KR20180030454A - 발광 표시 장치의 유체 조립 시스템 및 방법 - Google Patents

발광 표시 장치의 유체 조립 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180030454A
KR20180030454A KR1020170118680A KR20170118680A KR20180030454A KR 20180030454 A KR20180030454 A KR 20180030454A KR 1020170118680 A KR1020170118680 A KR 1020170118680A KR 20170118680 A KR20170118680 A KR 20170118680A KR 20180030454 A KR20180030454 A KR 20180030454A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
well
emitting element
providing
substrate
Prior art date
Application number
KR1020170118680A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102037226B1 (ko
Inventor
켄지 사사키
존 슈 렐레 폴
울머 커트
중-짠 이
Original Assignee
일룩스 아이엔씨.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/266,796 external-priority patent/US9917226B1/en
Priority claimed from US15/410,195 external-priority patent/US10236279B2/en
Priority claimed from US15/410,001 external-priority patent/US9825202B2/en
Priority claimed from US15/412,731 external-priority patent/US10418527B2/en
Application filed by 일룩스 아이엔씨. filed Critical 일룩스 아이엔씨.
Publication of KR20180030454A publication Critical patent/KR20180030454A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102037226B1 publication Critical patent/KR102037226B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/33—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being semiconductor devices, e.g. diodes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/302—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements characterised by the form or geometrical disposition of the individual elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67121—Apparatus for making assemblies not otherwise provided for, e.g. package constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93—Batch processes
    • H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93—Batch processes
    • H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/95053—Bonding environment
    • H01L2224/95085—Bonding environment being a liquid, e.g. for fluidic self-assembly

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 발광 형 표시 장치 제작을 위한 유체 어셈블리 방법을 제공한다. 발광 기판은 상부 표면, 및 상부 표면에 형성된 복수의 웰을 구비한다. 각 웰은 제1 전기 인터페이스를 갖는 하부 표면을 구비한다. 또한 발광 소자의 액체 현탁액이 제공된다. 현탁액은 발광 기판을 가로 질러 흐르고 발광 소자는 웰에 포획된다. 발광 기판을 어닐링함으로써, 각 발광 소자와 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스와의 전기 접속이 이루어진다. 기판 또는 발광 소자의 공융 솔더 계면 금속뿐만 아니라 열 어닐링 전에 플럭스를 사용할 수 있다. 발광 소자는 그 상부면 (웰의 바닥면에 인접한) 상에 2개의 전기 접촉부를 갖는 표면 실장 발광 다이오드(SMLED)일 수 있다.

Description

발광 표시 장치의 유체 조립 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR THE FLUIDIC ASSEMBLY OF EMISSIVE DISPLAYS}
본 발명은 집적 회로(IC)에 관한 것으로, 특히 발광 표시 장치(디스플레이)의 제조를 위한 유체 조립 방법에 관한 것이다.
미세 제작된 전자 장치 및 서브 시스템을 도너 기판/웨이퍼로부터 넓은 면적 및/또는 비통상적인 기판으로 유체 이동시킴으로써 전자 및 광전자 장치의 적용 범위를 확장할 수 있는 새로운 기회가 제공된다. 예를 들어, 막대, 핀 또는 디스크와 같은 디스플레이 픽셀 크기의 LED(light emitting diode) 마이크로 구조는, 먼저 작은 크기의 웨이퍼에서 제조된 다음, 대형 패널 유리 기판으로 전달되어 직접 발광 디스플레이를 만들 수 있다. 미세 구조는 픽앤 플레이스(pick-and-place) 프로세스를 통해 전달된다. 그렇지만, 수백만 개의 소자를 포함하는 표시 장치에 있어서는, 이러한 프로세스를 완료하는 데 몇 시간이 걸릴 수 있으므로 비효율적이다.
미국 특허 제 7,774,929 호에 설명된 바와 같이, LED 및 집중형 태양전지와 같은 전자 장치의 유체 자기 조립(fluidic self-assembly)은 용융 솔더 모세관 경계면의 표면에너지 최소화에 의해 실현되며, 전극과의 기계적 및 전기적 연결 모두가 조립 중에 만들어질 수 있다. 한 국면에서는, 미국 특허 제 6,316,278 호에 설명된 바와 같이, 전자 장치는 모양이 일치하는 웰 구조에 캡처되고, 뒤따라 전기적 통합 프로세스가 진행된다.
기존의 유체 조립 프로세스로 해결해야 할 몇 가지 문제점은, 대규모의 분배 방법, 넓은 면적의 프레임 구동을 위한 마이크로 컴포넌트의 통합, 및 결함이 있는 마이크로 컴포넌트 수리의 잠재적 프로세스와 관련이 있다. 대규모의 경우, 기존의 유체 조립 마이크로 컴포넌트 캡처를 위한 최대 속도와 고속 어레이 조립을 위한 최소 분배속도의 이중 요구 사항으로 인해 어려움을 겪고 있다. 마찬가지로, 센티미터 이상의 전체 조립 기판에 대해 고수율에 필요한 마이크로 컴포넌트 분배 계획 및 유속 균일성을 달성하는 것은 매우 까다로운 작업이다.
조립된 마이크로 컴포넌트의 통합은 마이크로 컴포넌트를 위한 포토리소그래피에 의해 형성된 전극 증착을 통해 또는 조립 방식의 일부로서 제1 전극 접촉부에 접근한 위치에 제2 전기 접촉부의 적층에 의해 주로 수행된다. 그러나, 유체 조립 후의 대형 기판의 포토리소그래피는, 기판 표면 상의 임의의 잔류 마이크로 컴포넌트의 오염 특성 때문에 억제될 수 있다. 적층된 상부 접촉부는 디스플레이 애플리케이션을 위한 마이크로 컴포넌트에 대한 신뢰성 있는 전기적 연결을 충분히 입증하지 못했다.
마지막으로, 전기적으로 여기된 마이크로 컴포넌트의 결함을 감지하는 것은 수리를 진행하기 전에 검사를 할 수 있는 가장 유효한 방법이다. 상부 접촉 전극을 가지고 있는 조립된 마이크로 컴포넌트는 절연 매트릭스 내에 적어도 부분적으로 유지된다. 이 매트릭스에서 결함이 있는 마이크로 컴포넌트를 제거하는 것과 관련된 수리는 매우 어렵다. 또한, 결함이 있는 마이크로 컴포넌트를 보상하기 위해 어레이에 추가되는 유사하게 통합된 마이크로 컴포넌트는 전극 접촉 프로세스가 반복되는 것을 요구한다. 기술적인 대안이 존재할 수도 있지만, 더 비싸고, 시간이 많이 걸리고, 신뢰성이 떨어질 것으로 예상된다.
최소의 프로세스 단계로 발광 소자를 디스플레이 기판에 효율적으로 전달하기 위해 유체 조립 프로세스가 사용될 수 있다면 유리할 것이다.
본 발명에 개시된 유체 조립 및 배향 방법(orientation approach)은 각 마이크로 컴포넌트에 고분산 국부 응력(high-variance local forcing)을 사용한다. 이 고분산 응력은 속도의 고분산를 초래함으로써, 포획을 위한 최대 조립 속도가 존재하는 경우, 각 컴포넌트 속도가 최대 임계값 아래로 떨어지며 웰에 고정될 수 있다. 고분산에 대한 두 번째 이점은, 큰(미터 규모) 기판에 대한 컴포넌트의 분배가 비교적 빠르다는 것이다. 일단 웰에 침전되면, 최대 응력은 조립된 컴포넌트는 올바른 방향에서 벗어나지 않도록 하고 잘못된 방향의 컴포넌트는 제거되도록 한다. 이는 시간당 5600만 개가 넘는 디바이스의 외삽 조립율을 달성한 저비용, 고속 조립 방식을 제공한다. 이 조립 방법은 임의의 수의 기판에 적용할 수 있는 일반적인 방법이지만, 특히 포획용 웰 이외에 표면 조형이 제한적인 낮은 충전 팩터(fill factor, 충전율), 고영역 어레이에 매우 적합하다.
따라서, 발광 디스플레이(표시 장치)의 제조를 위한 유체 조립 방법이 제공된다. 이 방법은 상부 표면을 갖는 발광 기판 및 상부 표면에 형성된 다수의 웰을 제공한다. 각 웰은 제1 전기 인터페이스를 포함한 바닥 표면을 포함하며, 복수의 열배선과 행배선이 매트릭스를 형성하고 상기 복수의 열배선과 행배선은 복수의 열/행 교차점을 형성한다. 각 열/행 교차점은 대응하는 웰과 관련된다. 또한 발광 소자의 액체 현탁액이 제공한다. 액체는 예를 들어 알코올, 폴리올, 케톤, 할로카본 또는 물일 수 있다. 상기 방법은 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 현탁액을 흐르게 하고, 발광 소자는 웰에 포획된다. 발광 기판을 어닐링하여, 각 발광 소자와 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스 사이에 전기 접속이 이루어진다. 액체 현탁액은 솔더 플럭스를 포함할 수 있거나, 솔더 플럭스는 웰 내의 발광 소자를 포획하기 이전 및 이후에 그리고 기판을 어닐링하기 전에 별도의 단계에서 적용될 수 있다. 추가적인 프로세스 단계는 선택된 웰 위에 색상 변경 기구 및 광 확산 기구를 형성할 수 있다.
기판 또는 발광 소자 위에 공융 솔더 계면 금속을 사용하거나 열 어닐링 전에 플럭스를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 디메틸 암모늄 클로라이드, 디에탄올 아민 및 글리세롤 용액을 이소프로판올에 용해시킬 수 있다. 이 용액은 조립 유체(현탁액)로 사용하거나 조립 유체를 연소 및 증발을 통해 제거한 후 도입할 수 있다.
