KR20220090092A - 파동 에너지를 이용한 c2 대칭성 led 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파동 에너지를 이용하여 C2 대칭성 LED 소자들을 배열하고, 배열된 C2 대칭성 LED 소자들을 이용해 디스플레이용 모듈을 제작하는 내용에 관한 것이다.
본 발명에서는 C2 대칭성 LED 소자는 180도 회전 대칭이 가능한 소자이기 때문에 소자의 배치에 있어서 상하좌우가 구별되고 매우 정확하게 소자들을 정렬시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 C2 대칭성 LED 소자의 크기나 형상에 따라 소자들을 원하는 방향에 위치시키기 위해 적합한 주파수(frequency)를 찾아 적절한 파형의 결합을 통해 소자를 제어할 수 있는 방법을 제공하고 궁극적으로 디스플레이 모듈의 효율적인 제작에 활용할 수 있는 방식을 제공한다.

Description

파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법 {METHOD OF FABRICATING DISPLAY MODULES WITH ARRAYING LIGHT EMITTING DIODES COMPRISING C2 SYMMETRY USING WAVE ENERGY}
본 발명은 파동 에너지를 이용하여 C2 대칭성 LED 소자들을 배열하고, 배열된 C2 대칭성 LED 소자들을 이용해 디스플레이용 모듈을 제작하는 내용에 관한 것이다.
본 명세서에서 C2 대칭이란 표현은 무기화학에서 분자구조를 그룹으로 분류할 때 사용하는 분자의 배치형태에 대한 내용을 이용한 표현으로써 구체적으로 C2 회전을 하여 대칭이 되는 배치 형태를 의미한다. C2 대칭이라고 함은 더욱 구체적으로 180도 회전 대칭을 의미하는 표현이다.
본 발명에서는 C2 대칭성 LED 소자는 180도 회전 대칭이 가능한 소자이기 때문에 소자의 배치에 있어서 상하좌우가 구별되고 매우 정확하게 소자들을 정렬시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 C2 대칭성 LED 소자의 크기나 형상에 따라 소자들을 원하는 방향에 위치시키기 위해 적합한 주파수(frequency)를 찾아 적절한 파형의 결합을 통해 소자를 제어할 수 있는 방법을 제공하고 궁극적으로 디스플레이 모듈의 효율적인 제작에 활용할 수 있는 방식을 제공한다.
마이크로-LED 디스플레이를 구현하기위해서는 수십 μm 크기의 다수 LED 칩을 회로가 구성되어 있는 기판위에 빠르고 정확하게 전사할 필요가 있다. 이 때 전사되는 LED칩은 매우 작아 이송판 혹은 기판과의 접촉력의 영향을 받게 되며 정전기로 인한 칩 손상을 막기 위해서 매우 조심스럽게 다루어져야 한다.
이러한 마이크로 칩의 전사기술로 현재 가장 많이 사용되고 방식은 Pick-and-place 방식이다. 그러나 이 방식은 칩의 크기가 수십 μm 미만으로 작아지면 제어가 되지 않으며 칩을 개별적으로 옮겨야하기 때문에 전사 속도가 매우 느리다는 단점을 가지고 있다.
대안으로 찾는 방식이 Fluidic Assembly(FA) 방식이다. 그러나, 이들 FA 방식 역시 100% 전사가 용이하지 않다는 단점과 한 번 전사된 칩에서 문제가 발생할 경우 대체되어야 하는 문제가 발생하며 이 과정에서 많은 시간이 요구되는 단점이 있다. FA 방식에서는 주로 유체의 흐름을 이용하여 마이크로 칩을 움직여 원하는 위치에 고정시킨다. 보통 기판위에 마이크로 칩을 위치시킬 때 칩을 고정시키기 위해 molten lead 를 이용하여 고정시키며 많은 경우 많은 molten lead 와 칩과의 접촉은 확률에 의존한다. 궁극적으로 칩의 움직임은 자유롭게 의도적으로 조정되지 않는다는 약점이 있다.
