KR20210093670A - Layout structure between substrate, micro LED array and micro vacuum module for micro LED array transfer and method for transfering micro LED - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모기판 상에 칩 내지 박막 타입으로 형성된 다양한 마이크로 발광다이오드들을 마이크로 진공 흡착을 이용하여 모기판 상에서 박리한 후 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 정밀한 정렬 및 마이크로 진공모듈에서 타겟 기판으로의 마이크로 발광다이오드를 전사 및 접속하는 RGB 마이크로 발광다이오드의 전사 방안에 관한 것이다.The present invention provides precise alignment between a micro vacuum module and a target substrate and micro light emission from the micro vacuum module to the target substrate after peeling off various micro light emitting diodes formed in a chip or thin film type on the mother substrate on the mother substrate using micro vacuum adsorption. It relates to a transfer method of an RGB micro light emitting diode that transfers and connects the diode.
종래의 인쇄 가능한 반도체로서는 박막 트랜지스터, 마이크로 LED, 배터리 및 메모리 등이 있게 되는데, 상기의 반도체는 실리콘, SOI, 유리 기판 등을 포함한 딱딱한 모기판 상에 일반적인 반도체 공정을 통해 형성되고, 이후에 다양한 전자 소자의 인쇄 방법을 이용하여 원하는 타겟 기판에 해당하는 실리콘, SOI, 유리, 플라스틱 기판 등으로 옮겨지는 것이 일반적이다. Conventional printable semiconductors include thin film transistors, micro LEDs, batteries, and memories. The semiconductors are formed on a hard mother substrate including silicon, SOI, and glass substrates through a general semiconductor process, and thereafter, various electronic It is common to transfer to a silicon, SOI, glass, plastic substrate, etc. corresponding to a desired target substrate using a device printing method.
기존에 주로 연구되어 오던 방식에는 고분자 스탬핑, 정전기력 및 전자기력을 이용하여 반도체를 전사하는 방식들이 있다.Methods that have been mainly studied in the past include polymer stamping, methods of transferring semiconductors using electrostatic force and electromagnetic force.
고분자 스탬프를 사용할 경우에는 전사할 수 있는 소자의 종류는 예를 들어 저효율의 수평형 마이크로LED 등에 한정됨으로써 매우 제한적이게 되고, 스탬프의 크기가 커질수록 스탬프의 처짐 현상이 심화되어 대면적 전사가 어렵게 되어 이에 따라 전사 수율이 낮다는 단점을 갖는다.In the case of using a polymer stamp, the types of devices that can be transferred are very limited as they are limited to, for example, low-efficiency horizontal microLEDs, and as the size of the stamp increases, the deflection of the stamp worsens, making it difficult to transfer over a large area. Accordingly, there is a disadvantage in that the transfer yield is low.
정전기력 전사모듈을 사용할 경우에는 전사 수율이 낮다는 단점을 갖는다. 또한, 정전기력 형성할 때 소자에 고전압을 인가하기 때문에 전자소자의 파손 위험이 있다는 문제점을 지닌다. When the electrostatic force transfer module is used, there is a disadvantage in that the transfer yield is low. In addition, there is a problem in that there is a risk of damage to the electronic device because a high voltage is applied to the device when the electrostatic force is formed.
전자기력 전사모듈을 사용할 경우에는 전사를 최소 2회는 해야 하기 때문에 전사 수율이 낮다는 단점을 갖는다. 또한, 30μm 이하의 크기를 갖는 반도체에서는 사용이 불가능하다는 문제점을 지닌다.In the case of using the electromagnetic force transfer module, it has a disadvantage in that the transfer yield is low because transfer must be performed at least twice. In addition, it has a problem that it cannot be used in a semiconductor having a size of 30 μm or less.
마이크로 LED는 컬러 필터 없이 스스로 빛을 내는 초소형 발광체이다. 빛을 내는 LED 조각을 이어 붙이는 방식으로 패널을 만들기 때문에 크기와 형태, 해상도에 제약이 없다. 하지만 초소형 LED칩을 기판에 심는 전사 공정에 오랜 시간이 걸리고 비용도 만만치 않아 대규모 TV 생산을 비롯한 현재 디스플레이 산업에 적용하기 힘들다.Micro LED is a small light emitting body that emits light by itself without a color filter. There are no restrictions on size, shape, and resolution because the panel is made by connecting LED pieces that emit light. However, it is difficult to apply to the current display industry, including large-scale TV production, because the transfer process of planting ultra-small LED chips on the substrate takes a long time and is expensive.
플렉서블 기판 상에서 발광 다이오드를 제조하는 방안을 보면, 발광다이오드 소자층에 합금층을 전사한 후, 전사기판에 공융접합시켜, 소자층을 고정시키는 단계 및 희생기판 후면에 레이저를 조사하여, 발광다이오드 소자층을 희생기판으로부터 분리하는 단계를 포함하는 방안 등이 있을 수 있으나, 모기판 박리 및 임시 전달기판과 소자층 사이의 접합을 위한 별도의 공정을 필요로 하는바 공정이 복합하고 불안정한 문제점이 있다.Looking at the method of manufacturing a light emitting diode on a flexible substrate, after transferring the alloy layer to the light emitting diode element layer, eutectic bonding to the transfer substrate, fixing the element layer, and irradiating a laser to the rear surface of the sacrificial substrate, the light emitting diode element Although there may be a method including the step of separating the layer from the sacrificial substrate, a separate process for peeling the mother substrate and bonding between the temporary transfer substrate and the device layer is required, so the process is complex and unstable.
현재의 개발된 마이크로 발광다이오드 전사 기술들은 라인 별 전사, 픽셀 별 전사 등과 같이 선택적인 전사가 힘들다. The currently developed micro light emitting diode transfer technologies are difficult to selectively transfer, such as line-by-line transfer or pixel-by-pixel transfer.