한 국면에서, 발광 소자는 그 상부 표면에 2개의 전기 접촉부(SMLED 상부 표면들은 웰의 바닥 표면에 인접한 웰 내로 향함)를 갖는 표면 실장 발광 다이오드(SMLED)이다. 상부 금속층, 추가적인 도전성 배선 또는 어닐링 후에 기판 상에 배선 본딩(bonding)을 형성할 필요 없이, 발광 소자와 웰의 제1 전기 인터페이스 사이의 전기적 접속이 이루어진다. 그렇지 않은 경우, 발광 소자가 수직 LED(상부 표면에 하나의 전기 접촉부 및 바닥 표면에 하나의 전기 접촉부가 있음)인 경우, 어닐링 후에 추가적인 금속화 단계가 필요할 수 있다. 일반적으로 발광 소자가 웰에 포획됨과 더불어 포획되지 않은 발광 소자는 수집되어 차후의 발광 디스플레이 제작을 위해 사용된다.
한 국면에서, 기판 상에 발광 소자를 분배하기 위한 보조기구가 계합된다. 보조기구의 일부 예로는 브러쉬(회전 또는 비회전), 와이퍼, 회전 실린더, 가압 유체 및 기계적 진동(예를 들어, 음향 또는 초음파)을 포함한다. 보조기구는 현탁액 내의 발광 소자 또는 발광 기판 상부 표면과의 접촉 또는 계합을 통해 기판 표면에 있는 발광 소자의 분포를 보조한다. 예를 들어, 발광 기판이 길이 및 너비를 가진다고 가정하면, 상기 방법은 발광 기판의 길이를 가로 질러 제1 방향으로 제1 속도로 상기 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 현탁액을 흐르게 한다. 적어도 발광 기판 너비와 동일한 회전축 및 브러쉬 길이를 갖는 보조기구 브러쉬는, 브러쉬 길이를 제1 방향으로 발광 기판의 길이를 가로 질러 평행 이동시킨다. 브러쉬를 처음으로 평행 이동함과 동시에, 브러쉬는 회전하여 제1 속도의 제1 국부 분산을 생성한다. 한 국면에서, 브러쉬 회전은 제1 속도보다 큰 국부 분산을 생성한다. 이 방법은 제1 방향 또는 반대 방향으로 브러쉬 평행 이동을 추가로 반복할 수 있고, 브러쉬 회전은 제1 속도보다 크거나 작은 국소 분산을 생성할 수 있다. 브러쉬는 분당 120 내지 300 회전(RPM) 범위의 속도로 회전할 수 있고, 3 내지 10 cm/s의 범위의 속도로 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 이동한다.
한 국면에서, 상기 표면 실장 발광 소자는 바닥 표면으로부터 연장되는 포스트로 제작되거나 혹은 수직 발광 소자는 상부 표면으로부터 연장되는 포스트로 제작된다. 그 다음에, 액체 현탁액이 기판 상부 표면을 가로 질러 흐를 때 발광 소자는 적어도 부분적으로 발광 소자 포스트 상에 생성된 토크(torque)에 응답하여 이동한다. 더 중요한 것은, 바닥 표면으로부터 연장되는 포스트는 발광 소자의 상부 표면을 배향하는 표면이 웰 바닥 표면 위에 놓이게 하여 웰 내에 발광 소자를 포획하는 것을 돕는다는 점이다.
이하에서 상기 방법에 대한 상세한 설명과 다른 형태의 발광 소자를 발광 기판에 전달하기 위한 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 발광 디스플레이(표시 장치)의 제조를 위한 유체 조립 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 단계 102에서 제공될 수 있는 예시적인 발광 기판의 부분 단면도 및 평면도이다.
도 3은 도 1의 단계 104 내지 108을 실행할 때의 국면을 나타내는 부분 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 예시적인 표면 실장 발광 다이오드(SMLED)를 도시하는 부분 단면도 및 평면도이다.
도 5는 예시적인 브러쉬 보조기구를 도시하는 사시도이다.
도 6은 포스트를 구비한 발광 소자에 의해 채워진 발광 기판의 부분 단면도이다.
도 7은 발광 디스플레이의 제조를 위한 유체 조립 방법의 제1 변형예의 흐름도이다.
도 8은 도 7에 의해 설명된 방법의 하나의 예시적인 버전을 지지하는 평면도이다.
도 9는 도 7에 의해 설명된 방법의 제2의 예시적인 버전을 지지하는 평면도이다.
도 10은 발광 디스플레이의 제조를 위한 유체 조립 방법의 제2 변형예의 흐름도이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 도 1의 단계 102에서 제공될 수 있는 제2의 예시적인 발광 기판의 부분 단면도 및 평면도이다.
도 12a 및 도 12b는 발광 소자 포스트의 표면 배향기능을 도시하는 부분 단면도이다.
도 13a, 도 13b, 도 13c는 발광 소자의 유체 조립에 있어서 포획 속도의 영향을 도시하는 부분 단면도이다.
도 14는 조립 중에 있어서의 유체 조립 현탁액 유체 드래그의 발광 소자 속도에 대한 영향을 나타내는 부분 단면도이다.
도 1은 발광 디스플레이(표시 장치)의 제조를 위한 유체 조립 방법을 예시하는 흐름도이다. 이 방법은 명확성을 위해 일련의 번호가 붙여진 단계로 묘사되어 있지만 번호 순서가 각 단계의 순서를 지정하는 것은 아니다. 이들 단계 중 일부는 스킵되거나, 병렬로 수행되거나, 엄격히 전후 순서를 유지할 필요없이 수행될 수 있다. 그러나, 일반적으로 이 방법은 표시된 단계의 번호 순서에 따라 진행된다. 이 방법은 단계 100으로부터 시작한다. 단계 102는 발광 기판을 제공한다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 단계 102에서 제공될 수 있는 예시적인 발광 기판의 부분 단면도 및 평면도이다. 발광 기판(200)은 상부 표면(202) 및 상기 상부 표면(202)에 형성된 제1 복수의 웰(204)(도시된 바와 같이 웰 204-0 내지 204-2)을 포함한다. 일반적으로, 기판 상부 표면(202)은 평면이고, 복수의 웰(204)은 유체 조립에 영향을 미치는 유일한 표면 형태 특징이 있다. 각각의 웰(204)은 선택적으로 솔더-코팅(solder-coated)될 수 있는 제1 전기 인터페이스(208)를 갖고 있는 바닥 표면(206)을 포함한다. 제1 전기 인터페이스(208-0 내지 208-2)가 도시되어 있다. 발광 기판(200)은 일반적으로 투명하며, 유리기판과 유리기판 상부를 덮는 유전체 재료를 포함하는 다층구조(도시되지 않음)일 수도 있으며, 상기 복수의 웰은 유전체 재료 내에서 형성된다. 발광 기판(200)은 또한 제1의 복수의 열배선(210)과 행배선(212)으로 형성된 매트리스를 포함하며, 복수의 열 배선(210)과 행 배선(212)은 열/행 교차점(214)을 형성한다. 행 배선(212-0 내지 212-3) 및 열/행 교차점(214-0 내지 214-2)이 도시되어 있다. 각 열/행 교차점(214)은 대응하는 웰(204)과 관련된다. 예를 들어, 열/행 교차점(214-0)은 웰(204-0)과 관련된다. 열 배선(210)과 행 배선(212)은 간단한 수동 매트릭스를 형성하여, 발광 소자를 선택적으로 여기하거나 또는 이하에서 설명되는 바와 같이 동일한 목적을 위해 능동 매트릭스의 일부가 될 수 있다. 이러한 이유로, 이 도면에는 열, 행 및 전기 인터페이스간의 상호 연결에 대한 세부 사항이 도시되어 있지 않다.
도 11a 및 도 11b는 각각 도 1의 단계 102에서 제공될 수 있는 제2의 예시적인 발광 기판의 부분 단면도 및 평면도이다. 이 국면에서, 상기 발광 소자는 도 4a 및 도 4b에서 상세하게 도시된 바와 같이 표면 실장 발광 다이오드(SMLED)이다. 후술하는 바와 같이, SMLED는 상부 표면에 두 개의 전기 인터페이스가 형성되어 있고, 상기 상부 표면은 웰의 바닥 표면(206)과 대향하는 표면이다. 결과적으로, 두 개의 전기 인터페이스가 웰 바닥 표면(206) 상에 형성되고, 이들은 제1 전기 인터페이스(208-0 내지 208-2) 및 제2 전기 인터페이스(209-0 내지 209-2)이다. 이 국면에서, 발광 기판(200)은 열 및 행 배선을 포함하는 수동 매트릭스로 형성되어 SMLED를 선택적으로 여기할 수 있다. 도시된 바와 같이, 열 배선(210)은 웰들(204-0 내지 204-2)의 행에서 제1 전기 인터페이스(208-0 내지 208-2)에 접속되고, 행 배선(212-0 내지 212-2)은 웰들(204-0 내지 204-2)의 열에서 제2 전기 인터페이스(1100-0 내지 1100-2)에 접속된다.
도 1로 돌아가면, 단계 104는 발광 소자의 액체 현탁액을 제공하고, 단계 106은 현탁액을 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 흐르게 한다. 단계 104의 액체는 알콜, 폴리올, 케톤, 할로카본 또는 물 등 다수의 유형 중 하나일 수 있다. 단계 108은 웰 내의 발광 소자를 포획한다. 한 국면에서, 단계 104는 솔더 플럭싱제를 포함하는 발광 소자의 액체 현탁액을 제공한다. 또는 부가적으로, 상기 복수의 웰(단계 108)에서 발광 소자를 포획한 후 기판에 대하여 어닐링(단계 110)하기 전에, 단계 109a는 발광 소자가 채워진 웰을 솔더 플럭싱제로 채운다.
도 3은 도 1의 단계(104 내지 108)를 실행할 때의 국면을 나타내는 부분 단면도이다. 액체 현탁액(300)은 발광 소자(302)를 포함하고, 그 일부 발광 소자(302)는 웰(204) 중에 포획되어 있으며, 발광 소자는 적어도 하나의 제1 전기 접촉부(304)를 갖고 있다. 발광 소자의 제2 전기 접촉부(306)가 또한 도시되어 있다. 접촉부(304)와 접촉부(306)는 모두 발광 소자(302)의 상부 표면(308)에 형성되어 있다. 마찬가지로, 제2 전기 인터페이스(310)는 각각의 웰 바닥 표면(206) 상에 형성된다.
