KR20210081734A - Led 이송 장치 - Google Patents

Led 이송 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210081734A
KR20210081734A KR1020190173978A KR20190173978A KR20210081734A KR 20210081734 A KR20210081734 A KR 20210081734A KR 1020190173978 A KR1020190173978 A KR 1020190173978A KR 20190173978 A KR20190173978 A KR 20190173978A KR 20210081734 A KR20210081734 A KR 20210081734A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
led
electrode
transport device
electrodes
substrate
Prior art date
Application number
KR1020190173978A
Other languages
English (en)
Inventor
박성경
정태일
김일수
최재용
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020190173978A priority Critical patent/KR20210081734A/ko
Priority to US17/428,241 priority patent/US11978650B2/en
Priority to CN202080008286.1A priority patent/CN113316838A/zh
Priority to PCT/KR2020/012681 priority patent/WO2021132849A1/ko
Publication of KR20210081734A publication Critical patent/KR20210081734A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67144—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67132—Apparatus for placing on an insulating substrate, e.g. tape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67712—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations the substrate being handled substantially vertically
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67721—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations the substrates to be conveyed not being semiconductor wafers or large planar substrates, e.g. chips, lead frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67763—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading
    • H01L21/67766—Mechanical parts of transfer devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67763—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading
    • H01L21/67778—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading involving loading and unloading of wafers
    • H01L21/67781—Batch transfer of wafers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • 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
    • H01L25/04—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 the devices not having separate containers
    • H01L25/075—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 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/68318—Auxiliary support including means facilitating the separation of a device or wafer from the auxiliary support
    • H01L2221/68322—Auxiliary support including means facilitating the selective separation of some of a plurality of devices from the auxiliary support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/68381—Details of chemical or physical process used for separating the auxiliary support from a device or wafer
    • H01L2221/68386—Separation by peeling
    • 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
    • H01L25/04—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 the devices not having separate containers
    • H01L25/075—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 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—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 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

본 명세서는 발광 다이오드(LED) 이송 장치를 개시한다. 상기 LED 이송 장치는. 일 기판 상의 LED를 들어올리고, 상기 LED를 타 기판에 내리도록 구비된 헤드; 상기 헤드를 이동시키는 운반 암(arm); 상기 헤드와, 상기 일 기판 또는 상기 타 기판을 수용하는 밀폐 공간을 마련하도록 구비된 커버; 및 상기 커버에 의해 마련된 상기 밀폐 공간의 기압을 조절하는 제어 유닛을 포함한다.

Description

LED 이송 장치{LED TRANSFERING APPARATUS}
본 명세서는 LED 이송 장치에 관한 것이다.
디스플레이 기술분야에서는 경량, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 그 중에서도 액정 표시장치와 유기발광 표시장치는 일상적인 전자기기, 예를 들어, 스마트폰, 노트북 PC 등의 화면에 많이 적용되고 있고, 그 범위도 점차 확대되고 있다. 다만, 상기 표시장치들은 베젤(bezel) 영역의 크기를 감소시키는데 한계가 있다. 예를 들어, 액정 표시장치의 경우, 액정을 밀봉하고 상부 기판과 하부 기판을 합착하기 위해 실런트(sealant)가 사용되어야 하므로, 베젤 영역의 크기를 감소시키는데 한계가 있다. 또한, 유기발광 표시장치의 경우, 유기발광 소자가 유기 물질로 이루어져 수분 또는 산소에 매우 취약하여 유기발광 소자를 보호하기 위한 봉지부(encapsulation)가 배치되어야 하므로, 베젤 영역의 크기를 감소시키는데 한계가 있다. 이에, 복수 개의 액정 표시장치 또는 유기발광 표시장치를 타일(tile) 형태로 배치하여 초대형 화면을 구현하는 경우, 서로 인접하는 패널 간의 베젤 영역이 사용자에게 쉽게 시인되는 문제가 있다.
이에 대한 대안으로 소형 LED를 발광소자로 사용하는 표시장치가 개발되고 있다. LED는 유기 물질이 아닌 무기 물질로 이루어지므로, 신뢰성이 우수하여 액정 표시장치나 유기발광 표시장치에 비해 수명이 길다. 또한, LED는 점등 속도가 빠를 뿐만 아니라, 소비 전력이 적고, 내충격성이 강해 안정성이 뛰어나며, 고휘도의 영상을 표시할 수 있기 때문에 초대형 화면에 적용되기에 적합한 소자이다. 무엇보다도 소형 LED를 발광소자로 사용하는 표시장치는, 베젤없이 구현될 수 있어서 다수 개의 표시장치를 이어서 제작하는 초대형 표시장치에 적용되기에 유리하다.
이러한 소형 LED 표시장치의 상용화에는 생산성 확보가 필수적이기 때문에, 생산 속도와 효율을 높이기 위하여 여러 연구가 이루어지고 있다. 특히 소형 LED를 성장 기판에서부터 목표 기판에 까지 빠르고 정확하게 이송하기 위한 방법 및/또는 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 명세서는 소형 LED를 이송하기 위한 장비를 제안하는 것을 목적으로 한다. 더 구체적으로는 다수의 소형 LED 중 원하는 만큼의 소형 LED를 선택적으로 전사할 수 있는 이송 장치를 제공하고자 한다. 본 명세서의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 LED 이송 장치는, 일 기판 상의 LED를 들어올리고, 상기 LED를 타 기판에 내리도록 구비된 헤드; 상기 헤드를 이동시키는 운반 암(arm); 상기 헤드와, 상기 일 기판 또는 상기 타 기판을 수용하는 밀폐 공간을 마련하도록 구비된 커버; 및 상기 커버에 의해 마련된 상기 밀폐 공간의 기압을 조절하는 제어 유닛을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 LED 이송 장치는, 원하는 부분/수량을 선택하여 LED를 전사할 수 있다. 또한 본 명세서의 실시예에 따른 LED 이송 장치는, 정해진 위치에 더 정확히 LED를 장착할 수 있으며, 이는 LED 표시장치의 생산성 증대로 연결될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 LED 표시장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 LED 표시장치의 표시 영역을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 LED의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 4b는 본 명세서의 일 실시예에 따른 LED 이송 장치를 간략히 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 5d는 본 명세서의 일 실시예에 따른 LED 이송 방법을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 6b는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 착탈 유닛을 나타낸 도면이다.