상기와 같이, 마이크로 LED와 타겟 기판을 접합하는데 사용되는 전사부재는 비가역적 성질, 즉 한번 변형되면 원래대로 돌아가는 것이 불가능하다는 성질 때문에 동일한 전사 부재로 여러 번의 전사 공정을 진행하는 것이 불가능하다는 단점이 있게 된다.As described above, the transfer member used for bonding the microLED and the target substrate has the disadvantage that it is impossible to perform the transfer process multiple times with the same transfer member due to the irreversible property, that is, the property that it is impossible to return to the original state once deformed. do.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 모기판 또는 임시기판 상에 형성된 마이크로 발광다이오드와 접합하는 마이크로미터 크기를 갖는 흡착홀들의 진공 상태를 선택적으로 제어하는 과정을 통해 박리하고자 하는 마이크로 발광다이오드 소자에 한해서만 진공 흡입력을 이용해 타겟기판으로 전사하는 과정 상에서, 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 정밀한 정렬 및 마이크로 진공모듈에서 타겟 기판으로 공압 분사를 통한 마이크로 발광다이오드 전사 방안을 제공하는 것이 목적이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the present invention is to remove micro light emission through a process of selectively controlling the vacuum state of suction holes having a micrometer size bonded to a micro light emitting diode formed on a mother substrate or a temporary substrate. It is an object to provide a micro light emitting diode transfer method through precise alignment between the micro vacuum module and the target substrate and pneumatic spraying from the micro vacuum module to the target substrate in the process of transferring only the diode element to the target substrate using vacuum suction force.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따라 마이크로 진공 모듈을 이용하여 마이크로 LED 어레이를 전사하는 데에 있어서, 상기 마이크로 진공 모듈은 전사되는 마이크로 LED 어레이 상에 직접 접촉하는 복수의 흡착홀 및 상기 복수의 흡착홀에 연통하도록 형성된 진공유로를 포함하며, 적색, 녹색, 청색 중 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이가 칩 형태로 형성된 모기판 혹은 임시기판 상에 상기 마이크로 진공 모듈의 흡착홀들을 접촉시키는 단계; 상기 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이와 접촉해 있는 흡착홀들에 연결된 진공유로를 진공 상태로 만들어 흡입력을 형성하고 이를 이용해 모기판 혹은 임시기판으로부터 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이를 선택적 혹은 일괄적으로 박리시키는 단계; 박리된 마이크로 LED 어레이를 전사부재가 도포되어 있는 타겟 기판 위에 정렬 후 선택적 혹은 일괄적으로 릴리징하는 단계; 적색, 녹색, 청색 중 한가지 색상 혹은 적색, 녹색, 청색 색생의 마이크로 LED 어레이를 전사부재가 도포된 타겟 기판 상의 원하는 위치에 전사시키는 단계; 상기 타겟 기판 상에 정렬되어 있는 마이크로 LED 어레이를 전기적으로 혹은 물리적으로 상호 연결시키는 단계;를 포함하고, 박리된 마이크로 LED 어레이를 전사부재가 도포되어 있는 타겟 기판 위에 정렬하는 단계는, 상기 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이에 레이저 정렬 모듈을 위치한 상태에서, 상기 레이저 정렬 모듈을 이용하여 상기 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 상에 각각 설정된 복수의 레이저 인식 좌표들을 통해 얼라인을 진행하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, in transferring the micro LED array using the micro-vacuum module according to the present invention, the micro-vacuum module includes a plurality of suction holes and the plurality of direct contact on the micro LED array to be transferred. Contacting the suction holes of the micro vacuum module on a mother substrate or a temporary substrate including a vacuum flow path formed to communicate with the suction hole and having a micro LED array of one color among red, green, and blue in the form of a chip; A step of selectively or collectively peeling a micro LED array of one color from a mother substrate or a temporary substrate by creating a suction force by making a vacuum flow path connected to the suction holes in contact with the micro LED array of one color in a vacuum state ; After aligning the exfoliated micro LED array on the target substrate on which the transfer member is applied, selectively or collectively releasing; transferring the micro LED array of one color among red, green, and blue or red, green, and blue to a desired position on the target substrate to which the transfer member is applied; The step of electrically or physically interconnecting the micro LED arrays arranged on the target substrate; and aligning the exfoliated micro LED arrays on the target substrate on which the transfer member is applied, the micro vacuum module In a state in which the laser alignment module is positioned between the micro-vacuum module and the target substrate, alignment is performed through a plurality of laser recognition coordinates respectively set on the micro-vacuum module and the target substrate by using the laser alignment module.
마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 정밀한 정렬을 수행한 상태에서, 박리된 마이크로LED 어레이를 릴리징하는 단계는, 마이크로 발광다이오드가 흡착된 마이크로 진공모듈을 타겟 기판 상의 전사 부재 상에 부착 전에 최적거리를 유지한 후 마이크로 진공모듈에 공기를 공급하여 마이크로 발광다이오드를 분리한다.In the state of performing precise alignment between the micro vacuum module and the target substrate, releasing the exfoliated micro LED array is performed by maintaining an optimal distance before attaching the micro vacuum module to which the micro light emitting diode is adsorbed on the transfer member on the target substrate. Then, air is supplied to the micro vacuum module to separate the micro light emitting diodes.
상기 마이크로 LED 어레이를 구성하는 마이크로 LED는 박막형 마이크로 LED 또는 칩형 마이크로 LED이다. 그리고 박막형 마이크로 LED는 수평형 구조의 박막형 마이크로 LED, 플립칩 구조의 박막형 마이크로 LED 그리고 수직형 구조의 박막 마이크로 LED를 포함한다.The micro LED constituting the micro LED array is a thin film type micro LED or a chip type micro LED. And the thin-film micro LED includes a thin-film micro LED with a horizontal structure, a thin-film micro LED with a flip-chip structure, and a thin-film micro LED with a vertical structure.
상기 마이크로 LED는 적색, 녹색, 청색 혹은 적색, 녹색, 청색을 모두 나타내는 LED로서, 상기 마이크로 진공 모듈을 이용해 전사부재가 도포된 타겟 기판 위에 정렬 및 일괄적으로 또는 선택적으로 전사한다.The micro LED is a red, green, blue, or red, green, and blue LED that is aligned and transferred collectively or selectively on a target substrate coated with a transfer member using the micro-vacuum module.
상기 모기판은 GaAs, Sapphire, Si, Glass 및 무기발광다이오드층을 성장가능한 기판을 포함한 그룹 중 어느 하나이다.The mother substrate is any one of a group including a substrate capable of growing GaAs, Sapphire, Si, Glass, and an inorganic light emitting diode layer.
상기 전사부재는 ACF, ACA, SOCF, Solder을 포함한 전도성 접착물질 혹은 전도성을 나타내지 않는 접착력을 가진 물질 그룹 중 어느 하나이다.The transfer member is any one of a conductive adhesive material including ACF, ACA, SOCF, and Solder, or a group of materials having an adhesive force that does not exhibit conductivity.
상기 타겟 기판은, 전극이 패턴된 기판, 반도체 소자 어레이들이 형성된 기판 및 백플레인을 포함하는 그룹 중 어느 하나이다.The target substrate is any one of a group including a substrate on which electrodes are patterned, a substrate on which semiconductor device arrays are formed, and a backplane.
상기 모기판 혹은 임시기판에서 한가지 색상의마이크로 LED 어레이를 마이크로 진공모듈을 이용해 선택적 혹은 일괄적으로 박리하기 전에, 모기판 상에 형성되어 있는 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이를 모기판을 포함한 채로 뒤집은 상태에서 모기판을 제거하고 임시기판에 상기 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이를 접촉시켜 임시기판 상에 상기 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이를 형성하는 것을 포함한다.Before selectively or collectively peeling the micro LED array of one color from the mother substrate or the temporary substrate using a micro vacuum module, in a state in which the micro LED array of one color formed on the mother substrate is turned over while including the mother substrate and forming the micro LED array of one color on the temporary substrate by removing the mother substrate and contacting the one-color micro LED array to the temporary substrate.