도 1로 돌아가면, 단계 110은 발광 기판을 어닐링한다. 어닐링에 응답하여, 단계 112는 각 발광 소자를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 연결한다. 상기한 바와 같이, 웰의 제1 전기 인터페이스는 솔더 코팅될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 발광 소자 상의 전기 접촉부 또는 다수의 전기 접촉부는 솔더 코팅될 수 있다. 어닐링은 사용되는 솔더를 녹일 수 있을 정도로 충분히 높은 온도에서 수행된다.
기판 또는 발광 소자 상의 공융 솔더 계면 금속뿐만 아니라 열 어닐링 전에 플럭싱제(fluxing agent)를 사용하는 것이 바람직하다. 원자 농도(at %)를 사용하면, Au28/Ge62 솔더 공융은 융점(MP)이 361이고, In49/Sn51 솔더의 융점은 120이다. 순수한 인듐은 156 ℃이지만 압력 없이는 접착(bonding)할 수 없는 단점이 있다. 상기 플럭싱제는 이소프로판올, 유기산 또는 로진계 플럭스에 용해된 디메틸 암모늄 클로라이드, 디에탄올 아민 및 글리세롤 용액일 수 있다. 이 용액은 조립 유체(현탁액)로 사용하거나 조립 유체를 연소 및 증발을 통해 제거한 후 도입할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 예시적인 표면 실장 발광 다이오드(SMLED)를 도시하는 부분 단면도 및 평면도이다. 도 3에 도시된 발광 소자는 예를 들어 SMLED일 수 있다. SMLED(302)는 n-도펀트 또는 p-도펀트를 함유한 제1 반도체 층(402)을 포함한다. 제2 반도체 층(404)은 제1 반도체 층(402)에 사용되지 않는 도펀트를 함유한다. MQW 층(406)은 제1 반도체 층(402)과 제2 반도체 층(404) 사이에 위치한다. MQW 층(406)은 일반적으로 일련의 양자 웰 층(전형적으로 5개의 층, 예를 들어 5 nm 인듐 갈륨 나이트라이드(InGaN) 및 9 nm n-도핑된 GaN(n-GaN))을 포함한다. 또한, MQW 층과 p-도핑된 반도체 층 사이에 알루미늄 갈륨 나이트라이드(AlGaN) 전자 차단층(도시되지 않음)이 있을 수 있다. 외부 층은 약 200nm 두께의 p-도핑된 GaN(Mg 도핑)일 수 있다. 보다 높은 인듐 함량이 MQW에 사용되는 경우, 고휘도 청색 LED가 형성될 수 있거나, 녹색 LED가 형성될 수 있다. 가장 실용적인 제1 및 제2 반도체 층 재료는 청색 또는 녹색 광을 발광할 수 있는 질화 갈륨(GaN) 또는 적색 광을 발광할 수 있는 알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드(AlGaInP)이다.
한 국면에서, 제1 전기 접촉부(304)는 링으로서 구성되고, 제2 반도체 층(404)은 원반형이며, 그 둘레는 제1 전기 접촉부(304) 링의 밑에 형성된다. 상기 제2 전기 접촉부(306)는 제1 전기 접촉부(304) 링 둘레 내에 형성되고, 제1 반도체 층(402) 및 MQW 층(406)은 제2 전기 접촉부(306)의 밑에 적층된다. 제1 전기 접촉부(304) 링 둘레와 제2 전기 접촉부(306) 사이에 도랑(moat)이 형성되고, 상기 도랑은 전기 절연체(408)로 채워져 있다. SMLED의 추가적인 세부 사항은 Schuele 등이 발명한 발명의 명칭이 "DISPLAY WITH SURFACE MOUNT EMMISIVE ELEMENT"(출원번호: 15/410,001, 출원일: 2017/01/19)인 특허에서 제공되며, 상기 특허를 참조하여 인용한다. 유리하게는, SMLED가 사용되면, 단계 112에서 각 발광 소자와 제1 인터페이스 사이에 전기적으로 접속하는 단계는, 상부 금속층, 추가적인 도전성 배선 또는 어닐링 후에 기판 상에 배선 본딩(bonding)을 형성할 필요 없이, 발광 소자에 외부 압력을 가할 필요없이 각 발광 소자와 제1 전기 인터페이스 사이를 접속할 수 있다. 도시된 바와 같이, 한 국면에서, SMLED는 정렬 및 배향에 사용되는 포스트(post)(410)를 포함한다.
보다 명확하게는, 단계 102는 발광 기판을 제공하고, 웰의 바닥 표면에는 제1 전기 인터페이스 및 제2 전기 인터페이스가 있다. PM(Passive Matrix)을 사용할 경우, 열배선 및 행배선은 제1 전기 인터페이스와 제2 전기 인터페이스에 연결된다. AM(active matrix)이 사용되는 경우, 열배선 및 행배선은 각 웰과 관련된 구동 회로를 사용가능하게 하기 위해 이용되며, 상기 구동 회로의 출력은 제1 전기 인터페이스에 연결된다. AM의 경우에, 발광 기판 내의 배선 매트릭스는 DC 전력을 각 구동 회로에 연결하는 배선을 더 포함한다. 발광 기판은 또한 각각의 웰의 제2 전기 인터페이스에 접속된 전기 인터페이스의 기준 전압 네트워크를 포함한다. AM 및 PM 실시가능성(enablement)에 대한 추가적인 세부 사항은 본 출원의 우선권을 주장하는 특허 출원 15/410,001에서 제공한다.
계속해서, 단계 104는 표면 실장 발광 소자(예를 들어, SMLED)의 액체 현탁액을 제공하며, 상기 표면 실장 발광 소자는 상부 표면과 바닥 표면을 포함하고, 상기 상부 표면에는 제1 전기 접촉부 및 제2 전기 접촉부가 형성되어 있다. 단계 108에서 웰 내의 발광 소자를 포획하는 단계는 대응하는 웰 바닥 표면 위에 직접적으로 각 표면 실장 발광 소자의 상부 표면이 놓이게 하는 단계를 포함한다. 어닐링(단계 112)에 응답하여 대응하는 웰 내의 제1 전기 인터페이스에 각각의 발광 소자를 전기적으로 접속시키는 단계는 각각의 표면 실장 발광 소자의 제1 전기 접촉부를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 접속시키는 단계를 포함하며, 각각의 표면 실장 발광 소자의 제2 전기 접촉부를 대응하는 제2 전기 인터페이스에 전기적으로 접속시키는 단계를 포함한다.
다른 국면에서, 단계 104는 제1 전기 접촉부를 구비한 상부 표면 및 제2 전기 접촉부를 구비한 바닥 표면을 구비한 수직 발광 소자의 액체 현탁액을 제공한다. 단계 108은 대응하는 웰 바닥 표면 위에 발광 소자의 상부 표면이 직접 놓이도록 포획하고, 단계 112는 각각의 발광 소자의 제1 전기 접촉부를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 접속시킨다. 이 국면에서, 단계 112에서 발광 소자의 제1 전기 접촉부를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 접속시킨 후에, 단계 114는 발광 기판 상부 표면 위에 놓이는 기준 전압 계면층을 형성한다. 본 기술 분야에서 이해되는 바와 같이, 이러한 단계는 기판 상부 표면 상에 절연층을 증착시키고, 절연층을 관통하는 접촉 홀을 형성되도록 에칭하여, 이후에 형성되는 기준 전압 계면층이 제2 전기 접촉부와 연결되도록 한다. 단계 116은 각각의 수직 발광 소자의 제2 전기 접촉부를 기준 전압 계면층에 연결한다. 예를 들어, 박막 프로세스는 발광 기판 상부 표면 상에 금속 배선 상호 접촉을 형성하는데 사용될 수 있다. 수직 발광 소자를 사용하는 수동 매트릭스 설계의 경우에, 열/행 매트릭스의 일부(예를 들어, 열배선)는 단계 102에서 제공되고, 또한 열/행 매트릭스의 일부(예를 들어, 행배선)는 단계 114에서 제공된다.
한 국면에서, 단계 107은 선택적으로 발광 소자를 분배하기 위한 보조기구를 사용한다. 보조기구는 예를 들어 브러쉬(회전 또는 비회전), 와이퍼, 회전 실린더, 가압 유체 또는 기계적 진동일 수 있다. "유체"는 가스 또는 액체일 수 있다. 기계적 진동의 예로는 음향 및 초음파 진동이 있다. 그 다음에, 단계 108은 보조 기구가 현탁액 중의 발광 장치 내의 발광 소자와 계합하거나 발광 기판 상부 표면과 계합하는 것에 응답하여 적어도 부분적으로 발광 소자를 포획한다.
도 5는 예시적인 브러쉬 보조기구를 도시하는 사시도이다. 도 1 및 도 5에서 도시된 바와 같이, 단계 102는 길이(500) 및 너비(502)를 갖는 발광 기판(200)을 제공한다. 단계 106은 발광 기판(200)의 길이(500)를 가로 질러 제1 방향(504)으로 제1 속도로 현탁액을 공급한다. 그리고 단계 107에서 브러쉬(506)를 사용하고, 상기 브러쉬(506)는 회전축(508) 및 브러쉬 길이(510)를 갖고 있으며, 상기 브러쉬 길이(510)는 적어도 후속 단계 중의 발광 기판(200)의 너비(502)와 같다. 첫 번째 평행 이동 중에, 브러쉬 길이(510)를 제1 방향(504)으로 발광 기판(200)의 길이(500)를 가로 질러 평행 이동시킨다. 한 국면에서, 단계 107a는 3 내지 10 cm/s의 범위의 속도로 브러쉬를 이동시킨다. 브러쉬를 처음 평행 이동함과 동시에, 단계 107b는 브러쉬를 회전시켜 제1 속도의 제1 국부 분산을 생성한다. 도시된 바와 같이, 제1 국부 분산은 제1 속도보다 큰 속도이다. 혹은, 제1 국부 분산은 제1 속도보다 낮은 속도일 수도 있다. 한 국면에서, 단계 107b는 브러쉬를 분당 120 내지 300 회전(RPM) 범위의 속도로 회전시킨다. 하나의 예에서는, 기판 표면에서의 브러쉬 선형 속도(linear velocity)는 35cm/s이고, 브러쉬에 의해 밀려 나온 현탁액의 이동 앞부분에는 저속 포획 영역이 발생한다.