또한, 기존 방식의 경우, 칩의 상하좌우가 구분이 되지 않아 칩이 다른 방향으로 회전하여 정렬된 경우 정확한 디스플레이의 제작이 어렵다.
본 발명에서는 배치되는 소자의 기판의 평면을 C2 대칭 형태로 패턴화화여 상하좌우가 구별이 되는 LED 소자를 제공하고자 한다. 또한, 전극의 배치에 있어서 기판 상에 가운데에 일 도전형의 전극이 배치되도록 하고, 해당 전극을 중심으로 동일한 거리로 서로 반대 방향에 상이한 도전형의 전극이 각각 배치되게 함으로써 전극을 매칭시킬 때 180도 회전이 되어서 매칭이 되더라도 어느 경우에나 전극 매칭이 이루어지도록 하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 이러한 소자를 정렬함에 있어서 소자의 움직임을 독립적으로 조정하기 위해 파동 에너지(wave energy)를 이용하고자 한다. 소자(마이크로 칩)의 방향을 잡기 위해서 파동 발생기에서 만들어진 정상파들의 합성을 통해 원하는 방향으로 마이크로 칩을 이동시키고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법은, 음파를 발생시킬 수 있는 하나 이상의 파동 발생기를 포함하는 파동 발생 장치를 준비하는 단계; 상기 파동 발생 장치 상에 n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 개구가 형성되어 있는 이송판을 준비하는 단계; 상기 이송판 위에 형성되어 있는 개구에 안착이 가능한 복수개의 C2 대칭성 LED(Light Emitting Diode) 소자들을 상기 이송판 위에 배치하는 단계; 및 상기 파동 발생기를 이용해 파동을 발생시켜 상기 C2 대칭성 LED 소자들을 상기 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계를 포함하고, 상기 C2 대칭성 LED 소자는, 기판; 기판 상의 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상의 LED 발광소자를 포함하고, 상기 LED 발광 소자는 제 1 도전형 반도체층; 광활성층; 및 제 2 도전형 반도체층이 차례대로 적층된 형태이며, 상기 제 1 도전형 반도체층의 상부에는 제 1 도전형 전극이 배치되고 상기 제 2 도전형 반도체층의 상부에는 제 2 도전형 전극이 배치되며, 상기 제 1 도전형 전극은 상기 제 2 도전형 전극과 상기 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 이격되어 배치되어 상기 제 2 도전형 전극을 둘러싸는 형태이며, 상기 C2 대칭성 LED 소자는 180도 회전 대칭 형상을 갖고, 상기 C2 대칭성 LED 소자가 180도 회전 대칭 형상을 가짐으로써 상기 제 2 도전형 전극의 중심으로부터 상기 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 반대 방향으로 각각 제 1 도전형 전극이 위치한다.
상기 개구의 형상은 상기 C2 대칭성 LED 소자가 안착될 수 있도록 동일한 형상을 갖는다.
상기 개구는 n x m 개의 개구가 서로 일정한 간격을 두고 규칙적으로 배열되어 있다.
상기 개구는 관통 개구이다. 상기 개구가 관통 개구인 경우 상기 C2 대칭성 LED 소자가 상기 개구에 안착될 수 있도록 상기 이송판 아래에 필름이 배치되어 있다.
상기 파동 발생기를 이용해 파동을 발생시켜 상기 C2 대칭성 LED 소자들이 상기 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계에서, 유체를 이용하여 상기 C2 대칭성 LED 소자들이 상기 마스크에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계를 수행한다.
상기 유체는 아세톤, 알코올 및 물 중 어느 하나가 이용된다.
상기 파동 발생기를 이용해 파동을 발생시켜 상기 C2 대칭성 LED 소자들이 상기 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계에서, 상기 파동 발생기의 주파수를 변경시키면서 상기 C2 대칭성 LED 소자들이 상기 마스크에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계를 수행한다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따른 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법은, n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 전극 패턴이 형성되어 있는 기판을 준비하는 단계; 상기 전극 패턴이 형성된 기판 위에 C2 대칭성 LED 소자와 전극 패턴을 접착하기 위한 도전성 페이스트를 도포하는 단계; 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 파동 에너지를 이용하여 n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 개구에 C2 대칭성 LED 소자가 배열된 이송판 위에 상기 기판을 위치시키는 단계; 상기 이송판에 배열되어 있는 C2 대칭성 LED 소자를 페이스트가 묻혀져 있는 기판으로 전사한 후 열처리하는 단계를 포함한다.
