[go: up one dir, main page]

KR102712312B1 - Selective collection system and method for light-emitting elements - Google Patents

Selective collection system and method for light-emitting elements Download PDF

Info

Publication number
KR102712312B1
KR102712312B1 KR1020227041413A KR20227041413A KR102712312B1 KR 102712312 B1 KR102712312 B1 KR 102712312B1 KR 1020227041413 A KR1020227041413 A KR 1020227041413A KR 20227041413 A KR20227041413 A KR 20227041413A KR 102712312 B1 KR102712312 B1 KR 102712312B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microled
carrier substrate
suspension
elements
microleds
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
KR1020227041413A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220165284A (en
Inventor
켄지 사사키
커트 울머
폴 슐레
종잔 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 US16/875,994 external-priority patent/US11296059B2/en
Application filed by 일룩스 아이엔씨. filed Critical 일룩스 아이엔씨.
Publication of KR20220165284A publication Critical patent/KR20220165284A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102712312B1 publication Critical patent/KR102712312B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93Batch processes
    • H01L24/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607Circuits therefor
    • G01R31/2632Circuits therefor for testing diodes
    • G01R31/2635Testing light-emitting diodes, laser diodes or photodiodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H01L21/67086Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67144Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/6715Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67271Sorting devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/683Apparatus 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 for supporting or gripping
    • H01L21/6835Apparatus 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 for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/683Apparatus 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 for supporting or gripping
    • H01L21/6838Apparatus 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 for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/683Apparatus 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 for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus 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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus 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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764Apparatus 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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/14Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/799Apparatus for disconnecting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/98Methods for disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/68368Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used in a transfer process involving at least two transfer steps, i.e. including an intermediate handle substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/68381Details of chemical or physical process used for separating the auxiliary support from a device or wafer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93Batch processes
    • H01L2224/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/95001Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93Batch processes
    • H01L2224/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L2224/951Supplying the plurality of semiconductor or solid-state bodies
    • H01L2224/95101Supplying the plurality of semiconductor or solid-state bodies in a liquid medium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H10H20/00
    • H01L25/0753Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H10H20/00 the devices being arranged next to each other
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/12Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204Optical Diode
    • H01L2924/12041LED

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법이 제공된다. 캐리어 기판은 다수의 인접한 결함이 있는 microLED 소자의 미리 결정된 결함 영역을 포함한다. 내용매성 콜로이드 재료는 미리 결정된 결함 영역에 커버되고, 노출된 접착제는 접착제 용해 용매에 의해 용해된다. 미리 결정된 결함 영역 밖에 위치한 결함이 없는 microLED 소자를 캐리어 기판으로부터 분리하고, 동시에 미리 결정된 결함 영역 내의 microLED 소자와 캐리어 기판 사이의 접착에 의한 부착을 유지한다. 또한, microLED 현탁액을 광학적으로 측정하여 현탁 균일성을 결정하고 단위 부피당 microLED의 개수를 계산함으로써 발광 표시 패널에서 microLED 소자를 분배하기 위한 방법이 제공된다. 현탁액에 수집된 microLED 소자의 개수를 알면, 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 개수를 계산할 수 있다.A method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate is provided. The carrier substrate includes a predetermined defect region of a plurality of adjacent defective microLED elements. A content-soluble colloidal material covers the predetermined defect region, and the exposed adhesive is dissolved by an adhesive dissolving solvent. Defect-free microLED elements located outside the predetermined defect region are separated from the carrier substrate, while at the same time maintaining adhesion between the microLED elements and the carrier substrate within the predetermined defect region. In addition, a method for distributing microLED elements in a light-emitting display panel is provided by optically measuring a microLED suspension to determine the suspension uniformity and calculate the number of microLEDs per unit volume. Knowing the number of microLED elements collected in the suspension, the number of microLED elements per unit volume of the suspension can be calculated.

Description

발광 소자의 선택적 수집 시스템 및 방법Selective collection system and method for light-emitting elements

본 발명은 전체적으로 100μm 미만의 크기를 갖는 발광 다이오드(light emitting diode, LED)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 마이크로 LED(micro-light emitting diode, microLED)의 제조 공정 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates generally to a light emitting diode (LED) having a size of less than 100 μm, and more specifically, to a manufacturing process and system for a micro-light emitting diode (microLED).

레드/그린/블루(RGB) 디스플레이는 가시적인 색상인 레드, 그린 및 블루에 대응되는 세 가지 파장의 광을 방출하는 픽셀로 구성된다. 픽셀의 RGB 구성 요소(각각 서브 픽셀이라고 함)는 가시 스펙트럼에서 색상을 생성하기 위해 체계적인 방식으로 여기된다. 다른 방식으로 RGB 이미지를 생성하는 몇 가지 디스플레이 유형이 있다. 가장 널리 사용되는 기술인 액정 디스플레이(LCD)는, 백색 광원(일반적으로 형광 분말에 의해 생성된 백색 LED)을 조사하고, 서브 픽셀의 컬러 필터를 관통하여 RGB 이미지를 생성한다. 백색광 파장의 일부는 흡수되고 일부는 컬러 필터를 통해 투과된다. 따라서, LCD 디스플레이의 효율은 4% 미만일 수 있으며, 액정을 통한 광 누설에 의해 명암비가 제한된다. 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이는 유기 발광 재료 내의 픽셀 레벨에서 이러한 각 파장의 광을 직접 방출하여 RGB 광을 생성한다. OLED 재료는 직접 발광하므로 높은 명암비를 표시하지만, 유기 재료는 장기간 열화되어 이미지 번인(image burn-in)이 발생할 수 있다.Red/Green/Blue (RGB) displays consist of pixels that emit light at three wavelengths corresponding to the visible colors red, green, and blue. The RGB components of the pixel (each called a sub-pixel) are excited in a systematic manner to produce colors in the visible spectrum. There are several types of displays that produce RGB images in different ways. The most widely used technology, liquid crystal displays (LCDs), produce RGB images by irradiating a white light source (usually white LEDs generated by phosphor powder) and passing the RGB images through color filters in the sub-pixels. Some of the white light wavelengths are absorbed and some are transmitted through the color filters. Therefore, the efficiency of LCD displays can be less than 4%, and the contrast ratio is limited by light leakage through the liquid crystals. Organic light-emitting diode (OLED) displays produce RGB light by directly emitting light at each of these wavelengths at the pixel level within the organic light-emitting material. Although OLED materials emit light directly, they display high contrast ratios, and thus the organic materials can deteriorate over time, resulting in image burn-in.

제3 디스플레이 기술 및 본 명세서에 기재된 것은 microLED 디스플레이이며, 이는 마이크로 크기(직경이 5∼100 마이크론(μm)임)의 무기 LED를 사용하여 서브 픽셀 레벨에서 직접 광을 방출한다. 무기 microLED 디스플레이는 경쟁 디스플레이에 비해 몇 가지 이점을 갖는다. microLED 디스플레이는 LCD 디스플레이와 비교하여 50,000:1을 초과하는 매우 높은 명암비 및 더 높은 효율을 갖는다. 무기 LED는 OLED 디스플레이와 달리 번인 현상이 나타나지 않고 훨씬 높은 휘도를 구현할 수 있다.A third display technology and one described herein is a microLED display, which uses micro-sized (5 to 100 microns (μm) in diameter) inorganic LEDs to directly emit light at the sub-pixel level. Inorganic microLED displays have several advantages over competing displays. MicroLED displays have very high contrast ratios, exceeding 50,000:1, and higher efficiency compared to LCD displays. Inorganic LEDs can achieve much higher brightness without burn-in, unlike OLED displays.

MicroLED는 일반 조명용 LED를 제조하는데 사용되는 웨이퍼와 유사한 금속 유기 화학 기상 증착(metalorganic chemical vapor deposition, MOCVD) 웨이퍼로 제조되므로, 소자당 비용이 매우 낮지만 일부 microLED 기술 고유의 문제가 발생한다. microLED의 유체 조립을 위한 구조는 모특허(parent patent) US10,643,981에 상세히 설명되어 있으며, 상기 특허는 참조로서 본 명세서에 인용되어 있다. 일반 조명에 사용되는 경우, 소자의 가장 중요한 특성은 전구당 비용을 최대한 낮추기 위해 각 광자를 생성하는 비용이 낮다는 것이다.MicroLEDs are fabricated from metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) wafers similar to the wafers used to fabricate LEDs for general lighting, resulting in a very low cost per device, but some inherent challenges to microLED technology arise. The structure for fluidic assembly of microLEDs is described in detail in parent patent US10,643,981, which is incorporated herein by reference. For general lighting applications, the most important characteristic of the device is that each photon be generated at a low cost, so as to minimize the cost per bulb.

이러한 제한으로 인해 LED 제조는 비닝(binning)이라는 공정을 사용하여 공정 변동성과 결함을 처리하였다. 간단히 말해서, 비닝 공정은 패키징 후 모든 LED를 테스트하고 유사한 효율 및 방출 파장 특성을 갖는 LED를 동일한 그룹에 배치하는 동시에 결함이 있는 소자를 폐기하는 것이다. 비닝 공정을 통해 결함이 감소되고 공정 제어 비용이 최소화되기 때문에 MOCVD 제조 비용이 더욱 저렴하게 된다.Due to these limitations, LED manufacturing has dealt with process variability and defects using a process called binning. Simply put, the binning process tests all LEDs after packaging and groups LEDs with similar efficiency and emission wavelength characteristics into the same group, while discarding defective devices. The binning process reduces defects and minimizes process control costs, making MOCVD manufacturing more cost-effective.

MOCVD 웨이퍼 기반의 일반적인 질화갈륨(GaN)으로 제조된 40μm microLED의 최근 특성은 0.25%의 소자가 단락되고 0.75%가 개방되었음을 보여주었다. 이러한 결함으로 인해 픽셀이 발광하지 않아 디스플레이 제품에 허용되지 않는다. microLED는 패키징되지 않고 소자 크기, 특히 전극이 매우 작아 소자의 처리 및 기능 테스트가 어렵다. 초고화질(ultrahigh definition, UHD) 디스플레이에는 최소 2,480만(3×3840×2160)개의 microLED가 필요하기 때문에 테스트 시간이 천문학적이다. 따라서, 기존의 비닝 기술은 결함이 있는 microLED를 식별하고 폐기하는데 실용적이지 못하다. 따라서, 결함이 있는 microLED가 결함 있는 서브 픽셀을 생성하는 것을 방지하기 위한 새로운 구조 및 방법이 필요하다. 참조로서 본 명세서에 인용된 출원번호 16/125,671, 16/595,623 및 16/693,674의 모출원(parent application)에 기재된 바와 같이, 결함이 있는 microLED를 제거하고 교체하는 것이 가능하지만 기계적 픽 앤 플레이스 도구의 구입 및 조작은 비용이 많이 든다. 결함이 있는 microLED를 식별하고 유체 조립을 위한 현탁액에 들어가는 것을 방지하는 것이 더 바람직할 것이다.Recent characterization of 40 μm microLEDs fabricated with conventional gallium nitride (GaN) on MOCVD wafers showed that 0.25% of the devices were shorted and 0.75% were opened. These defects result in non-luminous pixels, making them unacceptable for display applications. The microLEDs are unpackaged and their device size, especially the electrodes, is very small, making device processing and functional testing difficult. Since an ultrahigh definition (UHD) display requires at least 24.8 million (3 × 3840 × 2160) microLEDs, testing times are astronomical. Therefore, conventional binning techniques are impractical for identifying and discarding defective microLEDs. Novel structures and methods are needed to prevent defective microLEDs from generating defective sub-pixels. As described in parent applications Ser. Nos. 16/125,671, 16/595,623 and 16/693,674, which are incorporated herein by reference, it is possible to remove and replace defective microLEDs, but purchasing and operating mechanical pick and place tools is costly. It would be more desirable to identify defective microLEDs and prevent them from entering the suspension for fluidic assembly.

일반 조명에 사용되는 LED는 microLED 디스플레이에 사용되는 LED(각 면은 최대 3∼4mm이고, 직경은 5∼100μm임)보다 훨씬 크기 때문에 패턴 및 전극에 대한 요구가 상당히 다르다. MicroLED는 솔더 또는 이방성 도전 필름을 사용하여 기판 전극에 접합되는 반면, 대형의 범용 발광 LED는 일반적으로 리드 프레임에 와이어 본딩 또는 솔더 페이스트에 의해 접합된다. microLED는 매우 작기 때문에 소자를 처리하는데 사용되는 기술, 특히 microLED 디스플레이를 조립하는데 사용되는 기술은 일반 조명에 사용되는 초대형 LED에 대해 개발된 기술과 매우 다르다.Because LEDs used in general lighting are much larger than those used in microLED displays (each side is up to 3–4 mm and the diameter is 5–100 μm), their demands on patterns and electrodes are significantly different. MicroLEDs are bonded to substrate electrodes using solder or anisotropic conductive films, whereas larger, general-purpose light-emitting LEDs are typically bonded to lead frames by wire bonding or solder paste. Because microLEDs are so small, the technologies used to process the devices, especially those used to assemble microLED displays, are very different from those developed for ultra-large LEDs used in general lighting.

microLED 디스플레이를 제조하기 위해, 그린 및 블루 GaN microLED가 사파이어 기판에 제조되고, 레드 알루미늄 갈륨 비소 인(AlGaAsP) microLED가 GaAs 기판에 제조된다. 제조 및 분할 후에 microLED는 발광 디스플레이로 되는 두 번째 기판으로 전사되어야 한다. 두 번째 기판은 제어 회로가 내장된 실리콘(Si) 웨이퍼(또는 칩)이거나 박막 트랜지스터가 있는 유리 또는 유연한 플라스틱 기판일 수 있다. 기존의 전사 방법은 픽 헤드를 사용하여 소자를 포획하고 표시 기판에 위치 결정시키는 기계적 픽 앤 플레이스 시스템이다. 스탬프 등을 사용하여 microLED 블록을 동시에 전사하는 다른 기계적 전사 방법을 대량 전사라고 한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 대안적인 기술은 유체 조립을 이용하여 microLED를 위치 결정하는 것이다.To fabricate a microLED display, green and blue GaN microLEDs are fabricated on a sapphire substrate, and red aluminum gallium arsenide phosphide (AlGaAsP) microLEDs are fabricated on a GaAs substrate. After fabrication and segmentation, the microLEDs must be transferred to a second substrate, which becomes the light-emitting display. The second substrate can be a silicon (Si) wafer (or chip) with built-in control circuitry, or a glass or flexible plastic substrate with thin film transistors. A conventional transfer method is a mechanical pick-and-place system that uses a pick head to capture and position the devices on the display substrate. Another mechanical transfer method that simultaneously transfers blocks of microLEDs using a stamp or the like is called mass transfer. An alternative technique, as described herein, is to position the microLEDs using fluidic assembly.

간단히 말해서, 유체 조립 공정은 microLED 현탁액을 일련의 포획 트랩 위치(웰) 어레이를 갖는 기판에 인가하고, 현탁액을 이동하여 microLED가 트랩 위치에서 조립되도록 한다. 성공적인 유체 조립을 위해, 성장 기판에서 결함이 없는 microLED를 수집하고 알려진 농도를 갖는 microLED 현탁액을 조제한 다음 현탁액을 표시 기판에 균일하게 분배해야 한다.In simple terms, the fluidic assembly process involves applying a microLED suspension to a substrate having an array of capture trap sites (wells), and moving the suspension so that microLEDs assemble at the trap sites. For successful fluidic assembly, defect-free microLEDs must be collected from the growth substrate, a microLED suspension with a known concentration must be prepared, and the suspension must be uniformly distributed onto the display substrate.