예를 들어, 보조기구로 사용되는 원통형 브러쉬는 외경이 50 mm이고, 직경이 75 마이크론인 나일론 또는 폴리프로필렌으로 형성된 3 mm의 복수의 다발(tuft)로 구성될 수 있으며, 다발의 중심점으로부터 중심점까지 간격은 6 mm이며, 상기 복수의 다발은 밀집된 나선형 패턴 또는 2방향 나선형 패턴으로 배열될 수 있다. 이 치수는 마이크로 컴포넌트 및 캐리어 유체와 바람직한 상호 작용을 하는 비혼입 물질로 만들어진 미세하고 밀집된 다발을 가진 원통형 브러쉬를 설명하기 위해 제공된다.
하나의 특정 예에서, 브러쉬는 기판의 제1 에지에서 시작한다. 첫 번째 단계에서 브러쉬는 기판의 제2 에지로 이동하여 시계 반대 방향으로 회전함으로써 국부 분산을 증가시킨다. 두 번째 단계에서는 브러쉬가 제2 에지에서 가까운 거리에 멈추고 회전이 반대방향인 시계 방향으로 회전한다. 세 번째 단계에서 브러쉬는 제2 에지로 계속하여 이동한 다음, 다시 반대쪽 제1 에지 방향으로 이동하고, 계속하여 시계 방향으로 회전한다. 네 번째 단계에서 브러쉬는 제1 에지에서 가까운 거리에서 멈추고, 회전은 시계 반대 방향으로 바뀐다. 다섯 번째 단계에서 브러쉬는 제1 에지로의 이동을 완료한다. 또한 선택적으로, 상술한 단계가 반복될 수 있다.
기판이 일정한 각도로 비스듬히 기울어진 경우, 제1 속도 유속은 중력으로 구동될 수 있다. 유속은 진동하거나 펄스화될 수도 있다. 또한, 현탁액 내의 발광 소자의 속도는 반드시 액체의 속도와 동일하지는 않다는 것을 알아야 한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 제1 속도는 액체 속도를 나타낸다.
한 국면에서, 액체 현탁액은 이소프로판올 중에 두께가 2 내지 8 미크론이고, 직경 혹은 최대 단면 치수가 20 내지 150 미크론의 고농도의 LED를 배치한 것이다. 낮은 두께의 이소프로판올이 기판 표면 위에 존재하고 나일론 또는 폴리프로필렌 솔(bristle)을 구비한 수평 축 브러쉬가 표면에 가깝게 회전한다. 브러쉬는 기판의 한 치수와 길이가 동일하고 가로 질러 표면을 완전히 커버할 수 있다. 평행 이동 중에, 회전은 초기에 액체 현탁액과 접촉하는 브러쉬의 선형 속도가 평행 이동 및 보다 큰 크기와 동일한 방향으로 된다. 이러한 방식으로, 브러쉬는 기판 표면을 가로 질러 발광 소자들을 수집한다. 각각의 발광 소자는 일반적으로 비교적 큰 초기 속도(브러쉬 선형 속도와 유사한 속도)로 이동 지점에서 빠르게 이동하고, 표면에 다시 정착하기 전에 브러쉬에서 멀리 이동한다. 일반적으로 침전을 통하여 웰에 조립될 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 포획 속도의 발광 소자의 유체 조립에 대한 영향을 도시하는 부분 단면도이다. 임계 포획 속도(VCRIT)보다 작거나 같은 발광 소자 속도(VO)에서, 발광 소자(302)는 웰(204) 내에 포획될만큼 충분히 느리게 이동한다. 임계 포획 속도는 발광 소자에 대한 초기 조건으로 표현되며, 유체 역학, 발광 소자 및 국부 기판 형태 및 웰에 대한 초기 발광 소자 위치와 결합되고, 속도 등급(order of magnitude)을 정의하여, 속도 등급보다 클 경우 발광 소자를 포획할 수 없고, 속도 등급보다 작을 경우 발광 소자를 포획할 수 있다. 결정 인자는 웰 측벽과 발광 소자 사이의 상호 작용이 발광 소자에 저항력을 제공하는지 여부이다. 이와 같이, 발광 소자의 대부분이 기판 상부 표면의 평면 아래로 가라앉았다고 하더라도, 발광 소자를 인도하는 측벽 에지가 기판 상부 표면의 평면 상에 전체적으로 존재한다면, 유체 응력이 발광 소자를 웰 밖으로 밀어낸다. 반대로, 발광 소자의 선단 에지가 웰 측벽에 의해 포획되면, 그 운동량(momentum)은 기판으로 전달되고 웰 내부로 가라앉을 가능성이 있다. 발광 소자에 대한 일정한 하향력(유체 역학에 의한 응력을 포함하지 않음)은 유체에 의해 부력과 반대되는 중력이다. 이와 같이 VCRIT는 유체 밀도뿐만 아니라 형태 및 초기 조건에 의해 결정된다.
임계 포획 속도는 도면에서 2차원으로 표현되지만, 실제로는 발광 소자 이동 경로가 웰 중심을 통과하지 않을 수 있으므로 2차원 도면의 내부 또는 외부로 이동하는 컴포넌트가 포함될 수 있다. 비교적 먼 웰 측벽과 접촉하기 이전에 발광 소자의 드롭이 발광 소자가 포획되었는지 여부를 결정하고, 중심을 경유하는 경로가 발광 소자가 측벽과 접촉하지 않고 취할 수 있는 가장 긴 경로를 나타내기 때문에, 웰의 중심을 벗어나는 발광 소자를 포획하려면 더 낮은 속도가 필요하다. 달리 말하자면, 임계 포획 속도의 크기는 웰의 중심을 통과하는 발광 소자에 대해 묘사되며 조립의 최대 한계(1등급)를 나타낸다. 실제로 수율을 높이려면 최소 발광 소자 속도가 여기에 묘사된 VCRIT보다 훨씬 낮아야 한다.
도 14는 조립 프로세스 중에 유체 조립 현탁액 저항력의 발광 소자 속도에 대한 영향을 도시하는 부분 단면도이다. 임계 캐리어 유체 속도(VCRIT)보다 큰 캐리어 유체 속도(V)에서, 브러쉬(506)는 기판(202)의 표면으로부터 멀어지는 방향으로 발광 소자 디스크를 추진한다. 도시된 바와 같이, 발광 소자(302) 상의 힘은 브러쉬(506)의 횡 방향 속도(1400) 및 브러쉬의 회전 속도(1402)의 함수일 수 있다. 유체는 난류가 될 수 있고 발광 소자의 이동은 전반적인 유체 흐름(초기 브러쉬 스트로크를 넘어)과 독립적이다. 일반적으로 브러쉬 영역 근처에 발광 소자가 고밀도로 존재하며, 유체의 유동(흐름)을 통하여 발광 소자는 앞으로 분산되고, 저항력에 의하여 감속되며, 브러쉬가 도착하기 전에 최종적으로 웰에 정착한다. 따라서 브러쉬의 초기 속도는 반드시 매우 높지만 발광 소자(302)는 속도가 감속되어 VCRIT 아래의 속도로 된다. 이는 브러쉬 방법의 주요한 이점이다. 더 높은 속도의 브러쉬는 방향이 잘못 지정된 발광 디스크를 분해하고 발광 소자의 고밀도 웨이브 프론트를 밀어 넣어 브러쉬보다 먼저 정착할 수 있는 기회를 제공한다. 브러쉬 속도(주로 브러쉬 회전 속도로부터)는 배향된 디스크에 대한 제거력 창에 의해 선택되며, 브러쉬의 직선 이동 속도는 액체 내의 발광 소자의 침전 시간에 의해 선택된다. 이러한 방식으로, 이 조립 방법은 각각의 발광 소자 조립 속도(VCRIT에 의해 제한)를 전체 디스플레이 조립 속도로부터 분리한다.
조립은 한번으로 거의 완료되지 않으므로 일반적으로 여러 번 방향을 바꾸어서 평행 이동 및 회전시킬 필요가 있다. 그러나, 평행 이동과 회전은 동시에 방향을 바꿀 필요는 없다. 기판 표면 위의 조립되지 않은 컴포넌트(즉, 웰 내에 위치되지 않음) 비율을 줄이기 위해, 모든 조립되지 않은 컴포넌트가 조립 영역으로 되돌아 갈 때까지 브러쉬가 전과 동일한 방향으로 평행 이동하는 동안 먼저 회전 방향을 바꾸고 난 다음에, 브러쉬의 이동 방향을 바꾼다.
한 국면에서, 조립시의 발광 소자 최대 국부 밀도는 약 0.3 내지 0.8 모노레이어의 컴포넌트이며, 포획을 위해 침전을 위한 공간은 다수의 기회를 갖는다. 발광 소자가 포획되면, 이동하는 브러쉬 앞에 포획되지 않은(정렬되지 않은) 발광 소자 및 유체 현탁액을 추가로 보급하는 것이 바람직하다. 초과의 컴포넌트를 사용하면 좋은 결과를 얻을 수 있다. 즉, 포획 수율을 향상시키고 조립 시간을 단축시키기 위해, 조립 면적에 걸친 액체 현탁액의 컴포넌트 수는 포획 포인트 수의 최소 50 %를 초과하여야 한다. 모든 위치(웰)가 정확하게 배향된 발광 소자로 채워진 후, 과도한 조립되지 않은 컴포넌트는 동일한 브러싱 도구를 사용하지만 다른 방법(예를 들어, 균일한 회전 방향으로 기판 영역을 넘어서는 범위로 브러쉬를 이동시키는 방법)으로 제거된다. 제거된 컴포넌트는 재사용을 위해 저장소에 수집된다(단계 109a 및 109b).