상기 기판에 형성되어 있는 전극 패턴은 픽셀 디자인이다.
상기 이송판 위에 상기 기판을 위치시키는 단계에서, 상기 이송판의 n x m개의 개구가 상기 기판 상에 미리 형성된 n x m개의 전극 패턴에 매칭이 되도록 위치시킨다.
본 발명에 따르면 C2 대칭성 LED 소자를 제공함으로써 상하좌우가 구별이 되는 LED 소자를 제공하고, 이에 의해 LED 소자를 배치하여 전극을 매칭시킬 때 그대로의 형태 뿐만 아니라 180도 회전이 되어서 매칭이 되더라도 전극 매칭이 이루어진다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 전사 공정을 사용할 경우 구동 기판에 전사하기 전에 불량 칩을 완전히 배제할 수 있으며 상대적으로 매우 빠르게 구동기판에 전사할 수 있다. 이러한 본 발명의 장점은 향후 미니-LED 디스플레이, 마이크로-LED 디스플레이의 상용화에 기여할 것으로 기대된다.
도 1은 GaN 계열의 LED 소자의 단면도를 도시한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 C2 대칭성 LED 소자의 평면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소자의 형태에 대응된 홈에 소자가 안착되는 모습의 모식도를 도시한다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 C2 대칭성 LED 소자의 평면도를 도시한다.
도 6은 본 발명에서 이용되는 파동 발생 장치 및 C2 대칭성 LED 소자 배열의 일 실시예의 모습을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법의 순서도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파동 발생기의 개략 평면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송판의 평면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 유체를 채워 놓은 채로 파동을 발생시키는 모습의 개략도이다.
도 11은 C2 대칭성 LED 소자들이 이송판의 개구에 모두 안착된 모습의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법의 순서도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법의 모식도를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 GaN 계열의 LED 소자의 단면도를 도시한다. 일반적인 GaN 계열의 LED 소자는 도 1과 같이 기판(10); 버퍼층(20); n형 GaN층(30); 광활성층(40); p형 GaN층(50); n형 전극(60) 및 p형 전극(70)을 포함한다. 일반적으로 기판(10) 상에 버퍼층(20), n형 GaN 층(30), 활성층(InGaN 또는 GaN)(40) 및 p형 GaN층(50)을 순차적으로 결정 성장시킨 후, n형 금속전극(60)의 형성을 위해 일부분을 상기 n형 GaN층(30)까지 식각(etching)하고, 필요에 따라 투명 전극(15)을 형성한 다음, 전극 영역을 제외한 부분을 유전체 보호막(미도시)으로 씌우고, n형 금속전극(60) 및 p형 금속전극(70)을 증착함으로써 형성되는 것이 일반적인 공정이다.
본 발명에서는 이러한 LED 소자에서 기판의 평면을 C2 대칭 형태로 패턴화화여 상하좌우가 구별이 되는 LED 소자를 개시한다. 이 경우 전극의 배치에 있어서 기판 상에 가운데에 일 도전형의 전극이 배치되도록 하고, 해당 전극을 중심으로 동일한 거리로 서로 반대 방향에 상이한 도전형의 전극이 각각 배치되게 함으로써 전극을 매칭시킬 때 180도 회전이 되어서 매칭이 되더라도 어느 경우에나 전극 매칭이 이루어질 수 있다는 장점을 갖는다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 C2 대칭성 LED 소자의 평면도를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 C2 대칭성 LED 소자는, 기판; 기판 상의 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상의 LED 발광소자를 포함하고, 상기 LED 발광 소자는 제 1 도전형 반도체층; 광활성층; 및 제 2 도전형 반도체층이 차례대로 적층된 형태를 갖는다. 이 부분은 도 1에서 설명된 것과 동일한 적층 구조를 갖는다. 기판은 사파이어 기판이 이용될 수 있다.
