WO2020175756A1 - 반도체 발광 소자를 디스플레이 패널에 조립하는 조립 장치 - Google Patents

반도체 발광 소자를 디스플레이 패널에 조립하는 조립 장치 Download PDF

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WO2020175756A1
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light emitting
semiconductor light
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magnetic body
emitting device
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PCT/KR2019/011242
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조현우
김도희
심봉주
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an assembling apparatus for assembling a semiconductor light emitting device to a display panel.
  • LCD Liguid Crystal Display
  • AMOLED Active Matrix Organic Light Emitting Diodes
  • LED Light Emitting Diode
  • GaAsP compound semiconductors in 1962, information along with GaP:N series green LEDs It has been used as a light source for display images in electronic devices including communication devices. Accordingly, a method of solving the above problem by implementing a display using the semiconductor light emitting device may be proposed.
  • These light-emitting diodes have various advantages, such as long lifespan, low power consumption, excellent initial driving characteristics, and high vibration resistance, compared to a filament-based light-emitting device.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an assembly device capable of shortening the time for assembling a semiconductor light emitting device to a display panel.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide an assembly device capable of preventing a decrease in assembly yield due to bending of a display panel when manufacturing a large-area display device.
  • An assembly apparatus for assembling a semiconductor light emitting device to a display panel includes at least one magnetic material each in contact with one surface of the display panel, and a magnetic material receiving portion having at least one magnetic material receiving hole formed therein. And a rotation module connected to the assembly module and rotating the assembly module orbit based on a driving force transmitted from an external driving source.
  • a portion of each of the at least one magnetic body may protrude below the magnetic body accommodating part through the at least one magnetic body accommodating hole.
  • the magnetic material may have a radius of a first portion accommodated in the magnetic material accommodating hole larger than a radius of a second portion protruding downward of the magnetic material accommodating hole.
  • At least one protrusion protruding from an inner circumferential surface may be formed under the magnetic material receiving hole.
  • a lower inner diameter of the magnetic material receiving hole based on the at least one protrusion may be smaller than a radius of the first portion of the magnetic material.
  • the assembly module further includes a magnetic material fixing plate accommodated in a receiving space recessed above the magnetic material receiving part, and the magnetic material fixing plate may be implemented with metal.
  • the assembly module may further include at least one fixed magnetic body accommodated in the at least one magnetic body receiving hole and attached to a bottom surface of the magnetic body fixing plate.
  • the at least one magnetic body is located under the at least one fixed magnetic body, and each of the at least one magnetic body and the at least one fixed magnetic body has the same polarity on a surface facing each other.
  • the at least one magnetic body may move up and down based on a repulsive force with the at least one fixed magnetic body and an external external force.
  • the assembly module may further include a housing fastened to an upper portion of the magnetic body accommodating part, and at least one shaft fastened between the housing and the rotation module.
  • the rotation module includes a bar connected to the external drive source, a main gear to which the bar is fixed, at least one auxiliary gear meshed with the main gear, and at least one connection shaft fixed to the at least one auxiliary gear, The at least one shaft may be connected to the at least one connection shaft.
  • the at least one shaft may be connected to the at least one connection shaft such that a center is spaced apart from a rotation center of the at least one connection shaft.
  • a fastening groove into which the at least one shaft is inserted may be formed under the at least one connection shaft.
  • the center of the fastening groove may be spaced apart from the rotation axis of the connection shaft.
  • the assembly device includes at least one magnetic material that moves while in contact with the panel, so that the semiconductor light emitting device accommodated in the fluid can be effectively guided toward the panel by using a magnetic field. Accordingly, the assembling device can more easily assemble the semiconductor light emitting device to the panel, and thus the time required for the transfer process can be drastically shortened.
  • the assembly device can be effectively accommodated and assembled in the coupling hole while the semiconductor light emitting element moves horizontally while in contact with the panel by rotating each of the assembly module and at least one movable magnetic body provided therein along a predetermined trajectory.
  • the assembling apparatus can effectively assemble the semiconductor light emitting elements in coupling holes having a wider area by rotating a limited number of moving magnetic bodies along an orbit.
  • each of the plurality of movable magnetic bodies can smoothly contact the panel even when the heights of the contact surfaces are different, such as bending of the panel. Accordingly, since the assembly device can smoothly guide the semiconductor light emitting device accommodated in the fluid toward the panel, it is possible to prevent a decrease in the assembly rate of the semiconductor light emitting device when manufacturing a large area display device.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial enlarged view of portion A of FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines B-B and C-C of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3.
  • 5A to 5C are conceptual diagrams illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip chip type semiconductor light emitting device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the vertical semiconductor light emitting device of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating an embodiment of a method for assembling a semiconductor light emitting device to a display panel by a self-assembly method.
  • FIG. 11 is a perspective view of an assembly device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view of a rotation module included in the assembly device of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a rotation structure of the rotation module shown in FIG. 12.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the rotation module shown in FIG. 12.
  • FIG. 15 is a perspective view of an assembly module included in the assembly device of FIG. 11.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a magnetic material accommodating portion and a magnetic material attachment plate included in the assembly module of FIG. 15.
  • 17 is a cross-sectional view of a part of the assembly module of FIG. 15.
  • FIG. 18 is a diagram schematically illustrating an orbital motion of a magnetic material according to driving of the assembly device and an assembly operation of a semiconductor light emitting device based thereon.
  • 19 is an exemplary diagram related to a buffer module included in the assembly module of FIG. 15.
  • 20 is an exemplary view showing the effect of implementing the buffer module of FIG. 18.
  • an element such as a layer, region or substrate is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may exist directly on the other element or there may be intermediate elements between them. There will be.
  • Display devices described herein include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a Slate PC. , Tablet PC, Ultra Book, digital TV, desktop computer, etc.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • Slate PC Tablet PC, Ultra Book, digital TV, desktop computer, etc.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a display device using a semiconductor light emitting device of the present invention.
  • information processed by the controller of the display apparatus 100 may be displayed using a flexible display.
  • Flexible displays include displays that can be bent, bent, twistable, foldable, and rollable by external force.
  • the flexible display may be a display manufactured on a thin and flexible substrate that can be bent, bent, foldable or rolled like paper while maintaining the display characteristics of a conventional flat panel display.
  • the display area of the flexible display becomes a flat surface.
  • the display area may be a curved surface.
  • the information displayed in the second state may be visual information output on a curved surface. This visual information is implemented by independently controlling light emission of sub-pixels arranged in a matrix form.
  • the unit pixel means a minimum unit for implementing one color.
  • the unit pixel of the flexible display may be implemented by a semiconductor light emitting device.
  • a light emitting diode LED
  • the light emitting diode is formed in a small size, and through this, it can serve as a unit pixel even in the second state.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of part A of FIG. 1
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views taken along lines BB and CC of FIG. 2
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the flip chip type semiconductor light emitting device of FIG. 3A
  • 5A to 5C are conceptual diagrams illustrating various forms of implementing colors in relation to a flip chip type semiconductor light emitting device.
  • a display device 100 using a passive matrix (PM) type semiconductor light emitting device is illustrated as a display device 100 using a semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • AM active matrix
  • the display device 100 includes a substrate 110, a first electrode 120, a conductive adhesive layer 130, a second electrode 140, and a plurality of semiconductor light emitting devices 150.
  • the substrate 110 may be a flexible substrate.
  • the substrate 110 may include glass or polyimide (PI).
  • PI polyimide
  • any material such as polyethylene naphthalate (PEN) and polyethylene terephthalate (PET) may be used as long as it has insulation and is flexible.
  • the substrate 110 may be a transparent material or an opaque material.
  • the substrate 110 may be a wiring board on which the first electrode 120 is disposed, and thus the first electrode 120 may be positioned on the substrate 110.
  • the insulating layer 160 may be disposed on the substrate 110 on which the first electrode 120 is located, and the auxiliary electrode 170 may be disposed on the insulating layer 160.
  • a state in which the insulating layer 160 is stacked on the substrate 110 may be a single wiring board.
  • the insulating layer 160 is made of an insulating and flexible material such as polyimide (PI), PET, and PEN, and may be formed integrally with the substrate 110 to form a single substrate.
  • the auxiliary electrode 170 is an electrode that electrically connects the first electrode 120 and the semiconductor light emitting device 150, and is positioned on the insulating layer 160 and is disposed corresponding to the position of the first electrode 120.
  • the auxiliary electrode 170 has a dot shape and may be electrically connected to the first electrode 120 through an electrode hole 171 penetrating through the insulating layer 160.
  • the electrode hole 171 may be formed by filling a via hole with a conductive material.
  • a conductive adhesive layer 130 is formed on one surface of the insulating layer 160, but the present invention is not limited thereto.
  • a layer performing a specific function is formed between the insulating layer 160 and the conductive adhesive layer 130, or a structure in which the conductive adhesive layer 130 is disposed on the substrate 110 without the insulating layer 160 It is also possible.
  • the conductive adhesive layer 130 may serve as an insulating layer.
  • the conductive adhesive layer 130 may be a layer having adhesiveness and conductivity, and for this purpose, a conductive material and a material having adhesiveness may be mixed in the conductive adhesive layer 130.
  • the conductive adhesive layer 130 has ductility, thereby enabling a flexible function in the display device.
  • the conductive adhesive layer 130 may be an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, a solution containing conductive particles, or the like.
  • ACF anisotropic conductive film
  • the conductive adhesive layer 130 allows electrical interconnection in the Z direction passing through the thickness, but may be configured as a layer having electrical insulation in the horizontal X-Y direction. Therefore, the conductive adhesive layer 130 may be referred to as a Z-axis conductive layer (however, hereinafter referred to as a'conductive adhesive layer').
  • the anisotropic conductive film is a film in which an anisotropic conductive medium is mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion becomes conductive by the anisotropic conductive medium.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film, but other methods are also possible in order for the anisotropic conductive film to partially have conductivity. This method may be, for example, only one of the above heat and pressure is applied or UV curing or the like.
  • the anisotropic conductive medium may be, for example, conductive balls or conductive particles.
  • the anisotropic conductive film is a film in which conductive balls are mixed with an insulating base member, and when heat and pressure are applied, only a specific portion becomes conductive by the conductive balls.
  • a core of a conductive material may contain a plurality of particles covered by an insulating film made of a polymer material, and in this case, a portion to which heat and pressure is applied is destroyed by the insulating film and becomes conductive by the core. .
  • the shape of the core may be deformed to form a layer in contact with each other in the thickness direction of the film.
  • heat and pressure are applied to the anisotropic conductive film as a whole, and an electrical connection in the Z-axis direction is partially formed due to a height difference of a counterpart adhered by the anisotropic conductive film.
  • the anisotropic conductive film may contain a plurality of particles coated with a conductive material in an insulating core.
  • the part to which heat and pressure are applied is deformed (pressed together) to have conductivity in the thickness direction of the film.
  • a form in which the conductive material penetrates the insulating base member in the Z-axis direction and has conductivity in the thickness direction of the film is also possible.
  • the conductive material may have a pointed end.
  • the anisotropic conductive film may be a fixed array anisotropic conductive film (ACF) having a conductive ball inserted into one surface of the insulating base member.
  • ACF fixed array anisotropic conductive film
  • the insulating base member is formed of an adhesive material, and the conductive ball is intensively disposed on the bottom of the insulating base member, and when heat and pressure are applied from the base member, it is deformed together with the conductive ball. Accordingly, it has conductivity in the vertical direction.
  • the anisotropic conductive film has a form in which conductive balls are randomly mixed in an insulating base member, or consists of a plurality of layers, and a form in which conductive balls are disposed in one layer (double- ACF) etc. are all possible.
  • the anisotropic conductive paste is a combination of a paste and a conductive ball, and may be a paste in which conductive balls are mixed with an insulating and adhesive base material.
  • the solution containing conductive particles may be a solution containing conductive particles or nano particles.
  • the second electrode 140 is positioned on the insulating layer 160 to be spaced apart from the auxiliary electrode 170. That is, the conductive adhesive layer 130 is disposed on the insulating layer 160 on which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are located.
  • the semiconductor light emitting device 150 After forming the conductive adhesive layer 130 with the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 positioned on the insulating layer 160, the semiconductor light emitting device 150 is connected in a flip chip form by applying heat and pressure. Then, the semiconductor light emitting device 150 is electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 140.
  • the semiconductor light emitting device may be a flip chip type light emitting device.
  • the semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 156, a p-type semiconductor layer 155 on which the p-type electrode 156 is formed, an active layer 154 formed on the p-type semiconductor layer 155, and an active layer ( And an n-type semiconductor layer 153 formed on 154) and an n-type electrode 152 disposed horizontally apart from the p-type electrode 156 on the n-type semiconductor layer 153.
  • the p-type electrode 156 may be electrically connected to the auxiliary electrode 170 and the conductive adhesive layer 130
  • the n-type electrode 152 may be electrically connected to the second electrode 140.
  • the auxiliary electrode 170 is formed to be elongated in one direction, so that one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150.
  • one auxiliary electrode may be electrically connected to the plurality of semiconductor light emitting devices 150.
  • p-type electrodes of the left and right semiconductor light emitting devices with the auxiliary electrode at the center may be electrically connected to one auxiliary electrode.
  • the semiconductor light emitting device 150 is pressed into the conductive adhesive layer 130 by heat and pressure, and through this, between the p-type electrode 156 and the auxiliary electrode 170 of the semiconductor light emitting device 150 Only a portion and a portion between the n-type electrode 152 and the second electrode 140 of the semiconductor light emitting device 150 have conductivity, and the remaining portion does not have conductivity because there is no press-fitting of the semiconductor light emitting device.
  • the conductive adhesive layer 130 not only mutually couples the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and between the semiconductor light emitting device 150 and the second electrode 140, but also forms an electrical connection.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices 150 constitute a light emitting device array, and a phosphor layer 180 is formed in the light emitting device array.
  • the light emitting device array may include a plurality of semiconductor light emitting devices having different self-luminance values.
  • Each semiconductor light emitting device 150 constitutes a unit pixel, and is electrically connected to the first electrode 120.
  • the first electrode 120 may be plural, the semiconductor light emitting elements are arranged in rows, for example, and the semiconductor light emitting elements of each row may be electrically connected to any one of the plurality of first electrodes.
  • semiconductor light emitting devices are connected in a flip chip form, semiconductor light emitting devices grown on a transparent dielectric substrate can be used. Further, the semiconductor light emitting devices may be, for example, nitride semiconductor light emitting devices. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured with a small size.
  • a partition wall 190 may be formed between the semiconductor light emitting devices 150.
  • the partition wall 190 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 130.
  • the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the partition wall 190 may have reflective properties and increase contrast even without a separate black insulator.
  • a reflective partition wall may be separately provided as the partition wall 190.
  • the partition wall 190 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device. When a partition wall of a white insulator is used, it is possible to increase reflectivity, and when a partition wall of a black insulator is used, it is possible to increase the contrast while having reflective characteristics.
  • the phosphor layer 180 may be located on the outer surface of the semiconductor light emitting device 150.
  • the semiconductor light emitting device 150 is a blue semiconductor light emitting device emitting blue (B) light
  • the phosphor layer 180 performs a function of converting the blue (B) light into a color of a unit pixel.
  • the phosphor layer 180 may be a red phosphor 181 or a green phosphor 182 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 181 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on a blue semiconductor light emitting device, and at a position forming a green unit pixel, blue A green phosphor 182 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the semiconductor light emitting device.
  • a blue semiconductor light emitting device may be used alone in a portion of the blue unit pixel.
  • unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • a phosphor of one color may be stacked along each line of the first electrode 120. Accordingly, one line of the first electrode 120 may be an electrode that controls one color. That is, along the second electrode 140, red (R), green (G), and blue (B) may be sequentially disposed, and a unit pixel may be implemented through this.
  • unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) can be implemented by combining the semiconductor light emitting device 150 and the quantum dot (QD) instead of the phosphor. have.
  • a black matrix 191 may be disposed between each of the phosphor layers in order to improve contrast. That is, the black matrix 191 may improve contrast of the contrast.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and other structures for implementing blue, red, and green colors may be applied.
  • each semiconductor light emitting device 150 mainly uses gallium nitride (GaN), and indium (In) and/or aluminum (Al) are added together to emit a variety of light including blue. It can be implemented as a device.
  • GaN gallium nitride
  • Al aluminum
  • the semiconductor light emitting device 150 may be a red, green, and blue semiconductor light emitting device to form a sub-pixel, respectively.
  • red, green, and blue semiconductor light emitting devices R, G, B
  • R, G, B red, green, and blue semiconductor light emitting devices
  • unit pixels of red, green, and blue by red, green, and blue semiconductor light emitting devices They form one pixel, through which a full color display can be implemented.
  • the semiconductor light emitting device may include a white light emitting device W in which a yellow phosphor layer is provided for each individual device.
  • a red phosphor layer 181, a green phosphor layer 182, and a blue phosphor layer 183 may be provided on the white light emitting device W.
  • a unit pixel may be formed by using a color filter in which red, green, and blue are repeated on the white light emitting device W.
  • a structure in which a red phosphor layer 181, a green phosphor layer 182, and a blue phosphor layer 183 are provided on the ultraviolet light emitting device UV is also possible.
  • the semiconductor light emitting device can be used not only for visible light but also for ultraviolet (UV) light, and the ultraviolet (UV) can be extended in the form of a semiconductor light emitting device that can be used as an excitation source of the upper phosphor. .
  • the semiconductor light emitting device 150 is positioned on the conductive adhesive layer 130 to constitute a unit pixel in the display device. Since the semiconductor light emitting device 150 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured with a small size.
  • the individual semiconductor light emitting device 150 may have a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20X80 ⁇ m or less.
  • the square semiconductor light emitting device 150 having a side length of 10 ⁇ m is used as a unit pixel, sufficient brightness to form a display device is exhibited. Accordingly, for example, when the size of the unit pixel is a rectangular pixel having one side of 600 ⁇ m and the other side of 300 ⁇ m, the distance between the semiconductor light emitting elements is relatively large enough. Accordingly, in this case, it is possible to implement a flexible display device having a high definition image quality higher than HD quality.
  • the display device using the semiconductor light emitting device described above can be manufactured by a new type of manufacturing method. Hereinafter, the manufacturing method will be described with reference to FIG. 6.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention.
  • a conductive adhesive layer 130 is formed on the insulating layer 160 on which the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 are positioned.
  • An insulating layer 160 is stacked on the first substrate 110 to form one substrate (or wiring board), and the first electrode 120, the auxiliary electrode 170, and the second electrode 140 are formed on the wiring board. Is placed.
  • the first electrode 120 and the second electrode 140 may be disposed in a mutually orthogonal direction.
  • the first substrate 110 and the insulating layer 160 may each include glass or polyimide (PI).
  • the conductive adhesive layer 130 may be implemented by, for example, an anisotropic conductive film, and for this purpose, an anisotropic conductive film may be applied to a substrate on which the insulating layer 160 is positioned.
  • the second substrate 112 corresponding to the positions of the auxiliary electrodes 170 and the second electrodes 140 and on which the plurality of semiconductor light emitting elements 150 constituting individual pixels are positioned is formed. ) Is disposed to face the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140.
  • the second substrate 112 is a growth substrate on which the semiconductor light emitting device 150 is grown, and may be a spire substrate or a silicon substrate.
  • the semiconductor light emitting device When the semiconductor light emitting device is formed in units of a wafer, it can be effectively used in a display device by having a gap and a size capable of forming a display device.
  • the wiring board and the second board 112 are thermally compressed.
  • the wiring board and the second board 112 may be thermocompressed by applying an ACF press head.
  • the wiring board and the second board 112 are bonded by the thermal compression bonding. Due to the property of the anisotropic conductive film having conductivity by thermocompression bonding, only the portion between the semiconductor light emitting device 150 and the auxiliary electrode 170 and the second electrode 140 has conductivity, through which electrodes and semiconductor light emission The device 150 may be electrically connected. In this case, the semiconductor light emitting device 150 is inserted into the anisotropic conductive film, and a partition wall may be formed between the semiconductor light emitting devices 150 through this.
  • the second substrate 112 is removed.
  • the second substrate 112 may be removed using a laser lift-off method (LLO) or a chemical lift-off method (CLO).
  • LLO laser lift-off method
  • CLO chemical lift-off method
  • a transparent insulating layer (not shown) may be formed by coating silicon oxide (SiOx) or the like on the wiring board to which the semiconductor light emitting device 150 is bonded.
  • the semiconductor light-emitting device 150 is a blue semiconductor light-emitting device that emits blue (B) light, and a red or green phosphor for converting the blue (B) light into the color of a unit pixel emits the blue semiconductor light.
  • a layer can be formed on one side of the device.
  • the manufacturing method or structure of a display device using the semiconductor light emitting device described above may be modified in various forms.
  • a vertical semiconductor light emitting device may also be applied to the display device described above.
  • a vertical structure will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of a display device using the semiconductor light emitting device of the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 7
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing the vertical semiconductor light emitting device of FIG. to be.
  • the display device may be a display device using a passive matrix (PM) type vertical semiconductor light emitting device.
  • PM passive matrix
  • the display device includes a substrate 210, a first electrode 220, a conductive adhesive layer 230, a second electrode 240, and a plurality of semiconductor light emitting devices 250.
  • the substrate 210 is a wiring board on which the first electrode 220 is disposed, and may include polyimide (PI) to implement a flexible display device.
  • PI polyimide
  • any material that has insulation and is flexible may be used.
  • the first electrode 220 is positioned on the substrate 210 and may be formed as an electrode having a long bar shape in one direction.
  • the first electrode 220 may be formed to serve as a data electrode.
  • the conductive adhesive layer 230 is formed on the substrate 210 on which the first electrode 220 is located.
  • the conductive adhesive layer 230 is a solution containing an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste, and conductive particles. ), etc.
  • ACF anisotropic conductive film
  • anisotropic conductive paste an anisotropic conductive paste
  • conductive particles conductive particles.
  • the semiconductor light emitting element 250 is connected by applying heat and pressure to the semiconductor light emitting element 250. It is electrically connected to the electrode 220.
  • the semiconductor light emitting device 250 is preferably disposed to be positioned on the first electrode 220.
  • the electrical connection is created because the anisotropic conductive film partially has conductivity in the thickness direction when heat and pressure are applied. Accordingly, in the anisotropic conductive film, it is divided into a conductive portion and a non-conductive portion in the thickness direction.
  • the conductive adhesive layer 230 implements electrical connection as well as mechanical coupling between the semiconductor light emitting device 250 and the first electrode 220.
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230, thereby configuring individual pixels in the display device. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured with a small size.
  • the individual semiconductor light emitting device 250 may have a side length of 80 ⁇ m or less, and may be a rectangular or square device. In the case of a rectangle, the size may be 20X80 ⁇ m or less.
  • the semiconductor light emitting device 250 may have a vertical structure.
  • a plurality of second electrodes 240 are disposed between the vertical semiconductor light emitting devices in a direction crossing the length direction of the first electrode 220 and electrically connected to the vertical semiconductor light emitting device 250.
  • such a vertical semiconductor light emitting device includes a p-type electrode 256, a p-type semiconductor layer 255 formed on the p-type electrode 256, and an active layer 254 formed on the p-type semiconductor layer 255. ), an n-type semiconductor layer 253 formed on the active layer 254 and an n-type electrode 252 formed on the n-type semiconductor layer 253.
  • the p-type electrode 256 located at the bottom may be electrically connected by the first electrode 220 and the conductive adhesive layer 230, and the n-type electrode 252 located at the top is a second electrode 240 to be described later. ) And can be electrically connected.
  • the vertical semiconductor light emitting device 250 has a great advantage of reducing a chip size since electrodes can be arranged up and down.
  • a phosphor layer 280 may be formed on one surface of the semiconductor light emitting device 250.
  • the semiconductor light emitting device 250 is a blue semiconductor light emitting device 251 that emits blue (B) light, and a phosphor layer 280 for converting the blue (B) light into a color of a unit pixel is provided.
  • the phosphor layer 280 may be a red phosphor 281 and a green phosphor 282 constituting individual pixels.
  • a red phosphor 281 capable of converting blue light into red (R) light may be stacked on a blue semiconductor light emitting device, and at a position forming a green unit pixel, blue A green phosphor 282 capable of converting blue light into green (G) light may be stacked on the semiconductor light emitting device.
  • a blue semiconductor light emitting device may be used alone in a portion of the blue unit pixel. In this case, unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) may form one pixel.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and other structures for implementing blue, red, and green colors may be applied as described above in a display device to which a flip chip type light emitting device is applied.
  • the second electrode 240 is positioned between the semiconductor light emitting devices 250 and is electrically connected to the semiconductor light emitting devices 250.
  • the semiconductor light emitting devices 250 may be arranged in a plurality of rows, and the second electrode 240 may be located between the rows of the semiconductor light emitting devices 250.
  • the second electrode 240 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250.
  • the second electrode 240 may be formed as a long bar-shaped electrode in one direction, and may be disposed in a direction perpendicular to the first electrode.
  • the second electrode 240 and the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected by a connection electrode protruding from the second electrode 240.
  • the connection electrode may be an n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250.
  • the n-type electrode is formed as an ohmic electrode for ohmic contact, and the second electrode covers at least a portion of the ohmic electrode by printing or vapor deposition. Through this, the second electrode 240 and the n-type electrode of the semiconductor light emitting device 250 may be electrically connected.
  • the second electrode 240 may be positioned on the conductive adhesive layer 230.
  • a transparent insulating layer (not shown) including silicon oxide (SiOx) or the like may be formed on the substrate 210 on which the semiconductor light emitting device 250 is formed.
  • SiOx silicon oxide
  • the second electrode 240 is positioned after the transparent insulating layer is formed, the second electrode 240 is positioned on the transparent insulating layer.
  • the second electrode 240 may be formed to be spaced apart from the conductive adhesive layer 230 or the transparent insulating layer.
  • a transparent electrode such as ITO Indium Tin Oxide
  • the ITO material has poor adhesion to the n-type semiconductor layer. have. Accordingly, according to the present invention, by placing the second electrode 240 between the semiconductor light emitting devices 250, there is an advantage in that a transparent electrode such as ITO is not required. Accordingly, the light extraction efficiency can be improved by using the n-type semiconductor layer and a conductive material having good adhesion as a horizontal electrode without being restricted by the selection of a transparent material.
  • a partition wall 290 may be positioned between the semiconductor light emitting devices 250. That is, a partition wall 290 may be disposed between the vertical semiconductor light emitting devices 250 to isolate the semiconductor light emitting devices 250 constituting individual pixels. In this case, the partition wall 290 may serve to separate individual unit pixels from each other, and may be integrally formed with the conductive adhesive layer 230. For example, by inserting the semiconductor light emitting device 250 into the anisotropic conductive film, the base member of the anisotropic conductive film may form the partition wall.
  • the partition wall 290 may have reflective properties and a contrast ratio may be increased even without a separate black insulator.
  • a reflective partition wall may be separately provided.
  • the partition wall 290 may include a black or white insulator depending on the purpose of the display device.
  • the partition wall 290 is between the vertical semiconductor light emitting element 250 and the second electrode 240. It can be located between. Accordingly, individual unit pixels can be configured with a small size using the semiconductor light emitting device 250, and the distance between the semiconductor light emitting device 250 is relatively large enough, so that the second electrode 240 is connected to the semiconductor light emitting device 250 ), there is an effect of implementing a flexible display device having HD image quality.
  • a black matrix 291 may be disposed between each phosphor to improve contrast. That is, the black matrix 291 can improve contrast of light and dark.
  • the semiconductor light emitting device 250 is positioned on the conductive adhesive layer 230, thereby configuring individual pixels in the display device. Since the semiconductor light emitting device 250 has excellent luminance, individual unit pixels can be configured with a small size. Accordingly, a full color display in which red (R), green (G), and blue (B) unit pixels form one pixel may be implemented by the semiconductor light emitting device.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating an embodiment of a method for assembling a semiconductor light emitting device to a display panel by a self-assembly method.
  • FIG. 10 an example in which a semiconductor light emitting device is assembled to a display panel by a self-assembly method using an electromagnetic field will be briefly described.
  • the semiconductor light emitting device 1104 may be introduced into a chamber 1300 filled with a fluid 1200.
  • the semiconductor light emitting device 1104 may be implemented as a horizontal type semiconductor light emitting device shown in FIG. 4 or a vertical type semiconductor light emitting device shown in FIG. 9.
  • the semiconductor light emitting device 1104 may include a magnetic layer having a magnetic material.
  • the magnetic layer may include a metal having magnetism such as nickel (Ni). Since the semiconductor light emitting device 1104 injected into the fluid includes a magnetic layer, it may be moved to the panel 1100 by a magnetic field generated from the assembly device 1000 and assembled to the panel 1100.
  • a panel (or substrate) 1100 may be disposed on the chamber 1300.
  • the panel 1100 may be introduced into the chamber 1300.
  • a pair of assembly electrodes (not shown) corresponding to each of the semiconductor light emitting devices 1104 to be assembled may be formed on the panel 1100.
  • the assembled electrode may be implemented as a transparent electrode (ITO), or may be implemented using other common materials.
  • the assembly electrode may correspond to a pair of assembly electrodes fixing the assembled semiconductor light emitting device 1104 to the panel 1100 by emitting an electric field as a voltage is applied.
  • the spacing between the assembly electrodes is formed to be smaller than the width of the semiconductor light emitting element 1104 and the width of the coupling hole 1102, so that the assembly position of the semiconductor light emitting element 1104 using an electric field can be more precisely fixed.
  • a coupling hole 1102 to which the semiconductor light emitting devices 1104 are coupled may be formed in the panel 1100, and a surface on which the coupling hole 1102 is formed may contact the fluid 1200.
  • the coupling hole 1102 may guide an accurate assembly position of the semiconductor light emitting device 1104.
  • the coupling hole 1102 may be formed by a partition wall (refer to 190 in FIG. 3B) formed on the substrate of the panel 1100.
  • the coupling hole 1102 may have a shape and a size corresponding to the shape of the semiconductor light emitting device 1104 to be assembled at a corresponding position. Accordingly, it is possible to prevent other semiconductor light emitting devices from being assembled in the coupling hole 1102 or from being assembled of a plurality of semiconductor light emitting devices.
  • the assembly device 1000 including the magnetic material may move along the panel 1100.
  • the assembly device 1000 may move in contact with the panel 1100 in order to maximize the area of the magnetic field into the fluid 1200.
  • the assembly apparatus 1000 may include a plurality of magnetic materials, or may include a magnetic material having a size corresponding to that of the panel 1100. In this case, the moving distance of the assembly device 1000 may be limited within a predetermined range.
  • the semiconductor light emitting element 1104 in the chamber 1300 can move toward the assembly device 1000 by the magnetic field generated by the assembly device 1000.
  • the semiconductor light emitting device 1104 may be inserted into the coupling hole 1102 to contact the panel 1100.
  • a pattern or shape may be formed in the coupling hole 1102 and/or the semiconductor light emitting device 1104 so that the n-type semiconductor layer of the semiconductor light emitting device 1104 contacts the pattern 1100.
  • the semiconductor light emitting element 1104 in contact with the panel 1100 is not separated by the movement of the assembly device 1000 and is fixed to the panel 1100. Can be. Accordingly, the semiconductor light emitting device 1104 may be assembled to the panel 1100.
  • FIG. 11 is a perspective view of an assembly device according to an embodiment of the present invention.
  • the assembly device 1000 may include a rotation module 1030 and an assembly module 1060.
  • the rotation module 1030 may rotate the assembly module 1060 connected to the rotation module 1030 by using a driving force provided from the outside.
  • the assembly module 1060 may be rotated in the horizontal direction by the rotation module 1030.
  • the assembly module 1060 may be connected to a position spaced apart from the rotation axis of the rotation module 1030.
  • the assembly module 1060 may rotate (orbital movement) along an orbit when the rotation module 1030 rotates.
  • a magnetic material is provided under the assembly module 1060, and the magnetic material may rotate along the track while in contact with the panel 1100.
  • the semiconductor light emitting devices 1104 in the fluid 1200 may move toward the magnetic body due to the magnetic field generated from the magnetic body.
  • the semiconductor light emitting devices 1104 may also move in response to the rotation of the magnetic material.
  • the semiconductor light emitting devices 1104 may be assembled into the panel 1100 by being inserted into the coupling hole 1102 of the panel 1100 during movement.
  • FIG. 12 is a perspective view of a rotation module included in the assembly device of FIG. 11.
  • 13 is a diagram illustrating an example of a rotation structure of the rotation module shown in FIG. 12.
  • 14 is a cross-sectional view of the rotation module shown in FIG. 12.
  • the rotation module 1030 may include a housing 1031 and a frame 1032 fastened to a lower portion of the housing 1031.
  • the housing 1031 and the frame 1032 may form an accommodation space for accommodating a plurality of gears 1034, 1045, and 1046 therein.
  • the rotation module 1030 may include a bar 1033 that rotates by a driving force transmitted from an external driving source.
  • the bar 1033 may be implemented as a round bar.
  • One end of the round bar 1033 may be fixed to the main gear 1034 and the other end may be connected to an external driving force providing device (not shown).
  • a through hole through which the round bar 1033 passes is formed in the upper part of the housing 1031, and the round bar 1033 may be fixed to the main gear 1034 accommodated in the housing 1031 through the through hole.
  • the round bar 1033 may be rotated by an external driving force providing device.
  • the longitudinal direction of the round bar 1033 may correspond to the rotation axis.
  • the main gear 1034 to which the round bar 1033 is fixed may also rotate.
  • fixing members 1035 and 1036 may be provided at the upper and lower portions of the main gear 1034 to limit the vertical movement of the main gear 1034 and prevent separation of the main gear 1034.
  • the rotation module 1030 may include a first auxiliary gear 1045 and a second auxiliary gear 1046 which are geared to the main gear 1034, respectively.
  • Each of the first auxiliary gear 1045 and the second auxiliary gear 1046 may rotate in a direction opposite to the rotation direction of the main gear 1034. That is, the rotation direction of the first auxiliary gear 1045 and the rotation direction of the second auxiliary gear 1046 may be the same.
  • upper and lower portions of the first auxiliary gear 1045 and the second auxiliary gear 1046 respectively, limit the vertical movement of the first auxiliary gear 1045 and the second auxiliary gear 1046 and prevent separation.
  • Fixing members 1047, 1048, 1049, and 1050 for may be provided.
  • a first connection shaft 1051 may be fixed to the first auxiliary gear 1045, and a second connection shaft 1052 may be fixed to the second auxiliary gear 1046.
  • Each of the first connection shaft 1051 and the second connection shaft 1052 may rotate in response to the rotation of the first auxiliary gear 1045 and the second auxiliary gear 1046. That is, the rotation module 1030 and the assembly module 1060 are connected at a plurality of positions, thereby improving connection stability.
  • first connection shaft 1051 and the second connection shaft 1052 may be connected to the assembly module 1060.
  • a first fastening groove 1053 into which a first shaft 1062 (refer to FIG. 15) of the assembly module 1060 is inserted may be formed in the first connection shaft 1051.
  • a second fastening groove 1054 into which a second shaft 1063 (refer to FIG. 15) of the assembly module 1060 is inserted may be formed in the second connection shaft 1052.
  • each of the first and second fastening grooves 1053 and 1054 may be formed to be spaced apart from rotational axes of the first and second connection shafts 1051 and 1052. That is, as shown in FIG. 14, the first fastening groove 1053 and the second fastening groove 1054 may be formed to be shifted from the centers of the first connection shaft 1051 and the second connection shaft 1052. . Accordingly, the first shaft 1062, the second shaft 1063, and the assembly module 1060 including the same, along a predetermined trajectory when the first connection shaft 1051 and the second connection shaft 1052 rotate. It can rotate (orbit).
  • the rotation module 1030 and the assembly module 1060 may be connected at one location.
  • the auxiliary gears 1045 and 1046 may not be provided in the rotation module 1030, and one connection shaft may be fixed to the main gear 1034.
  • only one shaft inserted into the one connecting shaft may be formed in the assembly module 1060.
  • connection shaft fixing part 1041 for preventing separation of the first connection shaft 1051 and the second connection shaft 1052 on the upper portion of each of the first connection shaft 1051 and the second connection shaft 1052 , 1042) can be fastened.
  • FIG. 15 is a perspective view of an assembly module included in the assembly device of FIG. 11.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a magnetic material receiving portion and a magnetic material fixing plate included in the assembly module of FIG. 15.
  • 17 is a cross-sectional view of a part of the assembly module of FIG. 15.
  • the assembly module 1060 may include a housing 1061 forming an overall appearance, and a magnetic material accommodating portion 1071 fastened to a lower portion of the housing 1061.
  • a first shaft 1062 and a second shaft 1063 may be coupled to the housing 1061.
  • the first shaft 1062 and the second shaft 1063 Silver may be fastened or inserted so as to be rotatable with respect to at least one of the housing 1061 and the connection shafts 1051 and 1052.
  • the magnetic material receiving portion 1071 may be fastened to the lower portion of the housing 1061. At least one magnetic material accommodating hole 1072 may be formed in the magnetic material accommodating part 1071 to each accommodate a magnetic material therein.
  • a receiving space 1073 may be formed in the magnetic material receiving portion 1071 by being recessed from the upper surface to accommodate the magnetic material fixing plate 1081.
  • the accommodation space 1073 may be formed on at least one magnetic material accommodation hole 1072. Since the housing 1061 is positioned above the magnetic material fixing plate 1081 accommodated in the accommodation space 1073, the magnetic material fixing plate 1081 can be prevented from being separated from the outside.
  • the magnetic body fixing plate 1081 may be implemented with a magnetic metal, so that at least one fixed magnetic body 1092, which will be described later, may be fixed in the magnetic body receiving portion 1071.
  • the at least one fixed magnetic body 1092 may be attached to and fixed to the bottom surface of the magnetic body fixing plate 1081 by an attractive force with the magnetic body fixing plate 1081.
  • the magnetic material fixing plate 1081 further includes at least one magnetic material receiving groove 1082 formed at a position corresponding to the at least one magnetic material receiving hole 1072 formed in the magnetic material receiving portion 1071 I can.
  • the at least one pinned magnetic body 1092 may be accommodated in the at least one magnetic body accommodating groove 1082.
  • a moving magnetic body 1091 and a fixed magnetic body 1092 may be provided in each of the at least one magnetic body receiving hole 1072.
  • a portion of the movable magnetic body 1091 may protrude below the magnetic body receiving portion 1071, and the fixed magnetic body 1092 may be attached to and fixed to the bottom surface of the magnetic body fixing plate 1081.
  • the same polarity may be formed on cross-sections facing each of the moving magnetic body 1091 and the fixed magnetic body 1092. Accordingly, a repulsive force acts between the movable magnetic body 1091 and the fixed magnetic body 1092, and when no other force is applied from the outside, the movable magnetic body 1091 may be spaced apart from the fixed magnetic body 1092 by a predetermined distance. In this case, even if the contact surface of the panel 1100 to which the assembly device 1000 is in contact is not uniform due to bending or the like, the moving magnetic body 1091 may smoothly contact the contact surface.
  • the moving magnetic body 1091 and the fixed magnetic body 1092 may be defined as a kind of buffer module.
  • the effect of implementing the buffer module in the assembly module 1060 will be described in more detail later with reference to FIGS. 19 to 20.
  • FIG. 18 is a diagram schematically illustrating an orbital motion of a magnetic material according to driving of the assembly device and an assembly operation of a semiconductor light emitting device based thereon.
  • the panel 1100 may be disposed such that the coupling hole 1102 faces downward. Accordingly, the coupling hole 1102 may be in contact with the fluid 1200 or may be injected into the fluid 1200.
  • the assembling apparatus 1000 may be disposed such that the movable magnetic body 1091 contacts the panel 1100.
  • the semiconductor light emitting device 1104 present in the fluid 1200 may move toward the panel 1100 by the magnetic field.
  • the semiconductor light emitting device 1104 moving toward the panel 1100 may enter into the coupling hole 1102 formed in the panel 1100.
  • the semiconductor light emitting device 1104 entering into the coupling hole 1102 may maintain a state fixed to the coupling hole 1102 by an electric field applied through an assembly electrode (not shown) formed in the panel 1100.
  • the round bar 1033 of the assembly device 1000 may rotate by a driving force provided from the outside.
  • the main gear 1034 to which the round bar 1033 is fixed may also rotate, and the first auxiliary gear 1045 and the second auxiliary gear 1046 meshed with the main gear 1034 may also rotate.
  • first connection shaft 1051 connected to the first auxiliary gear 1045
  • second connection connected to the second auxiliary gear 1046
  • the shaft 1052 can rotate.
  • the assembly module 1060 connected to the first connection shaft 1051 and the second connection shaft 1052 may rotate along a predetermined trajectory when the first connection shaft 1051 and the second connection shaft 1052 rotate.
  • each of the at least one movable magnetic body 1091 provided in the assembly module 1060 may rotate along the predetermined trajectory (O).
  • the semiconductor light emitting device 1104 can be more effectively assembled in the coupling hole 1102 while moving in the horizontal direction while in contact with the panel 1100.
  • the assembling apparatus 1000 may effectively assemble the semiconductor light emitting elements in coupling holes having a wider area by using a limited number of movable magnetic bodies 1091.
  • the assembling apparatus 1000 may assemble semiconductor light emitting devices in coupling holes in various regions while moving in a predetermined direction.
  • the assembly device 1000 includes at least one magnetic body 1091 that moves while in contact with the panel 1100, so that the semiconductor light emitting device 1104 accommodated in the fluid 1200 is provided with a magnetic field. Can be effectively guided to the panel side by using. Accordingly, the assembling apparatus 1000 may assemble the semiconductor light emitting device 1104 to the panel 1100 more easily, and thus the time required for the transfer process may be drastically reduced.
  • 19 is an exemplary diagram related to a buffer module included in the assembly module of FIG. 15.
  • the buffer module may include a moving magnetic body 1091 and a fixed magnetic body 1092 described above in FIG. 17.
  • the fixed magnetic body 1092 may be attached to and fixed to the magnetic fixing plate 1081, and the movable magnetic body 1091 is determined in the vertical direction based on the repulsive force with the fixed magnetic body 1092 and the force received from the contact surface of the panel 1100. It can be implemented to be movable by the length.
  • the upper radius of the movable magnetic body 1091 may be formed larger than the lower radius.
  • at least one protrusion 1073 protruding from the inner circumferential surface may be formed under the magnetic material receiving hole 1072. The at least one protrusion 1073 is in contact with the outer circumferential surface of the movable magnetic body 1091, thereby limiting the inclination or horizontal vibration of the movable magnetic body 1091, and preventing the movable magnetic body 1091 from detaching from the movable magnetic body ( 1091) can be stably positioned.
  • the inner diameter of the magnetic material receiving hole 1072 defined based on the at least one protrusion 1073 may correspond to the lower outer diameter of the movable magnetic body 1091, and may be smaller than the upper outer diameter of the movable magnetic body 1091.
  • the assembly apparatus 1000 may include various types of buffer modules.
  • the buffer module may include a magnetic body 1093 and a separation preventing portion, or may include only a moving magnetic body 1094.
  • the buffer module may include a magnetic body 1095, and a spring 1096 connected between the magnetic body 1095 and the magnetic body receiving portion 1071; or the magnetic body fixing plate 1081.
  • the magnetic body 1095 May be implemented to be movable by a predetermined length in the vertical direction based on the elastic restoring force of the spring 1096 and the force received from the contact surface of the panel 1100.
  • 20 is an exemplary view showing the effect of implementing the buffer module of FIG. 18.
  • the panel 1100 may be positioned on the fluid 1200 and the chamber 1300 for assembling the semiconductor light emitting device 1104.
  • an outer portion of the panel 1100 may be seated on the chamber 1300, and a central portion may be positioned on the fluid 1200.
  • the area of the panel 1100 may also increase.
  • the thickness of the panel 1100 is extremely thin compared to the area, when the panel 1100 is positioned on the fluid 1200 and the chamber 1300 as shown in FIG. 20, the central portion may be bent.
  • the assembly apparatus 1000 when the assembly apparatus 1000 includes only the fixed magnetic body 1900, some of the plurality of magnetic bodies 1900 may not contact the panel 1100 and may be separated by a predetermined distance. In this case, the magnetic field applied from the magnetic body 1900 may not be sufficiently transmitted into the fluid 1200, so that the semiconductor light emitting device 1104 may not be smoothly guided toward the panel 1100. As a result, the assembly rate of the semiconductor light emitting device may be lowered.
  • a buffer module is formed in the assembly device 1000 so that even if the panel 1100 is bent, each of the plurality of movable magnetic bodies 1091 can smoothly contact the panel 1100.
  • the assembly device 1000 can smoothly guide the semiconductor light emitting device 1104 accommodated in the fluid 1200 toward the panel 1100, and prevent a decrease in the assembly rate of the semiconductor light emitting device when manufacturing a large-area display device. have.

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자를 디스플레이 패널에 조립하는 조립 장치는, 상기 디스플레이 패널의 일 면과 각각 접촉하는 적어도 하나의 자성체와, 적어도 하나의 자성체 수용 홀이 형성된 자성체 수용부를 포함하는 조립 모듈, 및 상기 조립 모듈과 연결되어, 외부의 구동원으로부터 전달되는 구동력에 기초하여 상기 조립 모듈을 궤도 회전시키는 회전 모듈을 포함한다.

Description

반도체 발광 소자를 디스플레이 패널에 조립하는 조립 장치
본 발명은 반도체 발광 소자를 디스플레이 패널에 조립하는 조립 장치에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liguid Crystal Display)와 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 존재하고, AMOLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않다는 취약점이 존재한다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 디스플레이를 구현하여, 상기의 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다. 이러한 발광 다이오드는 필라멘트 기반의 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전력 소모, 우수한 초기 구동 특성, 및 높은 진동 저항 등의 다양한 장점을 갖는다.
한편, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이의 경우 화소들 각각에 해당하는 반도체 발광 소자를 기판에 결합하여야 하므로, 대화면 고화소 디스플레이의 구현이 상대적으로 어려울 수 있다. 따라서, 최근에는 유체 내로 투입된 반도체 발광 소자들을 전자기장을 이용하여 기판으로 이동시킨 후 조립하는 자가조립 방식이 개발되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 반도체 발광 소자를 디스플레이 패널에 조립하는 시간을 단축시킬 수 있는 조립 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 대면적 디스플레이 장치의 제조 시 디스플레이 패널의 휨에 따른 조립 수율 저하를 방지할 수 있는 조립 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자를 디스플레이 패널에 조립하는 조립 장치는, 상기 디스플레이 패널의 일 면과 각각 접촉하는 적어도 하나의 자성체와, 적어도 하나의 자성체 수용 홀이 형성된 자성체 수용부를 포함하는 조립 모듈, 및 상기 조립 모듈과 연결되어, 외부의 구동원으로부터 전달되는 구동력에 기초하여 상기 조립 모듈을 궤도 회전시키는 회전 모듈을 포함한다.
실시 예에 따라, 상기 조립 모듈은 상기 적어도 하나의 자성체 각각의 일부는 상기 적어도 하나의 자성체 수용 홀을 통해 상기 자성체 수용부의 하부로 돌출될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 자성체는 상기 자성체 수용 홀에 수용된 제1 부분의 반경이, 상기 자성체 수용 홀의 하부로 돌출된 제2 부분의 반경보다 클 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 자성체 수용 홀의 하부에는 내둘레면으로부터 돌출된 적어도 하나의 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 돌출부에 기초한 상기 자성체 수용 홀의 하부 내경은 상기 자성체의 상기 제1 부분의 반경보다 작을 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 조립 모듈은 상기 자성체 수용부의 상부에 함몰 형성된 수용 공간에 수용되는 자성체 고정 플레이트를 더 포함하고, 상기 자성체 고정 플레이트는 금속으로 구현될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 조립 모듈은 상기 적어도 하나의 자성체 수용 홀에 수용되고, 상기 자성체 고정 플레이트의 저면에 부착되는 적어도 하나의 고정 자성체를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 자성체는 상기 적어도 하나의 고정 자성체의 하부에 위치하고, 상기 적어도 하나의 자성체와 상기 적어도 하나의 고정 자성체 각각은, 서로 마주보는 면이 동일한 극성을 갖는다.
상기 적어도 하나의 자성체는, 상기 적어도 하나의 고정 자성체와의 척력, 및 외부의 외력에 기초하여 상하로 이동할 수 있다.
상기 조립 모듈은, 상기 자성체 수용부의 상부에 체결되는 하우징, 및 상기 하우징과 상기 회전 모듈 사이에 체결되는 적어도 하나의 축을 더 포함할 수 있다.
상기 회전 모듈은, 상기 외부의 구동원과 연결되는 바, 상기 바가 고정된 메인 기어, 상기 메인 기어와 맞물린 적어도 하나의 보조 기어, 및 상기 적어도 하나의 보조 기어에 고정된 적어도 하나의 연결 축을 포함하고, 상기 적어도 하나의 축은 상기 적어도 하나의 연결 축과 연결될 수 있다.
상기 적어도 하나의 축은, 중심이 상기 적어도 하나의 연결 축의 회전 중심과 이격되도록 상기 적어도 하나의 연결 축과 연결될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 적어도 하나의 연결 축의 하부에는, 상기 적어도 하나의 축이 삽입되는 체결 홈이 형성될 수 있다. 상기 체결 홈의 중심은, 상기 연결 축의 회전 축과 이격될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 조립 장치는 패널과 접촉하면서 이동하는 적어도 하나의 자성체를 구비하여, 유체 내에 수용된 반도체 발광 소자를 자기장을 이용하여 패널 측으로 효과적으로 유도할 수 있다. 이에 따라, 조립 장치는 반도체 발광 소자를 패널에 보다 손쉽게 조립하도록 하여, 전사 공정의 공정 소요 시간을 급격히 단축시킬 수 있다.
또한, 조립 장치는 조립 모듈 및 이에 구비된 적어도 하나의 이동 자성체 각각을 소정 궤도를 따라 회전시킴으로써, 반도체 발광 소자가 패널에 접촉한 채로 수평방향으로 이동하면서 결합 홀에 효과적으로 수용 및 조립될 수 있다. 뿐만 아니라, 조립 장치는 한정된 수의 이동 자성체를 궤도를 따라 회전시킴으로써, 보다 넓은 면적의 결합 홀들에 반도체 발광 소자들을 효과적으로 조립할 수 있다.
뿐만 아니라, 조립 장치의 하부에는 완충 모듈이 형성됨으로써, 패널의 휘어짐 등과 같이 접촉면의 높이가 서로 다른 경우에도 복수의 이동 자성체들 각각이 패널과 원활히 접촉할 수 있다. 이에 따라, 조립 장치는 유체 내에 수용된 반도체 발광 소자를 패널 측으로 원활히 유도할 수 있으므로, 대면적 디스플레이 장치의 제조 시 반도체 발광 소자의 조립율 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이다.
도 4는 도 3의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 8의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
도 10은 반도체 발광 소자가 자가조립 방식에 의해 디스플레이 패널에 조립되는 방법의 일 실시 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조립 장치의 사시도이다.
도 12는 도 11의 조립 장치에 포함된 회전 모듈의 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 회전 모듈의 회전 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 도 12에 도시된 회전 모듈의 단면도이다.
도 15는 도 11의 조립 장치에 포함된 조립 모듈의 사시도이다.
도 16은 도 15의 조립 모듈에 포함된 자성체 수용부 및 자성체 부착 플레이트를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 15의 조립 모듈의 일부에 대한 단면도이다.
도 18은 조립 장치의 구동에 따른 자성체의 궤도 운동 및 이에 기초한 반도체 발광 소자의 조립 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 19는 도 15의 조립 모듈에 포함된 완충 모듈과 관련된 예시도들이다.
도 20은 도 18의 완충 모듈이 구현됨에 따른 효과를 나타내는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 발광 소자를 디스플레이 패널(기판)에 조립하기 위한 조립 장치를 설명하기에 앞서, 반도체 발광 소자 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도시에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 제어부에서 처리되는 정보는 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 이용하여 표시될 수 있다.
플렉서블 디스플레이는 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 구부러질 수 있는, 비틀어질 수 있는, 접힐 수 있는, 말려질 수 있는 디스플레이를 포함한다. 예를 들어, 플렉서블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 구부리거나, 접을 수 있거나 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.
상기 플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 상기 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 상기 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 상기 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 도시와 같이, 상기 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현된다. 상기 단위 화소는 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미한다.
상기 플렉서블 디스플레이의 단위 화소는 반도체 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 상기 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 이를 통하여 상기 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있게 된다.
이하, 상기 발광 다이오드를 이용하여 구현된 플렉서블 디스플레이에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A부분의 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 라인 B-B 및 C-C를 따라 취한 단면도들이며, 도 4는 도 3a의 플립 칩 타입 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이고, 도 5a 내지 도 5c는 플립 칩 타입 반도체 발광 소자와 관련하여 컬러를 구현하는 여러가지 형태를 나타내는 개념도들이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b의 도시에 의하면, 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)로서 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치(100)를 예시한다. 다만, 이하 설명되는 예시는 액티브 매트릭스(Active Matrix, AM) 방식의 반도체 발광 소자에도 적용 가능하다.
상기 디스플레이 장치(100)는 기판(110), 제1전극(120), 전도성 접착층(130), 제2전극(140) 및 복수의 반도체 발광 소자(150)를 포함한다.
기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 기판(110)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
상기 기판(110)은 제1전극(120)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 상기 제1전극(120)은 기판(110) 상에 위치할 수 있다.
도시에 의하면, 절연층(160)은 제1전극(120)이 위치한 기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 상기 절연층(160)에는 보조전극(170)이 위치할 수 있다. 이 경우에, 상기 기판(110)에 절연층(160)이 적층된 상태가 하나의 배선기판이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연층(160)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 상기 기판(110)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.
보조전극(170)은 제1전극(120)과 반도체 발광 소자(150)를 전기적으로 연결하는 전극으로서, 절연층(160) 상에 위치하고, 제1전극(120)의 위치에 대응하여 배치된다. 예를 들어, 보조전극(170)은 닷(dot) 형태이며, 절연층(160)을 관통하는 전극홀(171)에 의하여 제1전극(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극홀(171)은 비아 홀에 도전물질이 채워짐에 의하여 형성될 수 있다.
본 도면들을 참조하면, 절연층(160)의 일면에는 전도성 접착층(130)이 형성되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연층(160)과 전도성 접착층(130)의 사이에 특정 기능을 수행하는 레이어가 형성되거나, 절연층(160)이 없이 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조도 가능하다. 전도성 접착층(130)이 기판(110)상에 배치되는 구조에서는 전도성 접착층(130)이 절연층의 역할을 할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 접착성과 전도성을 가지는 층이 될 수 있으며, 이를 위하여 상기 전도성 접착층(130)에서는 전도성을 가지는 물질과 접착성을 가지는 물질이 혼합될 수 있다. 또한 전도성 접착층(130)은 연성을 가지며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 플렉서블 기능을 가능하게 한다.
이러한 예로서, 전도성 접착층(130)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 상기 전도성 접착층(130)은 두께를 관통하는 Z 방향으로는 전기적 상호 연결을 허용하나, 수평적인 X-Y 방향으로는 전기절연성을 가지는 레이어로서 구성될 수 있다. 따라서 상기 전도성 접착층(130)은 Z축 전도층으로 명명될 수 있다(다만, 이하 '전도성 접착층'이라 한다).
상기 이방성 전도성 필름은 이방성 전도매질(anisotropic conductive medium)이 절연성 베이스부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정 부분만 이방성 전도매질에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이하, 상기 이방성 전도성 필름에는 열 및 압력이 가해지는 것으로 설명하나, 상기 이방성 전도성 필름이 부분적으로 전도성을 가지기 위하여 다른 방법도 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어 상기 열 및 압력 중 어느 하나만이 가해지거나 UV 경화 등이 될 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도매질은 예를 들어, 도전볼이나 전도성 입자가 될 수 있다. 도시에 의하면, 본 예시에서 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재에 혼합된 형태의 필름으로서, 열 및 압력이 가해지면 특정부분만 도전볼에 의하여 전도성을 가지게 된다. 이방성 전도성 필름은 전도성 물질의 코어가 폴리머 재질의 절연막에 의하여 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있으며, 이 경우에 열 및 압력이 가해진 부분이 절연막이 파괴되면서 코어에 의하여 도전성을 가지게 된다. 이때, 코어의 형태는 변형되어 필름의 두께방향으로 서로 접촉하는 층을 이룰 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 열 및 압력은 이방성 전도성 필름에 전체적으로 가해지며, 이방성 전도성 필름에 의하여 접착되는 상대물의 높이차에 의하여 Z축 방향의 전기적 연결이 부분적으로 형성된다.
다른 예로서, 이방성 전도성 필름은 절연 코어에 전도성 물질이 피복된 복수의 입자가 함유된 상태가 될 수 있다. 이 경우에는 열 및 압력이 가해진 부분이 전도성 물질이 변형되어(눌러 붙어서) 필름의 두께방향으로 전도성을 가지게 된다. 또 다른 예로서, 전도성 물질이 Z축 방향으로 절연성 베이스 부재를 관통하여 필름의 두께방향으로 전도성을 가지는 형태도 가능하다. 이 경우에, 전도성 물질은 뽀족한 단부를 가질 수 있다.
도시에 의하면, 상기 이방성 전도성 필름은 도전볼이 절연성 베이스 부재의 일면에 삽입된 형태로 구성되는 고정배열 이방성 전도성 필름(fixed array ACF)이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 절연성 베이스부재는 접착성을 가지는 물질로 형성되며, 도전볼은 상기 절연성 베이스부재의 바닥부분에 집중적으로 배치되며, 상기 베이스부재에서 열 및 압력이 가해지면 상기 도전볼과 함께 변형됨에 따라 수직방향으로 전도성을 가지게 된다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이방성 전도성 필름은 절연성 베이스부재에 도전볼이 랜덤하게 혼입된 형태나, 복수의 층으로 구성되며 어느 한 층에 도전볼이 배치되는 형태(double-ACF) 등이 모두 가능하다.
이방성 전도 페이스트는 페이스트와 도전볼의 결합형태로서, 절연성 및 접착성의 베이스 물질에 도전볼이 혼합된 페이스트가 될 수 있다. 또한, 전도성 입자를 함유한 솔루션은 전도성 particle 혹은 nano 입자를 함유한 형태의 솔루션이 될 수 있다.
다시 도면을 참조하면, 제2전극(140)은 보조전극(170)과 이격하여 절연층(160)에 위치한다. 즉, 상기 전도성 접착층(130)은 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치하는 절연층(160) 상에 배치된다.
절연층(160)에 보조전극(170)과 제2전극(140)이 위치된 상태에서 전도성 접착층(130)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(150)를 열 및 압력을 가하여 플립 칩 형태로 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(150)는 제1전극(120) 및 제2전극(140)과 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 상기 반도체 발광 소자는 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 될 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 발광 소자는 p형 전극(156), p형 전극(156)이 형성되는 p형 반도체층(155), p형 반도체층(155) 상에 형성된 활성층(154), 활성층(154) 상에 형성된 n형 반도체층(153) 및 n형 반도체층(153) 상에서 p형 전극(156)과 수평방향으로 이격 배치되는 n형 전극(152)을 포함한다. 이 경우, p형 전극(156)은 보조전극(170)과 전도성 접착층(130)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, n형 전극(152)은 제2전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 보조전극(170)은 일방향으로 길게 형성되어, 하나의 보조전극이 복수의 반도체 발광 소자(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 보조전극을 중심으로 좌우의 반도체 발광 소자들의 p형 전극들이 하나의 보조전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 열 및 압력에 의하여 전도성 접착층(130)의 내부로 반도체 발광 소자(150)가 압입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150)의 p형 전극(156)과 보조전극(170) 사이의 부분과, 반도체 발광 소자(150)의 n형 전극(152)과 제2전극(140) 사이의 부분에서만 전도성을 가지게 되고, 나머지 부분에서는 반도체 발광 소자의 압입이 없어 전도성을 가지지 않게 된다. 이와 같이, 전도성 접착층(130)은 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 사이 및 반도체 발광 소자(150)와 제2전극(140) 사이를 상호 결합시켜줄 뿐만 아니라 전기적 연결까지 형성시킨다.
또한, 복수의 반도체 발광 소자(150)는 발광 소자 어레이(array)를 구성하며, 발광 소자 어레이에는 형광체층(180)이 형성된다.
발광 소자 어레이는 자체 휘도값이 상이한 복수의 반도체 발광 소자들을 포함할 수 있다. 각각의 반도체 발광 소자(150)는 단위 화소를 구성하며, 제1전극(120)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1전극(120)은 복수 개일 수 있고, 반도체 발광 소자들은 예컨대 수 열로 배치되며, 각 열의 반도체 발광 소자들은 상기 복수 개의 제1전극 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 반도체 발광 소자들이 플립 칩 형태로 접속되므로, 투명 유전체 기판에 성장시킨 반도체 발광 소자들을 이용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 발광 소자들은 예컨대 질화물 반도체 발광 소자일 수 있다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(150)의 사이에 격벽(190)이 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(190)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 전도성 접착층(130)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(150)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(190)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 격벽(190)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다. 화이트 절연체의 격벽을 이용할 경우 반사성을 높이는 효과가 있을 수 있고, 블랙 절연체의 격벽을 이용할 경우, 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)를 증가시킬 수 있다.
형광체층(180)은 반도체 발광 소자(150)의 외면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자고, 형광체층(180)은 상기 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키는 기능을 수행한다. 상기 형광체층(180)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(181) 또는 녹색 형광체(182)가 될 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(181)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(182)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다. 보다 구체적으로, 제1전극(120)의 각 라인을 따라 하나의 색상의 형광체가 적층될 수 있다. 따라서, 제1전극(120)에서 하나의 라인은 하나의 색상을 제어하는 전극이 될 수 있다. 즉, 제2전극(140)을 따라서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)이 차례로 배치될 수 있으며, 이를 통하여 단위 화소가 구현될 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광체 대신에 반도체 발광 소자(150)와 퀀텀닷(QD)이 조합되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들을 구현할 수 있다.
또한, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체층들의 사이에는 블랙 매트릭스(191)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(191)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 각각의 반도체 발광 소자(150)는 질화 갈륨(GaN)을 주로 하여, 인듐(In) 및/또는 알루미늄(Al)이 함께 첨가되어 청색을 비롯한 다양한 빛을 발광하는 고출력의 발광 소자로 구현될 수 있다.
이 경우, 반도체 발광 소자(150)는 각각 단위 화소(sub-pixel)를 이루기 위하여 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자(R, G, B)가 교대로 배치되고, 적색, 녹색 및 청색 반도체 발광 소자에 의하여 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 단위 화소들이 하나의 화소(pixel)를 이루며, 이를 통하여 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 반도체 발광 소자는 황색 형광체층이 개별 소자마다 구비된 백색 발광 소자(W)를 구비할 수 있다. 이 경우에는, 단위 화소를 이루기 위하여, 백색 발광 소자(W) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비될 수 있다. 또한, 이러한 백색 발광 소자(W) 상에 적색, 녹색, 및 청색이 반복되는 컬러 필터를 이용하여 단위 화소를 이룰 수 있다.
도 5c를 참조하면, 자외선 발광 소자(UV) 상에 적색 형광체층(181), 녹색 형광체층(182), 및 청색 형광체층(183)이 구비되는 구조도 가능하다. 이와 같이, 반도체 발광 소자는 가시광선뿐만 아니라 자외선(UV)까지 전영역에 사용가능하며, 자외선(UV)이 상부 형광체의 여기원(excitation source)으로 사용가능한 반도체 발광 소자의 형태로 확장될 수 있다.
본 예시를 다시 살펴보면, 반도체 발광 소자(150)는 전도성 접착층(130) 상에 위치되어, 디스플레이 장치에서 단위 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(150)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 화소를 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(150)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
또한, 한 변의 길이가 10㎛인 정사각형의 반도체 발광 소자(150)를 단위 화소로 이용하여도 디스플레이 장치를 이루기 위한 충분한 밝기가 나타난다. 따라서, 단위 화소의 크기가 한 변이 600㎛, 나머지 한변이 300㎛인 직사각형 화소인 경우를 예로 들면, 반도체 발광 소자의 거리가 상대적으로 충분히 크게 된다. 따라서, 이러한 경우, HD화질 이상의 고화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 된다.
상기에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치는 새로운 형태의 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 상기 제조방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
본 도면을 참조하면, 먼저, 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 위치된 절연층(160) 상에 전도성 접착층(130)을 형성한다. 제1기판(110)에 절연층(160)이 적층되어 하나의 기판(또는 배선기판)을 형성하며, 상기 배선기판에는 제1전극(120), 보조전극(170) 및 제2전극(140)이 배치된다. 이 경우에, 제1전극(120)과 제2전극(140)은 상호 직교 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 제1기판(110) 및 절연층(160)은 각각 유리 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 접착층(130)은 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 의하여 구현될 수 있으며, 이를 위하여 절연층(160)이 위치된 기판에 이방성 전도성 필름이 도포될 수 있다.
다음에, 보조전극(170) 및 제2전극(140)들의 위치에 대응하고, 개별 화소를 구성하는 복수의 반도체 발광 소자(150)가 위치된 제2기판(112)을 상기 반도체 발광 소자(150)가 보조전극(170) 및 제2전극(140)와 대향하도록 배치한다.
이 경우에, 제2기판(112)은 반도체 발광 소자(150)를 성장시키는 성장 기판으로서, 사파이어(spire) 기판 또는 실리콘(silicon) 기판이 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자는 웨이퍼(wafer) 단위로 형성될 때, 디스플레이 장치를 이룰 수 있는 간격 및 크기를 가지도록 함으로써, 디스플레이 장치에 효과적으로 이용될 수 있다.
그 다음에, 배선기판과 제2기판(112)을 열압착한다. 예를 들어, 배선기판과 제2기판(112)은 ACF press head 를 적용하여 열압착될 수 있다. 상기 열압착에 의하여 배선기판과 제2기판(112)은 본딩(bonding)된다. 열압착에 의하여 전도성을 갖는 이방성 전도성 필름의 특성에 의해 반도체 발광 소자(150)와 보조전극(170) 및 제2전극(140)의 사이의 부분만 전도성을 가지게 되며, 이를 통하여 전극들과 반도체 발광 소자(150)는 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때에, 반도체 발광 소자(150)가 상기 이방성 전도성 필름의 내부로 삽입되며, 이를 통하여 반도체 발광 소자(150) 사이에 격벽이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상기 제2기판(112)을 제거한다. 예를 들어, 제2기판(112)은 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-off, LLO) 또는 화학적 리프트 오프법(Chemical Lift-off, CLO)을 이용하여 제거할 수 있다.
마지막으로, 상기 제2기판(112)을 제거하여 반도체 발광 소자들(150)을 외부로 노출시킨다. 필요에 따라, 반도체 발광 소자(150)가 결합된 배선기판 상을 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 코팅하여 투명 절연층(미도시)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 반도체 발광 소자(150)의 일면에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(150)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 적색 형광체 또는 녹색 형광체가 상기 청색 반도체 발광 소자의 일면에 레이어를 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 제조방법이나 구조는 여러가지 형태로 변형될 수 있다. 그 예로서, 상기에서 설명된 디스플레이 장치에는 수직형 반도체 발광 소자도 적용될 수 있다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 수직형 구조에 대하여 설명한다.
또한, 이하 설명되는 변형예 또는 실시예에서는 앞선 예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호가 부여되고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음된다.
도 7은 발명의 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7의 라인 D-D를 따라 취한 단면도이며, 도 9은 도 8의 수직형 반도체 발광 소자를 나타내는 개념도이다.
본 도면들을 참조하면, 디스플레이 장치는 패시브 매트릭스(Passive Matrix, PM) 방식의 수직형 반도체 발광 소자를 이용한 디스플레이 장치가 될 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 기판(210), 제1전극(220), 전도성 접착층(230), 제2전극(240) 및 복수의 반도체 발광 소자(250)를 포함한다.
기판(210)은 제1전극(220)이 배치되는 배선기판으로서, 플렉서블(flexible) 디스플레이 장치를 구현하기 위하여 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면 어느 것이라도 사용 가능할 것이다.
제1전극(220)은 기판(210) 상에 위치하며, 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(220)은 데이터 전극의 역할을 하도록 이루어질 수 있다.
전도성 접착층(230)은 제1전극(220)이 위치하는 기판(210)상에 형성된다. 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치와 같이, 전도성 접착층(230)은 이방성 전도성 필름(anistropy conductive film, ACF), 이방성 전도 페이스트(paste), 전도성 입자를 함유한 솔루션(solution) 등이 될 수 있다. 다만, 본 실시 예에서도 이방성 전도성 필름에 의하여 전도성 접착층(230)이 구현되는 경우를 예시한다.
기판(210) 상에 제1전극(220)이 위치하는 상태에서 이방성 전도성 필름을 위치시킨 후에, 반도체 발광 소자(250)를 열 및 압력을 가하여 접속시키면, 상기 반도체 발광 소자(250)가 제1전극(220)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 반도체 발광 소자(250)는 제1전극(220) 상에 위치되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 전기적 연결은 전술한 바와 같이, 이방성 전도성 필름에서 열 및 압력이 가해지면 부분적으로 두께방향으로 전도성을 가지기 때문에 생성된다. 따라서, 이방성 전도성 필름에서는 두께방향으로 전도성을 가지는 부분과 전도성을 가지지 않는 부분으로 구획된다.
또한, 이방성 전도성 필름은 접착 성분을 함유하기 때문에, 전도성 접착층(230)은 반도체 발광 소자(250)와 제1전극(220) 사이에서 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합까지 구현한다.
이와 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 이와 같은 개별 반도체 발광 소자(250)의 크기는 한 변의 길이가 80㎛ 이하일 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 소자일 수 있다. 직사각형인 경우에는 20X80㎛ 이하의 크기가 될 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(250)는 수직형 구조가 될 수 있다.
수직형 반도체 발광 소자들의 사이에는, 제1전극(220)의 길이 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 수직형 반도체 발광 소자(250)와 전기적으로 연결된 복수의 제2전극(240)이 위치한다.
도 9를 참조하면, 이러한 수직형 반도체 발광 소자는 p형 전극(256), p형 전극(256) 상에 형성된 p형 반도체층(255), p형 반도체층(255) 상에 형성된 활성층(254), 활성층(254)상에 형성된 n형 반도체층(253) 및 n형 반도체층(253) 상에 형성된 n형 전극(252)을 포함한다. 이 경우, 하부에 위치한 p형 전극(256)은 제1전극(220)과 전도성 접착층(230)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, 상부에 위치한 n형 전극(252)은 후술하는 제2전극(240)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 수직형 반도체 발광 소자(250)는 전극을 상/하로 배치할 수 있으므로, 칩 사이즈를 줄일 수 있다는 큰 강점을 가지고 있다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(250)의 일면에는 형광체층(280)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광 소자(250)는 청색(B) 광을 발광하는 청색 반도체 발광 소자(251)이고, 이러한 청색(B) 광을 단위 화소의 색상으로 변환시키기 위한 형광체층(280)이 구비될 수 있다. 이 경우에, 형광체층(280)은 개별 화소를 구성하는 적색 형광체(281) 및 녹색 형광체(282) 일 수 있다.
즉, 적색의 단위 화소를 이루는 위치에서, 청색 반도체 발광 소자 상에는 청색 광을 적색(R) 광으로 변환시킬 수 있는 적색 형광체(281)가 적층될 수 있고, 녹색의 단위 화소를 이루는 위치에서는, 청색 반도체 발광 소자 상에 청색 광을 녹색(G) 광으로 변환시킬 수 있는 녹색 형광체(282)가 적층될 수 있다. 또한, 청색의 단위 화소를 이루는 부분에는 청색 반도체 발광 소자만 단독으로 이용될 수 있다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플립 칩 타입(flip chip type)의 발광 소자가 적용된 디스플레이 장치에서 전술한 바와 같이, 청색, 적색, 녹색을 구현하기 위한 다른 구조가 적용될 수 있다.
다시 본 실시예를 살펴보면, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치하고, 반도체 발광 소자들(250)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 반도체 발광 소자들(250)은 복수의 열로 배치되고, 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250)의 열들 사이에 위치할 수 있다.
개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250) 사이의 거리가 충분히 크기 때문에 제2전극(240)은 반도체 발광 소자들(250) 사이에 위치될 수 있다.
제2전극(240)은 일 방향으로 긴 바(bar) 형태의 전극으로 형성될 수 있으며, 제1전극과 상호 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)는 제2전극(240)에서 돌출된 연결 전극에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 연결 전극이 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 될 수 있다. 예를 들어, n형 전극은 오믹(ohmic) 접촉을 위한 오믹 전극으로 형성되며, 상기 제2전극은 인쇄 또는 증착에 의하여 오믹 전극의 적어도 일부를 덮게 된다. 이를 통하여 제2전극(240)과 반도체 발광 소자(250)의 n형 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
도시에 의하면, 상기 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 상에 위치될 수 있다. 경우에 따라, 반도체 발광 소자(250)가 형성된 기판(210) 상에 실리콘 옥사이드(SiOx) 등을 포함하는 투명 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 투명 절연층이 형성된 후에 제2전극(240)을 위치시킬 경우, 상기 제2전극(240)은 투명 절연층 상에 위치하게 된다. 또한, 제2전극(240)은 전도성 접착층(230) 또는 투명 절연층에 이격되어 형성될 수도 있다.
만약 반도체 발광 소자(250) 상에 제2전극(240)을 위치시키기 위하여는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 사용한다면, ITO 물질은 n형 반도체층과는 접착성이 좋지 않은 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 발광 소자(250) 사이에 제2전극(240)을 위치시킴으로써, ITO와 같은 투명 전극을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 따라서, 투명한 재료 선택에 구속되지 않고, n형 반도체층과 접착성이 좋은 전도성 물질을 수평 전극으로 사용하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도시에 의하면, 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 위치할 수 있다. 즉, 개별 화소를 이루는 반도체 발광 소자(250)를 격리시키기 위하여 수직형 반도체 발광 소자(250) 사이에는 격벽(290)이 배치될 수 있다. 이 경우, 격벽(290)은 개별 단위 화소를 서로 분리하는 역할을 할 수 있으며, 상기 전도성 접착층(230)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이방성 전도성 필름에 반도체 발광 소자(250)가 삽입됨에 의하여 이방성 전도성 필름의 베이스부재가 상기 격벽을 형성할 수 있다.
또한, 상기 이방성 전도성 필름의 베이스 부재가 블랙이면, 별도의 블랙 절연체가 없어도 상기 격벽(290)이 반사 특성을 가지는 동시에 대비비(contrast)가 증가될 수 있다.
다른 예로서, 상기 격벽(190)으로서, 반사성 격벽이 별도로 구비될 수 있다. 격벽(290)은 디스플레이 장치의 목적에 따라 블랙(Black) 또는 화이트(White) 절연체를 포함할 수 있다.
만일 제2전극(240)이 반도체 발광 소자(250) 사이의 전도성 접착층(230) 상에 바로 위치된 경우, 격벽(290)은 수직형 반도체 발광 소자(250) 및 제2전극(240)의 사이사이에 위치될 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(250)를 이용하여 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있고, 반도체 발광 소자(250)의 거리가 상대적으로 충분히 크게 되어 제2전극(240)을 반도체 발광 소자(250) 사이에 위치시킬 수 있고, HD 화질을 가지는 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 도시에 의하면, 대비비(contrast) 향상을 위하여 각각의 형광체 사이에는 블랙 매트릭스(291)가 배치될 수 있다. 즉, 이러한 블랙 매트릭스(291)는 명암의 대조를 향상시킬 수 있다.
상기 설명과 같이, 반도체 발광 소자(250)는 전도성 접착층(230) 상에 위치되며, 이를 통하여 디스플레이 장치에서 개별 화소를 구성한다. 반도체 발광 소자(250)는 휘도가 우수하므로, 작은 크기로도 개별 단위 픽셀을 구성할 수 있다. 따라서, 반도체 발광 소자에 의하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 단위 화소들이 하나의 화소를 이루는 풀 칼라 디스플레이가 구현될 수 있다.
도 10은 반도체 발광 소자가 자가조립 방식에 의해 디스플레이 패널에 조립되는 방법의 일 실시 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10에서는 반도체 발광 소자가 전자기장을 이용한 자가조립 방식에 의해 디스플레이 패널에 조립되는 예를 간략히 설명한다.
도 10을 참조하면, 반도체 발광 소자(1104)는 유체(1200)가 채워진 챔버(1300)에 투입될 수 있다.
반도체 발광 소자(1104)는 도 4에 도시된 수평형 반도체 발광 소자 또는 도 9에 도시된 수직형 반도체 발광 소자로 구현될 수 있다. 또한, 반도체 발광 소자(1104)는 자성체를 갖는 자성층을 포함할 수 있다. 상기 자성층은 니켈(Ni) 등 자성을 갖는 금속을 포함할 수 있다. 유체 내로 투입된 반도체 발광 소자(1104)는 자성층을 포함하므로, 조립 장치(1000)로부터 발생하는 자기장에 의해 패널(1100)로 이동하여 상기 패널(1100)에 조립될 수 있다.
이 후, 패널(또는 기판; 1100)이 챔버(1300) 상에 배치될 수 있다. 실시 예에 따라, 패널(1100)은 챔버(1300) 내로 투입될 수도 있다.
패널(1100)에는 조립될 반도체 발광 소자(1104) 각각에 대응하는 한 쌍의 조립 전극(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 조립 전극은 투명 전극(ITO)으로 구현되거나, 기타 일반적인 재료를 이용해 구현될 수 있다. 상기 조립 전극은 전압이 인가됨에 따라 전기장을 방출함으로써, 조립된 반도체 발광 소자(1104)를 패널(1100)에 고정시키는 한 쌍의 조립 전극에 해당할 수 있다. 상기 조립 전극 간의 간격은 반도체 발광 소자(1104)의 폭 및 결합 홀(1102)의 폭보다 작게 형성되어, 전기장을 이용한 반도체 발광 소자(1104)의 조립 위치를 보다 정밀하게 고정할 수 있다.
패널(1100)에는 반도체 발광 소자(1104)들이 결합되는 결합 홀(1102)이 형성되고, 결합 홀(1102)이 형성된 면은 유체(1200)와 접촉할 수 있다. 결합 홀(1102)은 반도체 발광 소자(1104)의 정확한 조립 위치를 가이드할 수 있다. 예컨대, 결합 홀(1102)은 패널(1100)의 기판 상에 형성되는 격벽(도 3b의 190 참조)에 의해 형성될 수 있다.
한편, 결합 홀(1102)은 대응하는 위치에 조립될 반도체 발광 소자(1104)의 형상에 대응하는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 이에 따라, 결합 홀(1102)에 다른 반도체 발광 소자가 조립되거나 복수의 반도체 발광 소자들이 조립되는 것을 방지할 수 있다.
패널(1100)이 배치된 후, 자성체를 포함하는 조립 장치(1000)가 패널(1100)을 따라 이동할 수 있다. 조립 장치(1000)는 자기장이 미치는 영역을 유체(1200) 내부로 최대화하기 위해, 패널(1100)과 접촉한 상태로 이동할 수 있다. 실시 예에 따라서는, 조립 장치(1000)가 복수의 자성체를 포함하거나, 패널(1100)과 대응하는 크기의 자성체를 포함할 수도 있다. 이 경우, 조립 장치(1000)의 이동 거리는 소정 범위 이내로 제한될 수도 있다.
조립 장치(1000)에 의해 발생하는 자기장에 의해, 챔버(1300) 내의 반도체 발광 소자(1104)는 조립 장치(1000)를 향해 이동할 수 있다.
반도체 발광 소자(1104)는 조립 장치(1000)를 향해 이동 중, 결합 홀(1102)로 삽입되어 패널(1100)과 접촉될 수 있다. 예컨대, 결합 홀(1102) 및/또는 반도체 발광 소자(1104)에는 반도체 발광 소자(1104)의 n형 반도체층이 패턴(1100)과 접촉되기 위한 패턴이나 형상 등이 형성될 수 있다.
또한, 패널(1100)에 형성된 조립 전극을 통해 가해지는 전기장에 의해, 패널(1100)에 접촉된 반도체 발광 소자(1104)가 조립 장치(1000)의 이동에 의해 이탈되지 않고 패널(1100)에 고정될 수 있다. 이에 따라, 반도체 발광 소자(1104)가 패널(1100)에 조립될 수 있다.
즉, 상술한 전자기장을 이용한 자가조립 방식에 의해, 반도체 발광 소자들 각각이 기판에 조립되는 데 소요되는 시간을 급격히 단축시킬 수 있으므로, 대면적 고화소 디스플레이를 보다 신속하고 경제적으로 구현할 수 있다.
이하, 도 11 내지 도 19를 참조하여, 도 10에 도시된 조립 장치(1000)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조립 장치의 사시도이다.
도 11을 참조하면, 조립 장치(1000)는 회전 모듈(1030) 및 조립 모듈(1060)을 포함할 수 있다. 회전 모듈(1030)은 외부로부터 제공되는 구동력을 이용하여, 회전 모듈(1030)과 연결된 조립 모듈(1060)을 회전시킬 수 있다.
조립 모듈(1060)은 회전 모듈(1030)에 의해 가로 방향으로 회전할 수 있다. 특히, 조립 모듈(1060)은 회전 모듈(1030)의 회전축과 이격된 위치에 연결될 수 있다. 이 경우, 조립 모듈(1060)은 회전 모듈(1030)의 회전 시 궤도를 따라 회전(궤도 운동)할 수 있다.
조립 모듈(1060)의 하부에는 자성체가 구비되고, 상기 자성체는 패널(1100)에 접촉된 채로 상기 궤도를 따라 회전할 수 있다. 자성체로부터 발생하는 자기장에 의해, 유체(1200) 내의 반도체 발광 소자들(1104)이 상기 자성체를 향하여 이동할 수 있다. 또한, 자성체가 상기 궤도를 따라 회전하면, 상기 반도체 발광 소자들(1104) 또한 상기 자성체의 회전에 대응하여 이동할 수 있다. 반도체 발광 소자들(1104)은 이동 중 패널(1100)의 결합 홀(1102)로 삽입됨으로써 패널(1100)에 조립될 수 있다.
도 12는 도 11의 조립 장치에 포함된 회전 모듈의 사시도이다. 도 13은 도 12에 도시된 회전 모듈의 회전 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 도 14는 도 12에 도시된 회전 모듈의 단면도이다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 회전 모듈(1030)은 하우징(1031), 및 하우징(1031)의 하부에 체결되는 프레임(1032)을 포함할 수 있다.
하우징(1031) 및 프레임(1032)은 내부에 복수의 기어들(1034, 1045, 1046)을 수용하는 수용 공간을 형성할 수 있다.
회전 모듈(1030)은 외부의 구동원으로부터 전달되는 구동력에 의해 회전하는 바(bar; 1033)를 포함할 수 있다. 예컨대, 바(1033)는 환봉으로 구현될 수 있다. 이하, 바(1033)는 환봉(1033)인 것으로 가정하여 설명한다.
환봉(1033)은 일 단이 메인 기어(1034)에 고정되고, 타 단이 외부의 구동력 제공 장치(미도시)에 연결될 수 있다.
하우징(1031)의 상부에는 환봉(1033)이 관통하는 관통공이 형성되어, 환봉(1033)은 상기 관통공을 통해 상기 하우징(1031)의 내부에 수용된 메인 기어(1034)에 고정될 수 있다.
환봉(1033)은 외부의 구동력 제공 장치에 의해 회전할 수 있다. 환봉(1033)의 길이 방향은 회전축과 대응할 수 있다. 환봉(1033)의 회전에 따라, 환봉(1033)이 고정된 메인 기어(1034) 또한 회전할 수 있다.
실시 예에 따라, 메인 기어(1034)의 상부 및 하부에는 메인 기어(1034)의 상하 방향 이동을 제한하고 메인 기어(1034)의 이탈을 방지하는 고정 부재(1035, 1036)가 구비될 수 있다.
도 12 내지 도 14를 계속 참조하면, 회전 모듈(1030)은 메인 기어(1034)와 각각 맞물리는(geared) 제1 보조 기어(1045) 및 제2 보조 기어(1046)를 포함할 수 있다. 제1 보조 기어(1045) 및 제2 보조 기어(1046) 각각은 메인 기어(1034)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 제1 보조 기어(1045)의 회전 방향과 제2 보조 기어(1046)의 회전 방향은 동일할 수 있다.
실시 예에 따라, 제1 보조 기어(1045) 및 제2 보조 기어(1046) 각각의 상부 및 하부에는, 제1 보조 기어(1045) 및 제 보조 기어(1046)의 상하 방향 이동 제한 및 이탈 방지를 위한 고정 부재(1047, 1048, 1049, 1050)가 구비될 수 있다.
제1 보조 기어(1045)에는 제1 연결 축(1051)이 고정되고, 제2 보조 기어(1046)에는 제2 연결 축(1052)이 고정될 수 있다. 제1 연결 축(1051) 및 제2 연결 축(1052) 각각은 제1 보조 기어(1045) 및 제2 보조 기어(1046)의 회전에 대응하여 회전할 수 있다. 즉, 회전 모듈(1030)과 조립 모듈(1060)은 복수의 위치에서 연결됨으로써, 연결 안정성을 향상시킬 수 있다.
제1 연결 축(1051) 및 제2 연결 축(1052) 각각은 조립 모듈(1060)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 연결 축(1051)에는 조립 모듈(1060)의 제1 축(1062; 도 15 참조)이 삽입되는 제1 체결 홈(1053)이 형성될 수 있다. 유사하게, 제2 연결 축(1052)에는 조립 모듈(1060)의 제2 축(1063; 도 15 참조)이 삽입되는 제2 체결 홈(1054)이 형성될 수 있다.
특히, 제1 체결 홈(1053)과 제2 체결 홈(1054) 각각의 중심은, 제1 연결 축(1051) 및 제2 연결 축(1052) 각각의 회전 축과 이격되도록 형성될 수 있다. 즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 체결 홈(1053)과 제2 체결 홈(1054)은 제1 연결 축(1051) 및 제2 연결 축(1052)의 중심과 어긋나도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 축(1062), 제2 축(1063), 및 이를 포함하는 조립 모듈(1060)은, 제1 연결 축(1051) 및 제2 연결 축(1052)의 회전 시 소정 궤도를 따라 회전(궤도 운동)할 수 있다.
한편, 실시 예에 따라 회전 모듈(1030)과 조립 모듈(1060)의 하나의 위치에서 연결될 수도 있다. 이 경우, 회전 모듈(1030)에는 보조 기어(1045, 1046)가 구비되지 않을 수 있고, 하나의 연결 축이 메인 기어(1034)에 고정될 수도 있다. 또한, 조립 모듈(1060)에는 상기 하나의 연결 축에 삽입되는 하나의 축만이 형성될 수도 있다.
실시 예에 따라, 제1 연결 축(1051) 및 제2 연결 축(1052) 각각의 상부에는 제1 연결 축(1051) 및 제2 연결 축(1052)의 이탈을 방지하는 연결 축 고정부(1041, 1042)가 체결될 수 있다.
도 15는 도 11의 조립 장치에 포함된 조립 모듈의 사시도이다. 도 16은 도 15의 조립 모듈에 포함된 자성체 수용부 및 자성체 고정 플레이트를 나타내는 도면이다. 도 17은 도 15의 조립 모듈의 일부에 대한 단면도이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 조립 모듈(1060)은 전반적인 외관을 형성하는 하우징(1061), 및 하우징(1061)의 하부에 체결되는 자성체 수용부(1071)를 포함할 수 있다.
하우징(1061)에는 제1 축(1062) 및 제2 축(1063)이 체결될 수 있다. 한편, 회전 모듈(1030)에 구비된 연결 축(1051, 1052)의 회전 시 조립 모듈(1060)이 궤도를 따라 회전(궤도 운동)하기 위해, 제1 축(1062) 및 제2 축(1063)은 하우징(1061)과 연결 축(1051, 1052) 중 적어도 하나에 대해 회전 가능하도록 체결 또는 삽입될 수 있다.
자성체 수용부(1071)는 하우징(1061)의 하부에 체결될 수 있다. 자성체 수용부(1071)에는 내부에 자성체를 각각 수용하는 적어도 하나의 자성체 수용 홀(1072)이 형성될 수 있다.
또한, 자성체 수용부(1071)에는 상면으로부터 함몰 형성되어 자성체 고정 플레이트(1081)를 수용하는 수용 공간(1073)이 형성될 수 있다. 상기 수용 공간(1073)은 적어도 하나의 자성체 수용 홀(1072) 상에 형성될 수 있다. 상기 수용 공간(1073)에 수용된 자성체 고정 플레이트(1081)의 상부에는 하우징(1061)이 위치함으로써, 자성체 고정 플레이트(1081)가 외부로 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
예컨대, 자성체 고정 플레이트(1081)는 자성을 갖는 금속으로 구현되어, 후술할 적어도 하나의 고정 자성체(1092)를 자성체 수용부(1071) 내에 고정시킬 수 있다. 예컨대, 상기 적어도 하나의 고정 자성체(1092)는 자성체 고정 플레이트(1081)와의 인력에 의해, 자성체 고정 플레이트(1081)의 저면에 부착되어 고정될 수 있다.
실시 예에 따라, 자성체 고정 플레이트(1081)는, 자성체 수용부(1071)에 형성된 적어도 하나의 자성체 수용 홀(1072)에 대응하는 위치에 형성되는 적어도 하나의 자성체 수용 홈(1082)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 적어도 하나의 고정 자성체(1092)는 상기 적어도 하나의 자성체 수용 홈(1082)에 수용될 수도 있다.
도 17을 참조하면, 적어도 하나의 자성체 수용 홀(1072) 각각에는 이동 자성체(1091)와 고정 자성체(1092)가 구비될 수 있다. 이동 자성체(1091)는 일부가 자성체 수용부(1071)의 하부로 돌출될 수 있고, 고정 자성체(1092)는 자성체 고정 플레이트(1081)의 저면에 부착되어 고정될 수 있다.
이동 자성체(1091)와 고정 자성체(1092) 각각의 마주보는 단면에는 동일한 극성이 형성될 수 있다. 따라서, 이동 자성체(1091)와 고정 자성체(1092) 간에는 척력이 작용하여, 외부로부터 다른 힘이 인가되지 않는 경우 이동 자성체(1091)는 고정 자성체(1092)로부터 소정 거리 이격될 수 있다. 이 경우, 조립 장치(1000)가 접촉되는 패널(1100)의 접촉면이 휨 등으로 균일하지 않더라도, 이동 자성체(1091)는 상기 접촉면에 원활히 접촉될 수 있다.
상기 이동 자성체(1091)와 고정 자성체(1092)는 일종의 완충 모듈로서 정의될 수 있다. 조립 모듈(1060)에 상기 완충 모듈이 구현됨에 따른 효과에 대해서는 추후 도 19 내지 도 20을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 18은 조립 장치의 구동에 따른 자성체의 궤도 운동 및 이에 기초한 반도체 발광 소자의 조립 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 18은 반도체 발광 소자의 조립 동작을 상부에서 바라본 형태이다. 도 18을 참조하면, 패널(1100)은 결합 홀(1102)이 하부를 향하도록 배치될 수 있다. 이에 따르면, 결합 홀(1102)은 유체(1200)와 접촉하거나 유체(1200) 내로 투입된 상태일 수 있다.
한편, 반도체 발광 소자의 조립 시, 조립 장치(1000)는 이동 자성체(1091)가 패널(1100)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 이동 자성체(1091)가 패널(1100)과 접촉하도록 배치되면, 유체(1200) 내에 존재하는 반도체 발광 소자(1104)가 자기장에 의해 패널(1100) 측으로 이동할 수 있다. 패널(1100) 측으로 이동하는 반도체 발광 소자(1104)는 패널(1100)에 형성된 결합 홀(1102) 내로 진입할 수 있다. 결합 홀(1102) 내로 진입한 반도체 발광 소자(1104)는, 패널(1100)에 형성된 조립 전극(미도시)을 통해 가해지는 전기장에 의해, 결합 홀(1102)에 고정된 상태를 유지할 수 있다.
한편, 조립 장치(1000)의 환봉(1033)은 외부로부터 제공되는 구동력에 의해 회전할 수 있다. 이 때, 환봉(1033)이 고정된 메인 기어(1034) 또한 회전하고, 메인 기어(1034)와 맞물린 제1 보조 기어(1045) 및 제2 보조 기어(1046) 또한 회전할 수 있다.
제1 보조 기어(1045) 및 제2 보조 기어(1046)가 회전함에 따라, 제1 보조 기어(1045)에 연결된 제1 연결 축(1051), 및 제2 보조 기어(1046)에 연결된 제2 연결 축(1052)이 회전할 수 있다. 제1 연결 축(1051) 및 제2 연결 축(1052)과 연결된 조립 모듈(1060)은 제1 연결 축(1051) 및 제2 연결 축(1052)의 회전 시 소정 궤도를 따라 회전할 수 있다.
이 경우, 조립 모듈(1060)에 구비된 적어도 하나의 이동 자성체(1091) 각각은 상기 소정 궤도(O)를 따라 회전할 수 있다. 적어도 하나의 이동 자성체(1091)가 소정 궤도(O)를 따라 회전함으로써, 반도체 발광 소자(1104)는 패널(1100)에 접촉한 채로 수평방향으로 이동하면서 결합 홀(1102)에 보다 효과적으로 조립될 수 있다. 또한, 조립 장치(1000)는 한정된 수의 이동 자성체(1091)를 이용하여, 보다 넓은 면적의 결합 홀들에 반도체 발광 소자들을 효과적으로 조립할 수 있다. 실시 예에 따라, 조립 장치(1000)는 소정 방향으로 이동하면서 다양한 영역의 결합 홀들에 반도체 발광 소자들을 조립할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 조립 장치(1000)는 패널(1100)과 접촉하면서 이동하는 적어도 하나의 자성체(1091)를 구비하여, 유체(1200) 내에 수용된 반도체 발광 소자(1104)를 자기장을 이용하여 패널 측으로 효과적으로 유도할 수 있다. 이에 따라, 조립 장치(1000)는 반도체 발광 소자(1104)를 패널(1100)에 보다 손쉽게 조립하도록 하여, 전사(transfer) 공정의 공정 소요 시간을 급격히 단축시킬 수 있다.
도 19는 도 15의 조립 모듈에 포함된 완충 모듈과 관련된 예시도들이다.
도 19의 (a)를 참조하면, 완충 모듈은 도 17에서 상술한 이동 자성체(1091) 및 고정 자성체(1092)를 포함할 수 있다. 고정 자성체(1092)는 자성체 고정 플레이트(1081)에 부착되어 고정될 수 있고, 이동 자성체(1091)는 고정 자성체(1092)와의 척력 및 패널(1100)의 접촉면으로부터 받는 힘에 기초하여 상하방향으로 소정 길이만큼 이동 가능하도록 구현될 수 있다.
한편, 이동 자성체(1091)가 자성체 수용 홀(1072)의 하부로 이탈되는 것을 방지하기 위해, 이동 자성체(1091)의 상부 반경은 하부 반경에 비해 크게 형성될 수 있다. 또한, 자성체 수용 홀(1072)의 하부에는 내둘레면으로부터 돌출된 적어도 하나의 돌출부(1073)가 형성될 수 있다. 적어도 하나의 돌출부(1073)는 이동 자성체(1091)의 외둘레면과 접촉됨으로써, 이동 자성체(1091)의 기울어짐이나 수평 방향 떨림을 제한하고, 이동 자성체(1091)의 이탈을 방지함으로써 이동 자성체(1091)를 안정적으로 위치시킬 수 있다.
적어도 하나의 돌출부(1073)를 기준으로 정의되는 자성체 수용 홀(1072)의 내경은 이동 자성체(1091)의 하부 외경과 대응할 수 있고, 이동 자성체(1091)의 상부 외경보다 작을 수 있다.
한편, 도 19의 (b)를 참조하면, 조립 장치(1000)는 다양한 형태의 완충 모듈을 구비할 수도 있다. 예컨대, 완충 모듈은 자성체(1093) 및 이탈 방지부를 구비하거나, 이동 자성체(1094)만을 구비할 수도 있다.
또는, 완충 모듈은 자성체(1095), 및 자성체(1095)와 자성체 수용부(1071; 또는 자성체 고정 플레이트(1081) 사이에 연결되는 스프링(1096)을 포함할 수도 있다. 이 경우, 자성체(1095)는 스프링(1096)의 탄성 복원력 및 패널(1100)의 접촉면으로부터 받는 힘에 기초하여 상하방향으로 소정 길이만큼 이동 가능하도록 구현될 수 있다.
도 20은 도 18의 완충 모듈이 구현됨에 따른 효과를 나타내는 예시도이다.
도 20을 참조하면, 패널(1100)은 반도체 발광 소자(1104)의 조립을 위해 유체(1200) 및 챔버(1300) 상에 위치할 수 있다. 예컨대, 패널(1100)의 외곽부는 챔버(1300) 상에 안착될 수 있고, 중심부는 유체(1200) 상에 위치할 수 있다. 한편, 제조하고자 하는 디스플레이 장치의 면적이 증가할수록, 패널(1100)의 면적 또한 증가할 수 있다. 또한, 패널(1100)의 두께는 면적에 비해 극히 얇으므로, 도 20과 같이 패널(1100)이 유체(1200) 및 챔버(1300) 상에 위치할 때, 중심부의 휘어짐이 발생할 수 있다.
도 20의 우측과 같이 조립 장치(1000)가 고정된 자성체(1900)만을 구비하는 경우, 복수의 자성체들(1900) 중 일부는 패널(1100)과 접촉하지 못하고 소정 거리 이격될 수 있다. 이 경우, 자성체(1900)로부터 인가되는 자기장이 유체(1200) 내로 충분히 전달되지 못하여, 반도체 발광 소자(1104)가 패널(1100) 측으로 원활히 유도되지 못할 수 있다. 그 결과, 반도체 발광 소자의 조립율이 저하될 수 있다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따르면, 조립 장치(1000)에는 완충 모듈이 형성됨으로써, 패널(1100)의 휘어짐이 발생하더라도 복수의 이동 자성체들(1091) 각각이 패널(1100)과 원활히 접촉할 수 있다. 이에 따라, 조립 장치(1000)는 유체(1200) 내에 수용된 반도체 발광 소자(1104)를 패널(1100) 측으로 원활히 유도할 수 있고, 대면적 디스플레이 장치의 제조 시 반도체 발광 소자의 조립율 저하를 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
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.

Claims (14)

  1. 반도체 발광 소자를 디스플레이 패널에 조립하는 조립 장치에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 일 면과 각각 접촉하는 적어도 하나의 자성체, 및 적어도 하나의 자성체 수용 홀이 형성된 자성체 수용부를 포함하는 조립 모듈; 및
    상기 조립 모듈과 연결되어, 외부의 구동원으로부터 전달되는 구동력에 기초하여 상기 조립 모듈을 궤도 회전시키는 회전 모듈을 포함하는 조립 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조립 모듈은,
    상기 적어도 하나의 자성체 각각의 일부는 상기 적어도 하나의 자성체 수용 홀을 통해 상기 자성체 수용부의 하부로 돌출되는 조립 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자성체는,
    상기 자성체 수용 홀에 수용된 제1 부분의 반경이, 상기 자성체 수용 홀의 하부로 돌출된 제2 부분의 반경보다 큰 조립 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자성체 수용 홀의 하부에는 내둘레면으로부터 돌출된 적어도 하나의 돌출부가 형성된 조립 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 돌출부에 기초한 상기 자성체 수용 홀의 하부 내경은 상기 자성체의 상기 제1 부분의 반경보다 작은 조립 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조립 모듈은,
    상기 자성체 수용부의 상부에 함몰 형성된 수용 공간에 수용되는 자성체 고정 플레이트를 더 포함하고,
    상기 자성체 고정 플레이트는 금속으로 구현되는 조립 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조립 모듈은,
    상기 적어도 하나의 자성체 수용 홀에 수용되고, 상기 자성체 고정 플레이트의 저면에 부착되는 적어도 하나의 고정 자성체를 더 포함하는 조립 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자성체는 상기 적어도 하나의 고정 자성체의 하부에 위치하고,
    상기 적어도 하나의 자성체와 상기 적어도 하나의 고정 자성체 각각은, 서로 마주보는 면이 동일한 극성을 갖는 조립 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자성체는,
    상기 적어도 하나의 고정 자성체와의 척력, 및 외부의 외력에 기초하여 상하로 이동가능한 조립 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조립 모듈은,
    상기 자성체 수용부의 상부에 체결되는 하우징, 및 상기 하우징과 상기 회전 모듈 사이에 체결되는 적어도 하나의 축을 더 포함하는 조립 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 회전 모듈은,
    상기 외부의 구동원과 연결되는 바(bar);
    상기 바가 고정된 메인 기어;
    상기 메인 기어와 맞물린 적어도 하나의 보조 기어; 및
    상기 적어도 하나의 보조 기어에 고정된 적어도 하나의 연결 축을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 축은 상기 적어도 하나의 연결 축과 연결되는 조립 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 축은, 중심이 상기 적어도 하나의 연결 축의 회전 중심과 이격되도록 상기 적어도 하나의 연결 축과 연결되는 조립 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연결 축의 하부에는, 상기 적어도 하나의 축이 삽입되는 체결 홈이 형성되는 조립 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 체결 홈의 중심은, 상기 연결 축의 회전 축과 이격되는 조립 장치.
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