이러한 방법을 채용하는 요소는 조립 동안 또는 조립 후에 증착된 금속을 통해 전기적 접촉이 발생하는 것이 아니라, 발광 소자와 기판 계면 금속의 공융(eutectic) 용해 온도를 초과하는 어닐링(annealing) 중에 일어나는 것이다. 일부 종래 기술의 방법은 용융된 솔더 조립용 수성 현탁액에서 HCl과 같은 플럭싱제를 포함하지만, 이 방법은 솔더 접촉을 점차적으로 용해시켜 마이크로 컴포넌트에 대한 일관된 전기적 연결을 어렵게 만든다. 본원에서 사용된 플럭스의 농도는 초기에는 부식제가 되지 않을 정도로 낮지만, 어닐링 동안 잔류 이소프로판올이 먼저 휘발되고 이어서 글리세롤이 휘발된다. 각 단계에서, 플럭스제의 농도가 증가하여 표면 산화물과 오염물을 제거함으로써 깨끗한 금속 표면에서의 접착을 가능하게 한다. 픽앤 플레이스 방식과는 달리, 이 방식은 부품 인터페이스에 외부 압력을 가하지 않고도 우수한 전기 접촉을 달성할 수 있다.
한 국면에서, 단계 106은 발광 소자가 현탁액 중에서 흐르게 하고, 여기서 발광 소자는 발광 기판 상부 표면에서 액체보다 높은 점유 체적 백분율을 갖는다. 관련된 변형예에서, 단계 106은 0.3 내지 0.8 모노레이어의 범위에서 현탁액 내의 발광 소자의 최대 국부 밀도를 생성함으로써, 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 현탁액을 흐르게 한다.
도 6은 포스트를 구비한 발광 소자에 의해 채워진 발광 기판의 부분 단면도이다. 도 1 및 도 6을 참조하면, 단계 104는 바닥 표면(602)으로부터 연장되는 포스트(600)를 구비한 발광 소자(302)의 액체 현탁액을 제공한다. 이 예에서 발광 소자는 표면 실장 발광 소자이다. 단계 106은 액체 현탁액이 기판 상부 표면을 가로 질러 이동함으로써, 적어도 부분적으로 발광 소자 포스트(600) 상에 생성된 토크에 응답하여 발광 소자를 이동시킨다. 또한, 발광 소자를 웰 내에 포획하는 단계(단계 108)는 발광 소자 포스트(600)에 응답하여 웰 바닥 표면 위에 발광 소자 상부 표면(308)이 직접 놓이도록 하는 단계를 포함한다.
도 12a 및 도 12b는 발광 소자 포스트의 표면 배향기능을 도시하는 부분 단면도이다. 유체 조립 동안, 유체 흐름(화살표 1200으로 표시됨)은 발광 기판(200)의 표면을 가로지르는 발광 소자(302)의 포스트(600)에 드래그력을 초래한다. 포스트(600)가 발광 소자 바닥 표면(602)으로부터 연장되기 때문에, 드래그력은 플레이트 다이오드의 표면 방향에 대한 비대칭적 영향이 있다. 특히, 드래그력은 회전의 고정된 회전 지점(예를 들어, 발광 기판(200)의 표면과 접촉하는 발광 소자의 에지)에 대하여 긍정적인 모멘트(positive moment)를 생성하여, 발광 소자(302)를 거꾸로 되지 않는 배향으로 뒤집는다. 반대로, 액체 유동으로 인해 거꾸로 되지 않은 발광 소자(302) 상의 드래그력은 주로 포스트(600) 주위의 섭동에 기인하고, 발광 소자(302)에 가해지는 힘은 네거티브 순 모멘트(negative net moment)를 유도한다. 이러한 네거티브 모멘트는 발광 소자의 선단 에지(즉, 화살표(1200)의 방향으로 이끄는 에지)를 하강시키고 발광 소자를 거꾸로 되지 않는 배향으로 안정화시킨다.
웰(204)에서 거꾸로 되지 않은 배향으로 침전된 발광 소자(302)(도 12a 참조)와, 웰(204)에서 거꾸로 된 배향으로 침전된 발광 소자(302)(도 12b 참조) 사이에는, 드래그력의 유사한 비대칭 충돌이 발생한다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 액체 유동에 의해 야기된 발광 소자(302)의 우측 하부 코너 부근의 임의의 모멘트는 바닥 표면(602)에 가해지는 힘에 의해 상쇄되고, 네거티브 순 모멘트는 웰(204)에 침전된 발광 소자를 유지하려고 한다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 발광 소자(302)가 웰(204)에서 뒤집힐 때, 바닥 표면(602)은 유체 유동으로부터 긍정적인 순 모멘트를 발생시키는 하이드로포일(hydrofoil, 수중 날개)로서 작용하고, 긍정적인 순 모멘트는 발광 소자(302)가 화살표(1202)에 의해 지시된 방향으로 플립하도록 하여, 발광 소자가 웰(204) 밖으로 밀려나고 액체 흐름이 발광 소자를 다른 하류 웰 쪽으로 이동시켜 거꾸로 배향되지 않도록 할 수가 있다.
한 국면에서, 웰 내의 발광 소자를 포획함과 동시에(단계 108), 단계 109b는 포획되지 않은 발광 소자를 수집하고, 단계 109c는 수집된 발광 소자를 차후의 발광 디스플레이 제조에 사용한다. 또 다른 국면에서, 단계 118은 대응하는 복수의 발광 소자의 바닥 표면 위에 놓이는 복수의 색상 변경 기구를 형성한다. 선택적으로 또는 부가적으로, 단계 118은 대응하는 복수의 발광 소자의 바닥 표면 위에 놓이는 복수의 광 확산 기구를 형성한다.
발광 소자가 2개의 하부 접촉부을 구비한 경우(예를 들어, SMLED), 어닐링(단계 110)은 최종 가공 단계이며, 색상 수정 통합 및 패시베이션을 생략할 수 있다. 전극이 수직 발광 소자의 경우와 같이 대향 표면 상에 있는 경우, 패시베이션 층이 증착되어 발광 소자 상부 접촉부 위로 개방되고 패턴화된 금속은 발광 소자와의 전기적 연결을 완료한다(단계 114 및 116).
도 7은 발광 디스플레이의 제조를 위한 유체 조립 방법의 제1 변형예를 예시하는 흐름도이다. 이 방법은 단계 700으로부터 시작한다. 단계 702는 상부 표면을 갖는 발광 기판 및 상부 표면에 형성된 다수의 웰을 제공한다. 각각의 웰은 제1 전기 인터페이스를 구비한 바닥 표면을 포함하고, 기판은 복수의 열배선 및 행배선으로 형성된 매트릭스 포함하며, 복수의 열배선 및 행배선은 복수의 열/행 교차점을 형성한다. 각 열/행 교차점은 대응하는 웰과 관련된다. 단계 704는 제1 유형의 발광 소자를 구비한 제1 액체 현탁액을 제공한다. 단계 706은 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 제1 현탁액을 제공한다. 단계 708은 웰 내의 제1 유형의 발광 소자를 포획한다. 단계 710은 제2 유형의 발광 소자를 구비한 제2 액체 현탁액을 제공한다. 단계 712는 제2 현탁액을 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 흐르게 한다. 단계 714는 발광 기판의 최종 어닐링을 수행한다. 최종 어닐링에 응답하여, 단계 716은 발광 소자를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 연결한다. 한 국면에서, 제2 현탁액을 흐르게 하기 전에, 단계 709는 제1 유형의 발광 소자를 그들이 포획된 웰의 전기적 인터페이스에 연결하기 위한 초기 어닐링을 수행한다. 제조 방법의 특정 세부 사항은 상기 도 1의 설명에서 찾을 수 있으며, 간결성을 위해 여기서는 반복하지 않는다. 한 국면에서, 단계 708 이후 및 단계 712 전에 제2 유형의 발광 소자가 웰에 포획된다.
한 국면에서, 단계 714의 최종 어닐링 이전에, 단계 713a는 제3 유형의 표면 실장 발광 소자를 구비한 제3 액체 현탁액을 제공한다. 단계 713b는 제3 현탁액이 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 흐르게 한다. 도시되지는 않았지만, 단계 713b 이후의 추가 단계는 제3 유형의 발광 소자가 포획된 웰 내의 전기 인터페이스에 접속하기 위해 제3 유형의 발광 소자를 어닐링할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 이 방법은 임의의 수의 발광 소자 유형이 대응하는 수에 상당한 현탁액에 증착되도록 확장될 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 방법을 지지하는 하나의 예시적인 버전의 평면도이다. 여기서, 단계 702는 제1 직경(806)을 갖는 복수의 원형 웰(804) 및 제2 직경(802)을 갖는 복수의 원형 웰(800)을 포함하는 발광 기판을 제공하며, 제2 직경(802)은 제1 직경(806)보다 작다. 그 다음에, 단계 704의 제1 액체 현탁액은 제1 유형의 발광 소자 디스크(812)를 제공하고, 제1 유형의 발광 소자 디스크(812)는 제2 직경(802)보다 크고 제1 직경(806)보다 작은 제3 직경(814)을 갖는 원형 형태이다. 단계 710은 제2 액체 현탁액을 제공하며, 상기 제2 액체 현탁액은 제2 직경(802)보다 작은 제4 직경(810)을 갖는 원형 형태의 제2 유형의 발광 소자 디스크(808)를 포함한다.