도 7a 및 7b는 본 명세서의 제3 실시예에 따른 착탈 유닛을 나타낸 도면이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다. 소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 LED 표시장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
상기 LED 표시장치(100)는 기판(110)에 배치된 복수의 화소(P)들로 구성될 수 있다. 상기 화소(P)는 적색 서브화소(140R), 녹색 서브화소(140G) 및 청색 서브화소(140B)를 포함할 수 있다.
상기 서브 화소(140R, 140G, 140B) 각각에는 박막 트랜지스터(TFT) 및 LED(140)가 구동 소자 및 발광 소자로서 구비될 수 있다. 상기 LED(140) 및 박막 트랜지스터는 게이트 라인 데이터 라인 등과 같은 배선을 통해 게이트 제어 회로, 데이터 제어 회로 등과 같은 구동부와 연결될 수 있다. 상기 LED(140)의 칩 크기(너비)가 100 마이크로미터(μm) 이하이면 마이크로 엘이디(micro LED) 표시장치라고 호칭되기도 한다. 한편, 상기 LED(140)의 칩 크기가 수 백 마이크로미터 정도이면 미니 엘이디(mini LED) 표시장치라고 호칭되기도 한다.
상기 LED(140)는 기판(110)의 어레이 공정과는 별도로 제작될 수 있다. 유기발광 표시장치에서는 TFT와 발광소자가 모두 포토공정에 의해 형성되는 반면에, LED 표시장치의 경우 TFT는 포토공정에 의해 형성되지만, LED(140)는 별도의 공정에 의해 제작된 후 기판(110) 상에 옮겨질 수 있다. 일 예로서, 상기 LED(140)는 Al, Ga, N, P, As In 등의 무기물 재료가 성장 기판(사파이어 기판 또는 실리콘 기판) 위에서 성장한 후, 상기 성장 기판으로부터 분리됨으로써 획득될 수 있다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 LED 표시장치의 표시 영역을 나타낸 단면도이다.
상기 LED 표시장치(100)에는 영상이 표시되는 표시 영역(Active Area) 및 표시 영역을 둘러싸는 비표시 영역(Inactive Area)이 정의될 수 있다. 표시 영역에는 발광 소자(예: LED) 및 발광 소자를 구동하기 위한 구동 소자(예: 박막 트랜지스터) 등이 배치될 수 있다. 비표시 영역은 영상이 표시되지 않는 영역으로, 표시 영역에 배치되는 소자들과 연결된 다양한 배선과 제어 회로 등이 배치될 수 있다. 도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 LED 표시장치는 기판(110) 위에 다양한 기능 요소들이 적층된 구조로 형성되었음을 알 수 있다. 상기 기판(110)은 구성요소들을 지지하는 기판으로, 절연 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(110)은 유리, 또는 수지 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 고분자 또는 플라스틱으로 이루어질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 기판(110)은 플렉서빌리티(flexibility) 또는 폴더빌리티(foldability)를 갖는 물질로 이루어질 수도 있다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 기판(110) 상에 형성된 게이트 전극(101); 상기 게이트 전극(101)을 덮는 게이트 절연 층(112); 상기 게이트 절연 층(112) 위에 형성된 반도체 층(103); 상기 반도체 층(103) 위의 소스 전극(105) 및 드레인 전극(107)으로 구성될 수 있다.
상기 게이트 전극(101)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 게이트 절연 층(112)은 SiOx 또는 SiNx와 같은 무기 절연물질로 이루어진 단일 층 또는 SiOx 및 SiNx으로 이루어진 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
반도체 층(103)은 비정질 실리콘과 같은 비정질 반도체로 구성될 수도 있고, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), TiO2, ZnO, WO3, SnO2와 같은 산화물 반도체로 구성될 수 있다. 물론, 박막 트랜지스터의 반도체 층이 특정 물질에 한정되는 것이 아니라, 현재 박막 트랜지스터에 사용되는 모든 종류의 반도체 물질이 사용될 수 있다.
상기 소스 전극(105) 및 드레인 전극(107)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al, 등과 같은 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 드레인 전극(107)은 LED에 신호를 인가하는 제1 전극으로 작용한다.
한편, 도시된 박막 트랜지스터(TFT)는 바텀 게이트(bottom gate) 방식의 박막 트랜지스터이지만, 탑 게이트(top gate) 방식의 박막 트랜지스터 등과 같이 다른 구조의 박막트랜지터도 본 발명의 실시예로서 적용될 수 있다.
표시 영역의 게이트 절연 층(112) 위에는 제2 전극(109)이 형성된다. 이때, 상기 제2 전극(109)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 소스 전극(105), 드레인 전극(107), 제2 전극(109) 위에는 제1 절연 층(114)이 형성되며, 상기 제1 절연 층(114) 위에 LED(140)가 배치된다. 도 2의 실시예에서는 상기 제1 절연 층(114)의 일부가 제거되고 해당 영역에 LED(140)가 배치되지만, 상기 제1 절연 층(114)이 제거되지 않을 수도 있다. 상기 제1 절연 층(114)은 포토아크릴과 같은 유기층으로 구성될 수도 있고, 무기층/유기층으로 구성될 수도 있으며 무기층/유기층/무기층으로 구성될 수도 있다.