상기 임시기판은 외부에 의해 접착력 제어가 가능한 소재(e.g. TRT, UV Tape)가 도포된 기판이다.The temporary substrate is a substrate coated with a material (e.g. TRT, UV Tape) that can control the adhesion by the outside.
본 발명에 따른 마이크로 진공모듈을 이용한 마이크로 LED 어레이 전사 방법은 마이크로 진공모듈을 이용하여 모기판 또는 임시기판 상에 형성된 마이크로 발광다이오드를 분리한 상태에서 레이저빔을 이용하여 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 정밀한 정렬을 수행하고 공압 분사를 통해 마이크로 진공모듈에서 타겟 기판으로 마이크로 발광다이오드를 전사하게 하는 방안을 제공한다.The micro LED array transfer method using a micro vacuum module according to the present invention uses a laser beam in a state in which micro light emitting diodes formed on a mother board or a temporary board are separated by using the micro vacuum module to perform precise precision between the micro vacuum module and the target board. A method of performing alignment and transferring a micro light emitting diode from a micro vacuum module to a target substrate through pneumatic spraying is provided.
기존에는 모기판 상에 형성된 마이크로 발광다이오드를 불투명재질 기판으로 이루어진 마이크로 진공모듈로 전사하는 경우에 육안으로 정렬하는 것이 불가능하여 마이크로 발광다이오드의 정확한 착지점을 확인할 수 없는 문제점이 있었는바, 본 발명은 마이크로 진공모듈과 전사부재 사이에 복수의 좌표 인식 지점을 갖는 레이저 폴을 이용하여 정밀한 위치 얼라인을 가능하게 한다.In the past, when transferring the micro light emitting diode formed on the mother substrate to the micro vacuum module made of an opaque material, it was impossible to align with the naked eye, so there was a problem that the exact landing point of the micro light emitting diode could not be confirmed. It enables precise position alignment by using a laser pole having a plurality of coordinate recognition points between the vacuum module and the transfer member.
기존에는 마이크로 진공모듈을 타겟 기판에 근접하여 마이크로 발광다이오드를 타겟 기판에 부착한 상태에서 상기 마이크로 진공모듈의 압력을 이용하여 탈착을 가능하게 하는 과정에서, 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 근접으로 인해 진공 모듈의 오염 발생 및 정전기력을 통한 물체간 인력으로 인해 선택적 탈착의 어려움이 있었는바, 본 발명은 마이크로 발광다이오드가 흡착된 진공 모듈을 타겟 기판 상의 전사 부재에 부착하기 전에 진공 모듈과 타겟 기판 간에 최적 거리 유지 후 진공 모듈에 공기를 불어 넣어 탈착하는 방식을 가능하게 한다. Conventionally, in the process of attaching the micro-vacuum module to the target substrate and attaching the micro-light emitting diode to the target substrate, in the process of enabling detachment using the pressure of the micro-vacuum module, the vacuum is caused by the proximity between the micro-vacuum module and the target substrate There was a difficulty in selective detachment due to contamination of the module and attraction between objects through electrostatic force. The present invention provides an optimal distance between the vacuum module and the target substrate before attaching the vacuum module to which the micro light emitting diode is adsorbed to the transfer member on the target substrate. After maintenance, air is blown into the vacuum module to enable detachment.
본 발명은 하나의 일체화된 모기판 또는 임시기판 내지 서로 다른 모기판 또는 임시기판에서 형성된 3원색의 마이크로 발광다이오드들 또는 동일한 색상의 마이크로 발광다이오드들을 타겟 기판 상에서 원하는 위치에 정렬 및 접속시켜 각 마이크로 발광다이오드의 개별 구동이 가능한 RGB 디스플레이 또는 LED 패치를 구현 가능하게 한다.The present invention aligns and connects micro light emitting diodes of three primary colors or micro light emitting diodes of the same color formed on one integrated mother substrate or temporary substrate to different mother substrates or temporary substrates at a desired position on a target substrate to emit light It makes it possible to implement RGB displays or LED patches that can drive individual diodes.
본 발명은 패키징까지 완료된 RGB를 모두 포함한 칩형 마이크로 LED를 모기판을 포함한 상태에서 재단한 후 모기판을 그라인딩한 상태에서 마이크로 진공 모듈을 이용하여 타겟기판으로 전사 및 타겟기판과 접속하게 한다.The present invention cuts the chip-type micro LED including all RGB, which has been completed up to packaging, in the state including the mother substrate, and then transfers it to the target substrate and connects to the target substrate by using the micro vacuum module in the state in which the mother substrate is ground.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라서 모기판 위에 패키징까지 완료된 RGB를 모두 포함한 칩형 마이크로 LED를 전사하는 과정을 보인다.
도 6을 참조하면 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이에 레이저 정렬 모듈이 배치된 상태를 보인다.
도 7을 참조하면 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이에 최적 거리를 유지한 상태에서 마이크로 진공모듈 상의 마이크로 LED를 타겟 기판 상으로 공압을 이용하여 전사하는 과정을 보인다.1 to 5 show a process of transferring a chip-type micro LED including all RGB completed up to packaging on a mother substrate according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 6 , a state in which the laser alignment module is disposed between the micro vacuum module and the target substrate is shown.
Referring to FIG. 7 , a process of transferring the micro LED on the micro vacuum module onto the target substrate using pneumatic pressure is shown while maintaining the optimum distance between the micro vacuum module and the target substrate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be embodied in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art It is provided for complete disclosure. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.
본 발명 상에서 마이크로 LED가 형성되는 모기판, 마이크로 LED가 전사되는 타겟 기판, 타겟 기판 상에 도포되는 전사 부재 등을 포함한 공정에 사용되는 모든 요소는 칩형 마이크로 LED와 박막형 마이크로 LED 모두 동일하게 적용된다.In the present invention, all elements used in the process including the mother substrate on which the micro LED is formed, the target substrate on which the micro LED is transferred, the transfer member applied on the target substrate, etc. are equally applied to both the chip-type micro LED and the thin-film micro LED.
본 발명 상에서 마이크로 진공 부착을 시행하는 마이크로 진공 모듈은 외부 펌프모듈과 연결되는 제1 연결공 및 진공 조절부와 연결되는 제2 연결공이 형성된 공정 기판, 공정 기판의 하부에 이격 배치된 상태에서 홉착홀들이 형성된 베이스 기판 및 상기 공정 기판과 베이스 기판 사이에 배치된 상태에서 흡착홀들에 대응하도록 단일 내지 복수의 진공유로가 형성된 중간층을 갖는다. 즉, 공정 기판과 베이스 기판 사이에 진공유로가 형성된 중간층이 지지층 역할을 하는 상태에서 복수의 채널공의 하단 상에 흡착홀들이 각각 연통한 상태로 배치된 것을 보인다.In the present invention, the micro-vacuum module to which the micro-vacuum is attached is a process substrate having a first connection hole connected to an external pump module and a second connection hole connected to a vacuum control unit, and a hopper hole in a state spaced apart from the bottom of the process substrate It has a base substrate formed thereon and an intermediate layer in which a single to a plurality of vacuum passages are formed to correspond to the suction holes in a state disposed between the process substrate and the base substrate. That is, it is shown that the adsorption holes are disposed in communication with each other on the lower ends of the plurality of channel holes in a state in which the intermediate layer in which the vacuum passage is formed between the process substrate and the base substrate serves as a support layer.
상기 상태에서 진공유로 별로 선택적인 전사를 하기 위해서는 복수의 진공유로를 따라 형성된 채널 패턴 또는 라인 패턴마다 진공이 각각 형성되어야 한다. 여기에서, 진공유로 및 흡착홀의 연결된 구조를 채널 패턴 내지 라인 패턴으로 정의할 수 있다.In this state, in order to selectively transfer for each vacuum flow path, a vacuum must be formed for each channel pattern or line pattern formed along a plurality of vacuum flow paths. Here, a structure connected to the vacuum flow path and the suction hole may be defined as a channel pattern or a line pattern.
한편, 타겟 기판 상에 전사하고자 하는 소자들을 채널 별로 분리시키기 위해서는 채널 내에 존재하는 흡착홀들을 통해 전달되는 흡착력으로 전사하고자 하는 소자들을 들어 올려야하기 때문에 흡착홀들을 덮는 진공유로의 폭은 인접한 다른 진공유로 패턴 상에 존재하는 흡착홀들에 영향을 주지 않는 범위 내에서 설계되어야 한다.On the other hand, in order to separate the devices to be transferred on the target substrate for each channel, since the devices to be transferred must be lifted by the suction force transmitted through the suction holes existing in the channel, the width of the vacuum flow path covering the suction holes is different from the adjacent vacuum flow path. It should be designed within a range that does not affect the adsorption holes existing on the pattern.
본 발명은 마이크로 LED가 부착된 마이크로 진공 모듈과 타겟 기판 사이에서 레이저빔을 이용하여 복수 지점의 좌표 인식을 통해 정렬 과정을 수행하고, 마이크로 진공 모듈에서의 공압 분사를 통해 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간에 최적 거리를 유지한 상태에서 마이크로 발광다이오드의 전사를 가능하게 한다.The present invention performs an alignment process by recognizing coordinates of multiple points using a laser beam between a micro-vacuum module to which a micro LED is attached and a target substrate, and between the micro-vacuum module and the target substrate through pneumatic injection in the micro-vacuum module. It enables the transfer of micro light emitting diodes while maintaining the optimum distance.
모기판 또는 임시 기판, 타겟 기판, 마이크로 LED 어레이, 마이크로 진공모듈 간의 배치 구조를 통해서 마이크로 진공모듈을 이용한 마이크로 LED 어레의 전사를 가능하게 한다.Through the arrangement structure between the mother substrate or temporary substrate, the target substrate, the micro LED array, and the micro vacuum module, it is possible to transfer the micro LED array using the micro vacuum module.
본 발명 상에서 사용되는 기본적인 개념을 보면 다음과 같다.The basic concepts used in the present invention are as follows.
마이크로 LED는 크기 100 μm 이하의 무기 발광다이오드를 지칭한다. 마이크로 LED는 칩형 마이크로 LED와 박막형 마이크로 LED로 나뉘며, 상기 박막형 마이크로 LED는 수평형, 플립칩, 수직형 박막 마이크로 LED로 나뉘어진다.Micro LED refers to an inorganic light emitting diode with a size of 100 μm or less. The micro LED is divided into a chip type micro LED and a thin film type micro LED, and the thin film type micro LED is divided into a horizontal type, a flip chip, and a vertical type thin film micro LED.
칩 형태의 마이크로 LED는 두께 50 μm 이상, 그리고 크기 100 μm 이하의 패키징된 상태의 무기 발광다이오드를 지칭한다.A chip-type micro LED refers to an inorganic light emitting diode in a packaged state with a thickness of 50 μm or more and a size of 100 μm or less.
박막 마이크로 LED는 두께 5 μm 이하, 그리고 크기 100 μm 이하의 무기 발광다이오드를 지칭한다.Thin-film micro LED refers to an inorganic light emitting diode with a thickness of 5 μm or less and a size of 100 μm or less.
플립칩 구조의 마이크로 LED는 n contact pad와 p contact pad가 LED 칩의 한 평면에 모두 드러나 있으며 전극이 형성되지 않은 표면 쪽으로 발광하는 마이크로 LED이다. 한편, 수직형 구조의 마이크로 LED는 n contact pad와 p contact pad가 각각 LED 칩의 서로 평행하는 평면들에 드러나 있는 마이크로 LED이다.The flip-chip micro LED is a micro LED in which both n and p contact pads are exposed on one plane of the LED chip and emit light toward the non-electrode surface. On the other hand, the micro LED having a vertical structure is a micro LED in which n contact pad and p contact pad are exposed on mutually parallel planes of the LED chip, respectively.
타겟 기판 상에 전사부재 및 마이크로 LED가 적층된 상태에서 가해지는 외력은 열, 압력, 초음파, 물리력, 반데르발스 힘 및 롤(Roll)을 포함한 그룹 중 어느 하나일수 있다.The external force applied when the transfer member and the micro LED are stacked on the target substrate may be any one of a group including heat, pressure, ultrasound, physical force, van der Waals force, and roll.
모기판은 GaAs, Sapphire, Si, Glass, 무기발광다이오드층을 성장가능하게 한 기판을 포함하는 그룹 중 어느 하나일 수 있다.The mother substrate may be any one of the group including GaAs, Sapphire, Si, Glass, and a substrate on which an inorganic light emitting diode layer can be grown.
임시기판은 외부에 의해 접착력 제어가 가능한 소재(e.g. TRT, UV Tape)가 도포된 기판, Eutectic Bonding 층이 형성된 기판 및 기계적 박리를 위한 구리판을 포함하는 그룹 중 어느 하나일 수 있다. The temporary substrate may be any one of a group including a substrate coated with an externally controllable material (e.g. TRT, UV Tape), a substrate on which an eutectic bonding layer is formed, and a copper plate for mechanical peeling.
전사부재는 ACF, ACA, SOCF, Solder을 포함한 전도성 접착물질 또는 전도성을 나타내지 않는 접착력을 가진 물질 그룹 중 어느 하나일 수 있다.The transfer member may be any one of a conductive adhesive material including ACF, ACA, SOCF, and Solder, or a group of materials having an adhesive force that does not exhibit conductivity.
타겟 기판은 전극이 패턴된 기판, 반도체 소자 어레이들이 형성된 기판 또는 백플레인을 포함하는 그룹 중 어느 하나일 수 있다. 타겟 기판은 유연하거나 딱딱할 수 있다.The target substrate may be any one of a group including a substrate on which electrodes are patterned, a substrate on which semiconductor device arrays are formed, or a backplane. The target substrate may be flexible or rigid.
본 발명은 칩형 구조 또는 박막형 구조에 관계 없이 마이크로 진공 모듈을 이용하여 전사진행이 가능하다.In the present invention, transfer is possible using a micro-vacuum module regardless of a chip-type structure or a thin-film structure.
모기판에 칩 형태로 형성되어 있는 적색 마이크로 LED 표면에 마이크로 진공모듈의 진공홀을 접촉시킨다. 상기 진공홀은 마이크로 진공모듈을 이루는 홀 어레이를 지칭하는 것일 수 있다.The vacuum hole of the micro vacuum module is brought into contact with the surface of the red micro LED formed in the form of a chip on the mother board. The vacuum hole may refer to a hole array constituting the micro vacuum module.
한가지 색상의 마이크로 LED 어레이와 접촉해 있는 흡착홀들을 진공 상태로 만들어 흡입력을 형성하고 이를 이용해 모기판 또는 임시기판으로부터 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이를 일괄적으로 혹은 선택적으로 박리시킨다.The suction holes in contact with the micro LED array of one color are created in a vacuum state to form a suction force, and the micro LED array of one color is collectively or selectively peeled from the mother or temporary board.
박리된 마이크로 LED 어레이를 전사부재가 도포되어 있는 타겟 기판 위에 정렬 후 일괄적으로 혹은 선택적으로 릴리징한다.After aligning the exfoliated micro LED array on the target substrate on which the transfer member is applied, it is released collectively or selectively.
본 발명은 박리된 마이크로 LED 어레이가 흡착된 마이크로 진공모듈을 타겟 기판 상에 정렬하는 과정에서 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이에 레이저 정렬 모듈을 배치한 상태에서 복수의 레이저 좌표 인식을 통해 얼라인을 진행하는 것을 특징으로 한다.In the process of aligning the micro-vacuum module to which the exfoliated micro LED array is adsorbed on the target substrate, the alignment is performed by recognizing a plurality of laser coordinates in a state where the laser alignment module is disposed between the micro-vacuum module and the target substrate. characterized in that
즉, 마이크로 진공모듈을 이용하여 모기판 또는 임시기판 상에 형성된 마이크로 발광다이오드를 분리한 상태에서 레이저빔을 이용하여 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 정밀한 정렬을 수행한다.That is, in a state in which the micro light emitting diodes formed on the mother substrate or the temporary substrate are separated using the micro vacuum module, precise alignment between the micro vacuum module and the target substrate is performed using a laser beam.
다음으로, 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 정밀한 정렬을 수행한 상태에서, 마이크로 발광다이오드가 흡착된 진공모듈을 타겟 기판 상의 전사 부재 상에 부착 전에 최적거리를 유지한 후 진공 모듈에 공기를 공급하여 마이크로 발광다이오드를 분리하는 방식을 사용한다.Next, in a state where precise alignment between the micro vacuum module and the target substrate is performed, the vacuum module to which the micro light emitting diode is adsorbed is maintained at an optimal distance before attachment on the transfer member on the target substrate, and then air is supplied to the vacuum module to A method of separating the light emitting diode is used.
즉, 진공모듈을 통한 공압 분사를 통해 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 직접적인 접촉 과정 없이 마이크로 발광다이오드의 전사를 가능하게 한다.That is, through pneumatic injection through the vacuum module, it is possible to transfer the micro light emitting diode without a direct contact process between the micro vacuum module and the target substrate.
마이크로 LED 어레이의 박리, 정렬 및 릴리징 공정을 모기판 또는 임시기판 상에 형성되어 있는 이전과 동일한 색상 또는 다른 색상의 마이크로 LED 어레이에 반복적으로 동일하게 실시하여 적색, 녹색, 청색 마이크로 LED 어레이 또는 이중 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이를 전사부재가 도포된 타겟 기판 상의 원하는 위치에 일괄적으로 또는 선택적으로 전사시킨다.The process of peeling, aligning, and releasing the micro LED array is repeatedly performed on the same color or different color micro LED array formed on the mother substrate or temporary substrate, and the red, green, blue micro LED array or one of them The colored micro LED arrays are collectively or selectively transferred to a desired position on the target substrate on which the transfer member is applied.
도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따라서 모기판 위에 패키징까지 완료된 칩형 마이크로 LED를 전사하는 과정을 보인다.1 to 7 , a process of transferring the finished chip-type micro LED onto a mother substrate up to packaging according to an embodiment of the present invention is shown.
먼저, 도 1을 참조하면 모기판 상에 패키징까지 완료된 3원색의 RGB를 모두 포함한 칩형 마이크로 LED를 형성한다. 여기에서, 모기판을 수십 내지 수 마이크로 미터 두께로 연마하여 Grinding된 3원색의 RGB를 모두 포함한 칩형 마이크로 LED를 상정할 수 있다.First, referring to FIG. 1 , a chip-type micro LED including all three primary colors RGB that has been packaged up to packaging is formed on a mother substrate. Here, it is possible to assume a chip-type micro LED including all three primary colors of RGB ground by grinding the mother substrate to a thickness of several tens to several micrometers.
한편, 패키징된 칩형 마이크로 LED를 모기판까지 포함하여 칩 형태로 재단할 수 있다. 재단 방식은 Laser Cutting, Wafer Sawing, Plasma Dicing이 있을 수 있다. 한편, 상기 과정에서도 모기판을 Grinding을 통해 수십 내지 수 마이크로 미터 두께로 연마할 수 있다.On the other hand, the packaged chip-type micro LED can be cut into a chip shape including the mother board. The cutting method may include Laser Cutting, Wafer Sawing, and Plasma Dicing. Meanwhile, even in the above process, the mother substrate may be polished to a thickness of several tens to several micrometers through grinding.
이후, 마이크로 진공모듈인 MAVA 모듈을 칩형 마이크로 LED 어레이 상부에 위치하게 한다.Thereafter, the MAVA module, which is a micro vacuum module, is placed on the chip-type micro LED array.
도 2를 참조하면 마이크로 진공모듈을 칩형 마이크로 LED 어레이 상부에 위치하게 한 상태에서 칩형 마이크로 LED와 컨택한 후 진공을 형성하여 칩형 마이크로 LED를 들어올리는 모습을 보인다.Referring to FIG. 2 , in a state where the micro-vacuum module is placed on top of the chip-type micro LED array, it is in contact with the chip-type micro LED, and then a vacuum is formed to lift the chip-type micro LED.
한편, 도 3 및 도 4는 모기판 상에 3원색의 RGB 중 일 원색인 R(Red) 만을 포함한 칩형 마이크로 LED를 형성한다. 상기 R(Red) 대신 G(Greeen) 내지 B(Blue) 만을 포함한 칩형 마이크로 LED를 형성한다.Meanwhile, in FIGS. 3 and 4 , a chip-type micro LED including only R (Red), which is one primary color among RGB of three primary colors, is formed on a mother substrate. Instead of R (Red), a chip-type micro LED including only G (Green) to B (Blue) is formed.
여기에서, 모기판을 수십 내지 수 마이크로 미터 두께로 연마하여 Grinding된 칩형 마이크로 LED를 상정할 수 있다. 도 4를 참조하면 마이크로 진공모듈을 칩형 마이크로 LED 어레이 상부에 위치하게 한 상태에서 칩형 마이크로 LED와 컨택한 후 진공을 형성하여 칩형 마이크로 LED를 들어올리는 모습을 보인다.Here, a chip-type micro LED that is ground by grinding the mother substrate to a thickness of several tens to several micrometers may be assumed. Referring to FIG. 4 , in a state where the micro-vacuum module is positioned above the chip-type micro LED array, the chip-type micro LED is contacted, and then a vacuum is formed to lift the chip-type micro LED.
도 5를 참조하면 선택적으로 칩형 마이크로 LED를 흡착할 수 있는 마이크로 진공 모듈을 이용하여 전사부재가 도포된 타겟 기판 상에 정렬 및 전사한 상태를 보인다. 마이크로 진공 모듈은 진공 채널 별로 가해지는 진공도를 선택적으로 조절하는 과정을 통해 마이크로 진공 모듈의 흡착홀 상에 마이크로 LED를 흡착한 상태를 유지한다.Referring to FIG. 5 , a state of alignment and transfer on a target substrate coated with a transfer member is shown using a micro vacuum module capable of selectively adsorbing chip-type micro LEDs. The micro vacuum module maintains the state in which the micro LED is adsorbed on the suction hole of the micro vacuum module through the process of selectively adjusting the degree of vacuum applied to each vacuum channel.
도 6을 참조하면 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이에 레이저 정렬 모듈이 배치된 상태를 보인다.Referring to FIG. 6 , a state in which the laser alignment module is disposed between the micro vacuum module and the target substrate is shown.
레이저 정렬 모듈은 마이크로 진공모듈과 타겟 기판이 상하 방향으로 이격 배치된 상태에서, 상기 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이의 공간을 가로지르도록 배치되는 레이저 폴, 레이저 폴 상에서 상하단 상에 배치되는 복수의 레이저빔 센서 및 레이저 폴의 양 측단 상에 고정되는 레이저 본체부를 포함한다.The laser alignment module includes a laser pole disposed to cross the space between the micro vacuum module and the target substrate in a state in which the micro vacuum module and the target substrate are vertically spaced apart, and a plurality of lasers disposed on upper and lower ends on the laser pole. It includes a beam sensor and a laser body that is fixed on both ends of the laser pole.
복수의 레이저빔 센서는 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 상에 각각 설정된 복수의 센싱 좌표들과의 상호 인식을 통해 얼라인 여부를 판단한다. 상기 복수의 센싱 좌표들은 얼라인 마크의 기능을 한다. 즉, 예를 들어 마이크로 진공모듈의 코너부 4개 좌표와 타겟 기판에 놓여진 전사 부재의 코너부 4개 좌표 인식을 통해 얼라인하는 방식일 수 있다.The plurality of laser beam sensors determines whether the micro vacuum module and the target substrate are aligned through mutual recognition with a plurality of sensing coordinates respectively set on the target substrate. The plurality of sensing coordinates function as an alignment mark. That is, for example, it may be a method of aligning by recognizing the coordinates of the four corners of the micro vacuum module and the coordinates of the four corners of the transfer member placed on the target substrate.
모기판에서 마이크로 LED를 흡착한 마이크로 진공모듈을 타겟 기판의 상부 상으로 이동배치한 상태에서, 레이저 폴의 상하단에 배치된 복수의 레이저빔 센서를 통해 복수의 센싱 좌표들의 위치를 확인하는 과정을 통해 마이크로 진공모듈과 타겟 기판이 레이저 본체부를 이루는 제어부에 기설정된 기준 정렬 상태에 있는지 확인한다. 한편, 기준 정렬 상태를 벗어나 정렬이 올바르게 이루어지지 않을 경우에는 타겟 기판이 놓여지는 스테이지를 X축, Y축 방향으로 평행이동시키거나 X축, Y축 중심으로 회전 구동시켜 정렬을 위한 위치를 보정한다.Through the process of confirming the position of a plurality of sensing coordinates through a plurality of laser beam sensors disposed at the upper and lower ends of the laser pole in a state where the micro vacuum module that has absorbed the micro LED from the mother substrate is moved and placed on the upper part of the target substrate It is checked whether the micro vacuum module and the target substrate are in the reference alignment state preset in the control unit constituting the laser body. On the other hand, if the alignment is not performed correctly outside the reference alignment state, the stage on which the target substrate is placed is moved in parallel in the X-axis and Y-axis directions or rotated around the X-axis and Y-axis to correct the alignment position. .
도 7을 참조하면 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이에 최적 거리를 유지한 상태에서 마이크로 진공모듈 상의 마이크로 LED를 타겟 기판 상으로 공압을 이용하여 전사하는 과정을 보인다.Referring to FIG. 7 , a process of transferring the micro LED on the micro vacuum module onto the target substrate using pneumatic pressure is shown while maintaining the optimum distance between the micro vacuum module and the target substrate.
타겟 기판 상에 전사하고자 하는 마이크로 LED 소자들을 마이크로 진공모듈에 형성된 채널 내에 존재하는 흡착홀들을 통해 전달되는 흡착력으로 들어 올린 상태에서, 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이에 기설정된 최적 거리에 도달한 경우에는 채널 내에 존재하는 흡착홀들을 통해 가해지는 음압을 제거하는 동시에 마이크로 진공모듈에서 분리된 마이크로 LED 소자들을 순간적으로 타겟 기판에 부착시키기 위해서 강한 압력의 공압을 통해 밀어내어 상기 흡착홀들을 통해 가하게 한다. When the micro-LED devices to be transferred onto the target substrate are lifted by the suction force transmitted through the suction holes existing in the channels formed in the micro-vacuum module, when reaching the optimal distance between the micro-vacuum module and the target substrate, In order to remove the negative pressure applied through the adsorption holes existing in the channel and at the same time to temporarily attach the micro LED elements separated from the micro vacuum module to the target substrate, a strong pneumatic pressure is used to apply it through the adsorption holes.
한편, 최종적으로는 타겟 기판에 전사된 칩형 마이크로 LED를 외력 인가 매개체를 이용하여 가압하는 과정에서 전도성 전사부재를 변형시켜 타겟 기판과 칩형 마이크로 LED를 전기적 및 물리적으로 동시에 접속시킨다. 즉, 타겟 기판의 전사부재 상에 RGB를 모두 포함하는 마이크로 LED를 전사한 후에 상기 전사 부재 상에 열압력을 가함으로써 한꺼번에 접착을 가능하게 한다.Meanwhile, in the process of finally pressing the chip-type micro LED transferred to the target substrate using an external force applying medium, the conductive transfer member is deformed to electrically and physically connect the target substrate and the chip-type micro LED at the same time. That is, after transferring the microLED including all RGB on the transfer member of the target substrate, bonding is possible at once by applying thermal pressure on the transfer member.
기존의 마이크로 LED 기술들은 마이크로 LED와 타겟 기판을 상호 접속 시에 압력을 타겟 기판의 전면적에 인가하였기 때문에 대면적 RGB 디스플레이 구현이 힘들었다는 문제점이 있었다. 한편, 본 발명은 상기와 같이 롤(Roll)을 이용하여 가압하게 함으로써 타겟 기판에 대한 압력이 선형으로 인가되기 때문에 기존의 마이크로 LED 기술들에 비해 훨씬 더 적은 압력으로 대면적 RGB 디스플레이 구현을 가능하게 한다.Existing micro LED technologies had a problem in that it was difficult to implement a large area RGB display because pressure was applied to the entire area of the target substrate when the micro LED and the target substrate were interconnected. On the other hand, the present invention enables the realization of a large-area RGB display with much less pressure compared to the existing micro LED technologies because the pressure on the target substrate is applied linearly by pressing using a roll as described above. do.
상술한 바와 같이, 본 발명은 마이크로 진공모듈과 전사부재 사이에 복수의 좌표 인식 지점을 갖는 레이저 폴을 이용하여 정밀한 위치 얼라인을 가능하게 한다. 또한, 본 발명은 마이크로 발광다이오드가 흡착된 진공 모듈을 타겟 기판 상의 전사 부재에 부착하기 전에 진공 모듈과 타겟 기판 간에 최적 거리 유지 후 진공 모듈에 공기를 불어 넣어 탈착하는 방식을 가능하게 한다.As described above, the present invention enables precise position alignment by using a laser pole having a plurality of coordinate recognition points between the micro vacuum module and the transfer member. In addition, the present invention enables a method of detaching the vacuum module by blowing air into the vacuum module after maintaining an optimum distance between the vacuum module and the target substrate before attaching the vacuum module to which the micro light emitting diode is adsorbed to the transfer member on the target substrate.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. That is, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make numerous changes and modifications to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims, and all such appropriate changes and modifications are possible. Equivalents are to be considered as falling within the scope of the present invention.
Claims (5)
상기 배치 구조는,
마이크로 LED 어레이가 형성된 각각의 모기판 또는 임시 기판;
상기 모기판 또는 임시 기판으로부터 마이크로 LED 어레이를 박리하는 마이크로 진공모듈; 및
상기 마이크로 진공모듈의 하부 상에 배치되는 타겟 기판과 상기 마이크로 진공모듈 사이에 배치된 상태에서, 상기 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 위치 관계를 얼라인하는 레이저 정렬 모듈;을 포함하고,
상기 레이저 정렬 모듈은 박리된 마이크로 LED 어레이가 흡착된 마이크로 진공모듈을 상기 타겟 기판 상에 정렬하는 과정에서 상기 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 상에 각각 설정된 복수의 레이저 인식 좌표들을 통해 얼라인을 진행하고,
상기 마이크로 진공모듈은 외부로 노출 형성된 복수의 흡착홀 및 상기 복수의 흡착홀을 서로 연통하게 하는 단일 또는 복수의 진공유로를 포함하고, 상기 복수의 흡착홀들 사이에는 각 흡착홀의 크기 이상의 간격을 유지하고,
상기 마이크로 진공모듈은 상기 진공유로 중 일부 진공유로 및 상기 일부 진공유로에 종속된 흡착홀들에 진공을 형성하여 상기 마이크로 LED 어레이 중 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이를 상기 모기판 또는 임시기판으로부터 선택적으로 박리하고,
상기 마이크로 진공모듈에 부착된 마이크로 LED 어레이를 상기 진공이 형성된 흡착홀들 중 일부 또는 전체의 진공을 해제하여 상기 타겟기판으로 선택적 또는 일괄적으로 릴리징하는 것을 특징으로 하는,
배치 구조.
In the arrangement structure between the substrate, the micro LED array, and the micro vacuum module for micro LED array transfer,
The arrangement structure is
each mother substrate or temporary substrate on which the micro LED array is formed;
a micro vacuum module for peeling the micro LED array from the mother substrate or the temporary substrate; and
In a state disposed between the target substrate disposed on the lower portion of the micro vacuum module and the micro vacuum module, a laser alignment module for aligning the positional relationship between the micro vacuum module and the target substrate; includes,
The laser alignment module performs alignment through a plurality of laser recognition coordinates set respectively on the micro vacuum module and the target substrate in the process of aligning the micro vacuum module to which the exfoliated micro LED array is adsorbed on the target substrate,
The micro vacuum module includes a plurality of adsorption holes exposed to the outside and a single or a plurality of vacuum passages for communicating the plurality of adsorption holes with each other, and a distance greater than or equal to the size of each adsorption hole is maintained between the plurality of adsorption holes. do,
The micro-vacuum module forms a vacuum in some of the vacuum passages and in the suction holes subordinate to the partial vacuum passages to selectively peel the micro LED array of one color from the mother substrate or the temporary substrate. do,
Characterized in that the micro LED array attached to the micro vacuum module is selectively or collectively released to the target substrate by releasing some or all of the vacuum of the vacuum formed suction holes,
layout structure.
상기 배치 구조는,
적색, 녹색, 청색 색상의 마이크로 LED 어레이가 형성된 각각의 모기판 또는 임시 기판;
전사부재가 도포된 타겟 기판;
상기 모기판 또는 임시 기판으로부터 마이크로 LED 어레이를 박리하는 마이크로 진공모듈; 및
상기 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 위치 관계를 얼라인하는 레이저 정렬 모듈;을 포함하고,
상기 마이크로 진공모듈에서 상기 타겟 기판으로 마이크로 발광다이오드를 릴리징하는 경우에,
마이크로 발광다이오드가 흡착된 마이크로 진공모듈을 상기 타겟 기판 상의 전사 부재 상에 부착 전에 최적거리를 유지한 후 상기 마이크로 진공모듈에 공기를 공급하여 마이크로 발광다이오드를 분리하고,
상기 마이크로 진공모듈은 외부로 노출 형성된 복수의 흡착홀 및 상기 복수의 흡착홀을 서로 연통하게 하는 단일 또는 복수의 진공유로를 포함하고, 상기 복수의 흡착홀들 사이에는 각 흡착홀의 크기 이상의 간격을 유지하고,
상기 마이크로 진공모듈은 상기 진공유로 및 상기 진공유로에 종속된 흡착홀들에 진공을 형성하여 상기 마이크로 LED 어레이중 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이를 상기 모기판 또는 임시기판으로부터 선택적 또는 일괄적으로 박리하고,
상기 마이크로 진공모듈에 부착된 마이크로 LED 어레이를 상기 진공이 형성된 흡착홀들 중 일부 흡착홀들의 진공을 해제하여 상기 타겟 기판으로 선택적으로 릴리징하고,
상기 적색, 녹색, 청색 색상의 마이크로 LED 어레이를 전사부재 상에 모두 전사한 상태에서, 상기 전사부재에 열압력을 가하여 변형시켜 상기 적색, 녹색, 청색 색상의 마이크로 LED 어레이를 한번에 접속시키는 것을 특징으로 하는,
배치 구조.
In the arrangement structure between the substrate, the micro LED array, and the micro vacuum module for micro LED array transfer,
The arrangement structure is
each mother substrate or temporary substrate on which red, green, and blue color micro LED arrays are formed;
a target substrate coated with a transfer member;
a micro vacuum module for peeling the micro LED array from the mother substrate or the temporary substrate; and
Including; a laser alignment module for aligning the positional relationship between the micro vacuum module and the target substrate;
In the case of releasing the micro light emitting diode from the micro vacuum module to the target substrate,
After maintaining the optimal distance before attaching the micro vacuum module to which the micro light emitting diode is adsorbed on the transfer member on the target substrate, air is supplied to the micro vacuum module to separate the micro light emitting diode,
The micro vacuum module includes a plurality of adsorption holes exposed to the outside and a single or a plurality of vacuum passages for communicating the plurality of adsorption holes with each other, and a distance greater than or equal to the size of each adsorption hole is maintained between the plurality of adsorption holes. do,
The micro-vacuum module forms a vacuum in the vacuum flow path and the suction holes dependent on the vacuum flow path to selectively or collectively peel the micro LED array of one color among the micro LED arrays from the mother substrate or the temporary substrate,
The micro LED array attached to the micro vacuum module is selectively released to the target substrate by releasing the vacuum of some of the vacuum forming suction holes,
In a state in which the red, green, and blue color micro LED arrays are all transferred on the transfer member, heat pressure is applied to the transfer member to deform the micro LED arrays of the red, green, and blue colors at once. doing,
layout structure.
상하 방향으로 이격 배치된 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이에 배치된 레이저 정렬 모듈은, 상기 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이의 공간을 가로지르도록 배치되는 레이저 폴, 상기 레이저 폴 상에서 상하단 상에 배치되는 복수의 레이저빔 센서 및 상기 레이저 폴의 양 측단 상에 고정된 상태에서 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간에 기설정된 기준 정렬 상태가 저장된 레이저 본체부를 포함하는,
배치 구조.
The method of claim 1,
The laser alignment module disposed between the micro vacuum module and the target substrate spaced apart in the vertical direction is a laser pole disposed to cross the space between the micro vacuum module and the target substrate, a plurality of laser poles disposed on the upper and lower ends on the laser pole A laser beam sensor and a laser body in which a preset reference alignment state is stored between the micro vacuum module and the target substrate in a state fixed on both ends of the laser pole,
layout structure.
상기 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이들과 접촉해 있는 복수의 흡착홀들 중 일부 또는 전체에 연통하는 단일 또는 복수의 진공유로를 진공 상태로 만들어 흡입력을 형성하고 이를 이용해 상기 한가지 색상의 마이크로 LED 어레이를 상기 모기판 또는 임시기판으로부터 선택적 또는 일괄적으로 박리시키는 단계;
박리된 마이크로 LED 어레이를 전사부재가 도포되어 있는 타겟 기판 위에 정렬 후 상기 박리된 마이크로LED 어레이가 부착된 복수의 흡착홀들 중 일부 또는 전체 및 이들과 연통하는 진공유로의 진공을 해제하여 선택적 또는 일괄적으로 릴리징하는 단계; 및
상기 타겟 기판과 상기 타겟 기판 상에 구비되어 있는 마이크로 LED 어레이를 접속시켜 물리적 또는 전기적으로 상호 연결시키는 단계;를 포함하고,
박리된 마이크로 LED 어레이를 전사부재가 도포되어 있는 타겟 기판 위에 정렬하는 단계는,
상기 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 사이에 레이저 정렬 모듈을 위치한 상태에서, 상기 레이저 정렬 모듈을 이용하여 상기 마이크로 진공모듈과 타겟 기판 상에 각각 설정된 복수의 레이저 인식 좌표들을 통해 얼라인을 진행하는 것을 특징으로 하는,
마이크로 진공모듈을 이용한 마이크로 LED 어레이 전사 방법.
Contacting the suction holes of the micro vacuum module to the one color micro LED array formed on one of the respective mother substrates or temporary substrates in which red, green, and blue color micro LED arrays are formed in the form of chips;
A single or a plurality of vacuum passages communicating with some or all of the plurality of suction holes in contact with the one-color micro LED arrays are created in a vacuum state to form a suction force, and using this, the one-color micro LED array is formed in the selectively or collectively peeling from the mother substrate or the temporary substrate;
After aligning the exfoliated micro LED array on the target substrate to which the transfer member is applied, some or all of the plurality of adsorption holes to which the exfoliated micro LED array is attached and the vacuum of the vacuum passage communicating with them are released to selectively or collectively releasing aggressively; and
Connecting the target substrate and the micro LED array provided on the target substrate to physically or electrically interconnecting them;
The step of aligning the exfoliated micro LED array on the target substrate on which the transfer member is applied is
In a state where the laser alignment module is positioned between the micro-vacuum module and the target substrate, alignment is performed through a plurality of laser recognition coordinates set on the micro-vacuum module and the target substrate, respectively, using the laser alignment module. doing,
Micro LED array transfer method using micro vacuum module.
마이크로 진공모듈과 타겟 기판 간의 정밀한 정렬을 수행한 상태에서, 박리된 마이크로LED 어레이를 릴리징하는 단계는,
마이크로 발광다이오드가 흡착된 마이크로 진공모듈을 타겟 기판 상의 전사 부재 상에 부착 전에 최적거리를 유지한 후 마이크로 진공모듈에 공기를 공급하여 마이크로 발광다이오드를 분리하는,
마이크로 진공모듈을 이용한 마이크로 LED 어레이 전사 방법.5. The method of claim 4,
In a state where precise alignment between the micro vacuum module and the target substrate is performed, releasing the exfoliated microLED array comprises:
Separating the micro light emitting diodes by supplying air to the micro vacuum module after maintaining an optimal distance before attaching the micro vacuum module to which the micro light emitting diode is adsorbed on the transfer member on the target substrate,
Micro LED array transfer method using micro vacuum module.
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| JP2005353707A (en) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Ishikawa Seisakusho Ltd | Method for parting semiconductor substrate, and method for transferring semiconductor chip selectively |
| KR20190028099A (en) * | 2017-09-08 | 2019-03-18 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor manufacturing apparatus |
| KR20190131312A (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-26 | (주)포인트엔지니어링 | Micro led adsorption body |
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