도 9는 도 8에 도시된 방법을 지지하는 제2의 예시적인 버전의 평면도이다. 이 국면에서, 단계 702는 제1 형태(900)를 갖는 다수의 웰 및 제2 형태를 갖는 다수의 웰을 포함하는 발광 기판을 제공한다. 상기 제2 형태(902)는 상기 제1 형태와 다르다. 이 예에서, 제1 형태(900)는 정사각형이고 제2 형태는 원형이다. 그러나, 이 방법은 임의의 특정 형태 또는 형태 조합에 한정되지 않는다. 단계 704는 제1 형태 웰(900)을 채울 수 있지만 제2 형태 웰(902)을 채울 수 없는 제3 형태(904)를 갖는 제1 유형의 발광 소자의 제1 액체 현탁액을 제공한다. 단계 710은 제2 형태 웰(902)을 채울 수 있는 제4 형태(906)를 갖는 제2 유형의 발광 소자를 포함하는 제2 액체 현탁액을 제공한다. 한 국면에서, 제4 형태(906)를 갖는 발광 소자는 제1 형태 웰(900)을 채울 수 없다.
도 10은 발광 디스플레이의 제조를 위한 유체 조립 방법의 제2 변형예를 도시하는 흐름도이다. 이 방법은 단계 1000으로부터 시작한다. 단계 1002는 제1 형태를 갖는 다수의 웰 및 제1 형태와 상이한 제2 형태를 갖는 다수의 웰을 갖는 발광 기판을 제공한다. 각각의 웰은 제1 전기 인터페이스를 갖는 바닥 표면을 포함한다. 또한, 단계 1002는 제1 복수의 열/행 교차점을 형성하는 열배선 및 행배선으로 형성된 매트릭스를 제공하며, 여기서 각 열/행 교차점은 대응하는 웰과 관련된다. 단계 1004는 제1 형태 웰을 채울 수 있지만 제2 형태 웰을 채울 수 없는 제3 형태를 갖는 제1 유형의 발광 소자의 액체 현탁액을 제공한다. 단계 1004의 액체 현탁액은 또한 제2 형태 웰을 채울 수 있지만 제1 형태 웰을 채울 수 없는 제4 형태를 갖는 제2 유형의 발광 소자를 포함한다. 단계 1006은 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 현탁액이 흐르게 한다. 단계 1008은 제1 형태 웰 내에 제1 유형의 발광 소자 및 제2 형태 웰 내에 제2 유형의 발광 소자를 포획한다. 단계 1010은 발광 기판을 어닐링한다. 어닐링에 응답하여, 단계 1012는 발광 소자를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 연결한다.
본 발원은 발광 디스플레이의 제작을 위한 유체 조립 프로세스를 제시하고 있다. 본 발명을 설명하기 위해 특정 재료, 치수 및 회로 레이아웃의 예가 제공되어 있다. 그러나, 본 발명은 이들 예에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 변형예 및 실시예가 당업자에게 발생할 것이다.
200 발광 기판
202 상부 표면
204 웰
208, 208-0, 208-1, 208-2 제1 전기 인터페이스
206 바닥 표면
210 열 배선
212, 212-0, 212-1, 212-2 행 배선
214 열/행 교차점
209-0, 209-1, 209-2, 310 제2 전기 인터페이스
300 현탁액
302 발광 소자
304 제1 전기 접촉부
308 상부 표면
306 제2 전기 접촉부
402 제1 반도체 층
404 제2 반도체 층
406 다중 양자 웰 층(MQW)
408 전기 절연체
500 길이
502 너비
504 제1 방향
506 브러쉬
508 회전축
510 브러쉬 길이
1400 횡 방향 속도
1402 회전 속도
602 바닥 표면
600 포스트
804,800 원형 웰
808, 812 발광 소자 디스크
806 제1 직경
802 제2 직경
814 제3 직경
810 제4 직경
900 제1 형태
902 제2 형태
904 제3 형태
906 제4 형태

Claims (25)

  1. 발광 표시 장치의 제조를 위한 유체 조립 방법으로서, 상기 방법은,
    상부 표면과 복수개의 열배선과 행배선으로 형성된 매트릭스를 갖고 있으며, 상부 표면에는 복수개의 웰이 형성되어 있고, 각각의 웰은 제1 전기 인터페이스를 구비한 바닥 표면을 포함하고, 복수개의 열배선과 행배선은 복수의 열/행 교차점을 형성하며, 각각의 열/행 교차점은 대응하는 웰과 관련되는, 발광 기판을 제공하는 단계,
    발광 소자의 액체 현탁액을 제공하는 단계,
    상기 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 상기 현탁액을 흐르게 하는 단계,
    상기 발광 소자를 상기 웰에 포획시키는 단계,
    상기 발광 기판을 어닐링하는 단계, 및
    상기 어닐링에 응답하여, 각각의 발광 소자를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 접속시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 발광 소자를 전기적으로 접속시키는 단계는, 상부 금속층, 추가 전도성 배선, 또는 어닐링 후에 기판 상에 와이어 본딩을 형성할 필요없이, 각각의 발광 소자와 제1 전기 인터페이스 사이를 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은, 보조기구를 사용하여 상기 발광 소자를 분배하는 단계를 포함하며, 상기 보조기구는 회전 또는 비회전의 브러쉬, 와이퍼, 회전 실린더, 가압 유체 및 기계적 진동으로 구성된 그룹으로부터 선택되며;
    상기 웰 내에 상기 발광 소자를 포획하는 단계는, 상기 보조기구의 상기 현탁액 중의 상기 발광 소자 또는 발광 기판 상부 표면과의 계합에 응답하여 발광 소자를 포획하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광 기판을 제공하는 단계는, 길이 및 너비를 갖는 발광 기판을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 상기 현탁액을 흐르게 하는 단계는, 상기 발광 기판의 길이를 가로 질러 제1 방향으로 제1 속도로 상기 현탁액을 흐르게 하는 단계를 포함하며,
    상기 보조기구를 계합하는 단계는, 다음과 같이 적어도 상기 발광 기판 너비와 동일한 회전축 및 브러쉬 길이를 갖는 브러쉬를 계합하는 단계를 포함하되,
    첫 번째 평행 이동에서 상기 브러쉬 길이를 상기 제1 방향으로 상기 발광 기판 길이를 가로 질러 평행 이동시키고,
    상기 브러쉬는 첫 번째 평행 이동을 진행함과 동시에, 상기 브러쉬를 회전시켜 제1 속도의 제1 국부 분산을 생성하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보조기구를 계합하는 단계는,
    분당 120 내지 300 회전(RPM) 범위의 속도로 상기 브러쉬를 회전시키는 단계, 및
    상기 브러쉬를 3~10(cm/s)의 속도 범위에서 평행 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 기판을 제공하는 단계는, 솔더-코팅된 제1 전기 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 상기 현탁액을 흐르게 하는 단계는, 상기 현탁액 중의 상기 발광 소자의 최대 국부 밀도를 0.3 내지 0.8 모노레이어의 범위에서 생성시키는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자의 상기 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 제1 전기 접촉부를 구비한 바닥 표면 및 제2 전기 접촉부를 구비한 상부 표면을 구비한 수직 발광 소자를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 웰 내에 상기 발광 소자를 포획하는 단계는, 대응하는 웰 바닥 표면 위에 상기 발광 소자 상부 표면이 직접 놓이도록 포획하는 단계를 포함하며,
    각각의 상기 발광 소자를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 접속시키는 단계는, 각각의 상기 발광 소자의 제1 전기 접촉부를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 발광 소자를 전기적으로 연결하는 단계는, 상기 발광 소자 상에 외부 압력을 가하지 않고 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 각각의 발광 소자를 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자의 상기 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 상기 바닥 표면으로부터 연장되는 포스트(post)를 구비한 발광 소자들을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 기판 상부 표면을 가로 질러 상기 액체 현탁액을 흐르게 하는 단계는, 상기 발광 소자 포스트 상에 생성된 토크에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 기판 상부 표면을 가로 질러 상기 발광 소자를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자의 상기 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 상기 바닥 표면으로부터 연장되는 포스트를 구비한 발광 소자들을 제공하는 단계를 포함하고,
    복수개의 상기 웰 내에 상기 발광 소자를 포획하는 단계는, 상기 발광 소자 포스트에 응답하여 상기 웰 바닥 표면 위에 상기 발광 소자 상부 표면이 직접 놓이도록 표면 배향하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 유체 조립 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 기판을 제공하는 단계는, 상기 제1 전기 인터페이스 및 상기 제2 전기 인터페이스 모두를 구비한 바닥 표면을 포함하는 각각의 웰을 포함하고,
    상기 발광 소자의 상기 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 바닥 표면 및 상부 표면을 갖되, 상기 상부 표면 상에 제1 전기 접촉부 및 제2 전기 접촉부가 형성된 표면 실장 발광 소자를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 웰 내에 상기 발광 소자를 포획하는 단계는, 대응하는 웰 바닥 표면 위에 각각의 표면 실장 발광 소자 상부 표면이 직접 놓이도록 포획하는 단계를 포함하고,
    상기 어닐링에 응답하여 대응하는 웰 내의 상기 제1 전기 인터페이스에 각각의 발광 소자를 전기적으로 접속시키는 단계는, 각각의 표면 실장 발광 소자의 제1 전기 접촉부를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 접속시키고 각각의 표면 실장 발광 소자의 제2 전기 접촉부를 대응하는 웰의 제2 전기 인터페이스에 전기적으로 접속시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자들의 상기 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 솔더 플럭싱제(solder fluxing agent)를 포함하는 현탁액을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    웰 내에 상기 발광 소자들을 포획한 다음, 상기 발광 기판을 어닐링하기 전에, 상기 발광 소자가 채워진 웰에 솔더 플럭싱제를 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    웰 내에 상기 발광 소자들을 포획함과 동시에 포획되지 않은 발광 소자들을 수집하는 단계, 및
    차후의 광 디스플레이 제조를 위해 수집된 발광 소자를 재사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    대응하는 복수개의 발광 소자의 바닥 표면 위에 놓이는 색상 변경 기구를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    대응하는 복수의 발광 소자의 바닥 표면 위에 놓이는 복수의 광 확산 기구를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    발광 소자의 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 알코올, 폴리올, 케톤, 할로카본 및 물로 구성된 군으로부터 선택된 액체를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자의 상기 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 솔더-코팅된 전기 접촉부를 구비한 발광 소자들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  20. 발광 표시 장치의 제조를 위한 유체 조립 방법으로서, 상기 방법은,
    상부 표면과 복수의 열배선과 행배선으로 형성된 매트릭스를 갖고 있으며, 상부 표면에는 복수개의 웰이 형성되어 있고, 각각의 웰은 제1 전기 인터페이스를 구비한 바닥 표면을 포함하고, 복수개의 열배선과 행배선은 복수개의 열/행 교차점을 형성하며, 각각의 열/행 교차점은 대응하는 웰과 관련되는, 발광 기판을 제공하는 단계,
    제1 유형의 발광 소자를 구비한 제1 액체 현탁액을 제공하는 단계,
    상기 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 제1 현탁액을 흐르게 하는 단계,
    상기 웰 내에 제1 유형의 발광 소자를 포획하는 단계,
    제2 유형의 발광 소자를 구비한 제2 액체 현탁액을 제공하는 단계,
    상기 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 상기 제2 현탁액을 흐르게 하는 단계,
    상기 발광 기판의 최종 어닐링을 수행하는 단계, 및