상기 제1 절연 층(114) 위에는 제2 절연 층(116)이 위치한다. 이때, 상기 제2 절연 층(116)은 포토아크릴과 같은 유기층으로 구성될 수도 있고, 무기층/유기층으로 구성될 수도 있으며 무기층/유기층/무기층으로 구성될 수도 있으며, LED(140)의 상부 영역을 덮는다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)와 제2 전극(119) 상부의 제1 절연 층(114) 및 제2 절연 층(116)에는, 각각 제1 컨택홀(114a) 및 제2 컨택홀(114b)이 형성되어 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(107)과 제2 전극(119)이 각각 외부로 노출된다. 또한, 상기 LED(140)의 p-형 전극(141)과 n-형 전극(143) 상부의 제2 절연 층(116)에는 각각 제3 컨택홀(116a) 및 제4 컨택홀(116b)이 형성되어 상기 p-형 전극(141)과 n-형 전극(143)이 외부로 노출된다.
상기 제2 절연 층(116)의 상부에는 ITO, IGZO나 IGO와 같은 투명한 금속 산화물로 구성된 제1 연결전극(117a) 및 제2 연결전극(117b)이 형성되어, 상기 제1 컨택홀(114a) 및 제3 컨택홀(116a)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(107)과 LED(140)의 p-형 전극(141)이 상기 제1 연결전극(117a)에 전기적으로 접속되며, 제2 컨택홀(114b) 및 제4 컨택홀(116b)을 통해 제2 전극(109)과 LED(140)의 n-형 전극(143)이 상기 제2 연결전극(117b)에 전기적으로 접속된다.
상기 기판(110) 상면에는 무기물질 또/및 유기물질로 이루어진 버퍼 층(118)이 상기 LED(140)를 덮어 보호할 수 있다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 LED의 구조를 나타낸 도면이다.
상기 LED(140)는 10 내지 100㎛ 크기의 마이크로 LED일 수 있다. 상기 LED(140)는 도핑되지 않은 GaN 층(144), 상기 GaN 층(144) 위에 배치된 n-형 GaN 층(145), 상기 n-형 GaN 층(145) 위에 배치된 다중 양자 우물(Multi-Quantum-Well: MQW) 구조를 가진 활성 층(146), 상기 활성 층(145) 위에 배치된 p-형 GaN 층(147), 투명 도전성 물질로 형성되어 상기 p-형 GaN 층(147) 위에 배치되는 오믹 접촉 층(148), 상기 오믹 접촉 층(148)의 일부와 접촉되는 p-형 전극(141), 상기 활성 층(146), p-형 GaN 층(147) 및 오믹 접촉 층(148)의 일부를 식각하여 노출되는 n-형 GaN 층(145)의 일부와 접촉되는 n-형 전극(143)으로 구성된다.
상기 n-형 GaN 층(145)은 활성 층(146)에 전자를 공급하기 위한 층으로, GaN 반도체 층에 Si와 같은 n-형 불순물을 도핑함으로써 형성된다.
상기 활성 층(146)은 주입되는 전자와 정공이 결합되어 광을 발산하는 층이다. 상기 활성 층(146)의 다중양자우물구조는 복수의 장벽 층과 우물 층이 교대로 배치되며, 상기 우물 층은 InGaN 층으로 구성되고 장벽 층은 GaN으로 구성될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 p-형 GaN 층(147)은 활성 층(146)에 정공을 주입하는 층으로, GaN 반도체 층에 Mg, Zn 및 Be와 같은 p-형 불순물이 도핑되어 형성된다.
상기 오믹 접촉 층(148)은 p-형 GaN 층(147)과 p-형 전극(141)을 오믹 접촉(ohmic contact)시키기 위한 것으로, ITO(Indium Tin Oxide), IGZO(Indium Galium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 금속 산화물이 사용될 수 있다.
상기 p-형 전극(141)과 n-형 전극(143)은 Ni, Au, Pt, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나의 금속 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일 층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다.
이러한 구조의 LED(140)에서 p-형 전극(141) 및 n-형 전극(143)에 전압이 인가됨에 따라 n-형 GaN 층(145) 및 p-형 GaN 층(147)으로부터 활성 층(145)으로 각각 전자 및 정공이 주입되면, 상기 활성 층(146) 내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광 층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생되어 외부로 발산된다. 이때, LED(140)에서 발광하는 광의 파장은, 활성 층(146)의 다중 양자 우물 구조의 장벽 층의 두께를 조절함으로써 조절될 수 있다.
상기 LED(140)는 기판 위에 버퍼 층을 형성하고 상기 버퍼 층 위에 GaN 박막을 성장시킴으로써 제작된다. 이때, GaN 박막의 성장을 위한 기판으로는 사파이어(sapphire), 실리콘(si), GaN, 실리콘 카바이드(SiC), 갈륨비소(GaAs), 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다.
상기 버퍼 층은 GaN 박막성장용 기판이 GaN기판이 아닌 다른 물질로 이루어진 경우에, 기판상에 에피(Epi) 층인 n-GaN 층(120)을 직접 성장시킬 때 발생하는 격자 부정합에 의한 품질 저하를 방지하기 위한 것으로, AlN 또는 GaN 등이 사용될 수 있다.
상기 n-형 GaN 층(145)은 불순물이 도핑되지 않은 GaN 층(144)을 성장시킨 후, 상기 도핑되지 않은 박막의 상부에 Si와 같은 n형 불순물을 도핑함으로써 형성될 수 있다. 또한, p-형 GaN 층(147)은 도핑되지 않은 GaN 박막을 성장시킨 후 Mg, Zn, Be 등의 p-형 불순물을 도핑함으로써 형성할 수 있다.
이상과 같은 과정으로 만들어진 LED(140)는, 도 1과 같은 표시기판(110)으로 옮겨져 표시장치에 사용된다. 이때 상기 LED(140)를 생성기판에서 표시기판으로 이송하는 과정을 전사(transfer)라 부르기도 한다.
현재에는, 제작/전사 과정에서 발생한 LED의 불량을 대비하여, 2개 이상의 LED를 하나의 서브화소에 배치하는 경우가 많다. 그러나, 점점 고해상도로 진화하는 표시장치는 서브화소 수가 증가하고 있어 예비적 LED까지 감안하면 전사해야 할 LED의 수가 너무 많아진다. 이는 생산 시간과 비용 측면에서 큰 손실이다. 더구나, 2개 이상 배치한 LED가 전부 불량일 경우에는, 그 서브화소는 리페어(repair)도 할 수 없어 제품 품질이 저하되는 문제도 있다. 또한, 일 기판에 있는 LED를 전체적으로 타 기판으로 전사하는 것이 현재 기술이며, 일 기판에 있는 LED 중에서 선택된 일 부만 전사하는 것은 불가능한 상황이다. 따라서, 검사에서 불량이 발견된 LED가 있어도 따로 분리하거나, 전사에서 제외할 수가 없는 난점도 존재한다.
본 명세서의 발명자들은 상기와 같은 LED 이송 방법/장비들이 가지는 단점을 인지하고, LED의 전사 선택성을 부여하고, 아울러, 장착 정밀도까지 높일 수 있는 이송 장비를 고안하였다.
도 4a 및 4b는 본 명세서의 일 실시예에 따른 LED 이송 장치를 간략히 나타낸 도면이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 LED 이송 장치는 여러 기능 유닛(unit)으로 구성될 수 있으며, 이하에서는 LED(140)를 일 기판에서 집어 올리고 다른 기판에 내리는 픽업 유닛(pickup unit, 200)을 중심으로 상기 LED 이송 장치를 설명한다. 상기 LED(140)는 칩 크기(너비)가 100 마이크로미터(μm) 이하인 마이크로 엘이디(micro LED)일 수 있다.
상기 LED 이송 장치는 컨트롤러(controller)를 구비하여 상기 픽업 유닛(200)을 비롯한 여러 기능 유닛을 제어할 수 있다. 도 4a에 도시된 기판(10)은 LED 이송이 완료되기 전의 일 기판으로서, LED(140)가 생성되는 성장 기판일 수도 있고, 최종적으로 LED가 실장되기 전 단계의 운반 기판일 수도 있다.
상기 픽업 유닛(200)은 LED를 선택적으로 전사할 수 있도록 구비된다. 구체적으로, 상기 픽업 유닛(200)은, 컨트롤러로부터 수신된 제어 신호에 따라, 일 기판(10) 상에 있는 복수 개의 LED(140) 중 적어도 일부를 들어올리고, 상기 들어올린 LED들 중 선택된 LED를 타 기판에 내리도록 구비된다. 이를 위하여 상기 픽업 유닛(200)은 LED 개개를 독립적으로 다룰 수 있는 구조를 갖는다. 일 예로, 상기 픽업 유닛(200)은 복수 개의 LED 각각과 접촉하고, 집어 올리고 내릴 수 있도록 구비된 복수 개의 착탈 유닛(2322)들을 가질 수 있다.
일 실시예로서, 상기 픽업 유닛(200)은 상기 착탈 유닛(2322)들이 구비된 헤드(230); 상기 헤드(230)을 이동시키도록 구비된 운반 암(arm, 220)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 컨트롤러는, 제어 신호를 전송하여 상기 LED(140)가 상기 착탈 유닛(2322)에 부착 또는 분리되도록 제어한다. 또한 상기 LED 이송 장치는, 상기 일 기판 또는 상기 타 기판을 그 상부에 놓도록 구비된 지지대(210)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 상기 지지대(210)는 상기 LED 이송 장치와는 별도로 구성될 수도 있다.
상기 헤드(230)는, 상기 운반 암(220)과 연결된 플레이트(231); 일 면은 상기 플레이트(231)에 접합되고, 상기 LED(140)와 접촉하도록 구비된 타 면에는 착탈 유닛(2322)들이 마련된 스탬프(232)를 포함하여 구성될 수도 있다. 도면에는 플레이트(231)와 스탬프(232)를 분리하여 표현하였으나, 상기 두 부분은 하나의 일체형일 수도 있다. 즉, 일면에 착탈 유닛(2322)들을 갖는 스탬프가 직접 운반 암(220)에 연결될 수도 있다.
도 4b와 4c에는 상기 스탬프(232)의 일 예가 도시되었다. 상기 스탬프(232)는 LED(140)와의 접촉 시에 충격을 가하지 않도록, 소정의 탄성을 지닌 탄성 중합체(elastomer)로 만들어 질 수 있다. 예를 들어 상기 스탬프(232)는 고무, PDMS 등의 유기규소 중합물(polymeric organosilicon) 등으로 만들어질 수 있다. 상기 스탬프(232)는 일 면에 하나 이상의 착탈 유닛(2322)을 구비할 수 있다. 상기 착탈 유닛(2322)은 원기둥, 원추 기동, 다각 기둥 형상일 수 있으며, LED(140) 상면에 하나 이상이 대응될 수 있다. 상기 착탈 유닛(2322)은, 내부 구조물의 팽창 여부에 따라 LED(140)를 붙잡거나 놓도록 조절될 수 있다. 상기 스탬프(232)는 도 4c와 같이 몸체(2321)와 착탈 유닛(2322)을 포함할 수 있으며, 상기 착탈 유닛(2322)은 상기 몸체(2321)의 일 면에서 돌출된 돌기 형태를 가질 수 있다.
상기 운반 암(220)은 헤드(230)와 연결되고, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 헤드(230)을 3차원적으로 이동시킨다. 상기 컨트롤러는 상기 픽업 유닛(200)에 제어 신호를 보내어 상기 픽업 유닛(200)이 상기 복수 개의 LED(140) 각각을 개별적으로 들어올리거나 내리도록 구비된다. 예컨대, 상기 컨트롤러는, 특정 착탈 유닛(2322)들에 소정의 신호(예: 전압, 전류)를 보내어 대응되는 LED를 들어올릴지 여부, 또는 내릴지 여부를 제어할 수 있다. 또 상기 컨트롤러는 특정 LED를 어떤 방식으로 집거나 놓을지를 결정하여 그에 해당되는 신호를 상기 착탈 유닛(2322)으로 전송할 수 있다.
도 4c에는 상기 착탈 유닛(2322)의 상세 구조를 도시하였다. 상기 착탈 유닛(2322)은 제1 전극(251); 상기 제1 전극(251)과 대향하며 이격된 제2 전극(252); 상기 제1 전극(251)과 상기 제2 전극(252) 사이에 놓이고, 상기 제1 전극(251)과 상기 제2 전극(252)을 통해 인가된 전기 신호에 따라 부피가 변하는 팽창부(240); 상기 복수 개의 LED(140) 중 적어도 어느 하나와 접착하도록 구비된 접착부(260)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(251) 및/또는 상기 제2 전극(252)은 가변적 형태를 가지는 물질로 만들어질 수 있다.
상기 제1 전극(251)과 상기 제2 전극(252)에는 제어 신호가 전달된다. 도면에는 상기 제1 전극(251)과 상기 제2 전극(252)에 전기적 신호가 전달되는 것으로 도시되었다. 상기 팽창부(240)는 상기 상기 제1 전극(251)과 상기 제2 전극(252)에 인가된 제어 신호에 의하여 팽창이 조절될 수 있다. 상기 팽창부(240)는 전기 활성 고분자일 수 있으며, 이 경우 일정한 전압/전류가 인가되면, 분자 배열이 변경되면서 팽창한다. 전기 활성 고분자는 인가된 전압/전류의 세기에 따라 팽창 정도가 변하고, 그에 따라 착탈 유닛(2322)의 높이가 변경될 수 있다. 상기 팽창부(240)의 팽창에 따라 상기 제1 전극(251) 및/또는 상기 제2 전극(252)의 형태가 변할 수 있다.
다수 개의 착탈 유닛(2322)들이 있을 때, 각 착탈 유닛(2322)에 인가되는 전기적 신호가 다르면, 팽창부(240)가 변하는 부피가 달라지면서 착탈 유닛(2322)들이 서로 다른 높이를 가질 수 있다. 이에, LED를 집어올릴 때는 더 크게 팽창한 팽창부(240)를 갖는 착탈 유닛(2322)이 LED와 접촉하여 해당 LED를 집어올릴 수 있다. 그리고, LED를 내려놓을 때는 더 크게 팽창한 팽창부(240)를 갖는 착탈 유닛(2322)에 부착된 LED가 목표 기판에 접촉하여 해당 LED만 목표기판에 안착될 수 있다. 이때 상기 착탈 유닛(2322)의 높이 변화는 대응하는 LED의 높이보다 더 클 수 있다.
상기 팽창부(240)는, 전기변형(Electrostrictive) 특성을 지닌 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 및/또는 P(VDF-TrFE) (poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene))를 포함하는 공중합체; 유전체(dielectric) 특성을 지닌 PDMS(polydimethyl siloxane)를 포함하는 공중합체로 이루어질 수 있다. 또는 상기 팽창부(240)는 액정 분자, 고무 분자, 메조겐 분자를 포함한 전기활성 고분자(electro-active polymer), 액정 탄성 중합체(liquid crystal elastomer) 등을 포함하는 공중합체로 이루어질 수도 있다.
상기 접착부(260)는 점착성을 지닌 물질로 구성되며, LED(140)와 직접 맞닿는다. 상기 접착부(260)는 일 기판에서 다른 기판으로 옮겨지는 동안 LED(140)를 잡고있을 정도의 점착성이 요구된다. 또한, 상기 접착부(260)의 접착력은 목표 기판의 장착 지점에 부여된 접착력보다는 작아서, 목표 기판에 놓여진 LED가 그 자리에 남을 수 있다. 상기 접착부(260)는 패터닝이 가능한 감광성 접착제 조성물로서, PDMS(polydimethyl siloxane), 폴리이미드 수지 전구체(폴리아미드산(polyamide acid)), 또는 폴리이미드 수지를 기초로 하는 재료가 사용될 수 있다.
도 4c는 착탈 유닛(2322) 내에 제1 전극(251) 제2 전극(252) 및 팽창부(240)가 각각 하나로 된 형상인 것처럼 도시하였지만, 상기 제1 전극(251) 및/또는 제2 전극(252)은 2 개 이상의 조각 전극을 포함하고, 상기 팽창부(240)는 상기 조각 전극들 각각에 대응하여 배치될 수도 있다. 그리고, 상기 조각 전극들 각각에 대응하여 배치된 팽창부(240)는, 기 정의된 순서에 따라 차례로 팽창하도록 구비될 수 있다.
이와 같은 조각 전극 및 팽창부(240) 구조에서는 한 착탈 유닛(2322) 내에서도 팽창부(240)의 변화를 다양하게 할 수 있다. 따라서 착탈 유닛(2322)이 LED(140)를 집어올리나 내려놓는 동작을 더 정밀하게 수행할 수 있다. 다수개의 조각 전극과 팽창부(240)를 포함하는 착탈 유닛(2322)에 대한 여러 예시 및 동작은 이하에서 설명한다.
도 5a 내지 5d는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 착탈 유닛(2322)을 나타낸 도면이다.
본 명세서의 제1 실시예에 따른 착탈 유닛(2322)은 제1 전극(251)과 팽창부(240)가 원형/고리형의 여러 조각으로 구성된다. 도 5a 내지 5d의 예시에서, 상기 제1 전극(251)은, 동심 원 또는 고리 형태의 조각 전극(251-1, 251-2, 251-3)을 2개 이상 포함하고, 상기 조각 전극들(251-1, 251-2, 251-3) 각각은 서로 분리되어 있다. 가장 중앙에는 원 형상의 조각 전극(251-1)이 있고, 그 바깥쪽으로는 지름이 커지는 고리(ring) 형상의 조각 전극들(251-2, 251-3)이 배치되었다. 상기 접착부(260)는 각 조각 전극의 일 면 (또는 각 조각 전극에 맞닿은 스탬프 외면)에 제공될 수 있다. 상기 제2 전극(252)은 분리되지 않은 하나의 형체로 되어 있다.
각 조각 전극들(251-1, 251-2, 251-3) 사이에는 절연층(255)이 구비된다. 그리고 상기 착탈 유닛(2322)은 각각의 상기 조각 전극들(251-1, 251-2, 251-3)에 각각 연결된 도선들을 포함하여, 별도의 제어 신호가 각 조각 전극들(251-1, 251-2, 251-3)로 전해질 수 있다.
도 5b와 같이 LED(140)를 집어올린 후에 목표 기판에 내려놓을 때에는, 도 5c와 같이 최외곽 조각 전극(251-3)에만 신호를 인가하여 팽창부(240)를 커지게 하거나, 도 5d와 같이 가장 안쪽 고리형 조각 전극(251-2)에만 신호를 인가하여 팽창부(240)를 커지게 할 수 있다. 이에 팽창부(240)가 늘어난 부분과 그렇지 않은 부분 사이에 d 만큼의 높이 차가 발생할 수 있다. 이와 같이 일부 팽창부(240)만 커지면, 해당 부분의 착탈 유닛(2322)만 LED(140)에 접촉하고 다른 부분은 LED(140)와 떨어져서 착탈 유닛(2322)-LED(140) 간의 전체 접착력이 약화되므로, LED(140)가 목표 기판에 더 쉽게 장착될 수 있다.
다른 적용 예로서, 가장 중앙의 원형 조각 전극(251-1)을 시작으로 점점 바깥쪽 고리형 조각 전극(251-2, 251-3)으로 제어 신호(팽창 신호)를 순차적으로 보내어 팽창부(240)를 팽창시킬 수도 있다. 이러한 방식으로 LED를 내려놓으면, LED가 가운데부터 목표 기판에 부착되므로 틀어짐 없이 정확하게 목표 지점에 부착될 수 있다.
도 6a 및 6b는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 착탈 유닛을 나타낸 도면이다.
본 명세서의 제2 실시예에 따른 착탈 유닛(2322)은 제1 전극(351), 제2 전극(352), 팽창부(340)가 여러 조각으로 구성된다. 도 6a 및 6b의 예시에서, 상기 제1 전극(351)은 제1 방향으로 연장된 조각 전극을 2개 이상 포함한다. 도 6a를 보면, 상기 제1 전극(351)은 가로 방향으로 연장된 조각 전극들이 6개 도시되어 있다. 조각 전극들 중의 일 부분은 팽창부(340)와 동일한 형상으로 만들어질 수 있다. 도 6a에서 상기 조각 전극들 중의 일 부분은 팽창부(340)와 동일하게 원형으로 만들어지고, 하나의 조각 전극에 원형 부분이 4개 마련되어 있다.
또한 상기 제2 전극(352)은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 조각 전극을 2개 이상 포함한다. 도 6a를 보면, 상기 제2 전극(352)은 세로 방향으로 연장된 조각 전극들이 4개 도시되어 있다. 제1 전극(351)의 조각 전극들 사이 및 제2 전극(352)의 조각 전극들 사이에는 절연층(255)이 구비될 수 있다.
상기 팽창부(340)는 상기 제1 방향으로 연장된 조각 전극들 중 어느 하나와 상기 제2 방향으로 연장된 조각 전극들 중 어느 하나가 교차하는 곳에 있다. 도 6a와 6b를 참조하여 보면, 제1 전극(351)을 구성하는 조각 전극들 중 하나와 제2 전극(352)을 구성하는 조각 전극들 중 하나가 만나는 부분마다 작은 원형의 팽창부(340)가 마련될 수 있다. 이와 같이 팽창부(340)가 소위 도트(dot) 배열을 가지면, 컨트롤러는 LED(140) 크기 또는 형태에 따라 특정 팽창부(340)만을 선택하여 팽창시킬 수 있다. 따라서 착탈 유닛(2322)이 다룰 수 있는 LED의 크기가 다양하게 확장될 수 있다.
도 7a 및 7b는 본 명세서의 제3 실시예에 따른 착탈 유닛을 나타낸 도면이다.
본 명세서의 제3 실시예에 따른 착탈 유닛(2322)은 제1 전극(451)과 팽창부(440)가 원형/고리형의 여러 조각 전극들(451-1, 451-2, 451-3)으로 구성된다. 도 7a 및 7b의 예시에서, 상기 제1 전극(451)은, 동심 원 또는 고리 형태의 조각 전극을 2개 이상 포함하고 상기 조각 전극들(451-1, 451-2, 451-3) 각각은 모두 전기적으로 연결된다. 가장 중앙에는 원 형상의 조각 전극(451-1)이 있고, 그 바깥쪽으로는 지름이 커지는 고리(ring) 형상의 조각 전극들(451-2, 451-3)이 배치되었다. 상기 접착부(460)는 각 조각 전극의 일 면 (또는 각 조각 전극에 맞닿은 스탬프 외면)에 제공될 수 있다. 상기 제2 전극(452)은 분리되지 않은 하나의 형체로 되어 있다.
각 조각 전극들(451-1, 451-2, 451-3) 사이에는 절연층(355)이 구비된다. 그리고 도 5의 예시와는 다르게, 상기 착탈 유닛(2322)은 상기 조각 전극들(451-1, 451-2, 451-3)에 모두 연결된 도선(도체)을 포함하여, 하나의 제어 신호가 각 조각 전극들(451-1, 451-2, 451-3)로 전해질 수 있다.
상기 조각 전극들(451-1, 451-2, 451-3)은 두께가 서로 다를 수 있다. 일 예로 상기 조각 전극들 중 중앙에 위치한 전극(451-1)의 두께가 가장 두껍고, 그에 대응되는 팽창부(440)의 두께가 가장 얇을 수 있다. 이와 같은 구성을 갖추면, 전기적 신호가 인가되었을 때, 중앙에 위치한 전극(451-1)은 전류 밀도가 가장 높으면서 그에 대응한 팽창부(440)는 가장 얇기 때문에, 상기 중앙에 위치한 전극(451-1)에 대응된 팽창부(440)가 다른 전극(451-2, 451-3)에 대응된 팽창부(440)보다 먼저 팽창한다. 그리고, 점차 바깥쪽 고리형 전극(451-2, 451-3)/팽창부(440)가 팽창하게 된다. 이 같이 가운데부터 바깥쪽으로 순차적으로 팽창부(440)가 커지면, 같은 방향으로 LED(140)가 접착층(460)과 분리되기 때문에, LED(140)가 비뚤어지거나 회전되지 않고 정위치에 장착될 수 있다. 이에 본 실시예에 따르면, LED 전사의 정밀도가 향상될 수 있다.
이상에서 설명된 LED 이송 장치는, 종래의 이송 장치와 대비했을 때 LED의 선택적 전사가 가능하고, 전사 정밀도 역시 향상될 수 있다. 이는 LED 표시장치의 생산성 증대로 연결될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 그 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 당업자에 의해 기술적으로 다양하게 연동 및 구동될 수 있으며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시되거나 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 기판 140 : LED
200 : 픽업 유닛 210 : 지지대
220 : 암 230 : 헤드
240 : 팽창부 251 ~ 253 : 제 1 ~ 3 전극
260 : 접착부

Claims (18)

  1. 발광 다이오드(LED) 이송 장치로서,
    일 기판 상에 있는 복수 개의 LED 중 적어도 일부를 들어올리고, 수신된 제어 신호에 따라 상기 들어올린 LED들 중 선택된 LED를 타 기판에 내리도록 구비된 픽업 유닛;
    상기 픽업 유닛에 상기 제어 신호를 보내어 상기 픽업 유닛이 상기 복수 개의 LED 각각을 개별적으로 들어올리거나 내리도록 구비된 컨트롤러를 포함하는 LED 이송 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 픽업 유닛은,
    상기 복수 개의 LED 각각과 접촉하도록 구비된 복수 개의 착탈 유닛들을 갖는 헤드를 포함하는 LED 이송 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 헤드는,
    상기 헤드를 이동시키도록 구비된 운반 암과 연결된 플레이트; 및
    일 면은 상기 플레이트에 접합되고, 상기 LED와 접촉하도록 구비된 타 면에는 상기 착탈 유닛들이 돌출되어 배치된 스탬프를 포함하는 LED 이송 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 스탬프는 소정의 탄성을 갖는 탄성 중합체로 이루어진 LED 이송 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 착탈 유닛들 각각은,
    제1 전극;
    상기 제1 전극과 대향하며 이격된 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 놓이고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 통해 인가된 전기 신호에 따라 부피가 변하는 팽창부; 및
    상기 복수 개의 LED 중 적어도 어느 하나와 접착하도록 구비된 접착부를 포함하는 LED 이송 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 2 개 이상의 조각 전극을 포함하고,
    상기 팽창부는 상기 조각 전극들 각각에 대응하여 배치된 LED 이송 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 조각 전극들 각각에 대응하여 배치된 팽창부는, 기 정의된 순서에 따라 차례로 팽창하도록 구비된 LED 이송 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 전극은,
    동심 원 또는 고리 형태의 조각 전극을 2개 이상 포함하고, 상기 조각 전극들 각각은 서로 분리된 LED 이송 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 착탈 유닛은, 상기 조각 전극들에 각각 연결된 도선들을 포함하는 LED 이송 장치.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 제1 방향으로 연장된 조각 전극을 2개 이상 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 조각 전극을 2개 이상 포함하는 LED 이송 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 팽창부는 상기 제1 방향으로 연장된 조각 전극들 중 어느 하나와 상기 제2 방향으로 연장된 조각 전극들 중 어느 하나가 교차하는 곳에 있는 LED 이송 장치.