제 1 도전형 반도체는 n형 또는 p형 반도체 중 어느 하나이며, 제 2 도전형 반도체는 제 1 도전형 반도체와 상이한 형의 반도체이다. 예를 들어 제 1 도전형 반도체가 n형이면, 제 2 도전형 반도체는 p형이다.
제 1 도전형 반도체층의 상부에는 제 1 도전형 전극이 배치되고 제 2 도전형 반도체층의 상부에는 제 2 도전형 전극이 배치된다. 예를 들어 제 1 도전형 반도체가 n형이면 제 1 도전형 전극은 n형 전극이고, 제 2 도전형 반도체가 p형이면 제 2 도전형 전극은 p형 전극이다.
한편, 제 1 도전형 전극은 제 2 도전형 전극과 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 이격되어 배치되며 제 2 도전형 전극을 둘러싸는 형태를 갖는다. 이러한 모습은 도 2의 모습에서 제 1 도전형 전극(130)이 제 2 도전형 전극(120)을 둘러싸는 형태로부터 확인할 수 있다. 한편, 도 3과 같은 형태로 제 1 도전형 전극이 기판의 형상과 동일한 형상으로 전극이 배치될 수도 있다.
도 2 및 도 3에서 보는 것처럼 이러한 C2 대칭성 LED 소자는 180도 회전 대칭 형상을 갖는다. 이러한 180도 회전 대칭 형상이 평행 사변형 형태이다. C2 대칭성 LED 소자가 180도 회전 대칭 형상을 가짐으로써 제 2 도전형 전극(120)의 중심으로부터 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 반대 방향으로 각각 제 1 도전형 전극(130)이 위치하게 된다. 특히 도 2 및 도 3을 기준으로 제 2 도전형 전극(120)의 위 아래에 각각 제 1 도전형 전극(130)이 배치되고, 이 경우 제 2 도전형 전극으로부터 이격된 거리는 동일한 것이 바람직하다. 즉, 제 2 도전형 전극의 중심으로부터 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 반대 방향으로 각각 동일한 거리에 제 1 도전형 전극이 위치하는 것이 바람직하다. 이러한 배치에 의해 평행사변형 형태의 소자가 180도 회전한 형태를 갖더라도 여전히 동일하게 제 2 도전형 전극(120)을 중심으로 위아래에 각각 제 1 도전형 전극(130)이 배치되는 형태를 가지므로 소자가 그대로의 모습으로 배치되거나 또는 180도 회전하여 배치되거나 모두 동일하게 전극의 매칭이 이루어지도록 할 수 있다.
이 부분은 특히 다수의 LED 소자를 이용해 디스플레이를 제작할 때 LED 소자를 배치시키는데 있어서 C2 대칭성 LED 소자를 이용해 배치할 때 상하좌우가 구분이 되므로 소자가 현재 모습 그대로 배치되거나 180도 회전하여 배치하더라도 모두 동일하게 전극 매칭이 이루어지므로 매우 효율적이다. 이 부분과 관련하여 디스플레이 제작시 이송판에 미리 홈이 형성되어 있고, 예를 들어 소자가 평행사변형일 경우 해당 홈 역시 평행사변형의 소자가 맞게끔 평행사변형 형태를 이룸으로써 홈에 소자가 안착했을때 무조건 전극 매칭이 이루어지도록 할 수 있게 되는 것이다. 이러한 모습은 도 4와 같이 소자의 형태에 대응된 홈에 소자가 안착되는 모습을 통해 알 수 있으며, 이에 의해 궁극적으로 소자가 안착되면 전극 매칭이 이루어지게 된다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 C2 대칭성 LED 소자의 평면도를 도시한다. 도 5a 및 5b는 도 2 및 도 3의 실시예와 제 1 도전형 전극 형태가 상이한 것이며 나머지는 동일한 내용을 가지므로 중복되는 내용에 대해서는 반복 설명을 생략하도록 하겠다. 도 5a 및 5b에서 보는 것처럼 C2 대칭성 LED 소자는 180도 회전 대칭 형상을 갖고, 180도 회전 대칭 형상이 평행 사변형 형태이고, 또한 도 5b에서 처럼 전극(120, 130)도 모두 소자의 형상과 유사한 평행 사변형 형태를 가짐으로써 C2 대칭성 LED 소자가 180도 회전 대칭 형상을 가짐으로써 제 2 도전형 전극(120)의 중심으로부터 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 반대 방향으로 각각 제 1 도전형 전극(130)이 위치하게 된다.