마이크론 크기의 입자 현탁액의 처리는 생명과학의 세포 배양 또는 산업 응용의 슬러리 분쇄 등과 같은 시스템에서 큰 인정을 받았다. 모든 경우에 현탁액 처리 시스템의 목표는 고도로 균일한 현탁액을 구현하고 높은 수준의 부피 및 농도 제어로 현탁액을 목표 과정으로 옮기는 것이다. 현탁 균일성은 일반적으로 침지식 임펠러를 사용한 직접적인 기계적 혼합 또는 펌프에 의한 능동 순환에 의해 구현된다. 잘 혼합된 현탁액을 목표 과정으로 옮기는 것은 일반적으로 공급 탱크의 다운스트림으로 펌핑되는 파이프를 통해 또는 밀봉된 탱크를 가압함으로써 완료된다. 양호한 현탁 시스템의 부피 제어는 차압으로 유량을 제어하고 밸브로 순 유량을 정시적으로 계량함으로써 구현된다. 특히 현탁액을 재사용할 때 현탁액 농도를 제어하는 것이 바람직할 수 있으므로 이송 파이프에는 일반적으로 순수한 캐리어 액체가 현탁액과 평형을 이룰 수 있도록 다수의 입력단이 구비된 부품이 포함된다.The treatment of micron-sized particle suspensions has gained wide acceptance in systems such as cell culture in life sciences or slurry grinding in industrial applications. In all cases, the goal of a suspension treatment system is to achieve a highly uniform suspension and to transfer the suspension to the target process with a high degree of volume and concentration control. Suspension uniformity is usually achieved by direct mechanical mixing using submerged impellers or by active circulation by pumps. Transfer of the well-mixed suspension to the target process is usually accomplished by means of a pipe pumped downstream of the feed tank or by pressurizing a sealed tank. Volume control in a good suspension system is achieved by controlling the flow rate by differential pressure and by metering the net flow rate with valves. Since it may be desirable to control the suspension concentration, especially when reusing the suspension, the transfer pipe usually includes a component with multiple inlets to allow a pure carrier liquid to equilibrate with the suspension.

불행하게도, 기존의 현탁 처리 기술은 microLED의 특성이나 유체 조립 기술의 요구와 호환되지 않는다. 구체적으로, microLED 현탁액은 아래에 설명되는 두드러진 특징을 가지고 있으며 대체 방법을 개발해야 한다.Unfortunately, existing suspension processing technologies are not compatible with the characteristics of microLEDs or the requirements of fluidic assembly technology. Specifically, microLED suspensions have the salient features described below, and alternative methods must be developed.

도 1은 교반 후 균일한 분포를 갖는 microLED 현탁액을 나타내며, 이는 시간 t1 후 액체 칼럼 높이의 약 절반으로 침강하였고, 시간 t2 후 완전히 침강하였다. 균일한 혼합을 연장하고 수개월 단위로 측정된 침강 시간을 갖도록 조제되는 연마재 슬러리와 달리, microLED 현탁액은 상대적으로 짧은 침강 시간을 갖도록 조제된다. MicroLED는 목표 기판 표면에 고정시켜야만 조립될 수 있으므로, 유체 조립을 위한 microLED 현탁액은 일반적으로 몇 분 안에 완전히 고정되고 혼합이 중단된 직후 균일성을 잃는다. 예시로서, 출원 번호 16/406,080(참조로서 본 명세서에 인용됨)의 모출원에 기재된 센터 테이블 설계에 따라 제조된 42μm 직경, 5μm 두께의 디스크형 microLED는 18.9μm의 유체역학적 직경을 갖는다. 중력이 액체의 점도와 평형을 이룰 때, 이러한 크기의 물체는 액체에서 종단 속도를 가지며, 방정식은 다음과 같이 된다.Figure 1 shows a microLED suspension with a uniform distribution after stirring, which settled to about half the height of the liquid column after time t1 and settled completely after time t2. Unlike abrasive slurries, which are formulated to have prolonged uniform mixing and have settling times measured in months, the microLED suspensions are formulated to have relatively short settling times. Since microLEDs can only be assembled by fixing them to the target substrate surface, microLED suspensions for fluidic assembly typically set completely within minutes and lose their uniformity shortly after mixing is stopped. As an example, a 42 μm diameter, 5 μm thick disk-shaped microLED fabricated according to the center table design described in parent application Ser. No. 16/406,080 (incorporated herein by reference) has a hydrodynamic diameter of 18.9 μm. When gravity is in equilibrium with the viscosity of the liquid, an object of this size has a terminal velocity in the liquid, as given by:

여기서, DLED는 유체역학적 직경이고, ρ는 액체 밀도이며, ρLED는 microLED의 밀도이고, μ는 액체 점도이다. 물의 경우, 종단 속도는 1.1mm/sec이므로, 50 밀리리터(ml)의 팔콘 튜브(Falcon tube)와 같은 전형적인 용기에서, microLED는 1분 정도면 완전히 침강한다.Here, D LED is the hydrodynamic diameter, ρ is the liquid density, ρ LED is the density of the microLED, and μ is the liquid viscosity. For water, the terminal velocity is 1.1 mm/sec, so in a typical vessel such as a 50 milliliter (ml) Falcon tube, the microLED completely sinks in about 1 minute.

MicroLED는 일반적으로 금속, 무기 재료 및 유기 재료를 포함하는 표면을 갖는다. 따라서, microLED 현탁액과 접촉하는 고체 표면의 일시적인 점착을 방지하는 것은 거의 불가능하다. 따라서, microLED 현탁액이 담긴 용기는 점착성을 최대한 감소시키기 위해 일반적으로 아세탈 단일 중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리프로필렌 등과 같은 소수성 재료로 제조된다. 도 1의 최종 상태는 microLED와 용기 벽의 상호 작용 효과를 보여주며, 여기서 바닥 원뿔이 안식각보다 작으므로, 일부 microLED가 용기 벽에 달라붙어 바닥의 균일한 층에 침강하지 않는다.MicroLEDs generally have surfaces including metals, inorganic materials and organic materials. Therefore, it is almost impossible to prevent temporary sticking of the solid surface in contact with the microLED suspension. Therefore, the container containing the microLED suspension is generally made of hydrophobic materials such as acetal homopolymer, polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene, etc., to minimize the stickiness. The final state in Fig. 1 shows the interaction effect between the microLED and the container wall, where the bottom cone is smaller than the angle of repose, so that some microLEDs stick to the container wall and do not settle in a uniform layer on the bottom.

생물학적 응용의 미생물은 일반적으로 내부 혼합(예를 들어 교반 막대 사용) 동안 용해되지 않을 만큼 충분히 견고하지만 산업용 연마재 현탁액(예를 들어 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polish, CMP) 슬러리)은 손상 없이 드럼 순환 또는 임펠러 혼합에 의해 현탁된다. 대조적으로, microLED는 깨지기 쉬우며 직접적인 기계적 혼합 또는 펌핑으로 인해 파열될 수 있다. 손상된 microLED는 주요 크기가 양호한 microLED와 유사하므로 여과를 통해 현탁액에서 제거할 수 없으며 포획 트랩 위치를 부분적으로 차단하여 유체 조립을 방해할 수 있다.Microorganisms in biological applications are generally robust enough to withstand internal mixing (e.g., using a stir bar), whereas industrial abrasive suspensions (e.g., chemical mechanical polish (CMP) slurries) can be suspended by drum circulation or impeller mixing without damage. In contrast, microLEDs are fragile and can be ruptured by direct mechanical mixing or pumping. Damaged microLEDs cannot be removed from suspension by filtration because their primary dimensions are similar to those of intact microLEDs, and they can partially block capture trap sites, interfering with fluid assembly.

MicroLED는 디스플레이 제조 비용의 상당 부분을 차지하며, μLED의 낮은 이용률 및 회수 효율성은 비용에 큰 영향을 미친다. 생물학적 및 산업용 연마재 응용에 비해 현탁액에서의 성분은 더 가치가 있다.MicroLEDs account for a significant portion of display manufacturing costs, and the low utilization and recovery efficiency of μLEDs have a significant impact on cost. The components in suspension are more valuable than in biological and industrial abrasive applications.

기존의 현탁액과 달리, 각 소자마다 하나의 서브 픽셀을 구성하기 때문에, 개별 microLED의 성능 특징이 매우 중요하다. 전체 디스플레이의 발광 분포를 제어하기 위해 조립에 사용할 수 있는 microLED의 개수를 엄격하게 제어해야 한다. 따라서, 현탁액 처리는 교차 오염을 방지하도록 설계되어야 한다.Unlike conventional suspensions, since each element constitutes a sub-pixel, the performance characteristics of individual microLEDs are very important. The number of microLEDs that can be used for assembly must be strictly controlled to control the emission distribution of the entire display. Therefore, the suspension processing must be designed to prevent cross-contamination.

MicroLED의 특성과 디스플레이 제조에 대한 엄격한 요구는 기존의 산업 시스템 및 현탁액 처리 방법을 배제한다. 유체 조립과 관련된 힘은 조립된 어셈블리의 분리를 위한 임계값에 의해 제한되기 때문에 깨끗하고 고품질 어셈블리의 제어되고 효율적인 분배는 유체 조립에 매우 중요하다. 또한, 신속한 유체 조립은 microLED와 최종 조립(포획 트랩) 위치 사이의 기판에서의 짧은 이동 경로에 의존한다. 따라서, 표시 기판에서 microLED 현탁액의 최적 분배는 손실이 적고 손상이 없어야 할 뿐만 아니라 빠르고 고도로 균일해야 한다.The characteristics of microLEDs and the stringent demands on display fabrication preclude conventional industrial systems and suspension handling methods. Controlled and efficient dispensing of clean, high-quality assemblies is critical for fluidic assembly, as the forces involved in fluidic assembly are limited by the threshold for separation of the assembled assemblies. Furthermore, rapid fluidic assembly relies on a short transport path on the substrate between the microLEDs and the final assembly (capture trap) location. Therefore, optimal dispensing of the microLED suspension on the display substrate must be fast and highly uniform, as well as loss-free and damage-free.

유체 조립 처리에 전용되는 무기 microLED의 수집 및 분배 방법이 존재한다면 유리할 것이다.It would be advantageous if a method existed for collecting and dispensing inorganic microLEDs dedicated to fluid assembly processing.

본 명세서에는 microLED 디스플레이의 유체 조립에 적용되는 마이크로 발광 다이오드(microLED)의 현탁액을 조제하고 조작하기 위한 시스템 및 방법이 기술되어 있다. 선택적 수집 방법은 적절한 액체에서 결정된 농도로 알려진 양호한 LED로 구성된 microLED 현탁액을 생성한다. 분배 시스템을 사용하여 microLED 현탁액을 공급하고, 상기 분배 시스템은 microLED의 손상과 손실을 최소화하며, 동시에 표시 기판에 제어된 밀도로 소자를 균일하게 분포시킨다. 이러한 최적의 초기 조건은 microLED 디스플레이의 성공적인 유체 조립에 매우 중요하다.This specification describes systems and methods for preparing and manipulating suspensions of micro light emitting diodes (microLEDs) applicable to the fluidic assembly of microLED displays. An optional collection method produces a microLED suspension comprising known good LEDs at a determined concentration in a suitable liquid. A dispensing system is used to deliver the microLED suspension, which minimizes damage and loss of the microLEDs while uniformly distributing the devices at a controlled density on a display substrate. These optimal initial conditions are critical to the successful fluidic assembly of microLED displays.

따라서, 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 캐리어 기판에 접착제로 부착된 무기 microLED 소자를 제공한다. 결함 영역은 다수의 인접한 결함이 있는 microLED 소자를 포함하는 미리 결정된 영역(예를 들어, 웨이퍼 에지)이다. 내용매성 콜로이드 재료는 미리 결정된 결함 영역에 커버되고, 노출된 접착제는 접착제 용해 용매에 의해 용해된다. 접착제 용해 용매의 일부 구현예는 아세톤, 톨루엔, 트리클로로에탄, N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone, NMP), 크실렌, 시클로헥사논, 부틸아세테이트 또는 이들의 조합을 포함한다.Accordingly, a method for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate is provided. The method provides an inorganic microLED device adhesively attached to the carrier substrate. The defect region is a predetermined region (e.g., a wafer edge) comprising a plurality of adjacent defective microLED devices. A content-soluble colloidal material covers the predetermined defect region, and the exposed adhesive is dissolved by an adhesive dissolution solvent. Some embodiments of the adhesive dissolution solvent include acetone, toluene, trichloroethane, N-methylpyrrolidone (NMP), xylene, cyclohexanone, butylacetate, or combinations thereof.

미리 결정된 결함 영역 밖에 위치한 결함이 없는 microLED 소자를 캐리어 기판으로부터 분리하고, 동시에 미리 결정된 결함 영역 내의 microLED 소자와 캐리어 기판의 접착에 의한 부착을 유지한다. 캐리어 기판으로부터 microLED 소자의 분리에 응답하여, 유효한 microLED 소자는 수집 용기에 수집된다. 일 변형예에서, 캐리어 기판의 일부 부분만 접착제 용해 용매에 노출되어 microLED가 캐리어 기판의 선택적으로 노출된 부분으로부터만 분리되도록 한다.A defect-free microLED element located outside a predetermined defect region is separated from a carrier substrate, while at the same time maintaining adhesion between the microLED element and the carrier substrate within the predetermined defect region. In response to the separation of the microLED element from the carrier substrate, the valid microLED element is collected in a collection vessel. In one variation, only a portion of the carrier substrate is exposed to the adhesive dissolving solvent, such that the microLED is separated only from the selectively exposed portion of the carrier substrate.

이 밖에, 캐리어 기판을 검사하여 결함이 있는 microLED 소자를 미리 결정되지 않은 결함 영역에 위치 결정할 수 있고, 또한 이들 미리 결정되지 않은 결함 영역에 내용매성 콜로이드 재료가 형성될 수 있다. 일 태양에서, 검사는 미리 결정되지 않은 개별 결함이 있는 microLED 소자를 위치 결정할 수 있고, 레이저 트리밍 공정을 사용하여 개별 결함이 있는 microLED 소자를 방출할 수 있다. 광학 비교, 전계 발광, 광 발광 또는 음극선 발광 테스트를 사용하여 검사할 수 있다.Additionally, the carrier substrate can be inspected to locate defective microLED devices in undetermined defect regions, and furthermore, a content-soluble colloidal material can be formed in these undetermined defect regions. In one embodiment, the inspection can locate individual defective microLED devices in undetermined defect regions, and a laser trimming process can be used to release the individual defective microLED devices. The inspection can be performed using optical comparison, electroluminescence, photoluminescence, or cathodoluminescence testing.

수집 용기에 수집된 microLED 소자는 일반적으로 평균 단면 크기 s를 갖는 유효한 microLED 소자의 현탁액이다. 그러나, 현탁액에도 불순물이 존재한다. 일 태양에서, 기계적 스크리닝, 용출, 분급 또는 이들의 조합을 이용해 여과 단계를 수행하여 최대 단면 크기가 t보다 큰 불순물을 제거하되, t>s이다. 마찬가지로, 별도의 여과 단계를 통해 최대 단면 크기가 p보다 작은 불순물을 제거하되, p<s이다. 일 태양에서는, 여과 전에, 수집된 microLED 현탁액 중의 접착제 용해 용매는 접착제 용해 용매보다 점도가 낮은 여과 용액으로 대체되었다. 선택적으로, 또는 여과 후에, 수집된 microLED 현탁액 중의 유체는 극성이 낮거나 증발 속도가 빠른 조립 용액으로 대체될 수 있다. 일 태양에서, 음이온성, 양이온성, 비이온성 계면활성제 또는 이들의 조합과 같은 계면활성제를 첨가할 수 있다.The microLED devices collected in the collection vessel are typically a suspension of valid microLED devices having an average cross-sectional size s. However, impurities also exist in the suspension. In one embodiment, a filtration step is performed using mechanical screening, elution, classification, or a combination thereof to remove impurities having a maximum cross-sectional size greater than t, where t>s. Similarly, a separate filtration step is performed to remove impurities having a maximum cross-sectional size less than p, where p<s. In one embodiment, prior to filtration, the adhesive dissolution solvent in the collected microLED suspension is replaced with a filtration solution having a lower viscosity than the adhesive dissolution solvent. Optionally, or after filtration, the fluid in the collected microLED suspension can be replaced with an assembly solution having a lower polarity or a faster evaporation rate. In one embodiment, a surfactant, such as an anionic, a cationic, a nonionic surfactant, or a combination thereof, can be added.

또한, 발광 표시 패널에서 microLED 소자를 분배하는 방법이 제공된다. 상기 수집된 microLED 소자의 현탁액은 투명한 제1 용기에 옮겨져 교반된다. 교반 과정의 일부 예시는 제1 용기의 외부 진동, 현탁액에서의 유체 유동 생성, 및 제1 용기에서의 가스의 흐름을 포함한다. 현탁액의 불투명도는 현탁액의 균일성을 결정하기 위해 다수의 제1 용기 높이에서 광학적으로 측정된다. 결정된 균일성은 균일성 최소 임계값보다 크고, 현탁액은 발광 표시 패널의 최상면에 분배될 수 있다. 분배 과정의 일부 예시는 단일 단계 대량 경사 분리, 다단계 피펫 병진, 노즐 제한 용기 병진 및 피펫팅을 포함한다.Also provided is a method of dispensing microLED elements on a light-emitting display panel. A suspension of the collected microLED elements is transferred to a transparent first vessel and stirred. Some examples of the stirring process include external vibration of the first vessel, generation of fluid flow in the suspension, and flow of gas in the first vessel. The opacity of the suspension is optically measured at a plurality of first vessel heights to determine the uniformity of the suspension. The determined uniformity is greater than a uniformity minimum threshold, and the suspension can be dispensed on the uppermost surface of the light-emitting display panel. Some examples of the dispensing process include single-step bulk decantation, multi-step pipette translation, nozzle-limited vessel translation, and pipetting.

현탁액에 수집된 microLED 소자의 개수를 알면, 현탁액의 단위 부피(체적)당 microLED 소자의 개수를 계산할 수 있다. 그 결과, 제1 부피의 현탁액의 분산에 응답하여, 알려진 제1 개수의 microLED 소자를 발광 표시 패널에 증착할 수 있다. 유리하게는, 발광 표시 패널의 최상면의 제1 영역 내 조립 위치의 개수를 결정한 후, 증착된 알려진 제1 개수의 microLED 소자의 개수는 적어도 제1 영역 내 조립 위치의 개수와 동일하다. Knowing the number of microLED elements collected in the suspension, the number of microLED elements per unit volume (volume) of the suspension can be calculated. As a result, in response to dispersion of the first volume of the suspension, a known first number of microLED elements can be deposited on the light-emitting display panel. Advantageously, after determining the number of assembly locations within the first region of the uppermost surface of the light-emitting display panel, the number of the first known number of microLED elements deposited is at least equal to the number of assembly locations within the first region.

현탁액의 불투명도에 대한 광학적 측정은 제1 용기의 중심축을 향하고 제1 수직축을 따라 제1의 사전 결정된 거리만큼 서로 이격된 사전 결정된 출력 광강도를 갖는 다수의 발광 소자를 배치함으로써 수행된다. 다수의 광검출기는 제2 수직축을 따라 제1의 사전 결정된 거리만큼 서로 이격되고, 각각의 광검출기는 대응되는 발광 소자 출력단을 향하는 입력단을 구비한다. 그 다음에, 광검출기에 의해 수신된 광강도를 비교한다.An optical measurement of the opacity of the suspension is performed by arranging a plurality of light-emitting elements having a predetermined output light intensity, which are spaced apart from each other by a first predetermined distance along a first vertical axis and directed toward the central axis of the first vessel. A plurality of photodetectors are spaced apart from each other by a first predetermined distance along a second vertical axis, each photodetector having an input terminal directed toward a corresponding light-emitting element output terminal. The light intensities received by the photodetectors are then compared.

일 태양에서, 다수의 제1 용기 높이에서 현탁액의 불투명도를 결정하는 것에 응답하여, 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 제1 개수가 계산될 수 있다. 동일한 부피의 현탁액을 발광 표시 패널의 최상면에 분산시킨 후, 광학적 측정을 반복하여 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 제2 개수를 계산할 수 있다. 알려진 동일한 부피의 현탁액을 제2 용기에 옮기고, 사전 결정된 양의 유체를 제2 용기에 첨가(또는 제2 용기로부터 제거)하면, 제2 용기 내 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 제3 개수가 계산될 수 있다. 유체를 제1 용기 내 현탁액에 첨가(또는 이로부터 제거)하면, 현탁액을 교환한 후, 현탁액 밀도를 다시 광학적으로 측정하여 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 제4 개수를 계산할 수 있다.In one embodiment, in response to determining the opacity of the suspension at a plurality of first container heights, a first number of microLED elements per unit volume of the suspension can be calculated. An equal volume of the suspension can be dispersed on a top surface of the light-emitting display panel, and then the optical measurement can be repeated to calculate a second number of microLED elements per unit volume of the suspension. A known equal volume of the suspension can be transferred to a second container, and a predetermined amount of fluid can be added to (or removed from) the second container, and then a third number of microLED elements per unit volume of the suspension in the second container can be calculated. A fluid can be added to (or removed from) the suspension in the first container, and then the suspension can be exchanged, and then the density of the suspension can be measured again optically to calculate a fourth number of microLED elements per unit volume of the suspension.

상기 방법의 다른 세부적인 내용, 및 microLED 캐리어 기판의 영역을 분리하기 위한 시스템, microLED를 수집하기 위한 시스템, microLED 현탁액을 특성화하기 위한 시스템은 후술될 것이다.Other details of the above method, as well as the system for isolating regions of the microLED carrier substrate, the system for collecting the microLEDs, and the system for characterizing the microLED suspension will be described later.

도 1은 교반 후 균일한 분포를 갖는 microLED 현탁액을 나타내며, 이는 시간 t1 후 액체 칼럼 높이의 약 절반으로 침강하였고, 시간 t2 후 완전히 침강하였다.
도 2는 microLED 현탁액을 특성화하기 위한 시스템의 부분 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 시스템의 어셈블리의 부분 단면 모식도이다.
도 4는 microLED의 캐리어 기판의 영역을 선택적으로 분리하기 위한 시스템의 부분 단면도이다.
도 5는 3개의 연속적 단계로 구성된 유체 조립을 위한 microLED 그룹의 제조를 나타내는 모식도이다.
도 6은 소자 가공이 완료된 후 캐리어 웨이퍼에서의 전형적인 microLED의 부분 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 microLED 제조로부터의 알려진 결함 위치의 웨이퍼 맵(도 7a) 및 전형적인 정렬 구조의 알려진 결함 위치의 웨이퍼 맵(도 7b)을 나타낸다.
도 8은 GaN microLED 음극선 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 9는 결함 제어 과정을 안내하는데 사용할 수 있는 복합 결함 맵이다.
도 10은 방출 파장이 동일한 폭의 윤곽으로 도시된 웨이퍼의 평면도이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 일부 대표적인 microLED 결함 및 수정 조치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 용매에 수집된 microLED의 부분 단면도이다.
도 13은 적절한 저장 용기를 나타내는 부분 단면도이다.
도 14는 예시적인 microLED 및 오염물의 주요 직경을 나타내는 그래프이다.
도 15는 용출 분할 탱크의 모식도이다.
도 16은 연속 유동 분급 여과 방법의 모식도이다.
도 17a 내지 도 17c는 각각 20mL의 이소프로판올(isopropanol, IPA)에서 42μm 직경을 갖는 microLED 현탁액의 시간에 대한 광투과율의 예시적인 측정 그래프, 상이한 부피의 IPA에서 130만 개의 microLED의 시간에 대한 광투과율의 예시적인 측정 그래프, 및 상기 시스템의 microLED 현탁액의 농도에 대한 광투과율의 교정 곡선을 나타낸다.
도 18a 및 도 18b는 각각 단방향 및 양방향/2배속의 분배 경로에 대한 분배 밀도 구배를 나타낸다.
도 19a 내지 도 19c는 각각 용기, 노즐 및 튜브로부터 잘 혼합된 현탁액이 경사 분리에 의해 초기 공급원 용기로부터 조립 기판으로 직접 전사되는 것을 나타내는 모식도이다.
도 20은 잘 혼합된 현탁액으로부터 조립 기판으로의 제어된 부피 피펫팅을 나타내는 모식도이다.
도 21은 중간 포트(턴디쉬)에서 보정된 현탁액 및 기포 혼합 및 분배 헤드를 통한 후속 흡인 및 분배를 나타내는 모식도이다.
도 22는 분배 헤드 어레이를 사용한 병렬 분배 방법의 모식도이다.
도 23은 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 24a 내지 도 24c는 발광 표시 패널에서 microLED 소자를 분배하는 첫 번째 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 25는 발광 표시 패널에서 microLED 소자를 분배하는 두 번째 방법을 설명하는 흐름도이다.
Figure 1 shows a microLED suspension with a uniform distribution after stirring, which settled to about half of the liquid column height after time t1 and completely settled after time t2.
Figure 2 is a partial cross-sectional view of a system for characterizing a microLED suspension.
FIGS. 3A and 3B are partial cross-sectional schematic diagrams of an assembly of a system for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a system for selectively separating an area of a carrier substrate of a microLED.
Figure 5 is a schematic diagram showing the fabrication of a group of microLEDs for fluidic assembly consisting of three sequential steps.
Figure 6 is a partial cross-sectional view of a typical microLED on a carrier wafer after device processing is completed.
Figures 7a and 7b show a wafer map of known defect locations from microLED fabrication (Figure 7a) and a wafer map of known defect locations for a typical aligned structure (Figure 7b).
Figure 8 is a graph showing the cathode ray emission spectrum of GaN microLED.
Figure 9 is a composite fault map that can be used to guide the fault control process.
Figure 10 is a plan view of the wafer with the emission wavelengths depicted as contours of equal width.
Figures 11a and 11b are partial cross-sectional views showing some representative microLED defects and corrective actions, respectively.
Figures 12a, 12b, and 12c are partial cross-sectional views of microLEDs collected in a solvent.
Figure 13 is a partial cross-sectional view showing a suitable storage container.
Figure 14 is a graph showing the main diameter of an exemplary microLED and a contaminant.
Figure 15 is a schematic diagram of a dissolution splitting tank.
Figure 16 is a schematic diagram of a continuous flow classification filtration method.
FIGS. 17A through 17C illustrate exemplary measurement graphs of optical transmittance over time for a microLED suspension having a diameter of 42 μm in 20 mL of isopropanol (IPA), exemplary measurement graphs of optical transmittance over time for 1.3 million microLEDs in different volumes of IPA, and a calibration curve of optical transmittance versus concentration of the microLED suspension of the system, respectively.
Figures 18a and 18b show the distribution density gradients for unidirectional and bidirectional/double-speed distribution paths, respectively.
Figures 19a to 19c are schematic diagrams showing that a well-mixed suspension from a container, a nozzle, and a tube is directly transferred from an initial source container to an assembly substrate by gradient separation, respectively.
Figure 20 is a schematic diagram showing controlled volume pipetting from a well-mixed suspension onto an assembly substrate.
Figure 21 is a schematic diagram showing the subsequent suction and distribution through the compensated suspension and bubble mixing and distribution head in the intermediate port (tundish).
Figure 22 is a schematic diagram of a parallel distribution method using a distribution head array.
FIG. 23 is a flowchart illustrating a method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate.
FIGS. 24A through 24C are flowcharts illustrating a first method of distributing microLED elements in a light-emitting display panel.
FIG. 25 is a flowchart illustrating a second method for distributing microLED elements in a light-emitting display panel.

도 2는 microLED 현탁액을 특성화하기 위한 시스템의 부분 단면도이다. 시스템(200)은 수직 중심축(202)을 갖는 투명 용기(201)를 포함한다. 다수의 발광 소자(204a∼204n)(LED 어레이)가 도시되어 있는데, 각각의 발광 소자는 사전 결정된 출력 광강도를 갖고, 용기(200)의 중심축(202)을 향하고 중심축(202)에 평행한 수직 제1 축(208)을 따라 제1의 사전 결정된 거리(206)만큼 이격되며, 여기서 n은 1보다 큰 정수이다. 다수의 광검출기(210a∼210n)(광검출기 어레이)는 중심축(202)에 평행한 수직 제2 축(212)을 따라 제1의 사전 결정된 거리(206)만큼 이격된다. 광검출기(210a∼210n) 각각은 대응되는 발광 소자 출력단을 향하는 광 입력단, 및 회로(214a∼214n)에 각각 있는 출력단을 구비하고, 측정된 광강도에 응답하는 전기 광학 밀도 신호를 제공한다. 모니터링 장치(216)는 광학 밀도 신호(214a∼214n)를 수신하는 입력단을 구비한다. 모니터링 장치(216)는 광학 밀도 신호와 관련된 광강도를 비교하고, 상기 비교에 응답하여 회로(218)에서 출력을 제공한다. 간소화를 위해, 상기 도면은 발광 소자의 개수가 광검출기의 개수와 동일하고 동일한 간격을 가지고 있음을 도시한다. 이 밖에, 발광 소자는 동일한 강도의 광을 출력한다. 그러나, 일단 교정되면, 유사한 시스템이 이러한 명확한 제한 없이 작동될 수 있음을 이해해야 한다.FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a system for characterizing a microLED suspension. The system (200) includes a transparent vessel (201) having a vertical central axis (202). A plurality of light-emitting elements (204a-204n) (an LED array) are shown, each of the light-emitting elements having a predetermined output light intensity and spaced apart a first predetermined distance (206) along a vertical first axis (208) that is oriented toward and parallel to the central axis (202) of the vessel (200), where n is an integer greater than 1. A plurality of photodetectors (210a-210n) (an array of photodetectors) are spaced apart a first predetermined distance (206) along a vertical second axis (212) that is parallel to the central axis (202). Each of the photodetectors (210a-210n) has an optical input terminal directed to a corresponding light emitting element output terminal, and an output terminal respectively in a circuit (214a-214n) and provides an electro-optical density signal responsive to the measured light intensity. A monitoring device (216) has an input terminal for receiving the optical density signals (214a-214n). The monitoring device (216) compares the light intensity associated with the optical density signal and provides an output in the circuit (218) responsive to the comparison. For simplicity, the drawing shows that the number of light emitting elements is equal to the number of photodetectors and is spaced equally apart. Additionally, the light emitting elements output light of the same intensity. However, it should be understood that, once calibrated, similar systems may be operated without these explicit limitations.

용기(201)는 microLED 현탁액(228)을 포함한다. 모니터링 장치(216)는 microLED 균일성 측정을 제공하거나, 또는 균일성(밀도) 측정에 따라 결정된 회로(218)에서의 단위 부피당 현탁액의 microLED 카운트에 대한 계산을 제공할 수 있다. 일 태양에서, 모니터링 장치(216)는 저장된 교정 곡선(222)을 갖는 비일시적 메모리(220)를 포함한다. 이 경우, 모니터링 장치(216)는 회로(214a∼214n)에서의 광학 밀도 신호와 교정 곡선(222)의 비교에 응답하여, 회로(218)에서 현탁액의 단위 부피당 microLED 카운트를 제공할 수 있다. 교정 곡선의 구성 부분으로서, 일 태양에서, 모니터링 장치(216)는 용기(201)의 부피에 관한 데이터를 수신하고 저장할 수 있다.The vessel (201) comprises a microLED suspension (228). The monitoring device (216) can provide a microLED uniformity measurement, or can provide a calculation of the microLED counts per unit volume of the suspension in the circuit (218) determined based on the uniformity (density) measurement. In one embodiment, the monitoring device (216) comprises a non-transitory memory (220) having a stored calibration curve (222). In this case, the monitoring device (216) can provide the microLED counts per unit volume of the suspension in the circuit (218) in response to a comparison of the optical density signals from the circuit (214a-214n) with the calibration curve (222). As part of the calibration curve, in one embodiment, the monitoring device (216) can receive and store data regarding the volume of the vessel (201).

다른 태양에서, 모니터링 장치(216)는 현탁액 중 microLED의 총수를 나타내는 교정 입력 신호를 수신하기 위한 회로(224)에서의 입력단을 구비한다. 이 경우, 모니터링 장치는 광학 밀도 신호(214a∼214n)와 microLED의 총수를 비교한 것에 응답하여 현탁액의 단위 부피당 microLED 카운트를 제공할 수 있다. 예를 들어, 캐리어 기판에서 수집된 유효한 microLED의 개수를 계산하여 microLED의 총수를 알 수 있다. 회로(224)에서의 입력단은 현탁액 부피의 작동 측정(running measurement)을 택일적으로 또는 추가적으로 수신할 수 있다.In another embodiment, the monitoring device (216) has an input to the circuit (224) for receiving a calibration input signal representing the total number of microLEDs in the suspension. In this case, the monitoring device can provide a microLED count per unit volume of the suspension in response to comparing the optical density signals (214a-214n) to the total number of microLEDs. For example, the total number of microLEDs can be determined by counting the number of valid microLEDs collected from the carrier substrate. The input to the circuit (224) can alternatively or additionally receive a running measurement of the suspension volume.

일 변형예에서, 모니터링 장치(216)는 일정 시간 내에 수집된 광학 밀도 신호 세트(214a∼214n)를 수신하고, 회로(218)에서 microLED 침강 시간 또는 microLED 크기의 출력을 제공한다. 이 밖에, 용기(200)는 다수의 눈금(226a∼226n)에 의해 분할될 수 있고 microLED의 균일한 현탁액(도시된 현탁액(228)은 균일하지 않음)을 포함할 수 있다. 이 경우, 광검출기(210a∼210n)는 용기 눈금(226a∼226n)에 대해 측정된 바와 같은 현탁액 수평의 변화를 검출한다. 모니터링 장치는 회로(218)에서 용기(200)로부터 분산된 microLED 소자의 개수 또는 용기로부터 분산된 현탁액 부피의 출력을 제공한다. 유리하게는, 상기 출력은 실시간으로 제공될 수 있다.In one variation, the monitoring device (216) receives a set of optical density signals (214a-214n) collected over a period of time and provides an output of the microLED settling time or microLED size to the circuit (218). Additionally, the vessel (200) may be divided into a plurality of notches (226a-226n) and may contain a uniform suspension of microLEDs (the suspension (228) shown is not uniform). In this case, the photodetectors (210a-210n) detect changes in the suspension level as measured relative to the vessel notches (226a-226n). The monitoring device provides an output of the number of microLED elements dispersed from the vessel (200) or the volume of suspension dispersed from the vessel to the circuit (218). Advantageously, the output may be provided in real time.

상기 측정을 돕기 위해, 교반 장치를 사용하여 현탁액을 균질화할 수 있다. 다양한 균질화 메커니즘이 아래에서 더 상세하게 설명된다. 나타낸 일 태양에서, 용액(용매) 또는 가스를 사용하여 현탁액을 혼합할 수 있다. 현탁액 부피가 알려지면 교반 메커니즘을 조정하여 혼합을 최적화할 수 있다.To aid in the above measurement, a stirring device can be used to homogenize the suspension. Various homogenization mechanisms are described in more detail below. In one embodiment shown, a solution (solvent) or a gas can be used to mix the suspension. Once the suspension volume is known, the stirring mechanism can be adjusted to optimize mixing.

도 3a 및 도 3b는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 시스템의 어셈블리의 부분 단면 모식도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 캐리어 기판(304)을 장착하기 위한 회전(스핀들) 인터페이스를 구비하는 턴테이블 또는 진공 척(302)을 포함하고, 상기 캐리어 기판(304)은 접착제(308)에 의해 캐리어 기판에 부착된 무기 microLED 소자(306)를 포함한다. 엘보우(310)는 x축 및 z축이 위치한 평면에서 턴테이블의 회전 각도(경사도)(312)를 결정하기 위한 다수의 선택적 설정을 갖는 회전식 진공 척(302)에 연결된다. 갠트리(314)는 z축을 따른 턴테이블의 높이를 결정하기 위한 다수의 선택적 설정을 갖는 엘보우(310)에 연결된다. 트레이(316)는 접착제 용해 용매(318)를 포함하고 캐리어 기판(304)을 수용하기 위한 최상부 개구를 구비한다. 컨트롤러(320)는 회로(322 및 324)에서 갠트리(314) 및 엘보우(310)에 각각 연결된 출력단을 구비하고, 높이 및 각도 설정을 제공한다. 도면에 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 갠트리(314) 및 엘보우(310)의 설정에 응답하여 캐리어 기판(304)의 선택된 반경 방향 부분이 접착제 용해 용매(318)에 노출되도록 허용한다. 캐리어 기판(304)의 선택적으로 노출된 부분으로부터 분리된 MicroLED 소자(306)는 트레이(316)에 수집된다. 이 예에서는, 캐리어 기판의 λ1 영역이 수집되고 있다(도 10을 참조).FIGS. 3A and 3B are partial cross-sectional schematic diagrams of an assembly of a system for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate. As shown in FIG. 3A, the system (300) includes a turntable or vacuum chuck (302) having a rotating (spindle) interface for mounting a carrier substrate (304) comprising inorganic microLED devices (306) attached to the carrier substrate by an adhesive (308). An elbow (310) is connected to the rotating vacuum chuck (302) having a plurality of optional settings for determining a rotational angle (tilt) (312) of the turntable in a plane in which the x- and z-axes are located. A gantry (314) is connected to the elbow (310) having a plurality of optional settings for determining a height of the turntable along the z-axis. A tray (316) contains an adhesive dissolving solvent (318) and has a top opening for receiving the carrier substrate (304). The controller (320) has outputs connected to the gantry (314) and the elbow (310) respectively in the circuits (322 and 324) and provides height and angle settings. As illustrated in the drawing, the system (300) allows selected radial portions of the carrier substrate (304) to be exposed to the adhesive dissolving solvent (318) in response to the settings of the gantry (314) and the elbow (310). MicroLED elements (306) separated from the selectively exposed portions of the carrier substrate (304) are collected on the tray (316). In this example, a λ 1 region of the carrier substrate is being collected (see FIG. 10 ).

일 태양에서, 컨트롤러(320)는 microLED 성능 영역의 제1 맵을 수신하기 위한 회로(326)에서의 입력단을 구비하고, 제1 맵에 응답하여 캐리어 기판(304)에서 접착제 용해 용매에 노출된 반경 방향 영역을 선택하기 위한 갠트리(314)의 설정 및 엘보우(310)의 설정을 제공한다.In one embodiment, the controller (320) has an input terminal in the circuit (326) for receiving a first map of the microLED performance region, and provides setting of the gantry (314) and setting of the elbow (310) for selecting a radial region exposed to the adhesive dissolving solvent on the carrier substrate (304) in response to the first map.

도 3b에 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 검사 서브 시스템(328)을 포함할 수 있고, 상기 검사 서브 시스템(328)은 광 입력단(330), 및 컨트롤러(320)의 회로(332)에 연결되어 캐리어 기판(304)에서의 개별 결함이 있는 microLED 소자(306)를 식별하기 위한 출력단을 구비한다. 트리밍 레이저(334)는 컨트롤러(320)의 회로(336)에 연결되어 결함이 있는 microLED 소자의 제2 맵을 수신하기 위한 입력단, 및 제2 맵에 응답하여 레이저 방사선을 통해 캐리어 기판(304)으로부터 결함이 있는 microLED 소자를 방출시키기 위한 출력단(338)을 구비한다.As illustrated in FIG. 3B, the system (300) may include an inspection subsystem (328) having an optical input (330) and an output connected to the circuitry (332) of the controller (320) for identifying individual defective microLED elements (306) in the carrier substrate (304). A trimming laser (334) has an input connected to the circuitry (336) of the controller (320) for receiving a second map of the defective microLED elements, and an output (338) for expelling the defective microLED elements from the carrier substrate (304) via laser radiation in response to the second map.

도 4는 microLED의 캐리어 기판의 영역을 선택적으로 분리하기 위한 시스템의 부분 단면도이다. 시스템(400)은 캐리어 기판(408)에서 미리 결정된 결함 영역(406)의 제1 맵을 제공하기 위한 회로(404)에서의 출력단을 구비하는 컨트롤러(402)를 포함한다. 프린터(410)는 회로(404)에서 제1 맵을 수신하기 위한 입력단, 및 제1 맵에 응답하여 내용매성 콜로이드 재료(414)를 캐리어 기판(408)의 선택된 영역에 인가하기 위한 노즐(412)을 구비한다. 선택된 영역(406)의 microLED(415)는 접착제 용해 용매(미도시)에 노출되었음에도 불구하고 여전히 캐리어 기판(408)에 부착되어 있다. 내용매성 콜로이드 재료(414)의 일부 예는 SU-8, 에폭시 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene, ABS) 및 폴리이미드를 포함한다.FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a system for selectively isolating a region of a carrier substrate of microLEDs. The system (400) includes a controller (402) having an output terminal from a circuit (404) for providing a first map of a predetermined defect region (406) on a carrier substrate (408). A printer (410) has an input terminal for receiving the first map from the circuit (404) and a nozzle (412) for applying a content-soluble colloidal material (414) to a selected region of the carrier substrate (408) in response to the first map. The microLEDs (415) in the selected region (406) remain attached to the carrier substrate (408) despite being exposed to an adhesive dissolving solvent (not shown). Some examples of content-sensitive colloidal materials (414) include SU-8, epoxy resin, polyethylene terephthalate (PET), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), and polyimide.

선택적으로, 시스템(400)은 광 입력단(418), 및 캐리어 기판(408)에서 미리 결정되지 않은 결함이 있는 microLED 소자의 영역(422)을 식별하기 위한 회로(420)의 컨트롤러에 연결된 출력단을 구비하는 검사 서브 시스템(416)을 더 포함할 수 있다. 프린터의 회로(404)에서의 입력단은 컨트롤러(402)로부터 미리 결정되지 않은 결함이 있는 microLED 소자의 영역(422)의 제2 맵을 수신하고, 제2 맵에 응답하여 내용매성 콜로이드 재료를 검출된 결함이 있는 microLED 소자의 영역(422)에 적용할 수 있다(내용매성 콜로이드 재료는 도 4에서 적용되지 않음).Optionally, the system (400) can further include an inspection subsystem (416) having an optical input (418) and an output connected to a controller of the circuit (420) for identifying an area (422) of a microLED device having a non-determined defect in the carrier substrate (408). The input of the circuit (404) of the printer can receive a second map of the area (422) of the non-determined defect in the microLED device from the controller (402), and can apply a solvent-soluble colloidal material to the area (422) of the detected defect in the microLED device in response to the second map (the solvent-soluble colloidal material is not applied in FIG. 4 ).

도 5는 3개의 연속적인 단계로 구성된 유체 조립을 위한 microLED 그룹의 제조를 나타내는 모식도이다. 먼저, microLED 웨이퍼를 검사하여 결함이 있는 microLED의 위치를 결정한다. 결함 맵에 따르면, 결함이 있는 microLED 및 다른 조각 입자(파편)는 캐리어 기판으로부터 제거되거나 캐리어 기판에 패키징되어 이들이 현탁액에 수집되는 것을 방지한다. 그 다음에, 캐리어 기판을 용매에 침지하여 microLED에 잘 고정된 것으로 알려진 기판에서의 접착제를 용해시키고, microLED를 유지 용기에 헹군다. microLED를 침강시킨 후, 용해된 접착제가 있는 용매를 조심스럽게 붓고, 용매 교환을 여러 번 수행하여 남아 있는 접착제 잔류물을 제거한다. 얻은 현탁액을 여과하여 크기가 microLED와 현저히 다른 입자를 제거하고, 현탁액 중 microLED의 밀도가 후속 혼합 및 분배 조작에 적합하도록 용매의 양을 조정한다.Figure 5 is a schematic diagram showing the fabrication of a group of microLEDs for fluidic assembly, which consists of three sequential steps. First, the microLED wafer is inspected to determine the location of defective microLEDs. According to the defect map, defective microLEDs and other fragment particles (debris) are removed from the carrier substrate or packaged in the carrier substrate to prevent them from being collected in the suspension. Next, the carrier substrate is immersed in a solvent to dissolve the adhesive on the substrate known to be well fixed to the microLEDs, and the microLEDs are rinsed into a holding vessel. After the microLEDs are settled, the solvent containing the dissolved adhesive is carefully poured out, and the solvent is exchanged several times to remove any remaining adhesive residues. The obtained suspension is filtered to remove particles whose size is significantly different from the microLEDs, and the amount of solvent is adjusted so that the density of the microLEDs in the suspension is suitable for subsequent mixing and dispensing operations.

microLED 현탁액을 사용하여, 분배 속도, 부피 제어 및 복잡성에 대해 다양한 트레이드오프로 서로 다른 접근 방식을 취하는 세 가지 대체 가능한 분배 시스템을 표시 기판에 적용할 수 있다. 각각의 경우, 개별적인 등량 전사를 여러 번 수행하여 기판을 커버한다. 등량 전사는 기판에 직접 수행될 수 있거나, "현탁액 탱크" 형태의 제어된 부피의 중간체를 통해 수행될 수 있는바, 이로써 현탁액을 희석할 수 있을 뿐만 아니라 기판에 분배되기 전에 분배 헤드를 사용하여 microLED 현탁액을 능동적으로 혼합할 수도 있다. 침강 시간이 충분히 긴 현탁액의 경우, 직접적 전사가 바람직하다. 마지막으로, 기판의 균일성을 검사할 수 있고, 추가의 소면적 분배기를 사용하여 저밀도 영역을 충진할 수 있다.Using microLED suspensions, three alternative dispensing systems can be applied to the display substrate, each taking a different approach with varying trade-offs in terms of dispensing speed, volume control, and complexity. In each case, multiple individual isotropic transfers are performed to cover the substrate. The isotropic transfers can be performed directly onto the substrate, or via a controlled-volume intermediate in the form of a “suspension tank,” which not only dilutes the suspension, but also actively mixes the microLED suspension using a dispensing head prior to dispensing onto the substrate. For suspensions with sufficiently long settling times, direct transfer is preferred. Finally, the uniformity of the substrate can be checked, and additional small-area dispensers can be used to fill low-density regions.

도 6은 소자 가공이 완료된 후 캐리어 웨이퍼에서의 전형적인 microLED의 부분 단면도이다. 모특허(parent patent) US10,643,981에 기술된 바와 같이, MicroLED는 일반적으로 사파이어 기판으로부터 제조되고 레이저 리프트 오프(laser lift off, LLO)에 의해 캐리어 웨이퍼로 전사되며, 상기 특허는 참조로서 본 명세서에 인용되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 이렇게 생성된 웨이퍼는 캐리어 웨이퍼의 접착제층에 삽입된 수백만 개의 microLED를 갖는다. 불행하게도, 웨이퍼에는 후속 공정에 부정적인 영향을 줄 수 있는 여러 가지 상이한 결함 유형(공정 제어 구조를 포함함)이 있을 수도 있으므로, 선택적 수집을 통해 유체 조립 공정이 알려진 양호한 microLED만을 사용할 수 있도록 확보한다.FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a typical microLED on a carrier wafer after device fabrication is complete. As described in parent patent US 10,643,981, which is incorporated herein by reference, the microLEDs are typically fabricated from a sapphire substrate and transferred to the carrier wafer by laser lift off (LLO). As illustrated in the drawing, the resulting wafer has millions of microLEDs embedded in an adhesive layer of the carrier wafer. Unfortunately, the wafer may have several different defect types (including process control structures) that can negatively impact subsequent processing, so selective collection is used to ensure that only known good microLEDs are utilized by the fluidic assembly process.

도 7a 및 도 7b는 microLED 제조로부터의 알려진 결함 위치의 웨이퍼 맵(도 7a) 및 전형적인 정렬 구조의 알려진 결함 위치의 웨이퍼 맵(도 7b)을 나타낸다. microLED를 제조하기 위한 소자 가공에는 몇 개의 알려진 결함 또는 공정 제어 구조가 있는데, 이러한 결함 또는 공정 제어 구조는 도면에 도시된 공정 성질로 인해 동일한 위치에 체계적으로 나타난다. 각각의 웨이퍼는 웨이퍼 에지 부근에서 모두 하나의 식별 마크를 가지고 있는데, 이는 기판 표면에 오목한 구멍을 만들어 microLED 패턴을 손상시킨다. microLED 구조를 형성하기 위한 처리 단계에서는, 모두 포토레지스트 코팅을 사용하여 패턴을 웨이퍼에 전사한다. 포토레지스트 코팅은 완벽하지 않기 때문에 특히 웨이퍼의 에지에서는 에지 비드로 알려진 환형의 패턴 결함을 일으킨다. 포토리소그래피 공정은 일련의 마크를 사용하여 각 층의 이전 층에 대한 위치를 결정한다. 사용된 정렬 마크 및 계측 구조(도 7b)는 microLED 제조에 필요하지만, 이러한 구조는 microLED에 수집된 용액에 포함되므로 이들은 결함이다. 이러한 결함은 전형적인 microLED 크기보다 훨씬 크고, 웨이퍼 에지 환형 패턴 결함은 2∼3mm만큼 넓을 수 있다. 웨이퍼 결함 맵의 첫 번째 구성은 이러한 대형 시스템 배치 구조의 위치이다.Figures 7a and 7b show a wafer map of known defect locations from microLED fabrication (Figure 7a) and a wafer map of known defect locations for a typical alignment structure (Figure 7b). There are several known defects or process control structures in the device fabrication for microLED fabrication, which systematically appear at the same locations due to the nature of the process depicted in the figure. Each wafer has an identification mark near the wafer edge, which creates a concave hole in the substrate surface, damaging the microLED pattern. In the processing steps to form the microLED structure, all photoresist coatings are used to transfer the pattern to the wafer. The photoresist coating is not perfect, and therefore produces an annular pattern defect known as an edge bead, especially at the edge of the wafer. The photolithography process uses a series of marks to determine the location of each layer relative to the previous layer. The alignment marks and metrology structures (Figure 7b) used are necessary for microLED fabrication, but since these structures are incorporated into the solution collected in the microLED, they are defects. These defects are much larger than typical microLED sizes, with wafer edge annular pattern defects being as wide as 2–3 mm. The first configuration of the wafer defect map is the location of these large system layout structures.

두 번째 유형의 결함은 기판의 화학적 기계적 연마(CMP) 스크래치, 격리 에칭에서 떨어지는 입자로 인한 큰 잔류 질화갈륨(GaN) 덩어리, 금속 전극 누락 등과 같은 무작위 가공 결함이다. 이러한 큰 결함은 광학 스캐닝으로 식별할 수 있으며, 광학 스캐닝은 예상되는 microLED 패턴과 매칭되지 않는 인접 이미지의 차이를 비교한다. 결함 맵의 이 부분은 각 결함의 면적과 결함 위치를 설명하는 일련의 좌표로 구성된다.The second type of defect is a random processing defect, such as a chemical mechanical polishing (CMP) scratch on the substrate, a large residual gallium nitride (GaN) chunk caused by particles falling from the isolation etch, or a missing metal electrode. These larger defects can be identified by optical scanning, which compares the differences in adjacent images that do not match the expected microLED pattern. This part of the defect map consists of a set of coordinates describing the area and location of each defect.

가장 중요한 결함 유형은 microLED의 전기적 성능과 광 방출에 영향을 미치는 기능적 결함이다. 이러한 결함 매핑은 4가지 서로 다른 보완 기술을 통해 달성할 수 있다.The most important defect types are functional defects that affect the electrical performance and optical emission of microLEDs. Mapping of these defects can be achieved through four different complementary techniques.

l) 아마도 가장 이상적인 기술은 각 microLED를 검출하고 생성된 발광을 측정하는 전계 발광(electroluminescence, EL) 테스트일 것이다. 상기 테스트는 발광이 적은 약한 소자, 및 단락되거나 개방된 소자를 직접 식별한다. 단점은, 상기 기술은 속도가 느리고 특히 전극 표면을 손상시키지 않고 작은 전극을 검출하기 어렵다는 것이다. 이러한 기술은 일부 대표적인 소자를 측정하는데 사용될 수 있다.l) Perhaps the most ideal technique would be an electroluminescence (EL) test, which detects each microLED and measures the light emitted. This test directly identifies weak devices with little light emission, as well as devices that are shorted or open. The downside is that this technique is slow and particularly difficult to detect for small electrodes without damaging the electrode surface. This technique can be used to measure some representative devices.

2) 광 발광(photoluminescence, PL)은 파장이 LED 구조에서의 전이를 여기시키고 생성된 파장 및 강도를 측정할 수 있는 광원(일반적으로 레이저)을 사용한다. 상기 기술은 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD) 결함뿐만 아니라 갈라지거나 단락된 microLED 소자를 식별할 수 있지만 금속에서 누락되거나 개방된 접점은 식별할 수 없다.2) Photoluminescence (PL) uses a light source (typically a laser) whose wavelength excites a transition in the LED structure and the resulting wavelength and intensity can be measured. The technique can identify cracked or shorted microLED devices as well as metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) defects, but cannot identify missing or open contacts in the metal.

3) 광학 비교의 경우, 일반적인 방법은 두 이미지를 비교하고 그들 사이의 차이점을 찾는 것이며, 차이점은 결함이다. 광학 이미지는 패턴(다이-투-데이터베이스, die-to-database)과 비교될 수도 있다.3) For optical comparison, the common method is to compare two images and find differences between them, the differences being defects. Optical images can also be compared to patterns (die-to-database).

4) 음극선 발광(Cathodoluminescence, CL)은 이하에서 설명된다.4) Cathodoluminescence (CL) is explained below.

도 8은 GaN microLED 음극선 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 마이크로 음극선 발광은 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)으로부터의 전자빔을 사용하여 LED 구조에서의 전이를 여기시키고 생성된 광의 파장 및 강도를 측정한다. 도면에 도시된 바와 같이, GaN microLED는 다수의 특징적인 방출선을 가지고 있으므로, 스펙트럼의 차이는 다른 결함 메커니즘을 식별할 수 있다. 455nm에서 방출 피크가 약하거나 존재하지 않는다는 것은, LED 단락 또는 다중 양자 우물(MQW) 문제가 존재한다는 것을 나타낸다. 570nm 부근의 넓은 피크에서의 높은 방출은 n-GaN의 에칭 손상 또는 열악한 품질을 나타낼 수 있다. 저강도의 엑시톤 피크(exciton peak)는 또한 초기 성장 품질이 좋지 않거나 도펀트가 부족함을 나타낼 수 있다. 전형적인 microLED 스펙트럼에서 임의의 심각한 편차는 소자가 디스플레이에서 제대로 작동하지 않을 수 있음을 나타낸다. 도 9는 결함 제어 과정을 안내하는데 사용될 수 있는 복합 결함 맵이다. 기능 테스트는 개별 결함이 있는 microLED를 식별할 수 있으므로, 결함 맵의 이 부분은 각 결함이 있는 LED의 X-Y 좌표로 구성된다. 전계 발광 및 광 발광은 또한 LED 성능 특징(방출 파장, 효율 및 임계값 전압을 포함함)의 맵을 생성할 수 있다. 이러한 기술을 이용하면 성능이 다른 영역을 식별할 수 있으므로, 더 밀접하게 분포된 microLED 소자 성능 균일성을 갖는 microLED 현탁액을 생성하기 위해 선택적 수집 기술이 웨이퍼의 작은 영역을 수집하는데 적용될 수 있다.Figure 8 is a graph showing the GaN microLED cathodoluminescence spectrum. Micro-cathodoluminescence uses an electron beam from a scanning electron microscope (SEM) to excite transitions in the LED structure and measure the wavelength and intensity of the light produced. As shown in the figure, GaN microLEDs have a number of characteristic emission lines, so differences in the spectra can identify different defect mechanisms. A weak or absent emission peak at 455 nm indicates a shorted LED or multiple quantum well (MQW) problem. High emission at a broad peak near 570 nm can indicate etch damage or poor quality of the n-GaN. A low-intensity exciton peak can also indicate poor initial growth quality or dopant deficiency. Any significant deviation from the typical microLED spectrum indicates that the device may not function properly in a display. Figure 9 is a composite defect map that can be used to guide the defect control process. Since functional testing can identify individual defective microLEDs, this portion of the defect map consists of the X-Y coordinates of each defective LED. Electroluminescence and photoluminescence can also produce maps of LED performance characteristics (including emission wavelength, efficiency, and threshold voltage). Since these techniques can identify areas of different performance, selective collection techniques can be applied to collect small areas of the wafer to produce microLED suspensions with more closely distributed microLED device performance uniformity.

도 10은 방출 파장을 동일한 폭의 윤곽으로 나타낸 웨이퍼의 평면도이다. 일부의 경우, 개별 현탁액(예를 들어, 도면에 도시된 4개의 밴드)이 각각 좁은 파장 또는 효율 분포를 갖도록 캐리어 기판의 각각의 반경 방향 밴드를 각각 수집해야 한다. 이러한 간단한 비닝 기술은 동일한 방출 파장을 갖는 다른 웨이퍼로부터의 현탁액을 수집하여 색 반점이 없는 디스플레이를 생성하는데 사용될 수 있다.Figure 10 is a plan view of the wafer with the emission wavelengths outlined in equal width. In some cases, each radial band of the carrier substrate must be collected separately so that each individual suspension (e.g., the four bands shown in the figure) has a narrow wavelength or efficiency distribution. This simple binning technique can be used to collect suspensions from different wafers with the same emission wavelength to produce a display without color spots.

도 11a 및 도 11b는 각각 일부 대표적인 microLED 결함 및 수정 조치를 나타내는 부분 단면도이다. 복합 결함 맵 중의 결함 크기 정보를 사용하여, 도 11b에 도시된 두 가지 방식으로 웨이퍼를 처리하여 결함을 제거한다. 웨이퍼 에지 및 영역 결함의 패턴과 같은 큰 결함 영역의 경우, 수집 과정에서 사용된 용매에 내성이 있는 재료를 코팅하므로, 결함이 있는 영역은 수집된 후에도 여전히 캐리어 웨이퍼에 포획된다. 적합한 코팅 재료는 SU8, 에폭시 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 또는 폴리이미드이며, 이러한 재료는 스프레이, 잉크젯 방식을 통해 패턴화되거나 브러시 또는 펜으로 코팅될 수 있다. 웨이퍼는 유지 물질을 경화하기 위해 처리 후 베이킹될 수 있다. 작은 결함으로 식별된 단일 소자의 경우, 크기가 microLED 직경보다 작은 펄스 레이저 빔을 사용하여 작은 결함이 있는 단일 소자에 충격을 가함으로써 결함이 있는 MicroLED를 제거할 수 있다. 적절한 레이저 파장 및 에너지를 선택하여 결함이 있는 microLED 흡수에 의해 가열을 가속화함으로써, 타겟 소자를 접착제층으로부터 방출시킨다. 레이저 타겟 영역에 가까운 보조 진공 노즐을 사용하여, 방출된 소자를 포획하고 처리함으로써, 결함이 있는 microLED가 캐리어 웨이퍼에 다시 증착되는 것을 방지할 수 있다.Figures 11a and 11b are partial cross-sectional views showing some representative microLED defects and corrective actions, respectively. Using the defect size information in the composite defect map, the wafer is processed in two ways as shown in Figure 11b to remove the defects. For large defect areas such as wafer edge and pattern of area defects, a material resistant to the solvent used in the collection process is coated so that the defective areas are still captured on the carrier wafer after collection. Suitable coating materials include SU8, epoxy resin, polyethylene terephthalate (PET), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), or polyimide, which can be patterned by spray, inkjet, or coated with a brush or pen. The wafer can be baked after processing to harden the retaining material. For a single element identified as a small defect, the defective MicroLED can be removed by bombarding the single element with the small defect using a pulsed laser beam whose size is smaller than the microLED diameter. By selecting an appropriate laser wavelength and energy, the target element is ejected from the adhesive layer by accelerating heating by absorption of the defective microLED. An auxiliary vacuum nozzle close to the laser target area is used to capture and process the ejected element, thereby preventing the defective microLED from being re-deposited on the carrier wafer.

도 12a, 도 12b 및 도 12c는 용매에 수집된 microLED의 부분 단면도이다. 도 12a에서는, 알려진 양호한 microLED를 갖는 캐리어 웨이퍼(보정 조치를 거친 캐리어 웨이퍼)를 내용매성 용기에 넣고, microLED를 유지하는 접착제를 용해시킬 수 있는 용매 또는 용매 혼합물 침지한다. 용매는 아세톤, 톨루엔, 트리클로로에탄, N-메틸피롤리돈(NMP), 크실렌, 시클로헥사논, 부틸아세테이트 등일 수 있고, 용매를 가열하고 부드럽게 교반하여 접착제 용해 및 microLED 수집을 가속화할 수 있다. 이 과정에서 용기와 캐리어에서의 microLED 사이의 기계적 접촉을 방지하고 있는 점에 유의해야 하는데, 이는 microLED 소자를 손상시킬 수 있기 때문이다. 용기에서 캐리어 웨이퍼의 수직 위치를 유지함으로써, 용매의 순환이 잘 되고 접착제가 용해될 때 microLED가 용기 바닥에 침강될 수 있도록 한다.Figures 12a, 12b and 12c are partial cross-sectional views of microLEDs collected in a solvent. In Figure 12a, a carrier wafer with known good microLEDs (a carrier wafer that has undergone calibration) is placed in a solvent-resistant container, and immersed in a solvent or a solvent mixture that can dissolve the adhesive that holds the microLEDs. The solvent may be acetone, toluene, trichloroethane, N-methylpyrrolidone (NMP), xylene, cyclohexanone, butyl acetate, etc., and the solvent may be heated and gently stirred to accelerate the dissolution of the adhesive and the collection of the microLEDs. It should be noted that mechanical contact between the container and the microLEDs in the carrier is prevented during this process, as this may damage the microLED devices. By maintaining the vertical position of the carrier wafer in the container, the solvent can circulate well and the microLEDs can settle to the bottom of the container when the adhesive is dissolved.

또 다른 방법은, 도 12b에 도시된 바와 같이, 캐리어 웨이퍼를 얕은 용기에 수평으로 놓으면, 캐리어 웨이퍼 에지는 용기의 좁은 선반에 의해 지지된다. 이로부터 알 수 있는 것은, 프린트 또는 코팅된 내용매성 콜로이드 재료는 접착제가 용매의 영향을 받지 않도록 보호할 수 있으므로, 일정 크기를 초과하는 결함이 있는 포획 영역 내의 MicroLED는 캐리어 웨이퍼에 남아 있게 된다는 점이다. 모든 microLED가 모두 방출되고 용기 바닥에 침강된 경우, 캐리어 웨이퍼는 제거되고, 남아 있는 양호한 microLED가 있는지 여부를 검사할 수 있다. 일부의 경우, 캐리어 기판을 용매로부터 즉시 꺼내지 않으면, 용매는 포획 재료가 코팅된 결함이 있는 포획 영역 아래로부터 침입하여 접착제를 용해시키고, 큰 덩어리의 포획 매체를 용기 내로 방출시킬 수 있다.Another way is, as shown in Fig. 12b, when the carrier wafer is placed horizontally in a shallow container, the edges of the carrier wafer are supported by the narrow shelves of the container. From this, it can be seen that the printed or coated content-sensitive colloidal material can protect the adhesive from being affected by the solvent, so that the MicroLEDs within the defective capture region exceeding a certain size will remain on the carrier wafer. When all the microLEDs have been released and settled to the bottom of the container, the carrier wafer can be removed and examined to see if there are any good microLEDs remaining. In some cases, if the carrier substrate is not immediately removed from the solvent, the solvent may penetrate from underneath the defective capture region coated with the capture material, dissolve the adhesive, and release large clumps of capture medium into the container.

상기 "완전한" 웨이퍼 수집 방법은 빠르고 간단하지만 경우에 따라 선택적 수집 기술을 사용할 수 있다. 도 12c에 도시된 바와 같이, MicroLED는 접착제 용해 용매와 접촉하는 영역에서만 수집되므로, 수평 캐리어 웨이퍼에 소량의 용매를 떨어뜨려 간단한 선택적 수집을 수행할 수 있다. 접착제가 용해된 후, 수집 영역을 헹구어 방출된 microLED를 캐리어 웨이퍼로부터 제거하고 수집한다.The above "complete" wafer collection method is quick and simple, but in some cases, selective collection techniques may be used. As shown in FIG. 12c, since the microLEDs are collected only from the area in contact with the adhesive dissolving solvent, a simple selective collection can be performed by dropping a small amount of solvent onto a horizontal carrier wafer. After the adhesive is dissolved, the collection area is rinsed to remove and collect the released microLEDs from the carrier wafer.

웨이퍼의 반경 방향 영역을 선택적으로 수집하기 위한 다른 시스템은, 캐리어 웨이퍼의 제어된 영역을 접착제 용해 용매에 노출시키는 동일한 원리를 사용할 수 있으며, 이 방법은 도 3a의 시스템에 도시되어 있다. 예를 들어, 도 10의 발광 파장 등고선 맵을 기반으로 캐리어 기판의 경사도 및 z축의 높이를 조정하여 영역 λ1(도 10을 참조)만 용매에 침지되도록 한다. 캐리어 기판을 천천히 회전하여 반경 방향 밴드를 용매에 노출시키고, 방출된 microLED는 용매 탱크의 바닥에 침강된다. 제1 영역이 수집되면 캐리어를 용매로부터 꺼내고, λ1 파장 분포를 갖는 microLED를 용매로부터 제거한다. 그런 다음 캐리어를 다시 위치 결정하여 λ2 영역을 수집할 수 있고, 동일한 방식으로 연속적인 microLED 수집을 수행한다.Another system for selectively collecting a radial region of a wafer can use the same principle of exposing a controlled region of a carrier wafer to an adhesive dissolution solvent, which is illustrated in the system of FIG. 3a . For example, based on the emission wavelength contour map of FIG. 10 , the tilt of the carrier substrate and the height along the z-axis are adjusted so that only region λ 1 (see FIG. 10 ) is immersed in the solvent. The carrier substrate is slowly rotated to expose a radial band to the solvent, and the emitted microLEDs are allowed to settle to the bottom of the solvent tank. Once the first region is collected, the carrier is taken out of the solvent, and the microLEDs with the λ 1 wavelength distribution are removed from the solvent. The carrier can then be repositioned to collect the λ 2 region, and subsequent microLED collections are performed in the same manner.

일반적으로, 수집 용매는 잔류하고 microLED에 커버되는 접착제에 의해 심하게 오염되므로, microLED 현탁액은 오염물을 제거하기 위해 일련의 용매 교환을 거쳐야 한다. 하나의 용매 교환 순환은 다음과 같다.Typically, the collection solvent is heavily contaminated by residual and adhesive-covered microLEDs, so the microLED suspension must undergo a series of solvent exchanges to remove the contaminants. One solvent exchange cycle is as follows.

1) 와류 혼합기 또는 초음파 트랜스듀서를 통해 용매를 간접적으로 교반하여 현탁액을 완전히 균질화하고 남아 있는 접착제 덩어리를 분해한다.1) Indirectly stir the solvent using a vortex mixer or ultrasonic transducer to completely homogenize the suspension and break up any remaining adhesive lumps.

2) 몇 배의 침강 시간을 기다려야 하므로 모든 microLED가 용기의 바닥에 수집된다.2) You need to wait several times for the settling time so that all the microLEDs are collected at the bottom of the container.

3) 침강된 microLED에 영향을 주지 않고 80%∼90%의 용매를 조심스럽게 붓는다.3) Carefully pour 80% to 90% of the solvent without affecting the sunken microLED.

4) 새 용매를 용기에 추가한다.4) Add new solvent to the container.

5) 단계 1) 내지 단계 4)를 반복한다.5) Repeat steps 1) to 4).

일반적으로, 접착제 성분의 제거를 보장하기 위해 3회 이상의 용매 순환 교환이 수행된다. 접착제 제거에 사용되는 용매는 전적으로 microLED의 전극을 손상시키지 않고 접착제를 용해시키는 능력에 기초하여 선택되므로, 후속 여과 및 유체 조립 조작에 가장 적합한 선택은 아니다. 세척 또는 유체 조립을 위해 선택한 새 용매로 교체하려면, 용매 교환 단계는 위의 단계 4)에서 수행될 수 있다. 용매가 microLED를 용기 벽으로부터 헹구어 내보내도록 보장하기 위해 용해 순환 교환은 적어도 3회 수행될 수 있다. 용매 교환 후, microLED 용액을 수집 용기로부터 현탁액을 저장하고 운반할 수 있는 깨끗한 용기로 옮긴다. 용기는 표면에 microLED가 부착되는 것을 최대한 감소시키기 위해 현탁액에 대해 화학적으로 안정하고 소수성이어야 한다. 일부 적합한 재료는 아세탈 단일 중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등이다.Typically, three or more solvent circulation exchanges are performed to ensure removal of the adhesive component. The solvent used for adhesive removal is selected solely based on its ability to dissolve the adhesive without damaging the electrodes of the microLED, and therefore is not the most suitable choice for subsequent filtration and fluid assembly operations. To replace with a new solvent selected for washing or fluid assembly, the solvent exchange step can be performed in step 4) above. The solvent circulation exchange can be performed at least three times to ensure that the solvent rinses the microLEDs out of the vessel walls. After the solvent exchange, the microLED solution is transferred from the collection vessel to a clean vessel capable of storing and transporting the suspension. The vessel should be chemically stable and hydrophobic to the suspension to minimize adhesion of the microLEDs to the surface. Some suitable materials include acetal homopolymer, polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene, polystyrene, etc.

도 13은 적절한 저장 용기를 나타내는 부분 단면도이다. 일반적으로, 용기는 축적을 최대한 감소시키고 microLED를 의도된 단일한 위치에 축적하도록 높고 가늘며 수직 벽과 큰 각진 표면을 갖는다. 축적 지점에 대한 이러한 제어는 용기에서 microLED의 효율적인 전사를 허용한다. 용기가 투명한 경우, 광학 밀도 측정을 편리하게 사용하여 현탁액을 교반하는 균일성을 모니터링하고 용매를 추가하거나 제거하여 microLED 농도를 조정할 수 있다.Figure 13 is a partial cross-sectional view showing a suitable storage vessel. Typically, the vessel is tall and thin with vertical walls and a large angled surface to minimize accumulation and to deposit the microLEDs at a single intended location. This control over the accumulation point allows for efficient transfer of the microLEDs from the vessel. If the vessel is transparent, optical density measurements can be conveniently used to monitor the uniformity of stirring the suspension and to adjust the microLED concentration by adding or removing solvent.

도 14는 예시적인 microLED 및 오염물의 주요 직경을 나타내는 그래프이다. 여과하여 입자 및 조각을 제거함으로써, microLED 현탁액의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다. 예시적인 microLED는 42 마이크론(μm)의 직경을 갖는다. 약 10μm 이하의 작은 입자는 전극 박리 과정에서 떨어진 전극 금속편, 층간 유전체(interlevel dielectric, ILD)의 조각 또는 공기 중의 먼지일 수 있다. 이러한 입자는 유체 조립 동안 웰 구조에 포획될 수 있는데, 이는 microLED의 조립을 방해하거나 microLED의 전극과 기판 전극 사이의 결합에 영향을 주어 수율 손실을 초래할 수 있다. 큰 조각은 GaN 조각 또는 수집 시 방출된 포획 매체에 감싸진 작은 결함일 수 있다. 여과 과정에서 microLED의 직경을 중심으로 하는 크기의 밴드를 제외한 모든 물체를 제거한다.FIG. 14 is a graph showing the main diameters of exemplary microLEDs and contaminants. By filtering to remove particles and fragments, the quality of the microLED suspension can be further improved. The exemplary microLED has a diameter of 42 microns (μm). Small particles of about 10 μm or less may be electrode metal pieces that fall off during the electrode exfoliation process, pieces of interlevel dielectric (ILD), or dust in the air. These particles may be trapped in the well structure during fluid assembly, which may interfere with the assembly of the microLED or affect the bonding between the electrodes of the microLED and the substrate electrode, resulting in yield loss. Larger fragments may be GaN fragments or small defects wrapped in the capture medium released during collection. During the filtration process, all objects except a band centered around the diameter of the microLED are removed.

도면으로부터 명확하게 알 수 있는 것은, 크기가 양호한 microLED와 비슷한 손상된 microLED는 여과에 의해 제거될 수 없으므로, 선택적 수집아 수집 전 포획 또는 손상된 microLED의 제거에 있어서 매우 중요하다는 점이다. microLED 현탁액이 microLED 사이 또는 microLED와 용기 및 고정 장치 사이의 과도한 기계적 상호 작용으로 인해 새로운 손상된 microLED를 생성하지 않는 것도 중요하다.It is clear from the drawings that damaged microLEDs with similar size to good microLEDs cannot be removed by filtration, so selective collection is very important for capturing or removing damaged microLEDs prior to collection. It is also important that the microLED suspension does not generate new damaged microLEDs due to excessive mechanical interactions between microLEDs or between microLEDs and the container and fixture.

간단한 여과 방법은 세포 수집을 위해 개발된 메쉬 필터를 사용하여 microLED의 크기 주위에 원하는 대역 통과를 생성한다. 먼저, 현탁액을 40μm 메쉬를 통해 여과하여 수집 시 캐리어 웨이퍼로부터 탈출한 임의의 포획 매체를 포함하는 큰 조각을 제거한다. 그 다음에, 20μm 메쉬를 사용하여 현탁액을 여과하여 microLED를 포획하고 작은 입자가 통과하여 폐기물 용기로 들어갈 수 있도록 한다. microLED는 필터의 세척 용매에 의해 깨끗한 용기로 역세척된다.A simple filtration method uses a mesh filter developed for cell collection to create a desired bandpass around the size of the microLEDs. First, the suspension is filtered through a 40 μm mesh to remove any larger particles that escape from the carrier wafer during collection, including any capture media. Next, the suspension is filtered through a 20 μm mesh to capture the microLEDs and allow the smaller particles to pass through into a waste container. The microLEDs are backwashed into a clean container with the wash solvent from the filter.

도 15는 용출 분할 탱크의 모식도이다. 메쉬 여과 방법은 저렴하고 효과적이지만 microLED와 필터 사이에 현저한 기계적 상호 작용이 존재하며, 미세 여과 과정에서 소자는 여과막에서의 축적에서 전단력의 영향을 받는다. 유체 유동 기반의 여과 방법은 잠재적인 기계적 손상을 방지하는데 도움이 된다. microLED의 유체역학적 직경과 현탁액 용매의 점도를 알고 있기 때문에 도면에 도시된 바와 같이 필터로 사용되는 용출 분할 탱크를 제조할 수 있다. microLED 현탁액은 첫 번째 여과 컬럼의 상단으로 도입되고(μLED 공급), 용매는 컬럼 하단으로부터 유입되며 칼럼에서 약 50μm의 임계 크기보다 작은 모든 입자를 위쪽으로 밀어내는 속도로 유입되고(흐름 1), 큰 입자는 수집 및 폐기될 수 있는 컬럼의 바닥에 침강된다. 작은 크기의 분획(fraction)은 이송 채널을 통해 두 번째 용출 컬럼의 상단으로 흐른다. 두 번째 칼럼에서, 흐름 2는 약 30μm보다 작은 입자가 폐기물 채널에서 위쪽으로 강제로 배출되도록 조정되는 반면 microLED는 칼럼의 바닥에 침강하여 microLED 디스플레이 스크린의 조립을 위해 수집될 수 있다.Figure 15 is a schematic diagram of the dissolution splitter tank. Although the mesh filtration method is inexpensive and effective, there is a significant mechanical interaction between the microLEDs and the filter, and the elements are affected by shear forces from accumulation on the filter membrane during the microfiltration process. The fluid flow-based filtration method helps to prevent potential mechanical damage. Since the hydrodynamic diameter of the microLEDs and the viscosity of the suspension solvent are known, the dissolution splitter tank used as a filter can be fabricated as shown in the figure. The microLED suspension is introduced into the top of the first filtration column (μLED feed), and the solvent is introduced from the bottom of the column and is introduced at a rate that pushes all particles smaller than a critical size of about 50 μm upward from the column (stream 1), while the larger particles settle to the bottom of the column where they can be collected and discarded. The small-sized fraction flows through the transfer channel to the top of the second dissolution column. In the second column, flow 2 is adjusted so that particles smaller than about 30 μm are forced upward into the waste channel, while the microLEDs settle to the bottom of the column and can be collected for assembling the microLED display screen.

도 16은 연속 유동 분급 여과 방법의 모식도이다. 연속 유동 분급 분리 방법은 용출 분할 탱크와 유사하며, 다른 입자의 침강 속도의 차이를 이용하여 양호한 microLED를 작은 입자로부터 분리한다. 도면에 도시된 바와 같이, 약 30μm보다 작은 입자가 위쪽 웨이스트 게이트에서 유출되고 낙하 속도가 더 빠른 microLED가 아래쪽 포트에서 유출되도록 전류 운반을 조정한다.Figure 16 is a schematic diagram of a continuous flow classification filtration method. The continuous flow classification separation method is similar to the dissolution division tank, and separates good microLEDs from small particles by utilizing the difference in sedimentation speed of different particles. As shown in the figure, the current carrying is adjusted so that particles smaller than about 30 μm flow out from the upper waste gate, and microLEDs with a faster falling speed flow out from the lower port.

고효율적인 유체 조립을 위해서는 표시 기판에 microLED가 균일하게 분포되어야 하고 microLED의 개수는 사용 가능한 모든 조립 위치(트랩 위치 또는 웰이라고도 함)를 채우기에 충분해야 한다. 실제로 microLED의 최적 개수는 조립 위치의 개수보다 많다. microLED의 개수가 최적 개수보다 적으면, microLED가 조립을 위한 빈 웰에 도달하기 위해 더 멀리 이동해야 하기 때문에 조립 시간이 증가한다. 그러나, microLED의 개수가 최적 개수보다 많으면, 소자가 종종 함께 모이는 경향이 있어 조립 과정을 방해한다. 이 밖에, 조립 후 나머지 microLED를 모두 제거해야 하므로 분배된 microLED가 너무 많으면 정리 시간이 증가하고 회수 과정에 더 많은 microLED가 포함된다. 따라서, 현탁액 분배 과정은 단위 부피당 잘 제어된 개수의 microLED를 갖는 microLED 현탁액을 기반으로 하는 것이 매우 중요하다.For highly efficient fluidic assembly, the microLEDs should be distributed uniformly on the display substrate and the number of microLEDs should be sufficient to fill all available assembly sites (also called trap sites or wells). In practice, the optimal number of microLEDs is greater than the number of assembly sites. If the number of microLEDs is less than the optimal number, the assembly time increases because the microLEDs have to travel further to reach an empty well for assembly. However, if the number of microLEDs is more than the optimal number, the devices often tend to clump together, which hinders the assembly process. In addition, since all remaining microLEDs need to be removed after assembly, too many distributed microLEDs increase the cleanup time and involve more microLEDs in the recovery process. Therefore, it is very important that the suspension distribution process is based on a microLED suspension with a well-controlled number of microLEDs per unit volume.

분취 샘플(aliquot)의 microLED 개수의 변화는 현탁액 농도 및 불균일성에 따라 증가하기 때문에 현탁액 중 microLED의 농도는 정확한 개수의 microLED가 표시 기판으로 전사되도록 보장하기 위해 조정되어야 한다. 결함 영역이 제거된 후의 수집 면적을 계산하여 캐리어 웨이퍼에서 수집된 microLED의 개수를 잘 결정할 수 있다. 그 다음에, 최종 교환 과정에서 적절한 부피의 용매를 첨가하여 현탁액의 농도를 간단히 설정할 수 있다. 그러나, 농도의 변화는 용매 증발, 분배를 위한 분취 샘플의 제거, 및 회수된 microLED를 현탁액으로 되돌리기 등으로 인해 발생한다. 농도를 제어하기 위해서는 현탁액의 농도를 정확하게 결정하는 시스템이 필요하다.Since the variation of the number of microLEDs in an aliquot increases with the suspension concentration and non-uniformity, the concentration of microLEDs in the suspension should be adjusted to ensure that an accurate number of microLEDs are transferred to the display substrate. The number of microLEDs collected from the carrier wafer can be well determined by calculating the collection area after the defective region is removed. Then, the concentration of the suspension can be simply set by adding an appropriate volume of solvent during the final exchange process. However, the variation of the concentration occurs due to solvent evaporation, removal of the aliquot for distribution, and returning the recovered microLEDs to the suspension. In order to control the concentration, a system to accurately determine the concentration of the suspension is required.

도 2를 다시 참조하면, 반경 방향으로 대칭하는 투명 용기의 경우, 농도는 z축에서만 변하므로 현탁액 용기의 여러 높이에서 microLED 농도를 정량화하기 위해, 한 쌍의 시준 LED(또는 레이저 다이오드) 및 광검출기를 사용하여 현탁액을 통해 광을 방출하고 log(Iin/Iout)로 표시되는 밀도(광학 불투명도)를 측정한다. 현탁액의 다른 높이에서의 광 감쇠량은 해당 높이에서 microLED 농도에 직접 정비례하므로 microLED 크기를 기반으로 한 교정 곡선을 사용하여 광학 밀도 측정값을 계산된 농도로 전환한다. 농도를 결정하기 위해, 교반하여 균일한 현탁액을 생성한 직후에 광학 밀도를 측정하기 시작한다. 측정된 용기의 시간과 높이의 관계는 침강 속도를 직접적으로 제공한다.Referring back to Figure 2, for a radially symmetric transparent vessel, the concentration only varies in the z-axis, so to quantify the microLED concentration at different heights in the suspension vessel, a pair of collimating LEDs (or laser diodes) and a photodetector are used to emit light through the suspension and measure the density (optical opacity), which is expressed as log(Iin/Iout). Since the light attenuation at different heights in the suspension is directly proportional to the microLED concentration at that height, a calibration curve based on the microLED size is used to convert the optical density measurements into a calculated concentration. To determine the concentration, the optical density measurements are started immediately after stirring to create a homogeneous suspension. The relationship between time and height of the measured vessel directly provides the sedimentation rate.

침강 시간의 약 절반 후, 검출기(210a 및 210b)는 전체 강도를 수신하고, 검출기(210c)는 균일한 microLED밀도의 50%∼60%를 나타내는 강도로 복귀하며, 검출기(210n)는 거의 균일한 상태의 microLED 밀도를 본다. 현탁액을 오랫동안 방해받지 않고 두면, 침강 시간에 비해 모든 microLED가 모두 용기의 바닥에 수집되므로 광산란이 최소화되고 각 강도 측정값이 모두 최대이다. 현탁액이 충분히 교반되면, microLED는 액체 칼럼 전체에 균일하게 분포되고, 각 높이에서 광산란이 최소화된다. 교반이 멈춘 후 microLED는 종단 속도에 도달할 때까지 중력의 영향을 받아 낙하하기 시작한다. 시간이 지남에 따라 유체 컬럼 상단의 microLED 농도는 감소하고 검출기 강도는 증가한다.After about half of the settling time, detectors (210a and 210b) receive full intensity, detector (210c) returns to an intensity representing 50% to 60% of the uniform microLED density, and detector (210n) sees a nearly uniform microLED density. If the suspension is left undisturbed for a long enough period of time, all of the microLEDs will be collected at the bottom of the vessel relative to the settling time, minimizing light scattering and all intensity measurements will be at a maximum. If the suspension is sufficiently stirred, the microLEDs will be uniformly distributed throughout the liquid column, minimizing light scattering at each height. After stirring is stopped, the microLEDs will begin to fall under the influence of gravity until they reach terminal velocity. Over time, the microLED concentration at the top of the liquid column will decrease and the detector intensity will increase.

도 17a 내지 도 17c는 각각 20mL의 이소프로판올(IPA)에서 42μm 직경을 갖는 microLED의 현탁액의 시간에 대한 광투과율의 예시적인 측정 그래프, 다른 부피의 IPA에서 130만 개의 microLED의 시간에 대한 광투과율의 예시적인 측정 그래프, 및 상기 시스템의 microLED 현탁액의 농도에 대한 광투과율의 교정 곡선을 나타낸다. 광학 밀도는 본 명세서에서 투과율의 역수로 정의되며, 데이터는 정규화 목적을 위해 최종 강도로 나뉜다. 도 17a에서, 약 120만 개의 microLED가 직경이 27.5 밀리미터(mm)인 원통형 반투명 튜브에 매달려 있고, 5개의 다른 수직 위치에서 광학 밀도가 측정된다. 시간이 0일 때, 튜브를 기계적으로 진동시켜 현탁액을 교반하여 유체 컬럼에서 microLED가 균일하게 분포되도록 한다. 교반 중 및 교반 후 처음 몇 초 동안 액체의 기포로 인해 현저한 소음이 발생한다. 교반 후 측정된 광강도는 침강된 현탁액보다 약 60% 낮다. 모든 microLED가 감지 구멍으로부터 침강되었을 때 전체 강도로의 회복은 센서에서 유체 칼럼의 상단까지의 거리의 함수이다. 따라서, 액체 칼럼 상단에서 12mm에 위치한 상부 센서의 경우 t1은 23초인 반면, 액체 칼럼 상단에서 33mm에 위치한 하단 센서는 64.5초(t5) 내에 회복된다. 따라서, IPA에서 이러한 microLED의 종단 속도는 0.51mm/초 내지 0.56mm/초이므로, 45mm 액체 칼럼의 침강 시간은 약 85초이고, 얇은 액체층에 분배된 후 침강하는데 몇 초가 걸린다.FIGS. 17A through 17C illustrate exemplary measurement plots of optical transmittance versus time of a suspension of microLEDs having a diameter of 42 μm in 20 mL of isopropanol (IPA), exemplary measurement plots of optical transmittance versus time of 1.3 million microLEDs in different volumes of IPA, and a calibration curve of optical transmittance versus concentration of the microLED suspension of the system, respectively. Optical density is defined herein as the reciprocal of transmittance, and the data are divided by the final intensity for normalization purposes. In FIG. 17A , about 1.2 million microLEDs are suspended in a cylindrical translucent tube with a diameter of 27.5 millimeters (mm), and the optical density is measured at five different vertical positions. At time 0, the tube is mechanically vibrated to agitate the suspension and ensure that the microLEDs are evenly distributed in the fluid column. Noticeable noise occurs during agitation and during the first few seconds after agitation due to bubbles in the liquid. The measured light intensity after stirring is about 60% lower than that of the settled suspension. The recovery to full intensity when all the microLEDs have settled from the sensing holes is a function of the distance from the sensor to the top of the fluid column. Thus, for the upper sensor located 12 mm from the top of the liquid column, t1 is 23 s, whereas for the lower sensor located 33 mm from the top of the liquid column, it recovers in 64.5 s (t5). Therefore, since the terminal velocity of these microLEDs in IPA is 0.51 mm/s to 0.56 mm/s, the settling time for the 45 mm liquid column is about 85 s, taking several seconds to settle after being distributed in a thin liquid layer.

투과율 측정 시스템은 현탁액 중 microLED의 개수 밀도를 결정하는데에 사용될 수도 있으며, 이는 현탁액의 정확한 처리를 위한 핵심 정보이다. 도 17b에서, 투과율은 5가지의 다른 현탁액 희석액에 대한 교반 후 시간의 함수로서 측정된다. 직경이 42 μm인 microLED를 20 mL의 IPA에서 13 mm에서 측정한 다음, 측정된 양의 액체를 첨가하여 밀도가 낮은 현탁액을 제조한다. 도 17b에서, 교반 후 광강도는 최고 농도(C1)에서 가장 낮고 밀도가 연속적으로 감소할 때마다 증가한다. 액체 칼럼 높이가 증가함에 따라 용기의 고정 위치에서의 침강 시간도 증가한다.The transmittance measurement system can also be used to determine the number density of microLEDs in the suspension, which is key information for accurate handling of the suspension. In Fig. 17b, the transmittance is measured as a function of time after stirring for five different dilutions of the suspension. A microLED with a diameter of 42 μm is measured at 13 mm in 20 mL of IPA, and then a measured amount of liquid is added to prepare a suspension with lower density. In Fig. 17b, the light intensity after stirring is lowest at the highest concentration (C1) and increases as the density decreases continuously. As the liquid column height increases, the settling time at the fixed location in the vessel also increases.

도 17c는 균일한 현탁액의 광투과율에 기초하여 액체 밀리리터당 microLED 개수를 결정하기 위한 교정 곡선을 나타내는 다중 시험의 그래프이다. 또한 현탁액의 균일성은 교반 후 몇 초 이내에 매우 높으며 이 상태의 지속 시간은 유체 컬럼의 상단까지의 거리가 감소함에 따라 감소함을 알 수 있다. 교반 후 몇 초 후 상단 표면 아래 20mm 이상에서 상기 시스템에서 분취 샘플을 뽑아내는 것이 이상적이다. 이 특성화 시스템은 다른 microLED 크기, 용기 크기 및 용기 모양 및 현탁액에 대한 최적의 공정 매개변수를 선택하는데 사용될 수 있다.Figure 17c is a graph of multiple tests showing a calibration curve for determining the number of microLEDs per milliliter of liquid based on the optical transmittance of the uniform suspension. It can also be seen that the uniformity of the suspension is very high within a few seconds after stirring, and the duration of this state decreases as the distance to the top of the fluid column decreases. It is ideal to extract aliquots from the system at least 20 mm below the top surface after a few seconds of stirring. This characterization system can be used to select optimal process parameters for different microLED sizes, vessel sizes and vessel shapes, and suspensions.

microLED 현탁액의 혼합은 높은 현탁액 균일성을 구현하는데 필요한 힘과 손상을 방지하기 위한 전단력 사이의 균형이다. 매끄러운 용기 벽이 현탁액에 충격을 주는 외부 교반을 통해 혼합할 수 있고, 현탁액 용기 내에서 microLED를 교반하는 유체 유동을 생성한다. 현탁액 용기에 용매 또는 가스 스트림을 도입하여 난류 유체 유동을 유발함으로써 내부 교반을 수행할 수 있다. 혼합은 또한 예를 들어 액체를 제거하고 주입하기 위해 빠르게 피펫팅(pipetting)하여 수행할 수 있다. 물론 목표는 microLED 소자를 손상시키지 않고 용기의 수직 칼럼에 균일하게 분포된 microLED를 생성하는 것이다.Mixing of microLED suspensions is a balance between the force required to achieve high suspension uniformity and the shear force to prevent damage. Mixing can be accomplished by external agitation, where the smooth vessel walls impact the suspension, creating fluid flow that agitates the microLEDs within the suspension vessel. Internal agitation can be accomplished by introducing a solvent or gas stream into the suspension vessel to induce turbulent fluid flow. Mixing can also be accomplished by rapid pipetting, for example, to remove and inject liquid. The goal, of course, is to create microLEDs that are uniformly distributed in vertical columns in the vessel without damaging the microLED devices.

잘 혼합된 현탁액으로부터 단방향 분배 경로를 위한 LED의 개수를 포함하는 제어된 부피를 뽑아낼 수 있다. 분배 경로는 단일 점, 단일 선분, 구불구불한 경로 또는 경로의 일부 조합일 수 있다. 다수의 분배 경로는 표시 어셈블리 영역에 완전하고 균일하게 분배되도록 보장하기 위해 사용된다. 특히 조립에 사용되는 얇은 유체에서 LED의 매우 짧은 침강 시간으로 인해, 분배 경로의 가로방향 확산은 밀리미터 수준으로 제한된다. 따라서, microLED의 균일한 분포를 위해서는 상대적으로 가까운 다수의 분포 경로가 필요하다.A controlled volume containing a number of LEDs for a unidirectional distribution path can be drawn from a well-mixed suspension. The distribution path can be a single point, a single line segment, a tortuous path, or some combination of paths. Multiple distribution paths are used to ensure complete and uniform distribution in the display assembly area. Due to the very short settling time of the LEDs, especially in the thin fluids used for assembly, the lateral diffusion of the distribution paths is limited to the millimeter level. Therefore, multiple distribution paths that are relatively close together are required for uniform distribution of the microLEDs.

도 18a 및 도 18b는 각각 단방향 및 양방향/2배속의 분배 경로에 대한 분배 밀도 구배를 나타낸다. 잘 혼합된 현탁액으로부터 분배된 양만큼 전사하는 정확한 방법은 시스템의 특성과 제품 요구에 의해 결정된다. 특히 조립 기판의 크기, 분배 헤드의 이동 속도, 기판 상측의 조립 유체의 두께, 혼합의 균일성 및 전사 부피에 대한 제어가 모두 중요하다. 이러한 고려 사항은 일반적으로 균일성과 비용(시스템 비용, 처리 시간 및 제품 수율을 포함함) 사이의 균형이다. 분배 균일성의 결함은 조립 과정에서도 보상될 수 있으므로 일련의 방법이 제안되었다. 예를 들어, 주어진 경로는 불균일한 분배 속도를 보상하기 위해 단일 선분을 여러 번 빠르게 추적할 수 있고(예를 들어 분배 헤드 내에서 침강으로 인해 발생할 수 있음), 도 18b에 도시된 경로를 따라 균일한 밀도를 구현할 수 있다.Figures 18a and 18b show distribution density gradients for unidirectional and bidirectional/double-speed distribution paths, respectively. The exact method by which the amount of dispensed material is transferred from a well-mixed suspension is determined by the characteristics of the system and the product requirements. In particular, the size of the assembly substrate, the moving speed of the distribution head, the thickness of the assembly fluid on the substrate, the uniformity of the mixing, and the control over the transfer volume are all important. These considerations are generally a trade-off between uniformity and cost (including system cost, processing time, and product yield). Defects in distribution uniformity can also be compensated for during the assembly process, and therefore a series of methods have been proposed. For example, a given path can be rapidly traced multiple times along a single line segment to compensate for uneven distribution speeds (which may occur, for example, due to sedimentation within the distribution head), and achieve a uniform density along the path illustrated in Figure 18b.

도 19a 내지 도 19c는 각각 용기, 노즐 및 튜브로부터 잘 혼합된 현탁액이 경사 분리에 의해 초기 공급원 용기로부터 조립 기판으로 직접 전사되는 것을 나타내는 모식도이다. 잘 혼합된 현탁액을 전사하기 위한 튜브 및 부품의 사용을 제한하거나 완전히 회피하기 위해, 소스 탱크에서 직접 전사하거나 소스 현탁액의 이산 분취 샘플을 피펫 팁을 사용하여 제거할 수 있다. 이러한 방법은 부품에서 microLED의 데드 스페이스 축적을 방지하고, microLED와 현탁액의 상호 작용을 a) 작고, b) 청소할 수 있으며, c) 일회용일 수 있는 표면으로 제한한다. 피펫 팁은 부피 변위(예를 들어 플런저) 또는 능동적으로 인가된 진공에 의해 탱크로부터 현탁액을 뽑아낼 수 있다. 연속 진공을 적용할 때의 이점은 일단 분취된 현탁액이 소스 현탁액과 더 이상 접촉하지 않으면, 주변 대기가 거품으로 분취 샘플에 흡인되어 전사하는 과정에서 현탁액을 능동적으로 혼합한다는 것이다.Figures 19a-19c are schematic diagrams showing a well-mixed suspension from a vessel, nozzle, and tube being transferred directly from an initial source vessel to an assembly substrate by decantation, respectively. To limit or completely avoid the use of tubes and components for transferring the well-mixed suspension, either direct transfer from the source tank or discrete aliquots of the source suspension can be removed using a pipette tip. This approach prevents dead space accumulation of microLEDs in the component and limits the interaction of the microLEDs with the suspension to a surface that is a) small, b) cleanable, and c) disposable. The pipette tip can draw the suspension from the tank by volume displacement (e.g., a plunger) or by actively applied vacuum. The advantage of applying continuous vacuum is that once the aliquoted suspension is no longer in contact with the source suspension, the surrounding atmosphere is drawn into the aliquot sample as bubbles, actively mixing the suspension during the transfer process.

수율 손실을 제한하기 위해, 기판에 도입되기 직전까지 고농도 현탁액이 우선으로 선택된다. 이와 관련하여, 상기 분취 방법은 중간의 소부피 용기와 결합될 수 있으며, 상기 용기에서 분배 현탁액에 추가 액체가 보충된다. 이것은 순수한 액체가 microLED 현탁액에 의해 제한되지 않기 때문에 표준 시스템(파이프, 밸브 및 부품을 포함함)을 사용하여 알려진 부피의 순수한 액체로 현탁액 탱크를 채움으로써 달성될 수 있다. 액체를 분배 헤드로 흡인하거나 현탁액을 현탁액 탱크에 침전시킨 다음 혼합물을 분배 헤드로 다시 뽑아내어 현탁액 분취 샘플을 보정할 수 있다. 그 다음에, 희석된 현탁액을 기판으로 전사할 수 있다.To limit yield loss, a high concentration suspension is preferred prior to introduction to the substrate. In this regard, the preparative method can be combined with an intermediate small volume vessel, in which additional liquid is replenished to the dispensed suspension. This can be accomplished by filling the suspension tank with a known volume of pure liquid using a standard system (including pipes, valves and fittings), since the pure liquid is not limited by the microLED suspension. The suspension preparative sample can be calibrated by aspirating the liquid into the dispense head, or by allowing the suspension to settle into the suspension tank, and then drawing the mixture back into the dispense head. The diluted suspension can then be transferred to the substrate.

상기 혼합, 전사 및 희석 과정은 일반적이며 이들의 변형을 선택하여 생산 중인 microLED 디스플레이의 유형에 최적화된 통합 시스템 및 적용 방법을 구성할 수 있다. 몇 가지 완전한 분배 과정을 이하에 예시로 상세하게 설명한다.The above mixing, transfer and dilution processes are general and variations of them can be selected to configure an integrated system and application method optimized for the type of microLED display being produced. Some complete dispensing processes are detailed below as examples.

도 19a에서, 원하는 개수의 LED가 잘 혼합된 용기에서 조립 기판으로 직접 분배될 수 있다. 이러한 방법은 전사 단계가 가장 적고 원치 않는 microLED 정지 마찰에 대한 표면 노출이 가장 적다. 현탁액의 완전히 침강된 상태가 균일하지 않기 때문에, 시스템은 현탁액을 균일한 현탁액 밀도로 혼합하므로 부피 현탁액의 전사는 microLED 개수의 전사에 대응된다. 그 다음에, 잘 혼합된 현탁액을 기판으로 직접 전사할 수 있다. microLED를 기판에 디캔팅(decanting)하는 것은 기판에서의 유체 전체에 현저한 유동을 생성하는데, 이러한 유동은 대면적의 전체 범위에 걸쳐 LED를 신속하게 전사할 수 있다. 그렇지만, 균일성이 좋지 않아 이를 보상하기 위해 추가 조립 시간이 필요할 수 있다.In Fig. 19a, a desired number of LEDs can be dispensed directly from a well-mixed vessel onto an assembly substrate. This method provides the fewest transfer steps and the least surface exposure to unwanted microLED static friction. Since the fully settled state of the suspension is not uniform, the system mixes the suspension to a uniform suspension density, so that the transfer of a volume of suspension corresponds to the transfer of a number of microLEDs. The well-mixed suspension can then be transferred directly onto the substrate. Decanting the microLEDs onto the substrate creates significant flow throughout the fluid on the substrate, which can rapidly transfer the LEDs across the entire surface area. However, the uniformity is poor, which may require additional assembly time to compensate.