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 전극은,
    동심 원 또는 고리 형태의 조각 전극을 2개 이상 포함하고,
    상기 조각 전극들 각각은 모두 전기적으로 연결된 LED 이송 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 조각 전극들은 두께가 서로 다른 LED 이송 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 조각 전극들 중 중앙에 위치한 전극의 두께가 가장 두꺼운 LED 이송 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 중앙에 위치한 전극에 대응된 팽창부가 다른 전극에 대응된 팽창부보다 먼저 팽창하는 LED 이송 장치.
  16. 제5 항에 있어서,
    상기 팽창부는 전기 활성 고분자로 이루어진 LED 이송 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 팽창부는, PVDF(Polyvinylidene fluoride)를 포함하는 공중합체 또는 PDMS(Polydimethyl siloxane)를 포함하는 공중합체로 이루어진 LED 이송 장치.
  18. 제5 항에 있어서,
    상기 접착부는 PDMS(polydimethyl siloxane) 또는 폴리아미드산(polyamide acid)으로 이루어진 LED 이송 장치.
KR1020190173978A 2019-12-24 2019-12-24 Led 이송 장치 KR20210081734A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190173978A KR20210081734A (ko) 2019-12-24 2019-12-24 Led 이송 장치
US17/428,241 US11978650B2 (en) 2019-12-24 2020-09-21 Apparatus for transferring LED
CN202080008286.1A CN113316838A (zh) 2019-12-24 2020-09-21 发光二极管输送装置
PCT/KR2020/012681 WO2021132849A1 (ko) 2019-12-24 2020-09-21 Led 이송장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190173978A KR20210081734A (ko) 2019-12-24 2019-12-24 Led 이송 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210081734A true KR20210081734A (ko) 2021-07-02

Family

ID=76574860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190173978A KR20210081734A (ko) 2019-12-24 2019-12-24 Led 이송 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11978650B2 (ko)
KR (1) KR20210081734A (ko)
CN (1) CN113316838A (ko)
WO (1) WO2021132849A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114420802A (zh) * 2021-12-27 2022-04-29 深圳市思坦科技有限公司 芯片转移装置及芯片转移方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5492162B2 (ja) * 2011-09-01 2014-05-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ 微細構造転写装置
DE102012215513A1 (de) * 2012-08-31 2014-03-06 J. Schmalz Gmbh Greifvorrichtung
DE102014110464B4 (de) * 2014-07-24 2021-11-11 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Greifvorrichtung
EP3207572B1 (en) * 2015-04-01 2019-06-05 Goertek. Inc Transferring method and manufacturing method of micro-led
KR101754528B1 (ko) * 2016-03-23 2017-07-06 한국광기술원 건식 접착구조를 갖는 ｌｅｄ 구조체 어레이의 전사체와 이를 이용한 ｌｅｄ 구조체 어레이의 이송방법 및 ｌｅｄ 구조체
KR101946138B1 (ko) * 2016-03-30 2019-02-11 광주과학기술원 자기유도 기반의 이송 매체를 이용한 전자 소자의 이송방법
CN107437523B (zh) * 2016-05-26 2020-01-31 群创光电股份有限公司 拾取与放置装置及其作动方法
CN107331758B (zh) * 2017-06-27 2019-03-05 南方科技大学 一种Micro LED显示器件的制备方法
KR102572669B1 (ko) 2017-08-14 2023-08-31 삼성전자주식회사 전기 소자 이송 장치
KR102430018B1 (ko) * 2017-12-20 2022-08-05 엘지디스플레이 주식회사 이송 헤드 어셈블리 및 발광소자 이송장치
US10636936B2 (en) * 2018-03-05 2020-04-28 Sharp Kabushiki Kaisha MEMS array system and method of manipulating objects
KR102386932B1 (ko) * 2018-03-09 2022-04-14 주식회사 나노엑스 Led 검사 장치 및 이송 장치
KR20190114330A (ko) * 2018-03-29 2019-10-10 (주)포인트엔지니어링 마이크로 led 전사헤드
US10707105B1 (en) * 2018-03-29 2020-07-07 Facebook Technologies, Llc Selective shape memory alloy pick-up head
CN110416122B (zh) * 2019-07-05 2021-06-29 深超光电（深圳）有限公司 发光元件的转移方法、显示面板及其制备方法、基板

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021132849A1 (ko) 2021-07-01
CN113316838A (zh) 2021-08-27
US11978650B2 (en) 2024-05-07
US20220139748A1 (en) 2022-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11916173B2 (en) Light-emitting device and display device using the same
US10522524B2 (en) Display device and method for fabricating the same
US20230056650A1 (en) Micro light emitting diode (led) display device
CN107393940B (zh) Led显示设备及其制造方法
US20230352643A1 (en) Display apparatus using semiconductor light-emitting device
US10903195B2 (en) High-resolution micro-LED display device and manufacturing method of the same
KR101953797B1 (ko) 마이크로led 표시장치 제조방법
KR20190068112A (ko) 베젤리스 마이크로led 표시장치
KR20190079147A (ko) 마이크로 led 전사 방법, 이를 이용한 마이크로 led 표시 패널 제조 방법 및 마이크로 led 표시 패널
CN114597294A (zh) 发光元件和显示装置
US11978650B2 (en) Apparatus for transferring LED
JP2023123546A (ja) Ｌｅｄの転写方法及びそれを用いた表示装置の製造方法
US20220246675A1 (en) Light-emitting device and display apparatus including the same
US20240072213A1 (en) Display device using semiconductor light-emitting elements
KR20190067334A (ko) 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치
KR102655631B1 (ko) Led 이송 장치 및 이송 방법
US20240243107A1 (en) Transfer film stretching device
KR102542182B1 (ko) Led 소자 및 그 제조 방법
KR20240102281A (ko) 표시 장치 및 그 구동 방법
KR20230103258A (ko) Led 웨이퍼 및 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination