WO2022250206A1 - 기판에 발광 소자를 전사하기 위한 가이드 장치 및 이를 적용한 전사 방법 - Google Patents

기판에 발광 소자를 전사하기 위한 가이드 장치 및 이를 적용한 전사 방법 Download PDF

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WO2022250206A1
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light emitting
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김명희
박승란
정영기
정철규
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • the present disclosure relates to a guide device and a display transfer method, for example, a guide device applied when transferring a plurality of light emitting devices to a substrate through a fluidic self-assembly method and manufacturing a display module by applying the guide device It relates to a display transfer method.
  • a guide device capable of transferring a light emitting element to a substrate without a mounting groove through a fluid self-assembly method and a display transfer method using the guide device.
  • a guide device for transferring a plurality of light emitting devices to a substrate in a liquid includes a base for supporting the substrate; and a guide member coupled to the base so as to be seated on the mounting surface of the board in a state in which the board is supported on one surface of the base, wherein the guide member is coupled to the base to hold the board while holding the board.
  • guide holes may be included to guide the light emitting elements to be disposed on the mounting surface of the substrate in the liquid.
  • Some of the guide holes may have a first size, and the rest of the guide holes may have a second size different from the first size.
  • Each of the guide holes may have the same size.
  • first guide holes have a first size
  • second guide holes are different from the first size. It may have a second size.
  • Each of the guide holes may have the same shape.
  • first guide holes have a first shape
  • second guide holes are different from the first shape. It may have a second shape.
  • the guide member includes a first substrate insertion groove formed to accommodate a first substrate and a second substrate insertion groove formed to accommodate a second substrate, the first substrate insertion groove and the second substrate insertion groove formed to accommodate the guide member It may be provided on the inner side of.
  • a thickness of the guide member may be smaller than or equal to a thickness of the light emitting elements.
  • the guide member may be made of a material that can be removed by a solvent.
  • the solvent may not dissolve any elements other than the guide member, for example, the base and the display panel.
  • the guide device of the present disclosure may further include a clamping member fixing the guide member to the base.
  • the base may include fixing members formed to fix the substrate to the base.
  • the fixing members support each corner of the substrate and may be disposed at a position corresponding to each corner of the substrate.
  • a method of transferring light emitting elements onto a substrate includes coupling the substrate to a guide device; loading the substrate and the guide device bonded together into a liquid; injecting light emitting devices into the liquid into which the substrate and the guide device are injected; arranging the light emitting elements on the substrate through respective guide holes provided in the guide device; a pre-bonding step of fixing the light emitting elements to the substrate; and separating the substrate from the guide device.
  • the step of injecting the light emitting elements into the liquid and the step of disposing the light emitting elements on the substrate are repeated at least twice, and in the step of injecting the light emitting elements which is repeated at least twice, each time is followed by each other into the liquid.
  • Light emitting devices of different sizes are injected, and the size of the first light emitting device injected into the liquid in the first round may be larger than the size of the second light emitting element injected into the liquid in the second round.
  • a method of transferring light emitting devices on a substrate includes applying an adhesive to the substrate; bonding the substrate to the guide device; loading the substrate and the guide device coupled to the substrate together into a liquid; injecting light emitting elements into the liquid; arranging the light emitting elements on the substrate through guide holes provided in the guide device; a pre-bonding step of pressurizing and fixing the light emitting elements to the substrate with the adhesive; and chemically removing the substrate from the guide device.
  • a method of assembling an inorganic light emitting device display includes placing a substrate formed flat without holes or grooves on an entire top surface of a base; disposing the guide member including a plurality of guide holes on an upper surface of the substrate; transferring a plurality of inorganic light emitting devices to an upper surface of the substrate through the plurality of guide holes; and chemically removing the guide member and the base from the substrate forming the inorganic light emitting device display.
  • the substrate, the base, and the guide member may be charged into the liquid including the plurality of inorganic light emitting elements.
  • Positioning the substrate on the base may include aligning the substrate with a plurality of fixing members positioned on the base.
  • the plurality of inorganic light emitting devices may be pressed against the substrate.
  • the plurality of inorganic light emitting devices may have at least two different sizes or at least two different shapes.
  • a separate process for forming a mounting groove on a board can be omitted, so manufacturing costs can be reduced, and damage to the board can be fundamentally prevented in the process of forming the mounting groove. have.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device including a display module according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a display panel according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion III indicated in FIG. 2 and is a diagram showing pixels of a display panel.
  • 4A to 4C are diagrams illustrating structures of pixels of a display panel according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a guide device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the bottom of the guide member shown in FIG. 5;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a guide device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a display transfer method according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a view showing an example of seating a substrate on a base.
  • FIG. 10 is a view showing an example of covering a mounting surface of a substrate seated on a base with a guide member.
  • FIG. 11 is a view showing an example in which a guide member is fixed to a base through a clamping member.
  • FIG. 12 is a view showing an example of loading a substrate disposed between a base and a guide member into a tank containing liquid for fluid self-assembly.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which a light emitting element is transferred to a substrate through a guide hole of a guide member.
  • FIG. 14 is a view showing an example of separating a guide member from a substrate on which a light emitting element has been transferred.
  • 15 is a cross-sectional view showing a guide member according to an embodiment of the present disclosure.
  • 16 is a bottom view illustrating a guide member according to an embodiment of the present disclosure.
  • 17 is a cross-sectional view showing a guide member according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a guide member according to an embodiment of the present disclosure.
  • 19 is a partially enlarged view showing a guide member according to an embodiment of the present disclosure.
  • 20 is a flowchart illustrating a display transfer method according to an embodiment of the present disclosure.
  • 21 is a cross-sectional view showing an example in which the thickness of the guide member is smaller than the thickness of the light emitting element.
  • Embodiments of the present disclosure may apply various transformations and may have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the scope to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of technology disclosed. In describing the embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter, the detailed description will be omitted.
  • first, second, and third may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may only be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present disclosure.
  • a “module” or “unit” performs at least one function or operation, and may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.
  • a plurality of “modules” or a plurality of “units” may be integrated into at least one module and implemented by at least one processor, except for “modules” or “units” that need to be implemented with specific hardware.
  • the display module may include a display panel.
  • the display panel is one of flat panel display panels, and a plurality of inorganic light emitting diodes each having a size of 100 micrometers or less may be arranged.
  • LCD liquid crystal display
  • micro LED display modules offer better contrast, response time and energy efficiency.
  • organic light-emitting diodes (organic LEDs) and micro-LEDs, which are inorganic light-emitting devices, have good energy efficiency, but micro-LEDs have higher brightness, luminous efficiency, and longer lifespan than OLEDs.
  • the micro LED may be a semiconductor chip capable of emitting light by itself when power is supplied. Micro LED has fast response speed, low power, and high luminance.
  • the micro LED has a higher efficiency of converting electricity into photons than conventional liquid crystal displays (LCDs) or organic light emitting diodes (OLEDs). That is, they have higher "brightness per watt" compared to conventional LCD or OLED displays.
  • micro LEDs can produce the same brightness with about half the energy compared to conventional LEDs (width, length, and height each exceed 100 ⁇ m) or OLEDs.
  • micro LED can realize high resolution, excellent color, contrast and brightness, so it can accurately express a wide range of colors, and it can implement a clear screen even in bright sunlight outdoors.
  • micro LED is resistant to burn-in and generates little heat, guaranteeing a long lifespan without deformation.
  • the micro LED may have a flip chip structure in which anode and cathode electrode terminals are formed on the same first surface and a light emitting surface is formed on a second surface positioned opposite to the first surface on which the electrode terminals are formed.
  • a thin film transistor (TFT) circuit may be disposed on a front surface of the glass substrate, and a driving circuit for driving the TFT circuit may be disposed on a rear surface of the glass substrate.
  • a TFT circuit can drive a number of pixels arranged in a TFT layer.
  • the front surface of the glass substrate may be divided into an active region and an inactive region.
  • the active region may correspond to an area occupied by the TFT layer on the entire surface of the glass substrate, and the inactive area may be an area excluding the area occupied by the TFT layer on the entire surface of the glass substrate.
  • the edge region of the glass substrate may be an outermost portion of the glass substrate. Also, the edge region of the glass substrate may be an area other than a region of the glass substrate where a circuit is formed. Also, the edge region of the glass substrate may include a side surface of the glass substrate, a part of the front surface of the glass substrate adjacent to the side surface, and a part of the rear surface of the glass substrate.
  • the glass substrate may be formed in a quadrangle type. Specifically, the glass substrate may be formed in a rectangle or square.
  • the edge region of the glass substrate may include at least one side of the four sides of the glass substrate.
  • the display module includes a glass substrate on which a plurality of LEDs are mounted and side wires are formed.
  • a display module as a single unit can be installed and applied to an electronic product or electric vehicle that requires a wearable device, a portable device, a handheld device, and/or various displays, and is a matrix type It can be applied to display devices such as PC (personal computer) monitors, high-definition TVs and signage (or digital signage), electronic displays and the like through a plurality of assembling arrangements.
  • FIG. 1 is a block diagram of a display module of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • a display device 1 may include a display module 3 and a processor 5.
  • the display module 3 may display various images.
  • the image is a concept including still images and/or moving images.
  • the display module 3 can display various images such as broadcast content and multimedia content.
  • the display module 3 may display a user interface (UI) and icons.
  • UI user interface
  • the display module 3 may include a display panel 10 and a display driver IC (DDI) 7 for controlling the display panel 10 .
  • DCI display driver IC
  • the display driver IC 7 may include an interface module 7a, a memory 7b (eg, buffer memory), an image processing module 7c, and/or a mapping module 7d.
  • the display driver IC 7 transmits image information including, for example, image data or image control signals corresponding to commands for controlling the image data to other parts of the display device 1 through the interface module 7a. can be received from the component.
  • image information may be received from a processor 5 (eg, a main processor (eg, an application processor) or an auxiliary processor (eg, a graphic processing unit) that operates independently of the function of the main processor).
  • a processor 5 eg, a main processor (eg, an application processor) or an auxiliary processor (eg, a graphic processing unit) that operates independently of the function of the main processor.
  • the display driver IC 7 can communicate with the sensor module through the interface module 7a. Also, the display driver IC 7 may store at least a portion of the received image information in the memory 7b, for example, in units of frames.
  • the image processing module 7c may pre-process or post-process (eg, adjust resolution, brightness, or size) at least part of the image data based on at least the characteristics of the image data or the characteristics of the display panel 10 . ) can be performed.
  • the mapping module 7d may generate a voltage value or current value corresponding to the image data pre-processed or post-processed through the image processing module 7c.
  • the generation of the voltage value or the current value depends on, for example, the properties of the pixels of the display panel 10 (eg, the arrangement of pixels (RGB stripe or pentile structure) or the size of each sub-pixel). It can be performed based at least in part. At least some pixels of the display panel 10 are driven based, for example, at least in part on the voltage value or current value, so that visual information (eg text, image, or icon) corresponding to the image data is displayed on the display panel ( 10) can be displayed.
  • the properties of the pixels of the display panel 10 eg, the arrangement of pixels (RGB stripe or pentile structure) or the size of each sub-pixel. It can be performed based at least in part. At least some pixels of the display panel 10 are driven based, for example, at least in part on the voltage value or current value, so that visual information (eg text, image, or icon) corresponding to the image data is displayed on the display panel ( 10) can be displayed.
  • the display driver IC 7 may transmit a driving signal (eg, a driver driving signal, a gate driving signal, etc.) to the display based on image information received from the processor 5 .
  • a driving signal eg, a driver driving signal, a gate driving signal, etc.
  • the display driver IC 7 may display an image based on the image signal received from the processor 5 .
  • the display driver IC 7 generates a driving signal for a plurality of subpixels based on the image signal received from the processor 5, and displays an image by controlling light emission of the plurality of subpixels based on the driving signal. can do.
  • the display module 3 may further include a touch circuit.
  • the touch circuit may include a touch sensor and a touch sensor IC for controlling the touch sensor.
  • the touch sensor IC may control the touch sensor to detect, for example, a touch input or a hovering input to a designated position of the display panel 10 .
  • the touch sensor IC may detect a touch input or a hovering input by measuring a change in a signal (eg, voltage, light amount, resistance, or charge amount) for a designated position of the display panel 10 .
  • the touch sensor IC may provide information (eg, location, area, pressure, or time) on the sensed touch input or hovering input to the processor 5 .
  • at least a part of the touch circuit is a display driver IC 7, a part of the display panel 10, or another component disposed outside the display module 3 ( eg as part of a co-processor).
  • the processor 5 includes a digital signal processor (DSP), a microprocessor, a graphics processing unit (GPU), an artificial intelligence (AI) processor, a neural processing unit (NPU), and a TCON for processing digital image signals.
  • DSP digital signal processor
  • MCU micro controller unit
  • MPU micro processing unit
  • controller application A processor
  • AP application processor
  • CP communication processor
  • the processor 5 has a built-in processing algorithm. It may be implemented in the form of a system on chip (SoC), large scale integration (LSI), application specific integrated circuit (ASIC), or field programmable gate array (FPGA).
  • SoC system on chip
  • LSI large scale integration
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • the processor 5 may control hardware or software components connected to the processor 5 by driving an operating system or an application program, and may perform various data processing and operations.
  • the processor 5 may load and process commands or data received from at least one of the other components into a volatile memory, and store various data in a non-volatile memory.
  • FIG. 2 is a view showing a display panel according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion III shown in FIG. 2 and is a view showing pixels of the display panel
  • FIGS. These are diagrams showing structures of pixels of a display module according to an embodiment.
  • the display panel 10 may include a plurality of pixels 40 arranged on a substrate 20 .
  • the display panel 10 may include a plurality of pixel areas 50 arranged in a matrix form. In each pixel area 50, one pixel 40 is disposed, and one pixel 40 includes a first sub-pixel 41 emitting red (R) light and a second sub-pixel 41 emitting green (G) light. A sub-pixel 42 and a third sub-pixel 43 emitting blue (B) light may be included.
  • R red
  • G green
  • B blue
  • a plurality of areas for driving the first to third subpixels 41, 42, and 43 are not occupied by the first, second, and third subpixels 41, 42, and 43.
  • TFTs thin film transistors
  • the first to third subpixels 41, 42, and 43 are arranged in a row as shown in FIG. 3 in one pixel area 50 as an example, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the first, second, and third sub-pixels 41a, 42a, and 43a constituting one pixel 40a in one pixel area 50a are arranged in an L-shape with the left and right reversed. It can be arranged in various forms such as being.
  • a plurality of pixels may be arranged in a pentile RGBG method.
  • the pentile RGBG method is a method of arranging the number of red, green, and blue subpixels in a ratio of 1:1:2 (RGBG) by using characteristics that humans distinguish blue less and green the most.
  • the pen tile RGBG method is effective because it can increase yield, lower unit cost, and implement high resolution on a small screen.
  • one pixel 40b may include four sub-pixels 41b, 42b-1, 42b-2, and 43b, as shown in FIG. 4B.
  • the red sub-pixel 41b and the blue sub-pixel 43b have the same or almost similar sizes
  • the first and second green sub-pixels 42b-1 and 42b-2 have the same size as the red sub-pixel 41b. It may be formed with a size smaller than that of the blue sub-pixel 43b.
  • the arrangement of sub-pixels in one pixel 40b is, for example, a red sub-pixel 41b, a first green sub-pixel 42b-1, a blue sub-pixel 43b, and a second green sub-pixel 42b-2. ) can be arranged sequentially.
  • one pixel 40c may include four sub-pixels 41c, 42c-1, 42c-2, and 43c, as shown in FIG. 4c.
  • the first and second green sub-pixels 42c-1 and 42c-2 may be vertically symmetrically disposed between the red sub-pixel 41c and the blue sub-pixel 43c.
  • the display module 3 may be a touch screen combined with a touch sensor, a flexible display, a rollable display, and/or a 3D display.
  • a large display may be implemented by providing a plurality of display modules of the present disclosure and physically connecting the modules.
  • the display panel 10 may include a-Si (amorphous silicon) TFT, LTPS (low temperature polycrystalline silicon) TFT, LTPO (low temperature polycrystalline oxide) TFT, HOP (hybrid oxide and polycrystalline silicon) TFT, LCP It may include a substrate that can be implemented in the form of a (liquid crystalline polymer) TFT or an organic TFT (OTFT).
  • a-Si amorphous silicon
  • LTPS low temperature polycrystalline silicon
  • LTPO low temperature polycrystalline oxide
  • HOP hybrid oxide and polycrystalline silicon
  • FIG. 5 is a perspective view showing a guide device applied when transferring a plurality of light emitting elements to a substrate of a display panel according to the present disclosure in a fluid self-assembly method
  • FIG. 6 is a perspective view showing the bottom of the guide member shown in FIG. 5
  • 7 is a cross-sectional view showing a guide device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the guide device 100 includes a base 110 on which a substrate 20 is seated, a mounting surface 21 of the substrate 20 seated on the base 110, See Figure 10) may include a guide member 130 covering.
  • the mounting surface 21 of the substrate 20 may be a surface to which a plurality of light emitting elements are electrically and physically connected.
  • the mounting surface 21 may be provided with, for example, a pair of electrode terminals exposed to the outside in each pixel region 50 .
  • a pair of electrode terminals are an anode electrode terminal and a cathode electrode terminal.
  • the mounting surface 21 may include, for example, a light absorption layer (eg, a black matrix layer), and the light absorption layer may cover the entire mounting surface 21 except for the anode electrode terminal and the cathode electrode terminal.
  • the mounting surface 21 of the substrate 20 may not have a plurality of mounting grooves in which a plurality of light emitting devices are mounted. That is, the mounting surface 21 of the board 20 may be made of a plane without a plurality of mounting grooves. In this way, when a plurality of mounting grooves are not formed on the mounting surface 21 of the substrate 20, the mounting surface 21 of the substrate 20 is pre-installed through the guide member 130 according to various embodiments of the present disclosure. The light emitting element can be accurately transferred to the set transfer position.
  • a patterning operation such as an etching process is not required to form a plurality of mounting grooves on the mounting surface 21 of the substrate 20.
  • An increase in manufacturing cost of the substrate 20 can be prevented.
  • the inner walls of the mounting grooves are formed inclined rather than vertically due to the nature of the etching process. Accordingly, the size of the mounting groove may be larger than the size of the light emitting device. As a result, the size of the display panel 10 may increase.
  • the size of the board can be increased because the light emitting element can be transferred to the board by a fluid self-assembly method without forming a mounting groove on the board 20. no need to consider
  • the substrate 20 is not limited thereto, and a mounting groove into which the light emitting element 140 is inserted may be formed on the mounting surface 21 .
  • the light emitting device 140 may be transferred in a fluid self-assembly method by applying the guide member 130 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the guide member according to various embodiments of the present disclosure.
  • the light emitting element can be accurately transferred to a previously set transfer position in the mounting groove of the substrate 20.
  • the base 110 may be formed in a substantially plate shape, and a surface on which the substrate 20 is seated may be formed flat.
  • the base 110 may be formed of a material having strength so as not to be bent while having a plate shape having a predetermined thickness.
  • the base 110 may include a plurality of fixing members 120 for fixing the substrate 20 to the base 110 .
  • the guide member 130 may be aligned with respect to the substrate 20 by means of a plurality of fixing members 120 .
  • Each of the plurality of guide holes 133 provided in the guide member 130 may correspond to pixel areas preset in the substrate 20 .
  • the plurality of fixing members 120 may be disposed at positions considering the alignment of the substrate 20 and the guide member 130 as described above.
  • Each fixing member 120 may be provided to support four corners of the substrate 20 when the substrate 20 has a square or rectangular shape.
  • Each fixing member 120 may have a shape corresponding to a corner of the substrate 20 .
  • each fixing member 120 may be formed in an L shape bent at approximately 90 degrees.
  • the plurality of fixing members 120 may be fixed at predetermined positions on the base 110 in consideration of the size of the substrate 20 to be seated on the upper surface 111 of the base 110 .
  • the two fixing members 120 are spaced apart at intervals corresponding to the length of one side of the substrate 20 on the base 110, and the other two fixing members 120 are on the opposite side of the one side. They may be spaced apart at intervals corresponding to the length of the other side.
  • Base 110 may be formed with a plurality of coupling grooves arranged in a lattice form at regular intervals.
  • each of the plurality of fixing members 120 may have coupling protrusions detachably coupled to the plurality of coupling grooves. Accordingly, the plurality of fixing members 120 may change positions on the base 110 according to the size of a substrate to be placed on the base 110 .
  • alignment marks marked on the upper surfaces of the substrate 20 and the guide member 130, in addition to the plurality of fixing members 120, respectively. can be provided.
  • the alignment mark may be printed on the upper surfaces of the substrate 20 and the guide member 130 or may be provided in a three-dimensional shape such as a groove or a protrusion. Alignment between the guide member 130 and the substrate 20 can be implemented by detecting each position using a vision camera and then calculating the seating position of the guide member 130 on the upper surface of the substrate 20 based on this. can
  • the guide member 130 guides the plurality of light emitting elements 140 to be transferred to each preset position on the mounting surface 21 of the substrate 20 during fluid self-assembly.
  • the guide member 130 includes a cover part 131 covering the mounting surface 21 of the substrate 20 seated on the base 110, a plurality of guide holes 133 formed in the cover part 131, and a cover part.
  • a skirt portion 137 extending along the periphery of 131 may be included.
  • the guide member 130 may be made of synthetic resin having elasticity. Since the guide member 130 can be provided in large quantities through injection molding, manufacturing costs can be reduced.
  • the cover part 131 When the cover part 131 is coupled to the base 110 , the inner surface 135 facing the base 110 may contact the mounting surface 21 of the substrate 20 . When the cover part 131 covers the mounting surface 21 of the board 20 , the inner surface 135 of the cover part 131 may come into close contact with the mounting surface 21 .
  • the cover part 131 may be formed of synthetic resin as well as a metal material (eg, an alloy material having strength).
  • the guide holes 133 adjacent to each other may be arranged to have the same pitch as the pitch of light emitting devices to be transferred to the substrate 20 (eg, display pitch).
  • the guide holes 133 arranged in the first direction (X direction shown in FIG. 5) of the cover part 131 are the first direction of the substrate 20 (direction parallel to the X direction shown in FIG. 5). may correspond to the first pitch at which the light emitting elements set to are transferred.
  • the guide holes 133 arranged in the second direction (Y direction shown in FIG. 5) of the cover part 131 are light emitting elements set in the second direction (direction parallel to the Y direction shown in FIG. 5) of the substrate 20. may correspond to the second pitch to be transferred.
  • each guide hole 133 may correspond to the thickness T1 of the cover part 131 (refer to FIG. 13 ).
  • the thickness T1 of the cover part 131 may correspond to the thickness T2 of the light emitting element 140 (refer to FIG. 13 ).
  • the thickness T1 of the cover part 131 may be smaller than the thickness T2 of the light emitting element 140 .
  • the thickness T1 of the cover part 131 may be such that the light emitting element 140 does not come out of the guide hole 133 after being inserted into the guide hole 133 during fluid self-assembly.
  • the light emitting element 140 is not separated from the substrate 20 together with the guide member 130 while being stuck in the guide hole 133.
  • the size of the guide hole 133 is preferably formed slightly larger than the size of the light emitting element 140 .
  • a shape of each guide hole 133 may correspond to a shape of the light emitting element 140 .
  • the size of each guide hole 133 may correspond to the size of the light emitting element 140 .
  • the size of each guide hole 133 may be formed slightly larger than the size of the light emitting element 140 to the extent that the light emitting element 140 can be relatively easily inserted into the guide hole 133 .
  • the skirt portion 137 may contact the upper surface 111 of the base 110 .
  • the skirt portion 137 may be in close contact with the upper surface 111 of the base 110 when the cover portion 131 covers the mounting surface 21 of the substrate 20 .
  • the skirt portion 137 is a portion seated on the upper surface 111 of the base 110 in a state in which the substrate 20 is covered with the cover portion 131 . Accordingly, the guide member 130 may be stably disposed on the base 110 .
  • a stepped portion 138 may be formed between the cover portion 131 and the skirt portion 137 as shown in FIG. 6 .
  • the skirt portion 137 may be non-interfered by the plurality of fixing members 120 .
  • the guide member 130 can be aligned with respect to the substrate 20.
  • the guide device 100 may include a clamping member 150 detachably coupling the guide member 130 to the base 110 .
  • the clamping member 150 may stably fix the guide member 130 to the base 110 by gripping the edge portion and the skirt portion 137 of the base 110 together.
  • the clamping member 150 is not limited to the structure shown in FIG. 7 and may have various structures.
  • the clamping member 150 locks the first member holding the base 110, the second member holding the skirt portion 137, and the first and second members. It may be made of a member that unlocks.
  • the clamping member 150 may include the first and second members and an elastic member elastically connecting them to each other.
  • FIGS. 9 to 14 are diagrams illustrating the display transfer method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the substrate 20 is placed on the guide device 100 (801, see FIG. 8).
  • FIG. 9 is a view showing an example of seating the substrate 20 on the base 110 .
  • the substrate 20 is placed on the upper surface 111 of the base 110 .
  • the substrate 20 may be disposed in an upward direction in which the mounting surface 21 is away from the base 110 .
  • the four corners of the substrate 20 can be stably placed on the base 110 by the four fixing members 120.
  • FIG. 10 is a view showing an example of covering the mounting surface 21 of the substrate 20 seated on the base 110 with the guide member 130 .
  • the guide member 130 covers the mounting surface 21 of the board 20 .
  • the plurality of guide holes 133 provided in the guide member 130 may correspond to respective pixel areas 50 (refer to FIG. 3 ) provided on the mounting surface 21 of the substrate 20 .
  • 11 is a view showing an example in which the guide member 130 is fixed to the base 110 through the clamping member 150 .
  • the board 20 is removed from the guide device 100 during fluid self-assembly.
  • the guide member 130 is fixed to the base 110 using a plurality of clamping members 150 to prevent separation.
  • a hydrophilic surface treatment may be applied to the substrate 20 and each light emitting element 140, respectively.
  • one electrode terminal eg, anode electrode terminal
  • a hydrophilic surface treatment is applied along row L1.
  • a hydrophilic surface treatment is applied to one electrode terminal among a pair of electrode terminals (anode electrode terminal and cathode electrode terminal) of each light emitting element 140 .
  • the electrode terminal subjected to the hydrophilic treatment is the same anode electrode terminal as the substrate electrode pad subjected to the hydrophilic treatment of the substrate 20 .
  • Hydrophilic surface treatment for modifying the substrate 20 and each of the light emitting devices 140 into hydrophilic properties may include, for example, a chemical treatment method, an ultraviolet irradiation method, an oxygen plasma treatment method, or the like.
  • FIG. 12 is a view showing an example of loading the substrate 20 disposed between the base 110 and the guide member 130 into a tank 180 containing a liquid 181 for fluid self-assembly.
  • the guide device 100 is loaded into the tank 180 containing the liquid 181 (802, see FIG. 8), and a plurality of light emitting devices 140 are placed in the liquid 181 in the tank 180. It is put into (803).
  • FIG. 13 is a view showing an example in which the light emitting element 140 is transferred to the substrate 20 through the guide hole 133 of the guide member 130 .
  • each light emitting device 140 may have a post 141 provided on one surface (eg, a light emitting surface of the light emitting device 140). The post 141 may prevent the light emitting device 140 from being inserted backward into the guide hole 133 during fluid self-assembly.
  • Each light emitting element 140 adheres to the hydrophilic surface-treated portion of the substrate 20 while being inserted into the guide hole 133 . In this way, through fluid self-assembly, a plurality of light emitting devices 140 may be arranged at respective positions on the substrate 20 (804, see FIG. 8).
  • the guide device 100 is taken out of the tank 180.
  • pre-bonding may be performed (805, see FIG. 8).
  • a plurality of light emitting elements 140 are bonded to the mounting surface of the board 20 by performing a thermocompression bonding process of pressing the plurality of light emitting elements 140 toward the substrate 20 with a predetermined pressure using a pressing member. (21) can be bonded.
  • a pair of electrode terminals of the plurality of light emitting elements 140 may be bonded to a pair of substrate electrode pads arranged on the corresponding mounting surface 21 of the substrate 20 .
  • the bonding between each terminal and the corresponding pad is the degree to which the light emitting element transferred to the substrate 20 is not separated from the substrate 20 together with the guide member 130 when the guide member 130 is separated from the substrate 20. can mean the conjugation of
  • the guide member 130 may be made of a synthetic resin having heat resistance or a metal material so that deformation does not occur during the thermal compression process.
  • the post 141 provided on each light emitting device 140 may be removed before separating the guide member 130 from the substrate 20 . According to another example, the post 141 may not be continuously removed from the light emitting device 140 even after the guide member 130 is separated from the substrate 20 .
  • FIG 14 is a view showing an example of separating the guide member 130 from the substrate 20 on which the transfer of the light emitting element 140 is completed.
  • the guide member 130 is separated from the substrate 20 (or the base 110) ( 806, see FIG. 8).
  • the substrate 20 may be separated from the base 110 .
  • the plurality of light emitting elements 140 may be firmly bonded to the mounting surface 21 of the substrate 20 through main bonding (807, see FIG. 8).
  • Main bonding may be performed through a thermocompression bonding process similar to pre-bonding.
  • a pair of electrode terminals of the light emitting element 140 may be bonded to a pair of substrate electrode pads arranged on the corresponding mounting surface 21 of the substrate 20 by, for example, eutectic bonding.
  • eutectic bonding may mean that when the constituent metals of the alloy constituting the electrode terminal and the substrate electrode pad have a certain ratio, the metal to be heated directly changes into a liquid state at the lowest melting point without going through an intermediate state between a solid and a liquid. have.
  • the light emitting element 140 is transferred to the substrate 20 in which the mounting groove is not formed on the mounting surface 21 in a fluid self-assembly method. can do. Accordingly, a separate process for forming mounting grooves on the substrate 20 can be omitted, thereby reducing manufacturing costs and fundamentally preventing the substrate 20 from being damaged in the process of forming the mounting grooves. . In addition, since large-area transfer is possible using a general-purpose substrate without mounting grooves, manufacturing efficiency can be improved.
  • the guide device 200 includes a base 210 on which a substrate 221 is seated, a guide member 230 detachably coupled to the base 210, and a base 210. ) may include a plurality of clamping members for locking and unlocking the guide member 230.
  • the clamping member may be the clamping member 150 described above.
  • a plurality of fixing members 220 for fixing the substrate 221 may be disposed on an upper surface of the base 210 on which the substrate 221 is seated.
  • the base 210 may have the same or similar structure and shape as the aforementioned base 110 (see FIG. 7).
  • a plurality of first guide holes 233 having a first size S1 may be formed in the first area A1 .
  • a plurality of second guide holes 234 having a second size S2 different from the first size S1 may be formed in the second area A2 .
  • the first size S1 may be larger than the second size S2.
  • the plurality of guide holes 233 and 234 may have different sizes.
  • light emitting elements having different sizes for each region of the mounting surface may be transferred to the substrate 221 .
  • the guide member 230 may have a plurality of guide holes having three or more different sizes.
  • guide holes formed in the same area may have the same size, and may have a different size from guide holes formed in different areas.
  • a plurality of first guide holes 333 are formed in one area A11 and a plurality of second guide holes 334 are formed in another area A12.
  • the shapes of the plurality of first guide holes 333 and the shapes of the plurality of second guide holes 334 may be different from each other.
  • the plurality of first guide holes 333 may have a substantially rectangular shape.
  • the plurality of second guide holes 334 may have a substantially circular shape.
  • the shape of the plurality of first guide holes 333 is described as being substantially rectangular, it is not limited thereto and may be formed to correspond to the shape of a light emitting element to be mounted on a substrate.
  • the shape of the plurality of second guide holes 334 is described as being substantially circular, it is not limited thereto and may be formed to correspond to the shape of a light emitting element to be mounted on a substrate. In this case, the shapes of the plurality of second guide holes 334 may be different from the shapes of the plurality of first guide holes 333 .
  • the guide device 400 may accommodate a plurality of substrates, for example, a first substrate 421, a second substrate 422, and a third substrate 423 together.
  • the first to third substrates 421, 422, and 423 may have different sizes.
  • the size of the first substrate 421 may be the largest and the size of the third substrate 423 may be the smallest.
  • the guide device 400 may include a base 410, a guide member 430, and a clamping member.
  • a plurality of first fixing members 420 and a plurality of second fixing members 420a may be disposed on an upper surface 411 of the base 410 .
  • the plurality of first fixing members 420 and the plurality of second fixing members 420a may be disposed on the base 410 at different intervals according to the size of a substrate to be fixed.
  • the plurality of first fixing members 420 may be formed in a substantially L shape, and may fix two left corners of the first substrate 421 and two right corners of the third substrate 423 .
  • the plurality of second fixing members 420a may be formed in a substantially T-shape, and include two right corners of the first substrate 421, four corners of the second substrate 422, and a third substrate 423. ) can be fixed on the left two corners.
  • first to third substrates 421 , 422 , and 423 may be fixed to the base 410 by the plurality of first and second fixing members 420 and 420a.
  • the guide member 430 includes a plurality of partition walls 439a and 439b so that portions where the mounting surfaces of the first to third substrates 421, 422, and 423 are located are fixed to the inner surface (the surface facing the base 410). can be formed.
  • the plurality of barrier ribs 439a and 439b may be integrally formed with the guide member 430 .
  • the guide member 430 is provided with a plurality of substrate insertion grooves 435a, 435b, and 435c into which the first to third substrates 421, 422, and 423 are inserted by the plurality of partition walls 439a and 439b on the inner surface. It can be.
  • the guide member 430 has a plurality of guide holes 433 , 434 , and 435 in three regions A41 , A42 , and A43 respectively corresponding to the first to third substrates 421 , 422 , and 423 . ) can be formed.
  • the plurality of guide holes 433 , 434 , and 435 formed in the three regions A41 , A42 , and A43 may all have the same size S41 .
  • guide holes formed in at least one of the three areas A41, A42, and A43 may have a different size from guide holes formed in the other two areas. Also, in the guide member 430 , guide holes formed in at least one of the three areas A41 , A42 , and A43 may have a different shape from guide holes formed in the other two areas.
  • the guide member 630 may have a plurality of guide holes corresponding to one pixel area of the substrate.
  • three guide holes 633, 634, and 635 may be formed.
  • the three guide holes 633, 634, and 635 corresponding to one pixel area are spaced at regular intervals from each other (for example, the interval corresponding to the display pitch on the substrate) on the guide member 630. formed repeatedly.
  • the three guide holes 633, 634, and 635 may have different sizes.
  • the first guide hole 633 may have a first size
  • the second guide hole 634 may have a second size smaller than the first size. This is in consideration of the fact that luminous efficiency may vary according to the color of light emitted from the light emitting device.
  • the guide hole 633 for guiding the red light emitting device to the substrate may have the largest size
  • the guide hole 634 for guiding the green light emitting device to the substrate may have the smallest size.
  • the remaining guide holes 635 may guide the blue light emitting device.
  • Transferring light emitting elements of different sizes eg, a first light emitting element having a first size and a second light emitting element having a second size smaller than the first size
  • the light emitting element having the largest size is transferred to the substrate through the guide hole 633 of the guide member.
  • the light emitting elements may be sequentially transferred to the substrate through the guide member 630 in order of size from large to small.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a display transfer method according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating an example in which the thickness of a guide member is smaller than that of a light emitting device.
  • the guide member 130 ′ may be formed of a material that can be dissolved by a solvent that does not dissolve various components formed in the display and the base 110 .
  • the solvent may have a component capable of dissolving the resin.
  • an adhesive may be applied in a predetermined pattern to the mounting surface of the substrate by an inkjet method (2001).
  • the adhesive may be applied on a pair of substrate electrode pads provided in each pixel area on the mounting surface of the substrate.
  • the adhesive may include a conductive filler.
  • the pair of electrode terminals of the light emitting element are formed on the upper surface (eg, light emitting surface) of the light emitting element, the pair of electrode terminals are electrically connected through a corresponding pair of substrate electrode pads and a separate wire.
  • the adhesive may be made of a non-conductive material as long as it can physically attach the light emitting element to the mounting surface of the substrate without electrical connection.
  • the substrate 20 is placed on the guide device 100 (2001).
  • the substrate 20 is seated on the upper surface 111 of the base 110 .
  • the substrate 20 may be stably placed on the base 110 by a plurality of fixing members 120 (see FIG. 9 ).
  • the guide member 130 is aligned with the mounting surface 21 of the substrate 20 .
  • the plurality of guide holes 133' provided in the guide member 130' may correspond to respective pixel areas 50 (see FIG. 3) provided on the mounting surface 21 of the substrate 20.
  • the guide member 130 is disposed on the base 110 to cover the mounting surface 21 of the board 20 . In this state, the guide member 130 is fixed to the base 110 using a plurality of clamping members 150 to prevent the substrate 20 from being separated from the guide device 100 during fluid self-assembly.
  • a hydrophilic surface treatment may be applied to the substrate 20 and each light emitting element 140, respectively.
  • hydrophilic surface treatment is performed along a row where one electrode terminal (eg, anode) is located among a pair of substrate electrode pads (anode electrode terminal, cathode electrode terminal) disposed in each pixel area of the substrate 20.
  • a hydrophilic surface treatment is applied to one electrode terminal among a pair of electrode terminals (anode electrode terminal and cathode electrode terminal) of each light emitting element 140 .
  • the electrode terminal subjected to the hydrophilic treatment is the same anode electrode terminal as the substrate electrode pad subjected to the hydrophilic treatment of the substrate 20 .
  • Hydrophilic surface treatment for modifying the substrate 20 and each of the light emitting devices 140 into hydrophilic properties may include, for example, a chemical treatment method, an ultraviolet irradiation method, an oxygen plasma treatment method, or the like.
  • the guide device 100 is placed in a tank (see 180 FIG. 13) in which the liquid 181 (see FIG. 13) is charged (2003), and a plurality of light emitting devices 140' are placed in the liquid 181 in the tank 180. (2004).
  • a plurality of light emitting elements are arranged on the mounting surface 21 of the substrate 20 through fluid self-assembly (2005).
  • the guide member 130' can be inserted into each guide hole 133 '.
  • the guide device 100 on which the substrate 20 is mounted is loaded into the liquid 181 in the tank 180 to perform fluid self-assembly, but is not limited thereto.
  • a hydrophobic surface along a row where one substrate electrode terminal (eg, anode electrode terminal) is located among a pair of substrate electrode pads (anode electrode terminal, cathode electrode terminal) disposed in each pixel area of the substrate 20 Do processing.
  • a hydrophobic surface treatment is applied to one electrode terminal among a pair of electrode terminals (anode electrode terminal and cathode electrode terminal) of each light emitting element 140 .
  • the electrode terminal subjected to the hydrophobic treatment is the same anode electrode terminal as the hydrophobic treated substrate electrode pad of the substrate 20 .
  • a predetermined amount of water is sprayed onto the upper surface of the guide member 130'.
  • a predetermined bar spaced apart from the upper surface of the guide member 130' at a predetermined interval in one direction and move in the reverse direction repeatedly.
  • the plurality of light emitting elements 140' may be inserted into the guide hole 133' while being pushed and moved by the bar.
  • the thickness T3 of the guide member 130' is smaller than the thickness T4 of the plurality of light emitting devices 140'. Accordingly, the plurality of light emitting elements 140' can be pressed by the pressing member without interfering with the guide member 130'.
  • the light emitting device may be stably attached to the mounting surface 21 of the substrate 20 by an adhesive even without applying heat during pre-bonding.
  • the light emitting device 140' may not include a post 141 unlike the light emitting device 140 described above.
  • the guide member 130' can be chemically removed (2007).
  • the guide member 130' can be removed using a solvent capable of dissolving the resin.
  • the guide member 130' may be disposable.
  • the plurality of light emitting devices 140' may be firmly bonded to the mounting surface 21 of the substrate 20 through main bonding (2008).
  • main bonding may be performed through a thermal compression bonding process.
  • a pair of electrode terminals of the light emitting element 140 may be bonded to a pair of substrate electrode pads arranged on the corresponding mounting surface 21 of the substrate 20 by, for example, eutectic bonding.
  • the main bonding process may be omitted.
  • a process of electrically and physically connecting the pair of electrode terminals of the light emitting element to the pair of substrate electrode pads of the substrate 20 through separate wires may be added.
  • the present disclosure relates to a guide device capable of transferring a light emitting element through a fluid self-assembly method and a display transfer method using the guide device.

Landscapes

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Abstract

액체 내에서 발광 소자들을 기판으로 전사하기 위한 가이드 장치가 개시된다. 개시된 가이드 장치는, 기판이 안착되는 베이스와, 기판이 베이스에 안착된 상태에서 기판의 실장 면에 안착되도록 베이스와 결합되는 가이드 부재를 포함하며, 가이드 부재는, 베이스와 결합되어 기판을 파지한 상태로 발광 소자들이 분산되어 있는 액체에 장입되면, 발광 소자들을 액체 내에서 기판의 실장면에 배치되도록 각각 가이드하기 위한 가이드 홀들을 포함할 수 있다.

Description

기판에 발광 소자를 전사하기 위한 가이드 장치 및 이를 적용한 전사 방법
본 개시는 가이드 장치 및 디스플레이 전사 방법에 관한 것으로, 예를 들면 유체자가조립(fluidic self-assembly) 방식을 통해 다수의 발광 소자를 기판에 전사 시 적용하는 가이드 장치와 이를 적용하여 디스플레이 모듈을 제작하는 디스플레이 전사 방법에 관한 것이다.
초소형 LED 칩(light-emitting diode chip)(예를 들면, 100㎛이하의 LED 칩)을 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 방식을 통해 TFT(thin film transistor) 기판에 전사하는 경우, 전사 후 기판의 전체 영역에 대하여 파장 균일도(uniformity)가 양호하지 못해 디스플레이 성능이 저하되고 공정 시간이 증가함에 따라 제조 비용이 상승하는 문제가 있었다.
최근에는 디스플레이 수율 개선 및 공정 시간 단축을 위해 유체자가조립(fluidic self-assembly) 방식을 이용하여 기판에 초소형 LED 칩을 전사하고 있다.
일 이상의 본 개시들에 따르면, 실장홈이 없는 기판에 유체자가조립 방식을 통해 발광 소자의 전사가 가능한 가이드 장치 및 이를 적용한 디스플레이 전사 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 액체 내에서 다수의 발광 소자를 기판으로 전사하기 위한 가이드 장치는, 상기 기판을 지지하기 위한 베이스; 및 상기 베이스의 일면에 상기 기판이 지지된 상태에서 상기 기판의 실장 면에 안착되도록 상기 베이스와 결합되는 가이드 부재를 포함하며, 상기 가이드 부재는, 상기 베이스와 결합되어 상기 기판을 파지한 상태로 상기 발광 소자들이 분산되어 있는 액체에 장입되면, 상기 발광 소자들을 상기 액체 내에서 상기 기판의 실장면에 배치되도록 각각 가이드하기 위한 가이드 홀들을 포함할 수 있다.
상기 가이드 홀들의 일부는 제1 사이즈를 가지며, 상기 가이드 홀들의 나머지는 상기 제1 사이즈와 상이한 제2 사이즈를 가질 수 있다.
상기 가이드 홀들 각각은 동일한 사이즈를 가질 수 있다.
상기 가이드 부재의 제1 영역으로 제공되는 상기 가이드 홀들 중에서 제1 가이드 홀들은 제1 사이즈를 가지며, 상기 가이드 부재의 제2 영역으로 제공되는 상기 가이드 홀들 중에서 제2 가이드 홀들은 상기 제1 사이즈와 상이한 제2 사이즈를 가질 수 있다.
상기 가이드 홀들 각각은 동일한 형상을 가질 수 있다.
상기 가이드 부재의 제1 영역으로 제공되는 상기 가이드 홀들 중에서 제1 가이드 홀들은 제1 형상을 가지며, 상기 가이드 부재의 제1 영역으로 제공되는 상기 가이드 홀들 중에서 제2 가이드 홀들은 상기 제1 형상과 상이한 제2 형상을 가질 수 있다.
상기 가이드 부재는 제1 기판을 수용하도록 형성된 제1 기판 삽입 홈 및 제2 기판을 수용하도록 형성된 제2 기판 삽입 홈을 포함하고, 상기 제1 기판 삽입 홈과 상기 제2 기판 삽입홈은 상기 가이드 부재의 내측면에 마련될 수 있다.
상기 가이드 부재의 두께는 상기 발광 소자들의 두께보다 작거나 같을 수 있다.
상기 가이드 부재는 용매에 의해 제거될 수 있는 소재로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 용매는 상기 가이드 부재를 제외한 나머지 구성 예를 들면, 베이스와 디스플레이 패널에 형성된 어떠한 요소들도 용해시키지 않을 수 있다.
본 개시의 가이드 장치는, 상기 가이드 부재를 상기 베이스에 고정하는 클램핑 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 베이스는 상기 베이스에 상기 기판을 고정하도록 형성된 고정 부재들을 포함할 수 있다.
상기 고정 부재들은 상기 기판의 각 코너들을 지지하며 상기 기판의 각 코너들에 대응하는 위치에 제공되는 위치에 배치될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따라 기판 상에 발광 소자들을 전사하는 방법은, 가이드 장치에 기판을 결합하는 단계; 함께 결합된 상기 기판 및 상기 가이드 장치를 액체에 장입하는 단계; 상기 기판 및 상기 가이드 장치가 투입된 상기 액체 내로 발광 소자들을 투입하는 단계; 상기 가이드 장치에 제공된 각각의 가이드 홀들을 통해 상기 발광 소자들을 상기 기판 상에 배치하는 단계; 상기 발광 소자들을 상기 기판에 고정하는 프리 본딩 단계; 및 상기 기판을 상기 가이드 장치로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 액체 속으로 상기 발광 소자들을 투입하는 단계와 상기 발광 소자들을 상기 기판에 배치하는 단계는 적어도 2회 반복되며, 적어도 2회 반복되는 상기 발광 소자들을 투입하는 단계에서 각 회 차는 상기 액체속으로 서로 상이한 사이즈의 발광 소자를 투입하고, 제1 회 차에서 상기 액체속으로 투입하는 제1 발광 소자의 사이즈는 제2 회 차에서 상기 액체속으로 투입하는 제2 발광 소자의 사이즈보다 클 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따라 기판 상에 발광 소자들을 전사하는 방법은, 상기 기판에 접착제를 도포하는 단계; 가이드 장치에 기판을 결합하는 단계; 상기 기판 및 상기 기판에 결합된 상기 가이드 장치를 함께 액체에 장입하는 단계; 상기 액체속으로 발광 소자들을 투입하는 단계; 상기 가이드 장치에 제공된 가이드 홀들을 통해 상기 발광 소자들을 상기 기판 상에 배치하는 단계; 상기 발광 소자들을 가압하여 상기 접착제에 의해 상기 기판에 고정하는 프리 본딩 단계; 및 상기 기판을 상기 가이드 장치로부터 화학적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 무기 발광 소자 디스플레이 조립 방법은, 베이스 상에 상면 전체에 구멍들 또는 홈들 없이 평평하게 형성된 기판을 위치하는 단계; 다수의 가이드 홀들을 포함하는 상기 가이드 부재를 상기 기판의 상면에 배치하는 단계; 상기 다수의 가이드 홀들을 통해 상기 기판의 상면에 다수의 무기 발광 소자들을 전사하는 단계; 및 상기 무기 발광 소자 디스플레이를 형성하는 상기 기판으로부터 상기 가이드 부재와 상기 베이스를 화학적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다수의 무기 발광 소자를 전사하는 단계는, 상기 다수의 무기 발광 소자를 포함하는 상기 액체 내에 상기 기판, 상기 베이스, 및 상기 가이드 부재를 장입할 수 있다.
상기 베이스 상에 상기 기판을 위치하는 단계는, 상기 기판을 상기 베이스 상에 위치된 다수의 고정 부재와 정렬할 수 있다.
상기 다수의 무기 발광 소자와 상기 기판을 프리 본딩하기 위해, 상기 다수의 무기 발광 소자를 상기 기판에 대하여 가압할 수 있다.
상기 다수의 무기 발광 소자는 적어도 2개의 다른 크기 또는 적어도 2개의 다른 형상을 가질 수 있다.
본 개시의 일 이상의 실시 예들에 따르면, 기판에 실장홈을 형성하기 위한 별도의 공정이 생략될 수 있어 제조 비용이 절감될 수 있고, 실장홈을 형성하는 과정에서 기판이 손상되는 것을 근본적으로 차단할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 이상의 실시 예들에 따르면, 실장홈이 없는 범용 기판을 사용하여 대면적 전사가 가능하므로 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 디스플레이 모듈을 포함한 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 표시된 Ⅲ 부분을 확대한 것으로 디스플레이 패널의 픽셀을 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 픽셀의 구조들을 나타낸 도면들이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 장치를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 가이드 부재의 저부를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 장치를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 전사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 베이스에 기판을 안착하는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 베이스에 안착된 기판의 실장면을 가이드 부재로 덮는 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 클램핑 부재를 통해 가이드 부재가 베이스에 고정되는 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 베이스와 가이드 부재 사이에 배치된 기판을 유체자가조립을 위한 액체가 담긴 탱크에 장입하는 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 발광 소자가 가이드 부재의 가이드 홀을 통해 기판에 전사되는 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 발광 소자의 전사가 완료된 기판으로부터 가이드 부재를 분리하는 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 부재를 나타낸 단면도이다.
도 16은 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 부재를 나타낸 저면도이다.
도 17은 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 부재를 나타낸 단면도이다.
도 18은 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 부재를 나타낸 단면도이다.
도 19는 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 부재를 나타낸 일부 확대도이다.
도 20은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 전사 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 21은 가이드 부재의 두께가 발광 소자의 두께 보다 작은 예를 나타낸 단면도이다.
본 개시에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있으며, 동일한 구성의 중복 설명은 되도록 생략하기로 한다.
본 개시의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 개시의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2, 제3과 같은 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 와 같은 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 "모듈" 혹은 "부"는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈" 혹은 복수의 "부"는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 "모듈" 혹은 "부"를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈은 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 디스플레이 패널은 평판 디스플레이 패널 중 하나로 각각 100 마이크로미터 이하의 사이즈인 복수의 무기 발광 다이오드(inorganic LED)가 배열될 수 있다. 백 라이트가 필요한 액정 디스플레이(LCD) 패널에 비해 마이크로 LED 디스플레이 모듈은 더 나은 대비, 응답 시간 및 에너지 효율을 제공한다. 유기발광 다이오드(organic LED)와 무기 발광 소자인 마이크로 LED는 모두 에너지 효율이 좋지만 마이크로 LED는 OLED보다 밝기, 발광 효율, 수명이 길다. 마이크로 LED는 전원이 공급되는 경우 스스로 광을 발산할 수 있는 반도체 칩일 수 있다. 마이크로 LED는 빠른 반응속도, 낮은 전력, 높은 휘도를 가지고 있다. 구체적으로, 마이크로 LED는 기존 LCD(liquid crystal display) 또는 OLED(organic light emitting diode)에 비해 전기를 광자로 변환시키는 효율이 더 높다. 즉, 기존 LCD 또는 OLED 디스플레이에 비해 "와트당 밝기"가 더 높다. 이에 따라 마이크로 LED는 기존의 LED(가로, 세로, 높이가 각각 100㎛를 초과한다) 또는 OLED에 비해 약 절반 정도의 에너지로도 동일한 밝기를 낼 수 있게 된다. 이외에도 마이크로 LED는 높은 해상도, 우수한 색상, 명암 및 밝기 구현이 가능하여, 넓은 범위의 색상을 정확하게 표현할 수 있으며, 햇빛이 밝은 야외에서도 선명한 화면을 구현할 수 있다. 그리고 마이크로 LED는 번인(burn in) 현상에 강하고 발열이 적어 변형 없이 긴 수명이 보장된다.
마이크로 LED는 애노드 및 캐소드 전극 단자가 동일한 제1 면에 형성되고 발광면이 상기 전극 단자들이 형성된 제1 면의 반대 측에 위치한 제2 면에 형성된 플립칩(flip chip) 구조를 가질 수 있다.
글라스 기판은 글라스 기판의 전면(front surface)에 TFT(thin film transistor) 회로가 형성된 TFT 층이 배치되고, 글라스 기판의 후면에 TFT 회로를 구동하기 위한 구동 회로가 배치될 수 있다. TFT 회로는 TFT 층에 배치된 다수의 픽셀을 구동할 수 있다.
글라스 기판의 전면은 활성 영역과 비활성 영역으로 구분될 수 있다. 활성 영역은 글라스 기판의 전면에서 TFT 층이 점유하는 영역에 해당할 수 있고, 비활성 영역은 글라스 기판의 전면에서 TFT 층이 점유하는 영역을 제외한 영역일 수 있다.
글라스 기판의 에지 영역은 글라스 기판의 최외곽일 수 있다. 또한 글라스 기판의 에지 영역은 글라스 기판의 회로가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역일 수 있다. 또한 글라스 기판의 에지 영역은 글라스 기판의 측면과 이 측면에 인접한 글라스 기판의 전면 일부와 글라스 기판의 후면 일부를 포함할 수 있다. 글라스 기판은 사각형(quadrangle type)으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 글라스 기판은 직사각형(rectangle) 또는 정사각형(square)으로 형성될 수 있다. 글라스 기판의 에지 영역은 글라스 기판의 4변 중 적어도 하나의 변을 포함할 수 있다.
디스플레이 모듈은 다수의 LED가 실장되고 측면 배선이 형성된 글라스 기판을 포함한다. 이와 같은 디스플레이 모듈은 단일 단위로 웨어러블 기기(wearable device), 포터블 기기(portable device), 핸드헬드 기기(handheld device) 및/또는 각종 디스플레이가 필요가 전자 제품이나 전장에 설치되어 적용될 수 있으며, 메트릭스 타입으로 복수의 조립 배치를 통해 PC(personal computer)용 모니터, 고해상도 TV 및 사이니지(signage)(또는, 디지털 사이니지(digital signage)), 전광판(electronic display) 등과 같은 디스플레이 장치에 적용될 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.　그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 개시가 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 도면을 참고하여, 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 설명한다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 디스플레이 모듈의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(1)는 디스플레이 모듈(3)과 프로세서(5)를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 모듈(3)은 다양한 영상을 표시할 수 있다. 여기에서, 영상은 정지 영상 및/또는 동영상을 포함하는 개념이다. 디스플레이 모듈(3)은 방송 콘텐츠, 멀티미디어 콘텐츠 등과 같은 다양한 영상을 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이 모듈(3)은 유저 인터페이스(UI) 및 아이콘을 표시할 수도 있다.
디스플레이 모듈(3)은 디스플레이 패널(10), 및 이를 제어하기 위한 디스플레이 드라이버 IC(DDI, display driver IC)(7)를 포함할 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는 인터페이스 모듈(7a), 메모리(7b)(예: 버퍼 메모리), 이미지 처리 모듈(7c), 및/또는 맵핑 모듈(7d)을 포함할 수 있다. 디스플레이 드라이버 IC(7)는, 예를 들면, 영상 데이터, 또는 상기 영상 데이터를 제어하기 위한 명령에 대응하는 영상 제어 신호를 포함하는 영상 정보를 인터페이스 모듈(7a)을 통해 디스플레이 장치(1)의 다른 구성요소로부터 수신할 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 영상 정보는 프로세서(5)(예: 메인 프로세서(예: 어플리케이션 프로세서) 또는 메인 프로세서의 기능과 독립적으로 운영되는 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치)로부터 수신될 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는 센서 모듈과 인터페이스 모듈(7a)을 통하여 커뮤니케이션 할 수 있다. 또한, 디스플레이 드라이버 IC(7)는 상기 수신된 영상 정보 중 적어도 일부를 메모리(7b)에, 예를 들면, 프레임 단위로 저장할 수 있다. 이미지 처리 모듈(7c)은, 예를 들면, 상기 영상 데이터의 적어도 일부를 상기 영상 데이터의 특성 또는 디스플레이 패널(10)의 특성에 적어도 기반하여 전처리 또는 후처리(예: 해상도, 밝기, 또는 크기 조정)를 수행할 수 있다. 맵핑 모듈(7d)은 이미지 처리 모듈(7c)을 통해 전처리 또는 후처리된 상기 영상 데이터에 대응하는 전압 값 또는 전류 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전압 값 또는 전류 값의 생성은 예를 들면, 디스플레이 패널(10)의 픽셀들의 속성(예: 픽셀들의 배열(RGB stripe 또는 pentile 구조), 또는 서브 픽셀들 각각의 크기)에 적어도 일부 기반하여 수행될 수 있다. 디스플레이 패널(10)의 적어도 일부 픽셀들은, 예를 들면, 상기 전압 값 또는 전류 값에 적어도 일부 기반하여 구동됨으로써 상기 영상 데이터에 대응하는 시각적 정보(예: 텍스트, 이미지, 또는 아이콘)가 디스플레이 패널(10)을 통해 표시될 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는, 프로세서(5)로부터 수신된 영상 정보에 기반하여, 디스플레이로 구동 신호(예: 드라이버 구동 신호, 게이트 구동 신호 등)를 전송할 수 있다.
디스플레이 드라이버 IC(7)는 프로세서(5)로부터 수신된 영상 신호에 기초하여 영상을 표시할 수 있다. 일 예로, 디스플레이 드라이버 IC(7)는 프로세서(5)로부터 수신된 영상 신호에 기초하여 복수의 서브 픽셀들의 구동 신호를 생성하고, 구동 신호에 기초하여 다수의 서브 픽셀의 발광을 제어함으로써 영상을 표시할 수 있다.
디스플레이 모듈(3)은 터치 회로를 더 포함할 수 있다. 터치 회로는 터치 센서 및 이를 제어하기 위한 터치 센서 IC를 포함할 수 있다. 터치 센서 IC는, 예를 들면, 디스플레이 패널(10)의 지정된 위치에 대한 터치 입력 또는 호버링 입력을 감지하기 위해 터치 센서를 제어할 수 있다. 예를 들면, 터치 센서 IC는 디스플레이 패널(10)의 지정된 위치에 대한 신호(예: 전압, 광량, 저항, 또는 전하량)의 변화를 측정함으로써 터치 입력 또는 호버링 입력을 감지할 수 있다. 터치 센서 IC는 감지된 터치 입력 또는 호버링 입력에 관한 정보(예: 위치, 면적, 압력, 또는 시간)를 프로세서(5)에 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 터치 회로의 적어도 일부(예: 터치 센서 IC)는 디스플레이 드라이버 IC(7), 또는 디스플레이 패널(10)의 일부로, 또는 디스플레이 모듈(3)의 외부에 배치된 다른 구성요소(예: 보조 프로세서)의 일부로 포함될 수 있다.
프로세서(5)는 디지털 영상 신호를 처리하는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP), 마이크로 프로세서(microprocessor), GPU(graphics processing unit), AI(artificial intelligence) 프로세서, NPU (neural processing unit), TCON(time controller)으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), MCU(micro controller unit), MPU(micro processing unit), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 또한, 프로세서(5)는 프로세싱 알고리즘이 내장된 SoC(system on chip), LSI(large scale integration)로 구현될 수도 있고, ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 형태로 구현될 수도 있다.
프로세서(5)는 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(5)에 연결된 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(5)는 다른 구성요소들 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하여 처리하고, 다양한 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 표시된 Ⅲ 부분을 확대한 것으로 디스플레이 패널의 픽셀을 나타낸 도면이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 모듈의 픽셀의 구조들을 나타낸 도면들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 디스플레이 패널(10)은 기판(20) 상에 배열되는 복수의 픽셀(40)을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(10)은 매트릭스 형태로 배치된 복수의 픽셀 영역(50)들을 포함할 수 있다. 각 픽셀 영역(50)은 하나의 픽셀(40) 이 배치되며, 하나의 픽셀(40)은 적색(R) 광을 출사하는 제1 서브 픽셀(41), 녹색(G) 광을 출사하는 제2 서브 픽셀(42)및 청색(B) 광을 출사하는 제3 서브 픽셀(43)을 포함할 수 있다.
하나의 픽셀 영역(50)에서 제1, 제2 및 제3 서브 픽셀(41, 42, 43)이 점유하지 않는 영역에는 제1 내지 제3 서브 픽셀(41, 42, 43)을 구동하기 위한 복수의 TFT(thin film transistor)들이 배치될 수 있다.
본 개시에서 제1 내지 제3 서브 픽셀(41, 42, 43)은 하나의 픽셀 영역(50)에서 도 3과 같이 일렬로 배치된 것을 예로 들었으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 4a와 같이 하나의 픽셀 영역(50a)에서 하나의 픽셀(40a)을 이루는 제1, 제2 및 제3 서브 픽셀(41a, 42a, 43a)은 좌우가 뒤바뀐 L자 형태로 배치되는 등 다양한 형태로 배치될 수 있다. 도 4b 및 도 4c를 참조하면, 다수의 픽셀들은 펜타일(pentile) RGBG 방식으로 배열될 수 있다. 펜타일 RGBG 방식은 인간이 파란색을 덜 식별하고 녹색을 가장 잘 식별하는 특성을 이용하여 빨강, 초록 및 파랑의 서브픽셀의 개수를 1:1:2(RGBG)의 비율로 배열하는 방식이다. 펜 타일 RGBG 방식은 수율을 높이고 단가를 낮추며 작은 화면에서 고해상도를 구현할 수 있어 효과적이다.
펜타일 RGBG 방식은 예를 들면, 도 4b와 같이 하나의 픽셀(40b)이 4개의 서브 픽셀(41b, 42b-1, 42b-2, 43b)을 포함할 수 있다. 이 경우, 적색 서브 픽셀(41b)과 청색 서브 픽셀(43b)은 사이즈가 동일하거나 거의 유사하고, 제1 및 제2 녹색 서브 픽셀(42b-1, 42b-2)은 적색 서브 픽셀(41b)과 청색 서브 픽셀(43b) 보다 작은 사이즈로 이루어질 수 있다. 하나의 픽셀(40b) 내 서브 픽셀의 배열은 예를 들면, 적색 서브 픽셀(41b), 제1 녹색 서브 픽셀(42b-1), 청색 서브 픽셀(43b), 제2 녹색 서브 픽셀(42b-2) 순으로 배치될 수 있다. 펜타일 RGBG 방식은 예를 들면, 도 4c와 같이 하나의 픽셀(40c)이 4개의 서브 픽셀(41c, 42c-1, 42c-2, 43c)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 녹색 서브 픽셀(42c-1, 42c-2)은 적색 서브 픽셀(41c)과 청색 서브 픽셀(43c) 사이에 상하 대칭으로 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(3)은 터치 센서와 결합된 터치 스크린, 플렉시블 디스플레이(flexible display), 롤러블 디스플레이(rollable display), 및/또는 3차원 디스플레이(3D display)일 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따르면 본 개시의 디스플레이 모듈을 다수 제공하고 이 모듈들을 물리적으로 연결하여 대형 디스플레이를 구현할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이 패널(10)은 a-Si(amorphous silicon) TFT, LTPS(low temperature polycrystalline silicon) TFT, LTPO (low temperature polycrystalline oxide) TFT, HOP(hybrid oxide and polycrystalline silicon) TFT, LCP (liquid crystalline polymer) TFT, 또는 OTFT(organic TFT) 등과 같은 형태로 구현될 수 있는 기판을 포함할 수 있다.
도 5는 본 개시에 따른 디스플레이 패널의 기판에 다수의 발광 소자를 유체자가조립 방식으로 전사 시 적용하는 가이드 장치를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 가이드 부재의 저부를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 가이드 장치(100)는 기판(20)이 안착되는 베이스(110)와, 베이스(110)에 안착된 기판(20)의 실장면(21, 도 10 참조)을 덮는 가이드 부재(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 기판(20)의 실장면(21)은 다수의 발광 소자가 전기적 및 물리적으로 연결되는 면일 수 있다. 실장면(21)은 예를 들면, 각 픽셀 영역(50)에 외부로 노출되는 한 쌍의 전극 단자가 마련될 수 있다. 한 쌍의 전극 단자는 애노드 전극 단자(anode electrode terminal)와 캐소드 전극 단자(cathode electrode terminal)이다. 실장면(21)은 예를 들면, 광흡수층(예: 블랙 매트릭스 층)이 형성될 수 있으며, 광흡수층은 애노드 전극 단자와 캐소드 전극 단자를 제외한 실장면(21) 전체를 덮을 수 있다.
기판(20)의 실장면(21)은 다수의 발광 소자가 실장되는 다수의 실장홈이 형성되지 않을 수 있다. 즉, 기판(20)의 실장면(21)은 다수의 실장홈이 없는 평면으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 기판(20)의 실장면(21)에 다수의 실장홈이 형성되지 않는 경우, 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 가이드 부재(130)를 통해 기판(20)의 실장면(21)에 미리 설정된 전사 위치에 정확하게 발광 소자를 전사할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예에 따른 가이드 부재(130)를 유체자가조립 방식에 적용하는 경우 기판(20)의 실장면(21)에 다수의 실장홈을 형성하기 위해 식각 공정 등의 패터닝 작업이 필요 없으므로 기판(20)의 제작 비용이 상승하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실장면(21) 상에 다수의 실장홈을 형성하면 식각 공정의 특성 상 실장홈의 내벽은 수직으로 형성되지 않고 경사지게 형성된다. 이에 따라 실장홈의 사이즈는 발광 소자의 사이즈보다 더 크게 형성될 수 있다. 이로 인해 디스플레이 패널(10)의 사이즈가 증가할 수 있다. 하지만, 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 장치(100)를 적용하는 경우, 기판(20)에 실장홈을 형성하지 않아도 기판을 유체자가조립 방식으로 발광 소자의 전사가 가능하므로 기판의 사이즈 증가를 고려할 필요가 없다.
기판(20)은 이에 한정되지 않고 실장면(21)에 발광 소자(140)가 삽입되는 실장홈이 형성될 수도 있다. 이와 같이 기판의 실장면에 실장홈이 형성되는 경우에도 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 가이드 부재(130)를 적용하여 유체자가조립 방식으로 발광 소자(140)를 전사할 수 있다. 이 경우, 실장홈의 깊이를 발광 소자의 두께보다 작게 형성하여도(예를 들면, 실장홈의 깊이는 발광 소자의 두께의 1/3이하 일 수 있다) 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 가이드 부재(130)를 통해 기판(20)의 실장홈에 미리 설정된 전사 위치에 정확하게 발광 소자를 전사할 수 있다.
베이스(110)는 대략 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 기판(20)이 안착되는 면은 평평하게 형성될 수 있다. 베이스(110)는 소정 두께를 가지는 플레이트 형상이면서 휘지 않도록 강도를 가지는 재질로 이루어질 수 있다.
베이스(110)는 기판(20)을 베이스(110)에 고정하기 위한 다수의 고정 부재(120)를 포함할 수 있다.
가이드 부재(130)는 다수의 고정 부재(120)에 의해 기판(20)에 대하여 정렬할 수 있다. 가이드 부재(130)에 마련된 다수의 가이드 홀(133)은 각각 기판(20)에 미리 설정된 픽셀 영역들에 대응할 수 있다. 다수의 고정 부재(120)는 이와 같이 기판(20)과 가이드 부재(130)의 정렬을 고려한 위치에 배치될 수 있다.
다수의 고정 부재(120)는 기판(20)이 사각형 또는 직사각형으로 이루어지는 경우 기판(20)의 네 코너를 지지할 수 있도록 4개가 구비될 수 있다. 각 고정 부재(120)는 기판(20)의 코너에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 각 고정 부재(120)는 대략 90도로 절곡된 L자 형상으로 이루어질 수 있다.
다수의 고정 부재(120)는 베이스(110)의 상면(111)에 안착될 기판(20)의 사이즈를 고려하여 베이스(110) 상의 소정 위치에 고정될 수 있다. 예를 들면, 2개의 고정 부재(120)는 베이스(110) 상에서 기판(20)의 일측 변의 길이에 대응하는 간격으로 이격 배치되고, 다른 2개의 고정 부재(120)는 상기 일측 변에 반대 편에 위치하는 타측 변의 길이에 대응하는 간격으로 이격 배치될 수 있다.
베이스(110)는 일정한 간격을 두고 격자 형태로 배열되는 다수의 결합홈이 형성될 수 있다. 이 경우, 다수의 고정 부재(120)는 각각 다수의 결합홈에 분리 가능하게 결합되는 결합돌기가 형성될 수 있다. 이에 따라, 다수의 고정 부재(120)는 베이스(110)에 안착될 기판의 사이즈에 따라 베이스(110) 상에서의 위치를 변경할 수 있다.
한편, 본 개시에서는, 가이드 부재(130)를 기판(20)에 대하여 정렬하기 위한 구조로서 다수의 고정 부재(120) 외에, 기판(20)과 가이드 부재(130)의 상면에 각각 마킹되는 정렬 마크(alignment mark)를 제공할 수 있다. 정렬 마크는 기판(20) 및 가이드 부재(130)의 상면에 인쇄되거나, 홈 또는 돌기와 같은 입체적인 형상으로 제공될 수 있다. 가이드 부재(130)와 기판(20) 간 정렬은 비전 카메라를 이용하여 각각의 위치를 검출한 후 이를 근거로 하여 가이드 부재(130)를 기판(20)의 상면에 안착 위치를 산출하는 방식으로 구현할 수 있다.
가이드 부재(130)는 유체자가조립 시 다수의 발광 소자(140)를 기판(20)의 실장면(21)에 미리 설정된 각 위치에 전사될 수 있도록 가이드 한다.
가이드 부재(130)는 베이스(110)에 안착된 기판(20)의 실장면(21)을 덮는 커버부(131)와, 커버부(131)에 형성된 다수의 가이드 홀(133)과, 커버부(131)의 주변을 따라 연장된 스커트부(137)를 포함할 수 있다.
가이드 부재(130)는 탄성을 가지는 합성수지로 이루어질 수 있다. 가이드 부재(130)는 사출 성형을 통해 대량으로 제공할 수 있어 제작 비용을 낮출 수 있다.
커버부(131)는 베이스(110)에 결합 시 베이스(110)를 향하는 내측면(135)이 기판(20)의 실장면(21)과 접촉할 수 있다. 커버부(131)가 기판(20)의 실장면(21)을 덮을 때, 커버부(131)의 내측면(135)은 실장면(21)에 밀착될 수 있다. 커버부(131)는 합성수지는 물론이고 금속 재질(예: 강도를 가지는 합금 소재 등)로 형성될 수 있다.
서로 인접한 가이드 홀(133)들은 기판(20)에 전사될 발광 소자의 피치(예: 디스플레이 피치)와 동일한 피치를 가지도록 배열될 수 있다. 예를 들면, 커버부(131)의 제1 방향(도 5에 표시된 X 방향)으로 배열된 가이드 홀(133)들은 기판(20)의 제1 방향(도 5에 표시된 X 방향에 평행한 방향)으로 설정된 발광 소자가 전사되는 제1 피치에 대응할 수 있다. 커버부(131)의 제2 방향(도 5에 표시된 Y 방향)으로 배열된 가이드 홀(133)들은 기판(20)의 제2 방향(도 5에 표시된 Y 방향에 평행한 방향)으로 설정된 발광 소자가 전사되는 제2 피치에 대응할 수 있다.
각 가이드 홀(133)의 깊이는 커버부(131)의 두께(T1, 도 13 참조)에 대응할 수 있다. 커버부(131)의 두께(T1)는 발광 소자(140)의 두께(T2, 도 13 참조)에 대응할 수 있다. 또는, 커버부(131)의 두께(T1)는 발광 소자(140)의 두께(T2)보다 작을 수 있다. 이 경우, 커버부(131)의 두께(T1)는 유체자가조립 중에 발광 소자(140)가 가이드 홀(133)에 삽입된 후 가이드 홀(133)로부터 빠져나오지 않을 정도의 두께일 수 있다. 유체자가조립이 완료된 후 가이드 부재(130)를 기판(20)으로부터 분리할 때 발광 소자(140)가 가이드 홀(133)에 끼인 상태로 가이드 부재(130)와 함께 기판(20)에서 분리되지 않도록, 가이드 홀(133)의 크기는 발광 소자(140)의 크기보다 다소 크게 형성되는 것이 바람직하다.
각 가이드 홀(133)의 형상은 발광 소자(140)의 형상에 대응할 수 있다. 각 가이드 홀(133)의 사이즈는 발광 소자(140)의 사이즈에 대응할 수 있다. 이 경우, 각 가이드 홀(133)의 사이즈는 발광 소자(140)가 가이드 홀(133)에 비교적 쉽게 삽입될 수 있을 정도로 발광 소자(140)의 사이즈보다 다소 크게 형성될 수 있다.
스커트부(137)는 베이스(110)의 상면(111)에 접촉할 수 있다. 스커트부(137)는 커버부(131)가 기판(20)의 실장면(21)을 덮을 때, 베이스(110)의 상면(111)에 밀착될 수 있다. 스커트부(137)는 커버부(131)로 기판(20)을 덮은 상태에서 베이스(110)의 상면(111)에 안착되는 부분이다. 이에 따라 가이드 부재(130)는 베이스(110)에 안정적으로 배치될 수 있다.
커버부(131)와 스커트부(137) 사이에는 도 6과 같이 단차부(138)가 형성될 수 있다. 단차부(138)는 가이드 부재(130)를 베이스(110)에 안착하는 경우, 스커트부(137)가 다수의 고정 부재(120)에 의해 비 간섭될 수 있다. 이 경우, 다수의 고정 부재(120)가 단차부(138)에 의해 형성되는 홈에 끼워 맞춰지므로, 가이드 부재(130)는 기판(20)에 대하여 정렬될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 장치(100)는 가이드 부재(130)를 베이스(110)에 분리 가능하게 결합시키는 클램핑 부재(150)를 포함할 수 있다.
클램핑 부재(150)는 도 7과 같이 베이스(110)의 에지부와 스커트부(137)를 함께 파지하여 가이드 부재(130)를 베이스(110)에 안정적으로 고정할 수 있다.
클램핑 부재(150)는 도 7에 도시된 구조에 한정되지 않고 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 도면에 도시하지는 않았으나, 클램핑 부재(150)는 베이스(110)를 파지하는 제1 부재와, 스커트부(137)를 파지하는 제2 부재와, 제1 및 제2 부재를 록킹 및 언록킹 시키는 부재로 이루어질 수 있다. 또는, 클램핑 부재(150)는 제1 및 제2 부재와, 이들을 상호 탄성적으로 연결하는 탄성 부재를 포함할 수 있다.
이하, 본 개시의 일 실시 예에 따른 가이드 장치(100)를 적용하여 유체자가조립 방식으로 기판(20)에 다수의 발광 소자(140)를 전사하는 과정을 일 예를 설명한다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 전사 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 9 내지 도 14는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 전사 방법을 설명하는 도면들이다.
먼저, 가이드 장치(100)에 기판(20)을 배치한다(801, 도 8 참조).
도 9는 베이스(110)에 기판(20)을 안착하는 예를 나타낸 도면이다. 예를 들면, 도 9와 같이, 베이스(110)의 상면(111)에 기판(20)을 안착한다. 이 경우, 기판(20)은 실장면(21)이 베이스(110)로부터 멀어지는 상방향으로 배치될 수 있다.
기판(20)을 베이스(110)에 안착할 때, 기판(20)의 네 코너는 4개의 고정 부재(120)에 의해 베이스(110)에 안정적으로 배치될 수 있다.
도 10은 베이스(110)에 안착된 기판(20)의 실장면(21) 가이드 부재(130)로 덮는 예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 기판(20)을 베이스(110)에 안착한 후 가이드 부재(130)를 기판(20)의 실장면(21)을 덮는다. 이 경우, 가이드 부재(130)에 마련된 다수의 가이드 홀(133)은 기판(20)의 실장면(21)에 마련된 각 픽셀 영역(50, 도 3 참조)들에 대응할 수 있다.
도 11은 클램핑 부재(150)를 통해 가이드 부재(130)가 베이스(110)에 고정되는 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 기판(20)의 실장면(21)을 덮도록 가이드 부재(130)를 베이스(110)에 배치한 상태에서, 유체자가조립 시 기판(20)이 가이드 장치(100)로부터 분리되는 것을 방지하도록 다수의 클램핑 부재(150)를 이용하여 가이드 부재(130)를 베이스(110)에 고정시킨다.
한편, 기판(20)을 가이드 장치(100)에 고정하기 전에, 기판(20)과 각 발광 소자(140)에 각각 친수성 표면 처리를 할 수 있다. 예를 들면, 기판(20)의 각 픽셀 영역에 배치된 한 쌍의 기판 전극 패드(애노드(anode) 전극 단자, 캐소드(cathode) 전극 단자) 중에서 하나의 전극 단자(예: 애노드 전극 단자)가 위치한 열(L1)을 따라 친수성 표면 처리를 한다. 또한, 각 발광 소자(140)의 한 쌍의 전극 단자(애노드 전극 단자, 캐소드 전극 단자) 중에서 하나의 전극 단자에 친수성 표면 처리를 한다. 이 경우, 친수성 처리를 하는 전극 단자는 기판(20)의 친수성 처리된 기판 전극 패드와 동일한 애노드 전극 단자이다. 기판(20)과 각 발광 소자(140)를 친수성으로 개질하기 위한 친수성 표면 처리는 예를 들면, 화학적 처리 방식, 자외선 조사 방식, 산소 플라즈마 처리 방식 등을 적용할 수 있다.
도 12는 베이스(110)와 가이드 부재(130) 사이에 배치된 기판(20)을 유체자가조립을 위한 액체(liquid)(181)가 담긴 탱크(180)에 장입하는 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 가이드 장치(100)를 액체(181)가 담긴 탱크(180) 내에 장입하고(802, 도 8 참조), 다수의 발광 소자(140)를 탱크(180) 내 액체(181) 속으로 투입한다(803).
도 13은 발광 소자(140)가 가이드 부재(130)의 가이드 홀(133)을 통해 기판(20)에 전사되는 예를 나타낸 도면이다.
탱크(180) 내의 액체(181)를 순환시키면 액체(181) 내에 분산된(dispersed) 다수의 발광 소자(140)는 탱크(180) 내부에서 유동하다가 도 13과 같이 가이드 부재(130)의 각 가이드 홀(133) 속으로 삽입될 수 있다. 이 경우, 각 발광 소자(140)는 일면(예: 발광 소자(140)의 발광면)에 포스트(141)가 마련될 수 있다. 포스트(141)는 유체자가조립 시 발광 소자(140)가 가이드 홀(133)에 거꾸로 삽입되는 것을 방지할 수 있다.
각 발광 소자(140)는 가이드 홀(133) 속으로 삽입되면서 기판(20)의 친수성 표면 처리된 부분에 달라붙는다. 이와 같이, 유체자가조립을 통해 다수의 발광 소자(140)은 기판(20)에 각 위치에 배열될 수 있다(804, 도 8 참조).
가이드 부재(130)의 다수의 가이드 홀(133) 전체에 다수의 발광 소자(140)가 삽입되면, 가이드 장치(100)를 탱크(180)로부터 인출한다.
가이드 부재(130)를 기판(20)으로부터 분리하기 전에 프리 본딩(pre-bonding)을 진행할 수 있다(805, 도 8 참조). 예를 들면, 프리 본딩은 가압 부재로 다수의 발광 소자(140)를 기판(20) 측으로 소정의 압력으로 가압하는 열압착 공정을 진행하여 다수의 발광 소자(140)를 기판(20)의 실장면(21)에 본딩할 수 있다. 이 경우, 다수의 발광 소자(140)의 한 쌍의 전극 단자는 이에 대응하는 기판(20)의 실장면(21)에 배열된 한 쌍의 기판 전극 패드에 접합될 수 있다. 각 단자와 이에 대응하는 패드 간 접합은 가이드 부재(130)를 기판(20)으로부터 분리할 때 기판(20)에 전사된 발광 소자가 가이드 부재(130)와 함께 기판(20)에서 분리되지 않는 정도의 접합을 의미할 수 있다.
가이드 부재(130)는 열 압착 공정을 거치면서 변형이 발생하지 않도록 내열성을 가지는 합성수지이거나 금속 재질로 이루어질 수 있다.
각 발광 소자(140)에 마련된 포스트(141)는 가이드 부재(130)를 기판(20)으로부터 분리하기 전에 제거될 수도 있다. 다른 예에 따르면, 포스트(141)는 가이드 부재(130)를 기판(20)으로부터 분리한 후에도 계속해서 발광 소자(140)로부터 제거되지 않을 수 있다.
도 14는 발광 소자(140)의 전사가 완료된 기판(20)으로부터 가이드 부재(130)를 분리하는 예를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 다수의 클램핑 부재(150)를 베이스(110)와 가이드 부재(130)로부터 분리한 후, 가이드 부재(130)를 기판(20)(또는 베이스(110))으로부터 분리한다(806, 도 8 참조).
가이드 부재(130)를 기판(20)으로부터 분리한 후, 기판(20)을 베이스(110)로부터 분리할 수 있다.
이어서, 메인 본딩을 통해 다수의 발광 소자(140)를 기판(20)의 실장면(21)에 견고하게 접합할 수 있다(807, 도 8 참조).
메인 본딩은 프리 본딩과 마찬가지로 열압착 공정을 통해 이루어질 수 있다. 이 경우, 발광 소자(140)의 한 쌍의 전극 단자는 이에 대응하는 기판(20)의 실장면(21)에 배열된 한 쌍의 기판 전극 패드에 예를 들면, 유테틱 본딩(eutectic bonding)될 수 있다. 여기서, 유테틱 본딩은 전극 단자 및 기판 전극 패드를 이루는 합금의 구성 금속들이 일정 비율을 가질 때, 가열되는 금속이 고체와 액체의 중간 상태를 거치지 않고 최저 융점에서 바로 액체 상태로 변하는 것을 의미할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 가이드 장치(100)를 사용하면 실장면(21)에 실장홈이 형성되지 않은 기판(20)에 유체자가조립 방식으로 발광 소자(140)를 전사할 수 있다. 이에 따라, 기판(20)에 실장홈을 형성하기 위한 별도의 공정이 생략될 수 있어 제조 비용이 절감될 수 있고, 실장홈을 형성하는 과정에서 기판(20)이 손상되는 것을 근본적으로 차단할 수 있다. 또한, 실장홈이 없는 범용 기판을 사용하여 대면적 전사가 가능하므로 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 15 내지 도 19를 참조하여 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 가이드 장치들을 설명한다.
도 15를 참조하면, 일 실시 예에 따른 가이드 장치(200)는 기판(221)이 안착되는 베이스(210)와, 베이스(210)에 분리 가능하게 결합되는 가이드 부재(230)와, 베이스(210) 상에 가이드 부재(230)를 록킹 및 언록킹하기 위한 다수의 클램핑 부재를 포함할 수 있다. 클램핑 부재는 전술한 클램핑 부재(150)일 수 있다.
베이스(210)는 기판(221) 안착되는 베이스(210)의 상면에 기판(221)을 고정하는 다수의 고정 부재(220)가 배치될 수 있다. 베이스(210)는 전술한 베이스(110, 도 7 참조)와 동일하거나 유사한 구조 및 형상을 가질 수 있다.
가이드 부재(230)는 제1 영역(A1)에 제1 사이즈(S1)를 가지는 다수의 제1 가이드 홀(233)이 다수 형성될 수 있다. 가이드 부재(230)는 제2 영역(A2)에 제1 사이즈(S1)와 상이한 제2 사이즈(S2)를 가지는 다수의 제2 가이드 홀(234)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 사이즈(S1)는 제2 사이즈(S2) 보다 클 수 있다.
이와 같이, 가이드 부재(230)는 다수의 가이드 홀(233, 234)이 서로 다른 사이즈를 가질 수 있다. 이 경우, 실장면의 각 영역 별로 다른 사이즈의 발광 소자들은 기판(221)에 전사될 수 있다.
예를 들면, 가이드 부재(230)는 3개 이상의 서로 다른 사이즈를 가지는 다수의 가이드 홀이 형성될 수 있다. 이 경우, 동일 영역에 형성되는 가이드 홀들의 사이즈는 동일하며, 상이한 영역에 형성되는 가이드 홀들과 상이한 사이즈를 가질 수 있다.
도 16을 참조하면, 가이드 부재(330)는 하나의 영역(A11)에 다수의 제1 가이드 홀(333)이 형성되고, 다른 영역(A12)에 다수의 제2 가이드 홀(334)이 형성될 수 있다. 다수의 제1 가이드 홀(333)의 형상과 다수의 제2 가이드 홀(334)의 형상은 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 다수의 제1 가이드 홀(333)의 형상은 대략 사각형일 수 있다. 다수의 제2 가이드 홀(334)의 형상은 대략 원형일 수 있다.
다수의 제1 가이드 홀(333)의 형상은 대략 사각형으로 이루어지는 것을 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되지 않고 기판에 실장하고자하는 발광 소자의 형상에 대응하도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 다수의 제2 가이드 홀(334)의 형상은 대략 원형으로 이루어지는 것을 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되지 않고 기판에 실장하고자하는 발광 소자의 형상에 대응하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 다수의 제2 가이드 홀(334)의 형상은 다수의 제1 가이드 홀(333)의 형상과 상이할 수 있다.
도 17을 참조하면, 가이드 장치(400)는 다수의 기판 예를 들면, 제1 기판(421), 제2 기판(422) 및 제3 기판(423)을 함께 수용할 수 있다. 제1 내지 제3 기판(421, 422, 423)은 서로 다른 사이즈를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 기판(421)의 사이즈가 가장 크고 제3 기판(423)의 사이즈가 가장 작을 수 있다.
가이드 장치(400)는 베이스(410)와, 가이드 부재(430)와, 클램핑 부재를 포함할 수 있다.
도 18을 참조하면, 베이스(410)는 상면(411)에 다수의 제1 고정 부재(420)와 다수의 제2 고정 부재(420a)가 배치될 수 있다. 다수의 제1 고정 부재(420)와 다수의 제2 고정 부재(420a)는 각각 고정하는 기판의 사이즈에 따라 서로 다른 간격으로 베이스(410) 상에 배치될 수 있다.
예를 들면, 다수의 제1 고정 부재(420)는 대략 L자 형상으로 이루어질 수 있으며, 제1 기판(421)의 좌측 두 코너와 제3 기판(423)의 우측 두 코너를 고정할 수 있다.
예를 들면, 다수의 제2 고정 부재(420a)는 대략 T자 형상으로 이루어질 수 있으며, 제1 기판(421)의 우측 두 코너와, 제2 기판(422)의 네 코너와 제3 기판(423)의 좌측 두 코너를 고정할 수 있다.
이에 따라, 제1 내지 제3 기판(421, 422, 423)은 다수의 제1 및 제2 고정 부재(420, 420a)에 의해 베이스(410)에 고정될 수 있다.
가이드 부재(430)는 내측면(베이스(410)에 대향하는 면)에 제1 내지 제3 기판(421, 422, 423)의 각 실장면이 있는 부분이 고정되도록 다수의 격벽(439a, 439b)이 형성될 수 있다. 이 경우, 다수의 격벽(439a, 439b)은 가이드 부재(430)와 일체로 형성될 수 있다. 이와 같이 가이드 부재(430)는 내측면에 다수의 격벽(439a, 439b)에 의해 제1 내지 제3 기판(421, 422, 423)이 삽입되는 기판 삽입 홈(435a, 435b, 435c)들이 다수 마련될 수 있다.
도 17을 참조하면, 가이드 부재(430)는 제1 내지 제3 기판(421, 422, 423)에 각각 대응하는 3개의 영역(A41, A42, A43)에는 다수의 가이드 홀(433, 434, 435)이 형성될 수 있다. 이 경우, 3개의 영역(A41, A42, A43)에 형성된 다수의 가이드 홀(433, 434, 435)은 모두 동일한 사이즈(S41)를 가질 수 있다.
가이드 부재(430)는 일 실시 예에 따르면, 3개의 영역(A41, A42, A43) 중 적어도 하나의 영역에 형성된 가이드 홀들의 사이즈는 나머지 2개의 영역에 형성된 가이드 홀들의 사이즈와 상이할 수 있다. 또한, 가이드 부재(430)는 3개의 영역(A41, A42, A43) 중 적어도 하나의 영역에 형성된 가이드 홀들의 형상은 나머지 2개의 영역에 형성된 가이드 홀들의 형상과 상이할 수 있다.
도 19를 참조하면, 가이드 부재(630)는 기판의 하나의 픽셀 영역에 대응하는 다수의 가이드 홀이 형성될 수 있다. 하나의 픽셀 영역에 적색, 녹색, 청색 발광 소자가 배열되는 경우, 3개의 가이드 홀(633, 634, 635)이 형성될 수 있다.
하나의 픽셀 영역에 대응하는 3개의 가이드 홀(633, 634, 635)은 가이드 부재(630)에 서로 일정한 간격(예를 들면, 기판의 배치되는 디스플레이 피치에 대응하는 간격일 수 있다.)을 두고 반복해서 형성된다.
3개의 가이드 홀(633, 634, 635)은 서로 사이즈가 상이할 수 있다. 예를 들면, 제1 가이드 홀(633)은 제1 사이즈를 가지며, 제2 가이드 홀(634)은 제1 사이즈보다 작은 제2 사이즈를 가질 수 있다. 이는 발광 소자가 출사하는 광의 색상에 따라 발광 효율이 다를 수 있음을 고려한 것이다. 예를 들면, 적색 발광 소자를 기판에 가이드 하기 위한 가이드 홀(633)은 가장 큰 사이즈를 가지며 녹색 발광 소자를 기판에 가이드 하기 위한 가이드 홀(634)은 가장 작은 사이즈를 가질 수 있다. 나머지 가이드 홀(635)은 청색 발광 소자를 가이드할 수 있다.
서로 다른 사이즈의 발광 소자(예를 들면, 제1 발광 소자는 제1 사이즈를 가지며, 제2 발광 소자는 제1 사이즈보다 작은 제2 사이즈를 가질 수 있다)를 유체자가조립 방식으로 기판에 전사하는 경우, 가장 큰 사이즈의 발광 소자를 가이드 부재의 가이드 홀(633)을 통해 기판에 전사한다. 이와 같은 방법으로 사이즈가 큰 것부터 작은 것 순으로 순차적으로 가이드 부재(630)를 통해 기판에 발광 소자를 전사할 수 있다.
도 20은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 전사 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 21은 가이드 부재의 두께가 발광 소자의 두께 보다 작은 예를 나타낸 단면도이다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 전사 방법은, 가이드 부재(130', 도 21 참조)를 이용하여 유체 자가 조립으로 기판(20)에 다수의 발광 소자(140')를 전사한 후 가이드 부재(130')를 화학적 방식으로 제거할 수 있다. 이 경우, 가이드 부재(130')는 디스플레이에 형성된 각종 구성 요소들 및 베이스(110)를 용해하지 않는 용매(solvent)에 의해 용해될 수 있는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 가이드 부재(130')를 레진(resin)으로 제작하는 경우, 용매는 레진을 용해할 수 있는 성분을 가질 수 있다.
도 20을 참조하면, 기판의 실장면에 잉크젯 방식으로 접착제를 소정 패턴으로 도포할 수 있다(2001). 이 경우, 접착제는 기판의 실장면에 각 픽셀 영역에 마련된 한 쌍의 기판 전극 패드 상에 도포될 수 있다. 이 경우, 접착제는 도전성 필러를 포함할 수 있다.
한편, 발광 소자의 한 쌍의 전극 단자가 발광 소자의 상면(예를 들면, 발광면)에 형성되는 경우, 한 쌍의 전극 단자는 대응하는 한 쌍의 기판 전극 패드와 별도의 배선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 접착제는 발광 소자를 기판의 실장면에 전기적 연결 없이 물리적으로 부착시킬 수 있으면 충분하므로 비도전성 소재로 이루어질 수 있다.
이어서, 가이드 장치(100)에 기판(20)을 배치한다(2001). 예를 들면 베이스(110)의 상면(111)에 기판(20)을 안착한다. 기판(20)은 다수의 고정 부재(120, 도 9 참조)에 의해 베이스(110)에 안정적으로 배치될 수 있다.
기판(20)을 베이스(110)에 안착한 후, 가이드 부재(130)를 기판(20)의 실장면(21)에 정렬한다. 이 경우, 가이드 부재(130')에 마련된 다수의 가이드 홀(133')은 기판(20)의 실장면(21)에 마련된 각 픽셀 영역(50, 도 3 참조)들에 대응할 수 있다.
가이드 부재(130)는 기판(20)의 실장면(21)을 덮도록 베이스(110)에 배치된다. 이 상태에서, 유체자가조립 시 기판(20)이 가이드 장치(100)로부터 분리되는 것을 방지하도록 다수의 클램핑 부재(150)를 이용하여 가이드 부재(130)를 베이스(110)에 고정시킨다.
기판(20)을 가이드 장치(100)에 고정하기 전에, 기판(20)과 각 발광 소자(140)에 각각 친수성 표면 처리를 할 수 있다. 예를 들면, 기판(20)의 각 픽셀 영역에 배치된 한 쌍의 기판 전극 패드(애노드 전극 단자, 캐소드 전극 단자) 중에서 하나의 전극 단자(예: 애노드)가 위치한 열을 따라 친수성 표면 처리를 한다. 또한, 각 발광 소자(140)의 한 쌍의 전극 단자(애노드 전극 단자, 캐소드 전극 단자) 중에서 하나의 전극 단자에 친수성 표면 처리를 한다. 이 경우, 친수성 처리를 하는 전극 단자는 기판(20)의 친수성 처리된 기판 전극 패드와 동일한 애노드 전극 단자이다. 기판(20)과 각 발광 소자(140)를 친수성으로 개질하기 위한 친수성 표면 처리는 예를 들면, 화학적 처리 방식, 자외선 조사 방식, 산소 플라즈마 처리 방식 등을 적용할 수 있다.
가이드 장치(100)를 액체(181, 도 13 참조)가 장입된 탱크(180 도 13 참조) 내에 배치하고(2003), 다수의 발광 소자(140')를 탱크(180) 내 액체(181) 속으로 투입한다(2004).
이어서, 유체 자가 조립을 통해 기판(20)의 실장면(21)에 다수의 발광 소자를 배열한다(2005).
예를 들면, 탱크(180) 내의 액체(181)를 순환시키면 액체(181) 내에서 분산된 다수의 발광 소자(140')는 탱크(180) 내부에서 유동하다가 도 21과 같이 가이드 부재(130')의 각 가이드 홀(133') 속으로 삽입될 수 있다.
상기에서는 기판(20)이 장착된 가이드 장치(100)를 탱크(180)내의 액체(181)에 장입하여 유체 자가 조립을 진행하지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 기판(20)의 각 픽셀 영역에 배치된 한 쌍의 기판 전극 패드(애노드 전극 단자, 캐소드 전극 단자) 중에서 하나의 기판 전극 단자(예: 애노드 전극 단자)가 위치한 열을 따라 소수성 표면 처리를 한다. 또한, 각 발광 소자(140)의 한 쌍의 전극 단자(애노드 전극 단자, 캐소드 전극 단자) 중에서 하나의 전극 단자에 소수성 표면 처리를 한다. 이 경우, 소수성 처리를 하는 전극 단자는 기판(20)의 소수성 처리된 기판 전극 패드와 동일한 애노드 전극 단자이다.
소수성 표면 처리 후, 가이드 부재(130')의 상면에 소정 량의 물을 분사한다. 이 상태에서 다수의 발광 소자(140')를 가이드 부재(130')의 상면에 흩뿌린 상태에서 가이드 부재(130')의 상면으로부터 소정 간격으로 이격된 소정의 바(bar) 를 일 방향 및 그 역 방향으로 반복해서 이동시킨다. 다수의 발광 소자(140')는 바에 의해 밀려서 이동하다가 가이드 홀(133')로 삽입될 수 있다.
유체 자가 조립을 통해 다수의 발광 소자(140')가 다수의 가이드 홀(133')에 모두 삽입되면, 가압 부재로 다수의 발광 소자(140')의 상면을 가압하여 접착제에 의해 기판(20)의 실장면(21)에 부착하는 프리 본딩을 진행할 수 있다(2006).
도 21을 참조하면, 가이드 부재(130')의 두께(T3)는 다수의 발광 소자(140')의 두께(T4)보다 얇게 형성된다. 이에 따라 다수의 발광 소자(140')는 가이드 부재(130')에 간섭없이 가압 부재에 의해 가압될 수 있다. 프리 본딩 시 열을 가하지 않아도 접착제에 의해 발광 소자는 기판(20)의 실장면(21)에 안정적으로 부착될 수 있다.
한편, 발광 소자(140')는 전술한 발광 소자(140)와 달리 포스트(141)를 구비하지 않을 수 있다.
프리 본딩 후, 가이드 부재(130')는 화학적 방식으로 제거할 수 있다(2007). 예를 들면, 가이드 부재(130')를 레진(resin)으로 제작하는 경우, 레진을 용해할 수 있는 용매(solvent)를 이용하여 가이드 부재(130')를 제거할 수 있다. 이와 같이, 가이드 부재(130')는 1회용일 수 있다.
이어서, 메인 본딩을 통해 다수의 발광 소자(140')를 기판(20)의 실장면(21)에 견고하게 접합할 수 있다(2008).
메인 본딩은 프리 본딩과 상이하게 열압착 공정을 통해 이루어질 수 있다. 이 경우, 발광 소자(140)의 한 쌍의 전극 단자는 이에 대응하는 기판(20)의 실장면(21)에 배열된 한 쌍의 기판 전극 패드에 예를 들면, 유테틱 본딩(eutectic bonding)될 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 발광 소자의 한 쌍의 전극 단자가 상면(발광면)에 배치되는 경우 메인 본딩 과정을 생략할 수 있다. 이 경우, 발광 소자의 한 쌍의 전극 단자는 별도의 배선에 의해 기판(20)의 한 쌍의 기판 전극 패드에 각각 전기적 및 물리적으로 연결되는 공정이 추가될 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
본 개시는 유체자가조립 방식을 통해 발광 소자의 전사가 가능한 가이드 장치 및 이를 적용한 디스플레이 전사 방법에 관한 것이다.

Claims (15)

  1. 액체 내에서 발광 소자들을 기판으로 전사하기 위한 가이드 장치에 있어서,
    상기 기판을 지지하기 위한 베이스; 및
    상기 베이스의 일면에 상기 기판이 지지된 상태에서 상기 기판의 실장 면에 안착되도록 상기 베이스와 결합되는 가이드 부재;를 포함하며,
    상기 가이드 부재는, 상기 베이스와 결합되어 상기 기판을 파지한 상태로 상기 발광 소자들이 분산되어 있는 액체에 장입되면, 상기 발광 소자들을 상기 액체 내에서 상기 기판의 실장면에 배치되도록 각각 가이드하기 위한 가이드 홀들을 포함하는, 가이드 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 홀들의 일부는 제1 사이즈를 가지며,
    상기 가이드 홀들의 나머지는 상기 제1 사이즈와 상이한 제2 사이즈를 가지는, 가이드 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 홀들 각각은 동일한 사이즈를 가지는, 가이드 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 부재의 제1 영역으로 제공되는 상기 가이드 홀들 중에서 제1 가이드 홀들은 제1 사이즈를 가지며,
    상기 가이드 부재의 제2 영역으로 제공되는 상기 가이드 홀들 중에서 제2 가이드 홀들은 상기 제1 사이즈와 상이한 제2 사이즈를 가지는, 가이드 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 홀들 각각은 동일한 형상을 가지는, 가이드 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 부재의 제1 영역으로 제공되는 상기 가이드 홀들 중에서 제1 가이드 홀들은 제1 형상을 가지며,
    상기 가이드 부재의 제1 영역으로 제공되는 상기 가이드 홀들 중에서 제2 가이드 홀들은 상기 제1 형상과 상이한 제2 형상을 가지는, 가이드 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 부재는 제1 기판을 수용하도록 형성된 제1 기판 삽입 홈 및 제2 기판을 수용하도록 형성된 제2 기판 삽입 홈;을 포함하고,
    상기 제1 기판 삽입 홈과 상기 제2 기판 삽입홈은 상기 가이드 부재의 내측면에 마련되는, 가이드 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 부재의 두께는 상기 발광 소자들의 각각의 두께보다 작거나 같은, 가이드 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 부재는 용매에 의해 제거될 수 있는 물질을 포함하는, 가이드 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 부재를 상기 베이스에 고정하는 클램핑 부재를 더 포함하는, 가이드 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 베이스에 상기 기판을 고정하도록 형성된 고정 부재들을 포함하는, 가이드 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 고정 부재들은 상기 기판의 각 코너들을 지지하며 상기 기판의 각 코너들에 대응하는 위치에 제공되는 위치에 배치되는, 가이드 장치.
  13. 기판 상에 발광 소자들을 전사하는 방법에 있어서,
    가이드 장치에 기판을 결합하는 단계;
    함께 결합된 상기 기판 및 상기 가이드 장치를 액체에 장입하는 단계;
    상기 기판 및 상기 가이드 장치가 투입된 상기 액체 내로 상기 발광 소자들을 투입하는 단계;
    상기 가이드 장치에 제공된 각각의 가이드 홀들을 통해 상기 발광 소자들을 상기 기판 상에 배치하는 단계;
    상기 발광 소자들을 상기 기판에 고정하는 프리 본딩 단계; 및
    상기 기판을 상기 가이드 장치로부터 분리하는 단계;를 포함하는 전사 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액체 속으로 상기 발광 소자들을 투입하는 단계와 상기 발광 소자들을 상기 기판에 배치하는 단계는 적어도 2회 반복되며,
    적어도 2회 반복되는 상기 발광 소자들을 투입하는 단계에서 각 회 차는 상기 액체속으로 서로 상이한 사이즈의 발광 소자를 투입하고,
    제1 회 차에서 상기 액체속으로 투입하는 제1 발광 소자의 사이즈는 제2 회 차에서 상기 액체속으로 투입하는 제2 발광 소자의 사이즈보다 큰, 전사 방법.
  15. 기판 상에 발광 소자들을 전사하는 방법에 있어서,
    상기 기판에 접착제를 도포하는 단계;
    가이드 장치에 기판을 결합하는 단계;
    상기 기판 및 상기 기판에 결합된 상기 가이드 장치를 함께 액체에 장입하는 단계;
    상기 액체속으로 상기 발광 소자들을 투입하는 단계;
    상기 가이드 장치에 제공된 가이드 홀들을 통해 상기 발광 소자들을 상기 기판 상에 배치하는 단계;
    상기 발광 소자들을 가압하여 상기 접착제에 의해 상기 기판에 고정하는 프리 본딩 단계; 및
    상기 기판을 상기 가이드 장치로부터 화학적으로 제거하는 단계;를 포함하는, 전사 방법.
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