제 1 도전형 전극(130)은 2개가 배치되며, 2개의 제 1 도전형 전극은 각각 제 2 도전형 전극(120)과 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 이격되어 배치된다. 이러한 모습은 도 5a 및 5b의 모습에서 제 1 도전형 전극(130)이 제 2 도전형 전극(120)과 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 이격되어 배치된 모습을 확인할 수 있다. 도 5에서 보는 것처럼 이러한 C2 대칭성 LED 소자는 180도 회전 대칭 형상을 갖는다. 이러한 180도 회전 대칭 형상이 평행 사변형 형태이다. C2 대칭성 LED 소자가 180도 회전 대칭 형상을 가짐으로써 제 2 도전형 전극(120)의 중심으로부터 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 반대 방향으로 각각 제 1 도전형 전극(130)이 위치하게 된다. 특히 도 5a 및 5b를 기준으로 제 2 도전형 전극(120)의 위 아래에 각각 제 1 도전형 전극(130)이 배치되고, 이 경우 제 2 도전형 전극으로부터 이격된 거리는 동일한 것이 바람직하다. 즉, 제 2 도전형 전극의 중심으로부터 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 반대 방향으로 각각 동일한 거리에 제 1 도전형 전극이 위치하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에서 이용되는 파동 발생 장치 및 마이크로 칩 배열의 일 실시예의 모습을 도시한다. 도 6에서 보는 것처럼 본 발명에서 이용되는 파동 발생 장치는 척(chuck) 영역(100) 및 파동 생성 장치 영역(200)으로 구분된다.
척 영역(100)은 척을 조립하게 되는데 척의 조립 과정에서 이송판(300) 및 마이크로 칩들(C2 대칭성 LED 소자들)(400)을 배치하여 조립한다. 이 경우 이송판이 관통 개구일 경우에는 C2 대칭성 LED 소자들이 개구를 통해서 빠져나갈 우려가 있는 바 추가적으로 필름(500)이 배치될 수도 있다. 하지만 개구가 관통 개구가 아니거나 개구의 형상이 아래로 빠져나가지 못하도록 형성된 경우(예를 들어 밑으로 갈수록 개구의 크기가 작아져 마이크로 칩의 크기보다 작은 개구만을 형성한 경우)에는 필름(500)이 반드시 필요한 것은 아니다.
이렇게 조립된 척을 파동 생성 장치(200)에 체결하게 된다. 파동 생성 장치는 파형이 만들어지는 매질(본 발명의 경우, 기판)의 경계와 주파수의 변화를 통해 적절한 파형을 만들어 낼 수 있으며, 진폭을 조정할 수 있는 장치이다. 본 발명에서는 파형 발생장치를 4개 설치하여 독립적으로 작동시킴으로써 합성 파형을 생성할 수 있게 하였다 (610, 620, 630, 640). 이렇게 생성된 각 파형을 합성함으로써 파형을 x-축, y-축으로 이동할 수 있게 하여 궁극적으로 칩을 원하는 방향으로 움직일 수 있게 하였다.
본 발명에서는 도 6에서 설명한 파동 발생 장치를 이용해 C2 대칭성 LED 소자를 배열하게 된다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법의 순서도를 도시한다.
도 7에서 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 파동 에너지를 이용한 마이크로 칩의 배열 방법은, 음파를 발생시킬 수 있는 하나 이상의 파동 발생기를 포함하는 파동 발생 장치를 준비하는 단계(S 710); 상기 파동 발생 장치 상에 n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 개구가 형성되어 있는 이송판을 준비하는 단계(S 720); 상기 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착이 가능한 복수개의 C2 대칭성 LED 소자를 상기 이송판 위에 배치하는 단계(S 730); 및 상기 파동 발생기를 이용해 파동을 발생시켜 상기 C2 대칭성 LED 소자들이 상기 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계(S 740)를 포함한다.
S 710 단계에서는 음파를 발생시킬 수 있는 하나 이상의 파동 발생기를 포함하는 파동 발생 장치를 준비한다. 파동 발생기는 1개 이상이면 되며 복수개가 배치될 수도 있다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파동 발생기의 개략 평면도를 도시한다. 도 8에서와 같이 지지판(10)에 4개의 파동 발생기(20)가 배치될 수 있으며, 이 경우 두개가 한 쌍을 이루어 제어될 수 있다. 두 쌍의 파동 발생기를 제어하여 파동을 중첩시켜 사용할 수 있다.
S 720 단계에서는 파동 발생 장치 상에 이송판을 배치한다. 이러한 이송판은 n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 개구를 포함한다. 개구의 형상은 C2 대칭성 LED 소자가 안착될 수 있도록 동일한 형상을 갖도록 형성된다. C2 대칭성 LED 소자가 평행사변형 형태인 경우 개구의 형상 역시 평행사변형 형상을 갖는다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이송판의 평면도를 도시한다. 도 9는 6x4의 개구를 포함하는 이송판의 일예를 도시한다. 도 9와 같이 개구들은 서로 일정한 간격을 두고 규칙적으로 배열되어 있을 수 있다. 이송판의 개구는 위에서 설명한 것처럼 관통 개구일 수 있으며 관통 개구인 경에는 C2 대칭성 LED 소자들이 개구를 통해서 빠져나갈 우려가 있는 바 추가적으로 필름이 배치될 수 있다.
S 730 단계에서는 상기 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착이 가능한 복수개의 C2 대칭성 LED 소자를 상기 마스크 위에 배치한다. 이러한 C2 대칭성 LED 소자는 크기가 약 5μm 내지 300μm 정도일 수 있다.
S 740 단계에서는 파동 발생기를 이용해 파동을 발생시켜 C2 대칭성 LED 소자들을 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착시킨다. 이용하려고 하는 C2 대칭성 LED 소자의 크기에 맞게 이송판의 개구를 형성한 후 파동 발생기를 이용해 이송판의 개구에 C2 대칭성 LED 소자를 안착시키게 된다.
이 경우 유체(700)를 이용하여 C2 대칭성 LED 소자들이 이송판에 형성되어 있는 개구에 잘 안착되게 한다. 이용 가능한 유체는 아세톤, 메탄올 및 물 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 유체(700)를 채워 놓은 채로 파동을 발생시켜 C2 대칭성 LED 소자를 이송판의 개구에 안착시키는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 유체를 채워 놓은 채로 파동을 발생시켜 C2 대칭성 LED 소자를 이동시키는 모습의 개략도이다. 도 11은 C2 대칭성 LED 소자들이 이송판의 개구에 모두 안착된 모습의 개략도이다.
또한, 파동 발생기의 주파수를 변경시키면서 C2 대칭성 LED 소자들이 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착되게 되는데, 파동 발생기의 주파수를 변경시킴으로써 새로운 공명 파동이 다시 형성될 수 있고, 이에 의해 C2 대칭성 LED 소자들이 이동하게 되면서 이송판의 개구에 안착될 확률이 높아지게 된다. 또한, 본 발명에서는 C2 대칭성 LED 소자를 이용하고, 이송판의 개구 역시 이에 대응하는 형상을 가지므로 소자들이 개구에 안착되는 경우 그대로의 모습으로 안착되거나 180도 회전하여 안착이 되더라도 모두 전극 매칭이 이루어지게 된다. 지속적으로 주파수를 변경시키면서 파동의 형성 모습을 변경시킴으로써 마이크로 칩들이 모두 개구에 안착되도록 하며, 이는 이용되는 C2 대칭성 LED 소자의 모양과 크기, 개구의 형태 및 칩의 개수에 따라 제어하여 수행하게 된다.
지금까지 C2 대칭성 LED 소자를 이송판의 개구에 배열하는 내용에 대해 설명하였으며, 이하에서는 이렇게 배열된 C2 대칭성 LED 소자를 구동회로가 프린트 되어 있는 기판으로 전사함으로써 최종적으로 디스플레이 모듈을 제조하는 내용에 대해 설명하도록 하겠다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법의 순서도를 도시하고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법의 모식도를 도시한다.
도 12에서 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법은, n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 전극 패턴이 형성되어 있는 기판을 준비하는 단계(S 810); 전극 패턴이 형성된 기판위에 LED칩과 전극패턴을 접착하기위한 도전성 페이스트를 도포하는 단계(S 820): 파동 에너지를 이용하여 n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 개구에 C2 대칭성 LED 소자가 배열된 이송판 위에 상기 기판을 위치시키는 단계(S 830); 이송판에 배열되어 있는 C2 대칭성 LED 소자를 페이스트가 묻혀져 있는 기판으로 전사한 후 열처리하는 단계(S 840)를 포함한다.
S 810 단계에서는 n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 전극 패턴이 형성되어 있는 기판을 준비한다. 기판은 이송판 개구의 개수에 안착된 C2 대칭성 LED 소자의 개수와 동일하게 n x m개의 전극 패턴이 형성되어 있으며, 각각의 전극 패턴은 각각의 C2 대칭성 LED 소자에 대응되도록 형성되어 있다. 따라서, 기판에 형성되어 있는 전극 패턴은 각각의 C2 대칭성 LED 소자에 대한 픽셀 디자인이다. 즉, 하나의 픽셀에 대해 하나의 C2 대칭성 LED 소자와 대응되는 하나의 전극 패턴이 미리 기판에 형성되어 있는 것이다. 이 경우 전극 패턴 역시 C2 대칭성 LED 소자에 맞게 가운데 전극 및 가운데 전극으로부터 이격된 거리로 가운데 전극으로부터 서로 반대 방향에 전극 패턴이 준비되어 있다. 기판의 재질은 유리기판 혹은 실리콘웨이퍼, 플라스틱으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
S 820 단계에서는 S 810 단계에서 형성된 기판 위에 LED가 접착될 전극 부분에 페이스트를 도포하는 단계이다. 각 전극이 위치할 자리에 미리 접착용 페이스트를 도포하여야 하며 본 발명에서는 섀도마스크(shadow mask)를 사용하여 간극 속으로 페이스트를 넣는 방식으로 도포하였다. 이 경우, 일반적으로 사용하는 도전성필름(ACF)를 사용하여도 좋다.
S 830 단계에서는 파동 에너지를 이용하여 개구에 C2 대칭성 LED 소자가 배열된 이송판 위에 S 820에서 준비된 기판을 위치시킨다. 이 경우 마스크의 n x m개의 개구가 기판 상에 미리 형성된 n x m개의 전극 패턴에 매칭이 되도록 위치시켜 각각 픽셀을 이루도록 배치한다.
S 840 단계에서는 이송판 위의 C2 대칭성 LED 소자가 패턴에 맞게 전사되어 접합된 기판을 열처리함으로써 마무리하게 된다. 열처리 이후 플라스틱 기판과 이송판을 분리시킨다.
이러한 단계를 거쳐 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법에 따라 디스플레이용 모듈이 제작된다. 이 경우 상기 C2 대칭성 LED 소자는 마이크로 LED 칩일 수 있고, 이때 상기 디스플레이용 모듈은 LED 디스플레이용 모듈이다. 마이크로 칩의 크기는 5μm 내지 300μm인 것이 이용될 수 있다. 마이크로 LED가 본 발명의 방법에 따라 기판에 전사시켜 디스플레이 모듈이 완성되고 이러한 디스플레이 모듈을 이용해 최종적으로 디스플레이가 완성될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 음파를 발생시킬 수 있는 하나 이상의 파동 발생기를 포함하는 파동 발생 장치를 준비하는 단계;
    상기 파동 발생 장치 상에 n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 개구가 형성되어 있는 이송판을 준비하는 단계;
    상기 이송판 위에 형성되어 있는 개구에 안착이 가능한 복수개의 C2 대칭성 LED(Light Emitting Diode) 소자들을 상기 이송판 위에 배치하는 단계; 및
    상기 파동 발생기를 이용해 파동을 발생시켜 상기 C2 대칭성 LED 소자들을 상기 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계를 포함하고,
    상기 C2 대칭성 LED 소자는,
    기판; 기판 상의 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상의 LED 발광소자를 포함하고,
    상기 LED 발광 소자는 제 1 도전형 반도체층; 광활성층; 및 제 2 도전형 반도체층이 차례대로 적층된 형태이며,
    상기 제 1 도전형 반도체층의 상부에는 제 1 도전형 전극이 배치되고 상기 제 2 도전형 반도체층의 상부에는 제 2 도전형 전극이 배치되며,
    상기 제 1 도전형 전극은 상기 제 2 도전형 전극과 상기 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 이격되어 배치되어 상기 제 2 도전형 전극을 둘러싸는 형태이며,
    상기 C2 대칭성 LED 소자는 180도 회전 대칭 형상을 갖고,
    상기 C2 대칭성 LED 소자가 180도 회전 대칭 형상을 가짐으로써 상기 제 2 도전형 전극의 중심으로부터 상기 기판의 평면에 평행한 방향을 따라 반대 방향으로 각각 제 1 도전형 전극이 위치하는 것을 특징으로 하는,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구의 형상은 상기 C2 대칭성 LED 소자가 안착될 수 있도록 동일한 형상을 갖는,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구는 n x m 개의 개구가 서로 일정한 간격을 두고 규칙적으로 배열되어 있는,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구는 관통 개구인,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 개구가 관통 개구인 경우 상기 C2 대칭성 LED 소자가 상기 개구에 안착될 수 있도록 상기 이송판 아래에 필름이 배치되어 있는,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 파동 발생기를 이용해 파동을 발생시켜 상기 C2 대칭성 LED 소자들이 상기 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계에서,
    유체를 이용하여 상기 C2 대칭성 LED 소자들이 상기 마스크에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계를 수행하는,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유체는 아세톤, 알코올 및 물 중 어느 하나가 이용되는,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 파동 발생기를 이용해 파동을 발생시켜 상기 C2 대칭성 LED 소자들이 상기 이송판에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계에서,
    상기 파동 발생기의 주파수를 변경시키면서 상기 C2 대칭성 LED 소자들이 상기 마스크에 형성되어 있는 개구에 안착시키는 단계를 수행하는,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열 방법.
  9. n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 전극 패턴이 형성되어 있는 기판을 준비하는 단계;
    상기 전극 패턴이 형성된 기판 위에 C2 대칭성 LED 소자와 전극 패턴을 접착하기 위한 도전성 페이스트를 도포하는 단계;
    제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 파동 에너지를 이용하여 n x m (n, m은 1 이상의 정수)개의 개구에 C2 대칭성 LED 소자가 배열된 이송판 위에 상기 기판을 위치시키는 단계;
    상기 이송판에 배열되어 있는 C2 대칭성 LED 소자를 페이스트가 묻혀져 있는 기판으로 전사한 후 열처리하는 단계를 포함하는,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판에 형성되어 있는 전극 패턴은 픽셀 디자인인,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 이송판 위에 상기 기판을 위치시키는 단계에서,
    상기 이송판의 n x m개의 개구가 상기 기판 상에 미리 형성된 n x m개의 전극 패턴에 매칭이 되도록 위치시키는,
    파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법.
  12. 제 9 항의 파동 에너지를 이용한 C2 대칭성 LED 소자의 배열을 이용한 디스플레이 모듈의 제작 방법에 따라 제작된, 디스플레이용 모듈.
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