    최종 어닐링에 응답하여, 상기 발광 소자를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    최종 어닐링 전에, 제3 유형의 표면 실장 발광 소자를 구비한 제3 액체 현탁액을 제공하는 단계, 및
    발광 기판 상부 표면을 가로 질러 제3 현탁액을 흐르게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 발광 기판의 웰을 제공하는 단계는, 제1 직경을 갖는 복수의 원형 웰을 제공하는 단계와, 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 복수의 원형 웰을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 상기 제2 직경보다 크고 상기 제1 직경보다 작은 제3 직경을 갖는 원형의 제1 유형의 발광 소자 디스크를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 상기 제2 직경보다 작은 제4 직경을 갖는 원형의 제2 유형의 발광 소자 디스크를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 유체 조립 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 발광 기판의 웰을 제공하는 단계는, 제1 형태를 갖는 다수의 웰을 제공하는 단계와, 상기 제1 형태와 다른 제2 형태를 갖는 다수의 웰을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 상기 제1 형태 웰을 채울 수 있지만 상기 제2 형태 웰을 채울 수 없는 제3 형태를 갖는 제1 유형의 발광 소자를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 액체 현탁액을 제공하는 단계는, 상기 제2 형태 웰을 채울 수 있는 제4 형태를 갖는 제2 유형의 발광 소자를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    제2 현탁액을 흐르게 하기 전에, 초기 어닐링을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
  25. 발광 표시 장치의 제조를 위한 유체 조립 방법으로서, 상기 방법은,
    상부 표면을 구비하고, 상부 표면에는 제1 형태를 갖는 복수개의 웰 및 제1 형태와 다른 제2 형태를 갖는 복수개의 웰을 포함하며, 각각의 웰은 제1 전기 인터페이스를 구비한 바닥 표면을 포함하고, 복수개의 열배선과 행배선으로 형성된 매트릭스를 제공하며, 복수개의 열배선과 행배선은 복수의 열/행 교차점을 형성하며, 각각의 열/행 교차점은 대응하는 웰과 관련되는, 발광 기판을 제공하는 단계,
    제1 유형의 발광 소자 및 제2 유형의 발광 소자를 구비하되, 상기 제1 유형의 발광 소자는 상기 제1 형태 웰을 채울 수 있지만 상기 제2 형태 웰을 채울 수 없는 제3 형태를 갖고, 상기 제2 유형의 발광 소자는 상기 제2 형태 웰을 채울 수 있지만 제1 형태 웰은 채울 수 없는 제4 형태를 갖는 액체 현탁액을 제공하는 단계,
    상기 발광 기판 상부 표면을 가로 질러 상기 현탁액을 흐르게 하는 단계,
    제1 형태 웰 내에 제1 유형의 발광 소자 및 제2 형태의 웰 내에 제2 유형의 발광 소자를 포획하는 단계,
    상기 발광 기판을 어닐링하는 단계, 및
    상기 어닐링에 응답하여, 발광 소자를 대응하는 웰의 제1 전기 인터페이스에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 조립 방법.
KR1020170118680A 2016-09-15 2017-09-15 발광 표시 장치의 유체 조립 시스템 및 방법 KR102037226B1 (ko)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/266,796 2016-09-15
US15/266,796 US9917226B1 (en) 2016-09-15 2016-09-15 Substrate features for enhanced fluidic assembly of electronic devices
US15/410,195 2017-01-19
US15/410,195 US10236279B2 (en) 2014-10-31 2017-01-19 Emissive display with light management system
US15/410,001 2017-01-19
US15/410,001 US9825202B2 (en) 2014-10-31 2017-01-19 Display with surface mount emissive elements
US15/412,731 2017-01-23
US15/412,731 US10418527B2 (en) 2014-10-31 2017-01-23 System and method for the fluidic assembly of emissive displays

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180030454A true KR20180030454A (ko) 2018-03-23
KR102037226B1 KR102037226B1 (ko) 2019-10-28

Family

ID=61643258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170118680A KR102037226B1 (ko) 2016-09-15 2017-09-15 발광 표시 장치의 유체 조립 시스템 및 방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6578332B2 (ko)
KR (1) KR102037226B1 (ko)
CN (1) CN107833525B (ko)
TW (1) TWI664710B (ko)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200014865A (ko) * 2020-01-22 2020-02-11 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자의 자가조립용 기판 척
WO2020122698A3 (ko) * 2019-06-20 2020-09-03 엘지전자 주식회사 디스플레이 장치 및 반도체 발광소자의 자가조립 방법
WO2020218713A1 (ko) * 2019-04-24 2020-10-29 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그의 제조 방법
WO2020235732A1 (ko) * 2019-05-22 2020-11-26 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자의 자가조립 장치 및 방법
KR102186922B1 (ko) * 2019-10-01 2020-12-04 윤치영 버티컬 타입 초소형 엘이디의 수직 정렬방법 및 이를 이용한 엘이디 어셈블리 제조방법
WO2021033801A1 (ko) * 2019-08-20 2021-02-25 엘지전자 주식회사 마이크로 led를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
WO2021040111A1 (ko) * 2019-08-28 2021-03-04 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자 수거 장치 및 수거 방법
WO2021060595A1 (ko) * 2019-09-26 2021-04-01 엘지전자 주식회사 마이크로 led를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
KR20210039321A (ko) * 2019-10-01 2021-04-09 윤치영 수직 정렬된 버티컬 타입 초소형 엘이디를 구비한 엘이디 어셈블리
KR20210039101A (ko) * 2019-10-01 2021-04-09 윤치영 수직 정렬된 버티컬 타입 초소형 엘이디를 구비한 엘이디 어셈블리
WO2021117979A1 (ko) * 2019-12-11 2021-06-17 엘지전자 주식회사 마이크로 led와 관련된 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
WO2022065557A1 (ko) * 2020-09-28 2022-03-31 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
KR20220139703A (ko) * 2021-04-08 2022-10-17 주식회사 어드밴스트뷰테크널러지 유체 기반의 마이크로 led 정렬 방법
WO2022250206A1 (ko) * 2021-05-27 2022-12-01 삼성전자주식회사 기판에 발광 소자를 전사하기 위한 가이드 장치 및 이를 적용한 전사 방법
WO2023033261A1 (ko) * 2021-09-01 2023-03-09 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자의 조립 기판구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
WO2023163406A1 (ko) * 2022-02-25 2023-08-31 삼성전자주식회사 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법
US11901208B2 (en) 2019-09-19 2024-02-13 Lg Electronics Inc. Substrate chuck for self-assembling semiconductor light emitting diodes
US12040208B2 (en) 2021-05-27 2024-07-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Guide apparatus for transferring light-emitting devices onto a substrate and method applying the same

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108803149B (zh) * 2018-07-20 2021-05-25 京东方科技集团股份有限公司 面光源及其制作方法以及液晶显示装置
CN108962042B (zh) * 2018-07-23 2021-04-02 上海天马微电子有限公司 显示面板及其制作方法
CN109065692A (zh) * 2018-08-01 2018-12-21 厦门多彩光电子科技有限公司 一种led的封装方法
CN109065677A (zh) * 2018-08-17 2018-12-21 京东方科技集团股份有限公司 Micro-LED巨量转移方法及Micro-LED基板
CN109449270B (zh) * 2018-10-26 2020-07-31 上海天马微电子有限公司 Led结构、显示面板及其制作方法
CN111162064B (zh) * 2018-11-08 2022-03-25 成都辰显光电有限公司 Led单元、导引板、led显示器及其制造方法
CN111244246B (zh) * 2018-11-29 2021-08-17 成都辰显光电有限公司 发光微元件及其转移***、显示装置
CN109585342B (zh) * 2018-11-30 2020-10-16 天马微电子股份有限公司 一种微发光二极管的转移方法及显示面板
KR102145016B1 (ko) * 2019-02-28 2020-08-18 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 디스플레이 패널에 조립하는 조립 장치
JP6694222B1 (ja) * 2019-03-18 2020-05-13 アルディーテック株式会社 半導体チップ集積装置の製造方法、半導体チップ集積装置、半導体チップインクおよび半導体チップインク吐出装置
WO2021054508A1 (ko) 2019-09-19 2021-03-25 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자의 자가조립 장치
CN110600590B (zh) * 2019-09-25 2021-02-02 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 微型发光二极管的转移方法和显示面板
JP6842783B1 (ja) * 2019-10-31 2021-03-17 アルディーテック株式会社 マイクロｌｅｄディスプレイの製造方法およびマイクロｌｅｄディスプレイ
KR20200024178A (ko) * 2020-02-17 2020-03-06 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자의 자가조립용 기판 척
KR20210140956A (ko) * 2020-05-14 2021-11-23 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자의 지능형 조립전사 통합장치
CN113675108B (zh) * 2020-05-15 2024-03-29 展晶科技(深圳)有限公司 背板及流体组装的方法
CN112002792B (zh) * 2020-07-06 2022-02-22 深圳市隆利科技股份有限公司 一种电泳组装制备led显示器的方法
CN111933774B (zh) * 2020-07-06 2022-09-23 深圳市隆利科技股份有限公司 流体制备led显示器的方法和***
CN111933775B (zh) * 2020-07-24 2022-09-23 深圳市隆利科技股份有限公司 界面限位组装制备led显示器的方法
CN112289907A (zh) * 2020-09-11 2021-01-29 罗化芯显示科技开发(江苏)有限公司 一种快速且精淮的芯片巨量转移工艺
TWI799752B (zh) * 2020-10-29 2023-04-21 群創光電股份有限公司 電子裝置以及其製作方法
US11711896B2 (en) 2020-10-29 2023-07-25 Innolux Corporation Electronic device and manufacturing method thereof
US20230420618A1 (en) * 2020-12-04 2023-12-28 Lg Electronics Inc. Display device
DE112021006224T5 (de) * 2021-01-08 2023-10-05 Lg Electronics Inc. Selbstanbringungsvorrichtung und selbstanbringungsverfahren
CN112967951B (zh) * 2021-01-29 2023-02-17 天马微电子股份有限公司 一种发光元件组装***及组装方法
KR20230122053A (ko) * 2021-02-03 2023-08-22 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자의 전사용 롤러부의 전극구조 및 이를포함하는 지능형 조립전사 통합장치
TWI820627B (zh) * 2021-02-08 2023-11-01 隆達電子股份有限公司 顯示裝置及其製造方法
TWI820389B (zh) * 2021-02-08 2023-11-01 隆達電子股份有限公司 發光元件封裝體、顯示裝置及製造顯示裝置的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005014141A (ja) * 2003-06-25 2005-01-20 Ricoh Co Ltd 複合素子の製造方法
JP2005174979A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Sony Corp 素子配列方法
KR20090031411A (ko) * 2006-07-12 2009-03-25 소니 가부시끼가이샤 실장 방법, 실장 구조체, 전자 기기의 제조 방법, 전자 기기, 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법 및 발광 다이오드 디스플레이
KR20150006798A (ko) * 2013-07-09 2015-01-19 피에스아이 주식회사 초소형 led 전극어셈블리 및 이의 제조방법

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5545291A (en) * 1993-12-17 1996-08-13 The Regents Of The University Of California Method for fabricating self-assembling microstructures
US5824186A (en) * 1993-12-17 1998-10-20 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for fabricating self-assembling microstructures
US6864570B2 (en) * 1993-12-17 2005-03-08 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for fabricating self-assembling microstructures
JP4082031B2 (ja) * 2002-01-17 2008-04-30 ソニー株式会社 素子の配列方法、及び表示装置
US6927382B2 (en) * 2002-05-22 2005-08-09 Agilent Technologies Optical excitation/detection device and method for making same using fluidic self-assembly techniques
JP4281044B2 (ja) * 2002-06-18 2009-06-17 財団法人名古屋産業科学研究所 微小部品の配置方法
JP3978189B2 (ja) * 2004-01-23 2007-09-19 松下電器産業株式会社 半導体装置の製造方法及びその製造装置
US7687277B2 (en) * 2004-12-22 2010-03-30 Eastman Kodak Company Thermally controlled fluidic self-assembly
US7662008B2 (en) * 2005-04-04 2010-02-16 Searete Llc Method of assembling displays on substrates
US20060223225A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Symbol Technologies, Inc. Method, system, and apparatus for transfer of integrated circuit dies using an attractive force
US8415879B2 (en) * 2007-05-31 2013-04-09 Nthdegree Technologies Worldwide Inc Diode for a printable composition
US7874474B2 (en) * 2008-01-22 2011-01-25 University Of Washington Self-assembly of elements using microfluidic traps
US8028621B2 (en) * 2008-05-02 2011-10-04 International Business Machines Corporation Three-dimensional structures and methods of fabricating the same using a printing plate
TWI528604B (zh) * 2009-09-15 2016-04-01 無限科技全球公司 發光、光伏或其它電子裝置及系統
KR101058880B1 (ko) * 2010-05-07 2011-08-25 서울대학교산학협력단 액티브 소자를 구비한 ｌｅｄ 디스플레이 장치 및 그 제조방법
CN102788779B (zh) * 2012-09-07 2015-04-01 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 编码悬浮微芯片、其制备方法及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005014141A (ja) * 2003-06-25 2005-01-20 Ricoh Co Ltd 複合素子の製造方法
JP2005174979A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Sony Corp 素子配列方法
KR20090031411A (ko) * 2006-07-12 2009-03-25 소니 가부시끼가이샤 실장 방법, 실장 구조체, 전자 기기의 제조 방법, 전자 기기, 발광 다이오드 디스플레이의 제조 방법 및 발광 다이오드 디스플레이
KR20150006798A (ko) * 2013-07-09 2015-01-19 피에스아이 주식회사 초소형 led 전극어셈블리 및 이의 제조방법

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020218713A1 (ko) * 2019-04-24 2020-10-29 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그의 제조 방법
WO2020235732A1 (ko) * 2019-05-22 2020-11-26 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자의 자가조립 장치 및 방법
EP3975238A4 (en) * 2019-05-22 2023-07-19 LG Electronics Inc. SELF-ASSEMBLING APPARATUS AND METHOD FOR SEMICONDUCTOR ELECTROLUMINESCENT DEVICES
US11374150B2 (en) 2019-06-20 2022-06-28 Lg Electronics Inc. Display device and method for self-assembling semiconductor light emitting diodes
WO2020122698A3 (ko) * 2019-06-20 2020-09-03 엘지전자 주식회사 디스플레이 장치 및 반도체 발광소자의 자가조립 방법
US11715812B2 (en) 2019-06-20 2023-08-01 Lg Electronics Inc. Display device and method for self-assembling semiconductor light emitting diodes
WO2021033801A1 (ko) * 2019-08-20 2021-02-25 엘지전자 주식회사 마이크로 led를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
WO2021040111A1 (ko) * 2019-08-28 2021-03-04 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자 수거 장치 및 수거 방법
US11901208B2 (en) 2019-09-19 2024-02-13 Lg Electronics Inc. Substrate chuck for self-assembling semiconductor light emitting diodes
WO2021060595A1 (ko) * 2019-09-26 2021-04-01 엘지전자 주식회사 마이크로 led를 이용한 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
US11521954B2 (en) 2019-10-01 2022-12-06 Chi-Young YOON LED assembly having vertically aligned vertical type micro LED
KR20210039101A (ko) * 2019-10-01 2021-04-09 윤치영 수직 정렬된 버티컬 타입 초소형 엘이디를 구비한 엘이디 어셈블리
KR20210039321A (ko) * 2019-10-01 2021-04-09 윤치영 수직 정렬된 버티컬 타입 초소형 엘이디를 구비한 엘이디 어셈블리
KR102186922B1 (ko) * 2019-10-01 2020-12-04 윤치영 버티컬 타입 초소형 엘이디의 수직 정렬방법 및 이를 이용한 엘이디 어셈블리 제조방법
WO2021117979A1 (ko) * 2019-12-11 2021-06-17 엘지전자 주식회사 마이크로 led와 관련된 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
KR20200014865A (ko) * 2020-01-22 2020-02-11 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자의 자가조립용 기판 척
WO2022065557A1 (ko) * 2020-09-28 2022-03-31 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
KR20220139703A (ko) * 2021-04-08 2022-10-17 주식회사 어드밴스트뷰테크널러지 유체 기반의 마이크로 led 정렬 방법
WO2022250206A1 (ko) * 2021-05-27 2022-12-01 삼성전자주식회사 기판에 발광 소자를 전사하기 위한 가이드 장치 및 이를 적용한 전사 방법
US12040208B2 (en) 2021-05-27 2024-07-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Guide apparatus for transferring light-emitting devices onto a substrate and method applying the same
WO2023033261A1 (ko) * 2021-09-01 2023-03-09 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자의 조립 기판구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
WO2023163406A1 (ko) * 2022-02-25 2023-08-31 삼성전자주식회사 디스플레이 모듈 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
TW201826490A (zh) 2018-07-16
JP2018061017A (ja) 2018-04-12
CN107833525A (zh) 2018-03-23
JP6578332B2 (ja) 2019-09-18
CN107833525B (zh) 2020-10-27
TWI664710B (zh) 2019-07-01
KR102037226B1 (ko) 2019-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180030454A (ko) 발광 표시 장치의 유체 조립 시스템 및 방법
US10276755B2 (en) Fluidic assembly of emissive displays
US10749083B2 (en) Method for encapsulating emissive elements for fluidic assembly
TWI664711B (zh) 具有表面貼裝發光元件的顯示器
US10361337B2 (en) Micro light-emitting diode (LED) display and fluidic self-assembly of same
US10170664B2 (en) Surface mount emissive elements
US8350251B1 (en) Nanowire sized opto-electronic structure and method for manufacturing the same
JP5911856B2 (ja) ナノワイヤｌｅｄの構造体およびそれを製作する方法
TW202006987A (zh) 使用基於光之脫膠之微型led轉移方法
US11251166B2 (en) Fluidic assembly emissive display using axial light emitting diodes (LEDs)
JP2019036719A (ja) マイクロ発光ダイオード（ｌｅｄ）素子及びディスプレイ
US20190058081A1 (en) Micro light-emitting diode (led) display and assembly apparatus
EP3352211B1 (en) Method for the fluidic assembly of emissive displays
US20230057601A1 (en) Fluidic Assembly Encapsulating Light Emitting Diodes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant