하기 위해, 중계 기판(30)으로부터 타겟 기판(70)은 각각 스테이지들에 의해 초기 위치로 세팅될 수 있다(S11). 초기 위치는 레이저 빔에 의해 중계 기판(30)의 제1 열에 미리 설정된 개수의 적색, 녹색, 청색 LED가 타겟 기판(70)으로 전사되는 시작 지점일 수 있다.
도 12를 참조하면, 레이저 발진부(11)로부터 중계 기판(30)에 대하여 미리 설정된 지점으로 레이저 빔을 조사한다(S11). 이에 따라, 중계 기판(30)에 배열된 제1 열의 미리 설정된 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 중계 기판(30)의 접착층(33)으로부터 분리되어 타겟 기판(70)으로 전사된다.
도 13은 제1 열의 미리 설정된 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 분리된 상태의 중계 기판(30)을 보여준다.
이와 같이 미리 설정된 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 동시에 중계 기판(30)으로부터 타겟 기판(70)으로 전사됨에 따라, 색상별 LED가 각각 형성된 웨이퍼(또는 기판)들로부터 순차적으로 타겟 기판으로 전사하는 종래기술에 비해 현저히 빠른 속도로 전사 공정이 진행될 수 있다.
도 14를 참조하면, 이어서 중계 기판(30)의 다른 적색, 녹색, 청색 LED를 타겟 기판(70)에 전사하기 위해, 중계 기판(30)과 타겟 기판(70)이 각각의 스테이지들에 의해 서로 비동기 이동한다(S13).
구체적으로, 타겟 기판(70)으로 전사될 중계 기판(30)의 다음 열의 다수의 LED가 마스크(13)의 다수의 개구(13a)에 각각 대응하는 위치(또는, 레이저 발진부(11)에 대응하는 위치)로 설정되도록 중계 기판(30)이 제1 이동거리만큼 X축 방향으로 이동한다.
또한, 타겟 기판(70)은 중계 기판(30)의 다음 열의 다수의 LED가 배치될 위치가 마스크(13)의 다수의 개구(13a)에 각각 대응하는 위치(또는, 레이저 발진부(11)에 대응하는 위치)로 제2 이동거리만큼 이동한다. 도 15를 참조하면 제2 이동거리는 제1 이동거리보다 더 클 수 있다.
이와 같이 중계 기판(30)과 타겟 기판(70)은 비동기 이동함에 따라 다음 열의 다수의 LED가 전사될 위치로 이동할 수 있다. 이 상태에서, 레이저 빔이 중계 기판(30)을 향해 미리 설정된 지점으로 조사한다(S14). 이에 따라 다음 열의 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 중계 기판(30)으로부터 분리되어 타겟 기판(70)으로 전사된다.
도 16은 제2 열의 미리 설정된 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 분리된 상태의 중계 기판(30)을 보여준다.
프로세서(50)는 중계 기판(30)과 타겟 기판(70)은 비동기 이동하고 레이저 빔을 조사한 후 타겟 기판(70)의 미리 설정된 모든 위치에 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 전사되었는지 판단한다(S15). 전사가 완료되지 않았으면 전사가 완료될 때 상기 단계를 반복하고, 전사가 완료되면 해당 타겟 기판(70)에 대한 전사 공정을 종료한다.
한편, 전술한 본 개시의 일 실시예에 따른 전사 공정은 중계 기판의 다수의 LED를 타겟 기판에 안정적으로 실장하기 위한 본딩 공정이 포함될 수 있다. 이하, 본딩 공정이 추가된 본 개시의 다양한 실시예에 따른 전사 공정을 설명한다.
도 17은 본 개시의 다른 실시예에 따른 전사 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 18a 내지 도 18d는 도 17에 도시된 흐름에 따라 중계 기판으로부터 다수의 LED를 타겟 기판으로 전사하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 17에 도시된 전사 공정은, 중계 기판(130)의 다수의 LED가 타겟 기판(170)에 1:1로 실장되는 경우에 해당할 수 있다. 즉, 중계 기판(130)의 다수의 LED 개수와 타겟 기판(170)에 LED가 실장될 곳의 개수가 동일한 것을 의미할 수 있다.
도 18a를 참조하면, 타겟 기판(170)은 다수의 적색, 녹색, 청색 LED가 전사될 면(이하, '타겟 기판(170)의 상면(top surface)')이 레이저 발진부(미도시)를 향한 상태로 제1 스테이지(미도시)에 고정된 상태로 미리 설정된 위치로 배치된다(S21).
여기서, 미리 설정된 위치는 전사 위치일 수 있다. 또한, 레이저 발진부 및 제1 스테이지는 각각 도 11에 도시된 레이저 발진부(11) 및 스테이지(40)일 수 있다.
타겟 기판(170)의 상면에는 다수의 접속 단자(171a,171b)가 일정한 간격을 두고 배열될 수 있고, 다수의 접속 단자(171a,171b)를 덮는 접착층(173)이 형성될 수 있다.
다수의 접속 단자(171a,171b)는 TFT 층에 마련된 픽셀 회로에 포함된 구성일 수 있다. 또한, 픽셀 회로는 TFT 층에 마련되며, TFT 층의 하측에는 유리 기판이 적층 형성될 수 있다. 따라서, 타겟 기판(170)은 TFT 층과 유리 기판이 적층된 형태로 이루어질 수 있다.
접착층(173)은 타겟 기판(170)의 상면 전체를 덮도록 형성될 수 있다. 이 경우 접착층(173)은 박형 필름 형태로 이루어지거나 디스펜서(미도시)에 의해 도포되는 형태로 이루어질 수 있다. 이 경우, 접착층(173)은 도 18a와 같이 다수의 접속 단자(171a,171b)를 덮는 부분은 접속 단자가 없는 부분 보다 소정 높이로 더 돌출될 수 있다. 이는 타겟 기판(170)의 상면 전체를 동일한 두께의 접착층(173)으로 덮는 경우, 접속 단자(171a,171b)를 덮는 부분은 접속 단자(171a,171b)의 높이로 인해 접속 단자가 없는 부분보다 더 돌출될 수 있다.
또한, 접착층(173)은 타겟 기판(170)의 상면에 소정의 패턴 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 다수의 접속 단자(171a,171b) 만 덮을 수 있도록 패터닝 될 수 있다.
한편, 접착층(173)은 접착 성분을 포함하는 유기 재료는 다양한 아크릴(Acrylic) 계열의 재료들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 투명 유기막(예를 들어, 기존 LCD 패널의 제조 공정에 이용되는 투명한 유기막 재료) 또는 불투명 유기막(예를 들어, Black Matrix) 또는 PI(Polyimide)가 이용될 수 있다.
중계 기판(130)은 다수의 적색, 녹색, 청색 LED(141,142,143)가 타겟 기판(70)을 향하도록 배치된다. 중계 기판(130)은 타겟 기판(170)이 고정된 제1 스테이지와 다른 제2 스테이지(미도시)에 분리 가능하게 고정될 수 있다.
제2 스테이지는 X축 및 Y축을 따라 이동가능하게 배치된다. 이에 따라 제2 스테이지에 고정된 중계 기판(130)은 X-Y 평면을 따라 원하는 지점으로 이동될 수 있다.
중계 기판(130)은 일면에 접착층(133)이 형성된다. 접착층(133)은 다이나믹 릴리즈 레이어(Dynamic Release Layer, DRL)로 칭할 수 있으며, LLO 방식으로 중계 기판(130)의 다수의 LED를 타겟 기판(170)으로 전사 시 분리가 용이하도록 PI(Polyimide) 재질로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 타겟 기판(170)의 상면이 레이저 발진부를 향한 상태로 배치된 상태에서, 중계 기판(130)은 제2 스테이지에 의해 타겟 기판(170)의 상측으로 배치된다(S22). 이때 중계 기판(130)은 다수의 LED(141,142,143)가 실장된 면이 타겟 기판(170)의 상면을 마주하도록 배치된다.
이 상태에서 중계 기판(130)에 대하여 미리 설정된 위치에 레이저 빔을 조사한다. 레이저 빔이 조사된 중계 기판(130)의 접착층(133)은 레이저 빔에 반응하여 레이저 빔이 조사된 위치에 대응하는 다수의 LED는 중계 기판(130)으로부터 분리된 후 타겟 기판(170)에 전사된다(S23).
도 18b를 참조하면, 타겟 기판(170)으로 전사된 다수의 LED(141,142,143)는 각각의 애노드 전극(141a) 및 캐소드 전극(141b)이 대응하는 타겟 기판(170)의 다수의 접속 단자(171a,171b)의 상부에 안착될 수 있다.
전사 공정이 완료되면, 제2 스테이지를 구동시켜 중계 기판(130)을 타겟 기판(170)의 상측을 벗어나는 위치로 이동시킨다.이어서, 본딩 공정을 수행하기 위해, 가압 부재(190)을 타겟 기판(170)의 상측에 소정 위치로 이동시킨다(S24). 이 경우 가압 부재(190)는 X,Y,Z축으로 이동 가능하게 구동할 수 있다.
가압 부재(190)는 쿼츠(quarts)나 투명 글래스로 이루어지며 타겟 기판(170)을 마주하는 일면에 완충 레이어(191)가 형성될 수 있다. 완충 레이어(191)는 가압 부재(190)로 타겟 기판(170)에 전사된 다수의 LED를 동시에 타겟 기판(170)의 하측 방향으로 가압할 때 다수의 LED가 파손되지 않도록 보호할 수 있는 정도의 탄성을 가지는 것이 바람직하다.
타겟 기판(170)에 전사된 청색 LED(141), 적색 LED(142), 녹색 LED(143)는 각 색상 별로 상이한 두께로 형성될 수 있으며, TFT 층이 각 색상 별 LED가 실장되는 위치의 높이가 상이하게 형성될 수 있다. 이로 인해, 타겟 기판(170)에 전사된 청색 LED, 적색 LED, 녹색 LED 사이에는 단차가 발행할 수 있다.이와 같이, 전사된 다수의 LED가 서로 다른 색상의 LED 간 단차가 발생하는 경우, 가압 부재(190)에 의해 본딩을 위해 다수의 LED를 동시에 가압할 때 상기 단차에 의해 각 LED를 균일한 압력으로 가압하기 어려울 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 가압 부재(190)를 통해 각 LED를 균일한 압력으로 가압할 수 있도록 완충 레이어(191)를 적절한 두께로 형성하여 상기 단차로 인해 발행하는 문제를 극복할 수 있다.
가압 부재(190)에 의해 소정 압력으로 수초 동안 다수의 LED를 가압하면 다수의 LED의 각 전극(141a,141b)은 접착층(173)을 통해 TFT 층의 다수의 접속 단자(171a,171b)에 견고하게 본딩될 수 있다(S25).
가압 부재를 통한 본딩이 완료되면, 가압 부재(190)를 타겟 기판으로부터 분리시켜 타겟 기판(170)의 상측으로부터 벗어나는 위치로 이동시킨다.
한편, 가압 부재(190)로 다수의 LED를 가압하는 방식 대신, 히터(미도시)를 이용하여 타겟 기판(170)을 소정 온도로 가열하거나 IR 레이저를 타겟 기판(170)에 조사함으로써 열 접합 방식으로 본딩 공정이 이루어질 수도 있다.도 19는 본 개시의 다른 실시예에 따른 전사 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 20a 내지 도 20d는 도 19에 도시된 흐름에 따라 중계 기판으로부터 다수의 LED를 타겟 기판으로 전사하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 20a를 참조하면, 타겟 기판(170)은 타겟 기판(170)의 상면이 레이저 발진부(미도시)를 향한 상태로 제1 스테이지(미도시)에 고정된 상태로 미리 설정된 위치로 배치된다(S31).
중계 기판(130)은 다수의 적색, 녹색, 청색 LED(141,142,143)가 타겟 기판(170)을 향하도록 배치된다(S32). 이 경우, 중계 기판(130)은 다수의 LED의 각 전극(141a,141b)이 전사될 타겟 기판(170)의 각 접속 전극(171a,171b)에 대응하는 위치로 배치된다.
도 20b를 참조하면, 본딩 공정을 수행하기 위해, 중계 기판(130)을 타겟 기판(170) 측으로 이동하여 타겟 기판(170)에 대하여 중계 기판(130)을 소정 압력으로 수초 동안 가압한다(S33).
이 경우, 중계 기판(130)의 다수의 LED의 각 전극(141a,141b)은 접착층(173)을 통해 TFT 층의 다수의 접속 단자(171a,171b)에 견고하게 본딩될 수 있다.
도 20c를 참조하면, 이 상태에서 중계 기판(130)에 대하여 미리 설정된 위치에 레이저 빔을 조사한다. 레이저 빔이 조사된 중계 기판(130)의 접착층(133)은 레이저 빔에 반응하여 레이저 빔이 조사된 위치에 대응하는 다수의 LED는 중계 기판(130)으로부터 분리된 후 타겟 기판(170)에 전사된다(S34).
도 20d를 참조하면, 전사가 완료된 후 중계 기판(130)을 타겟 기판(170)의 상측으로부터 분리한다.
전술한 본딩 공정이 포함된 실시예들은 중계 기판(130)의 다수의 LED가 타겟 기판(170)에 1:1로 실장되는 경우에 해당할 수 있다.
이하에서 설명하는 본딩 공정이 포함된 실시예들은 중계 기판(230)의 다수의 LED가 타겟 기판(270)에 n:1로 실장되는 경우에 해당할 수 있다. 즉, 중계 기판(230)의 다수의 LED 개수가 타겟 기판(270)에 LED가 실장될 곳의 개수보다 많은 것을 의미할 수 있다.
도 21은 본 개시의 다른 실시예에 따른 전사 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 22a 내지 도 22d는 도 21에 도시된 흐름에 따라 중계 기판으로부터 다수의 LED를 타겟 기판으로 전사하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
중계 기판(230)의 다수의 LED(241,241',242,242',243,243')는 도 22a와 같이 동일한 색상의 LED가 2개씩 순차적으로 배열될 수 있으며, 타겟 기판(270)의 접속 전극(271a,271b,271c,271d,271e,271f)은 중계 기판의 다수의 LED 보다 적은 개수로 형성될 수 있다. 하지만, 중계 기판(230)의 다수의 LED의 배열은 도 22a와 같은 배열에 한정되지는 않는다.
도 22a를 참조하면, 타겟 기판(270)은 타겟 기판(270)의 상면이 레이저 발진부(미도시)를 향한 상태로 제1 스테이지(미도시)에 고정된 상태로 미리 설정된 위치로 배치된다(S41).
중계 기판(230)은 다수의 적색, 녹색, 청색 LED(241,242,243)가 타겟 기판(270)을 향하도록 배치된다(S42). 이 경우, 중계 기판(230)은 다수의 LED의 각 전극(241a,241b,242a,242b,243a,243b)이 타겟 기판(270)의 각 접속 전극(271a,271b,271c,271d,271e,271f)에 대응하는 위치로 배치된다.
이 상태에서 중계 기판(230)에 대하여 미리 설정된 위치에 레이저 빔을 조사한다.
이에 따라, 레이저 빔이 조사된 중계 기판(230)의 접착층(233)은 도 22b와 같이 레이저 빔에 반응하여 레이저 빔이 조사된 위치에 대응하는 다수의 LED는 중계 기판(230)으로부터 분리된 후 타겟 기판(270)에 전사된다(S43).
중계 기판(230)은 전사되지 않은 나머지 LED를 구비한 상태로 타겟 기판(270)의 상측으로부터 벗어나는 위치로 이동한다.
도 22c를 참조하면, 본딩 공정을 수행하기 위해, 가압 부재(290)을 타겟 기판(270)의 상측에 소정 위치로 이동시킨다(S34). 이 경우 가압 부재(290)는 X,Y,Z축으로 이동 가능하게 구동할 수 있다.
가압 부재(290)에 의해 소정 압력으로 수초 동안 다수의 LED를 가압하면 다수의 LED의 각 전극(241a,241b,242a,242b,243a,243b)은 접착층(273)을 통해 TFT 층의 다수의 접속 단자(271a,271b,271c,271d,271e,271f)에 견고하게 본딩될 수 있다(S35).
도 22d를 참조하면, 가압 부재를 통한 본딩이 완료된 후 가압 부재(290)를 타겟 기판(270)으로부터 분리시켜 타겟 기판(270)의 상측으로부터 벗어나는 위치로 이동시킨다.
한편, 가압 부재(290)로 다수의 LED를 가압하는 대신, 히터(미도시)를 이용하여 타겟 기판(270)을 소정 온도로 가열하거나 IR 레이저를 타겟 기판(270)에 조사함으로써 열을 이용한 본딩 공정이 이루어질 수도 있다.
도 23은 본 개시의 다른 실시예에 따른 전사 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 24a 내지 도 24d는 도 23에 도시된 흐름에 따라 중계 기판으로부터 다수의 LED를 타겟 기판으로 전사하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 24a를 참조하면, 타겟 기판(270)은 타겟 기판(270)의 상면이 레이저 발진부(미도시)를 향한 상태로 제1 스테이지(미도시)에 고정된 상태로 미리 설정된 위치로 배치된다(S51).
중계 기판(230)은 다수의 적색, 녹색, 청색 LED(241,241',242,242',243,243')가 타겟 기판(270)을 향하도록 배치된다(S52). 이 경우, 중계 기판(230)은 다수의 LED의 각 전극(241a,241b,242a,242b,243a,243b)이 전사될 타겟 기판(270)의 각 접속 전극(271a,271b,271c,271d,271e,271f)에 대응하는 위치로 배치된다.
도 24b를 참조하면, 본딩 공정을 수행하기 위해, 중계 기판(230)을 타겟 기판(270) 측으로 이동하여 중계 기판(230)을 소정 압력으로 수초 동안 가압한다(S53).
이 경우, 중계 기판(230)의 다수의 LED(241,242,243)의 각 전극(241a,241b,242a,242b,243a,243b)은 접착층(273)을 통해 TFT 층의 다수의 접속 단자(271a,271b,271c,271d,271e,271f)에 견고하게 본딩될 수 있다.
또한, 가압이 이루어지는 동안 타겟 기판(270)으로 전사되지 않는 LED(241',242',243')는 각 전극(241a',241b',242a',242b',243a',243b')이 타겟 기판(270)의 접착층(273)에 부착되지 않도록 접착층(273)과 소정의 간격을 유지하는 것이 바람직하다. 이를 위해 접착층(273)은 적절한 두께로 형성되는 것이 필요할 수 있다.
도 24c를 참조하면, 이 상태에서 중계 기판(230)에 대하여 미리 설정된 위치에 레이저 빔을 조사한다. 레이저 빔이 조사된 중계 기판(230)의 접착층(233)은 레이저 빔에 반응하여 레이저 빔이 조사된 위치에 대응하는 다수의 LED는 중계 기판(230)으로부터 분리된 후 타겟 기판(270)에 전사된다(S54).
도 24d를 참조하면, 전사가 완료된 후 중계 기판(230)을 타겟 기판(270)의 상측으로부터 분리한다.
한편, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 방법들은, 기존 LED 전사 장치에 설치 가능한 어플리케이션 형태로 구현될 수 있다.
또한, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 방법들은, 기존 LED 전사 장치에 대한 소프트웨어 업그레이드, 또는 하드웨어 업그레이드만으로도 구현될 수 있다.
또한, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들은 LED 전사 장치에 구비된 임베디드 서버, 또는 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(50) 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 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 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, 청구범위 상에서 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 이해되서는 안 될 것이다.
1: LED 전사 장치
10: 전사 파트
25: 임시 기판
30, 130, 230: 중계 기판
40: 스테이지
50: 프로세서
60: 메모리
70, 170, 270: 타겟 기판
190, 290: 가압 부재

Claims (20)

  1. LED 전사 방법에 있어서,
    2 이상의 서로 다른 색상의 LED가 적어도 1행씩 또는 적어도 1열씩 순차적으로 배열된 전사용 기판과, 레이저 발진부와 상기 전사용 기판 사이에 타겟 기판을 초기 위치로 배치하는 단계; 및
    상기 레이저 발진부로부터 상기 타겟 기판을 향해 미리 설정된 다수의 지점에 레이저 빔을 조사하여 상기 전사용 기판으로부터 다수의 서로 다른 색상의 LED를 상기 타겟 기판의 미리 설정된 지점에 동시에 전사하는 단계;를 포함하는 LED 전사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전사 단계는 서로 다른 색상을 발하는 LED은 하나의 그룹으로 이루어지며 동시에 상기 타겟 기판 상에 전사되는 LED 전사 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전사 단계는 다수의 그룹이 상기 타겟 기판 상에 간격을 두고 동시에 전사되는 LED 전사 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하나의 그룹은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 포함하는 LED 전사 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하나의 그룹은 백색 LED를 더 포함하는 LED 전사 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전사용 기판으로부터 상기 타겟 기판으로 다음 순서로 설정된 다수의 서로 다른 색상의 LED를 전사하기 위해, 상기 전사용 기판과 상기 타겟 기판을 다음 전사 위치로 비동기 이동하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 비동기 이동 단계는, 상기 전사용 기판이 다음 전사 위치까지 제1 이동거리만큼 이동하고, 상기 타겟 기판이 다음 전사 위치까지 상기 제1 거리와 상이한 제2 이동거리만큼 이동하는 LED 전사 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전사 단계 후에,
    상기 타겟 기판에 전사된 다수의 LED를 가압 부재로 가압하여 본딩하는 단계를 더 포함하는 LED 전사 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가압부재는 상기 다수의 LED를 향하는 면에 형성된 완충 레이어를 통해 상기 다수의 LED를 가압하는 LED 전사 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전사 단계 전에,
    상기 중계 기판을 상기 타겟 기판을 향해 가압하여 본딩하는 단계를 더 포함하는 LED 전사 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전사 단계 후에,
    상기 타겟 기판에 전사된 다수의 LED를 열 접합 방식으로 본딩하는 단계를 더 포함하는 LED 전사 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열 접합 방식은 히터에 의해 상기 타겟 기판을 가열하는 방식 또는 적외선 레이저로 가열하는 방식인 LED 전사 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 LED 전사 방법을 통해 제조된 디스플레이 모듈에 있어서,
    상기 타겟 기판은 글래스 기판이고,
    상기 다수의 서로 다른 색상의 LED가 동시에 전사되어 상기 글래스 기판에 배치된 디스플레이 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 글래스 기판 상에 동시에 전사되는 서로 다른 색상을 발하는 LED은 하나의 그룹으로 이루어지는 디스플레이 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    다수의 그룹이 상기 글래스 기판 상에 간격을 두고 전사되는 디스플레이 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 하나의 그룹은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED를 하나의 그룹으로 이루어지는 디스플레이 모듈.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 하나의 그룹은 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED와 색상이 상이한 적어도 하나의 추가 LED를 더 포함하는 디스플레이 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 추가 LED는 백색 LED인 디스플레이 모듈.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 적색 LED, 상기 녹색 LED 및 상기 청색 LED는 적어도 1행씩 또는 적어도 1열씩 순차적으로 배열된 디스플레이 모듈.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 적색 LED, 상기 녹색 LED, 상기 청색 LED 및 상기 백색 LED는 적어도 1행씩 또는 적어도 1열씩 순차적으로 배열된 디스플레이 모듈.
  20. LED 전사 방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
    상기 LED 전사 방법은,
    2 이상의 서로 다른 색상의 LED가 적어도 1행씩 또는 적어도 1열씩 순차적으로 배열된 전사용 기판과, 레이저 발진부와 상기 전사용 기판 사이에 타겟 기판을 초기 위치로 배치하는 단계; 및
    상기 레이저 발진부로부터 상기 타겟 기판을 향해 미리 설정된 다수의 지점에 레이저 빔을 조사하여 상기 전사용 기판으로부터 다수의 서로 다른 색상의 LED가 상기 타겟 기판의 미리 설정된 지점에 동시에 전사되는 단계;를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
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