도 19b에서, 용기 최상부 공간의 적절한 압력 제어와 짝을 이루는 작은 면적의 노즐은 현탁액을 보다 제어된 방식으로 전사할 수 있지만, 이러한 방법은 디캔팅 방법보다 훨씬 느리다. 이러한 방법은 또한 디캔팅 방법보다 조립 기판 위에서의 microLED 용기의 더 정확한 병진이 필요하다.In Figure 19b, a small area nozzle paired with appropriate pressure control in the top space of the vessel can transfer the suspension in a more controlled manner, but this method is much slower than the decanting method. This method also requires more precise translation of the microLED vessel on the assembly substrate than the decanting method.

도 19c에서, 용기 병진 대신에 일단이 현탁액에 침지되고 출력단이 조립 기판으로 병진하는 튜브를 사용할 수도 있다. 이러한 방법의 장점은 분배 과정에서 현탁액 용기가 능동적으로 혼합될 수 있고 용기 병진보다 튜브 끝단의 병진이 훨씬 쉽다는 것이다. 동일한 microLED 현탁액 용기에서 다수의 튜브를 사용할 수 있으므로 단방향 분배로 커버하는 면적이 현저히 증가된다. 이러한 방법의 단점은 현탁액과 상호 작용하는 표면적이 매우 커서 파이프에 microLED가 포획된다는 것이다. 교차 오염을 고려하지 않는 응용에서는 제한된 파이프를 사용하는 이러한 방법이 최선의 선택이다.In Fig. 19c, instead of the container translation, a tube can be used in which one end is immersed in the suspension and the output end is translated to the assembly substrate. The advantage of this method is that the suspension container can be actively mixed during the dispensing process, and the translation of the tube end is much easier than the container translation. Since multiple tubes can be used in the same microLED suspension container, the area covered by the unidirectional distribution is significantly increased. The disadvantage of this method is that the surface area interacting with the suspension is very large, resulting in the trapping of the microLEDs in the pipe. For applications where cross-contamination is not a concern, this method using a limited pipe is the best option.

도 20은 잘 혼합된 현탁액으로부터 조립 기판으로의 제어된 부피 피펫팅을 나타내는 모식도이다. 모식도에 도시된 바와 같이, 피펫은 용기로부터 직접 분배되지 않고 잘 혼합된 현탁액으로부터 분취 샘플을 뽑아 기판에 직접 분배할 수 있다. 이러한 방법은 생물학에서 성숙된 기술을 사용하여 분취 샘플을 고정밀도로 안정적으로 전사한다. 이 밖에, 이러한 방법은 주입구, 노즐 등과 같은 현탁액 용기의 추가 구성이 필요하지 않다.Figure 20 is a schematic diagram showing controlled volume pipetting from a well-mixed suspension to an assembly substrate. As shown in the schematic diagram, the pipette can draw an aliquot sample from a well-mixed suspension and dispense it directly onto the substrate, rather than dispensing directly from the vessel. This method uses a mature technology in biology to stably transfer an aliquot sample with high precision. In addition, this method does not require additional configuration of the suspension vessel, such as an inlet, nozzle, etc.

정확한 부피와 교차 오염 방지가 최우선 사항인 경우, 조립에 사용되는 과도한 microLED를 최대한 감소시키거나 고유한 크기가 다른 microLED를 순차적으로 조립하는 경우와 같이 피펫 전사 방법이 선호된다. 균형은 피펫이 각 분배 경로 후에 현탁액 용기로 돌아가야 하기 때문에, 다른 방법보다 피펫 분배가 느리다는 것이다. 다중 피펫이 존재하지만 현탁액 용기의 농도와 현탁액 용기의 혼합 제한을 고려할 때, 이들은 단일 소스에서 피펫팅하는 데 적합하지 않다.When accurate volumes and avoidance of cross-contamination are top priorities, such as when minimizing excess microLEDs used in assembly or when sequentially assembling microLEDs of different sizes, the pipette transfer method is preferred. The trade-off is that pipette dispensing is slower than other methods, as the pipette must return to the suspension vessel after each dispensing pass. Multi-pipettes exist, but given the concentration of the suspension vessel and the mixing limitations of the suspension vessel, they are not suitable for pipetting from a single source.

도 21은 중간 포트에서 보정된 현탁액 및 기포 혼합 및 분배 헤드를 통한 후속 흡인 및 분배를 나타내는 모식도이다. 직접 전사 방법과 피펫 전사 방법의 또 다른 한계는 분배되는 부피가 소스 현탁액 용기로부터 꺼낸 부피와 동일하다는 것이다. 큰 분배 영역에 대한 현탁액 용기의 크기를 제한하기 위해, 조립 기판에 분배되는 현탁액의 농도를 줄이는 것이 필요할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 희석을 구현하는 한 가지 방법은 현탁액 공급 용기로부터 농축된 분취 샘플을 뽑아내고 분배 헤드 또는 중간 포트에서 순수한 액체로 보정하는 것이다.Figure 21 is a schematic diagram showing the subsequent aspiration and distribution through the dispense head and mixing and dispensing of the suspension and bubbles corrected at the intermediate port. Another limitation of the direct transfer method and the pipette transfer method is that the volume dispensed is equal to the volume withdrawn from the source suspension container. In order to limit the size of the suspension container for a large dispensing area, it may be necessary to reduce the concentration of the suspension dispensed onto the assembly substrate. As shown in the figure, one way to implement this dilution is to draw a concentrated aliquot sample from the suspension supply container and compensate with pure liquid at the dispense head or intermediate port.

도 22는 분배 헤드 어레이를 사용한 병렬 분배 방법의 모식도이다. 중간 포트를 사용하면 분배 헤드 픽업을 현탁액 용기 픽업으로부터 분리할 수 있는 잠재적인 이점이 있다. 따라서, 도면에 도시된 시스템은 현탁액 탱크 어레이에서 끌어온 분배 헤드 어레이까지 비율에 따라 확장할 수 있다. 정밀하게 제어된 microLED 농도가 있는 현탁액 탱크의 랙의 생성은 별도의 단계에서 행해질 수 있으며, 그 다음에 랙은 조립 기판과 함께 조립 도구에 로딩된다.Figure 22 is a schematic diagram of a parallel dispensing method using an array of dispense heads. The use of an intermediate port has the potential advantage of separating the dispense head pickup from the suspension container pickup. Thus, the system depicted in the figure is scalable proportionally to an array of dispense heads drawn from an array of suspension tanks. The generation of racks of suspension tanks with precisely controlled microLED concentrations can be done in a separate step, and the racks are then loaded into an assembly tool together with the assembly substrate.

설명된 세 가지 방법은 모두 microLED의 효율적인 전사의 핵심 개념에 대한 변형이다. 유체 조립은 다양한 microLED의 크기, 조립 영역 및 픽셀 간격에 사용될 수 있다. 다음은 조립 요구의 변경이 방법 선택에 미치는 영향에 대한 몇 가지 예이다.All three methods described are variations on the core concept of efficient transfer of microLEDs. Fluidic assembly can be used for a variety of microLED sizes, assembly areas, and pixel spacings. Here are some examples of how changes in assembly requirements can affect method selection.

소면적 기판의 단색 조립의 경우 직접 분배가 필요할 수 있다.For single-color assembly on small area substrates, direct dispensing may be required.

단일 현탁 용기로부터 병렬로 다수의 기판을 일괄 조립하는 것은 디캔팅(decanting) 방법의 사용을 제안한다.The batch assembly of multiple substrates in parallel from a single suspension vessel suggests the use of a decanting method.

기판의 연속 반복 조립은 노즐 방법에 가장 적합할 수 있다.Continuous repetitive assembly of substrates may be best suited to the nozzle method.

잘 현탁된 microLED를 대부피로 포함하는 대면적 조립은 배치(batch) 사이의 파장 변화가 낮다. 현탁액의 소스 용기로부터의 튜브 매개 전사를 사용하는 것이 가장 경제적일 수 있다.Large-area assembly containing large volumes of well-suspended microLEDs has low wavelength variation between batches. Using tube-mediated transfer from a source vessel of the suspension may be most economical.

순차적으로 조립된 RGB 삼중 이미터 컬러 디스플레이와 같이 가치 있는 microLED와 낮은 교차 오염 내성을 갖는 중간 크기 기판(한 면이 몇 센티미터)의 경우 피펫 분배가 우선으로 선택될 수 있다. 피펫 분배 시간이 생산 시간의 중요한 부분이 아닐 때 특히 그러하다.For medium-sized substrates (a few centimeters on a side) with valuable microLEDs and low cross-contamination tolerance, such as sequentially assembled RGB triple-emitter color displays, pipette dispensing may be the preferred choice, especially when pipette dispensing time is not a critical part of the production time.

2세대 크기(360×465mm)를 초과하는 초대형 기판의 경우, 단일 헤드 분배가 비정상적으로 느려지는 데다가 생산량 요구로 인해, 분배 시스템에서 다수의 헤드 어레이의 병렬 분배가 결정된다. 빠르게 침강되는 현탁액의 경우, 현탁액을 진공 혼합하는 능력은 분배 균일성을 향상시키는데 매우 중요하다. 이 밖에, 대형 기판의 경우, 전체 분배 요구가 매우 높아지고, 농축 소스 현탁액을 보정하면 처리 및 혼합 균일성이 향상될 수 있다.For very large substrates exceeding the 2nd generation size (360×465mm), the single head distribution becomes abnormally slow, and the production demand dictates the parallel distribution of multiple head arrays in the distribution system. For fast settling suspensions, the ability to vacuum mix the suspension is very important to improve distribution uniformity. In addition, for large substrates, the overall distribution requirement becomes very high, and correcting the concentrated source suspension can improve processing and mixing uniformity.

현탁액에서 기판으로 microLED를 분배하기 위한 주요 요구 중 일부는 손상, 표면 접착 및 균일하지 않은 적용으로 인한 microLED의 낭비를 제한하는 것이다. 따라서, 현탁액은 수집, 여과, 전체 혼합, 분배 및 회수 조작 과정에서 밸브, 펌프 또는 부품을 만나지 않는 것이 바람직하다. 불가피하게 현탁액 용기 자체에 일부 손실이 있지만, 포획 및 회수 과정과 결합된 철저한 헹굼은 이러한 손실을 크게 완화한다. 피펫 전사 방법의 경우, 피펫 팁만 현탁액과 접촉한다. 피펫을 안팎으로 헹구어 microLED를 회수하거나 microLED의 교차 오염을 방지하기 위해 폐기할 수 있다.Some of the key requirements for dispensing microLEDs from a suspension onto a substrate are to limit microLED waste due to damage, surface adhesion, and non-uniform application. Therefore, it is desirable that the suspension does not encounter valves, pumps, or components during the collection, filtration, overall mixing, dispensing, and recovery operations. Although some loss is inevitable in the suspension vessel itself, thorough rinsing combined with the capture and recovery process greatly mitigates this loss. In the case of the pipette transfer method, only the pipette tip comes into contact with the suspension. The pipette can be rinsed inside and out to recover the microLEDs or discarded to prevent cross-contamination of the microLEDs.

일회용 팁을 사용하는 진공 혼합 분배 헤드와 중간의 현탁액 탱크는, 회수를 위해 헹구어지거나, 교차 오염이 문제가 되지 않는 경우 재사용되거나 교차 오염을 방지하기 위해 교체될 수 있다. 도 19c에 도시된 실시예는 세척될 가능성이 없는 튜브를 사용하고, 이러한 방법은 교차 오염을 고려하지 않고 microLED가 좋은 현탁액인 경우에만 옵션으로 사용됨으로써, 튜브 측벽과의 접촉을 최대한 감소시킨다.The vacuum mixing dispense head using disposable tips and the intermediate suspension tank can be rinsed for recovery, reused if cross-contamination is not a concern, or replaced to prevent cross-contamination. The embodiment illustrated in Fig. 19c uses a tube that cannot be washed, and this method is only optional if the microLEDs are in good suspension without considering cross-contamination, thereby minimizing contact with the tube sidewalls as much as possible.

도 23은 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법을 설명하는 흐름도이다. 명확하게 하기 위해, 상기 방법은 일련번호가 매겨진 단계로 설명되었지만, 일련번호가 반드시 단계의 순서를 나타내는 것은 아니다. 이러한 단계는 건너뛰거나 병렬로 수행되거나 엄격한 순서를 유지하지 않고 수행될 수 있음을 이해해야 한다. 그러나, 일반적으로 상기 방법은 표시된 단계의 숫자 순서를 따른다. 상기 방법은 단계 2300에서 시작한다.FIG. 23 is a flow chart illustrating a method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate. For clarity, the method is described in numbered steps, but the numbering does not necessarily indicate the order of the steps. It should be understood that these steps may be skipped, performed in parallel, or performed without maintaining a strict order. However, the method generally follows the numerical order of the steps presented. The method begins at step 2300.

단계 2302에서, 캐리어 기판에 접착제로 부착된 무기 microLED 소자를 제공한다. 단계 2304의 결함 영역은 미리 결정된 것이고, 여기서 각각의 결함 영역은 다수의 인접한 결함이 있는 microLED 소자 또는 공정 제어 구조(예를 들어, CMP 스크래치)를 포함한다. 단계 2306에서, 미리 결정된 결함 영역을 커버하는 내용매성 콜로이드 재료를 형성한다. 단계 2308에서, 접착제 용해 용매로 노출된 접착제를 용해시킨다. 접착제 용해 용매는 아세톤, 톨루엔, 트리클로로에탄, N-메틸피롤리돈(NMP), 크실렌, 시클로헥사논, 부틸아세테이트 또는 이들의 조합을 포함한다. 단계 2310에서, 미리 결정된 결함 영역 밖에 위치한 microLED 소자를 캐리어 기판으로부터 분리한다. 단계 2312에서, 미리 결정된 결함 영역 내의 microLED 소자와 캐리어 기판의 접착에 의한 부착을 유지한다. 캐리어 기판으로부터의 microLED 소자의 분리에 응답하여, 단계 2314에서 유효한 microLED 소자를 수집 용기에 수집한다.In step 2302, an inorganic microLED element is provided that is adhesively attached to a carrier substrate. The defect regions of step 2304 are predetermined, wherein each defect region includes a plurality of adjacent defective microLED elements or process control structures (e.g., CMP scratches). In step 2306, a content-soluble colloidal material is formed that covers the predetermined defect regions. In step 2308, the exposed adhesive is dissolved with an adhesive dissolving solvent. The adhesive dissolving solvent includes acetone, toluene, trichloroethane, N-methylpyrrolidone (NMP), xylene, cyclohexanone, butylacetate, or a combination thereof. In step 2310, the microLED element located outside the predetermined defect region is separated from the carrier substrate. In step 2312, the attachment of the microLED element and the carrier substrate within the predetermined defect region is maintained by adhesion. In response to the separation of the microLED device from the carrier substrate, the valid microLED device is collected into a collection vessel at step 2314.

일 태양에서, 단계 2305a에서 캐리어 기판을 검사하여 결함이 있는 microLED 소자를 위치 결정하고, 단계 2305b에서 다수의 인접한 결함이 있는 microLED 소자를 포함하는 미리 결정되지 않은 결함 영역을 위치 결정한다. 검사 과정은 광학 비교, 전계 발광, 광 발광 또는 음극선 발광 테스트를 통해 수행될 수 있다. 그 다음에, 단계 2306에서 미리 결정되지 않은 결함 영역을 커버하는 내용매성 콜로이드 재료를 형성한다. 다른 태양에서, 단계 2305a의 검사에 응답하여, 단계 2305c에서 미리 결정되지 않은 개별 결함이 있는 microLED 소자를 위치 결정한다. 그 다음에, 단계 2307에서 레이저 트리밍 공정을 사용하여 개별 결함이 있는 microLED 소자를 방출시킨다.In one embodiment, a carrier substrate is inspected in step 2305a to locate a defective microLED device, and an undetermined defective region including a plurality of adjacent defective microLED devices is located in step 2305b. The inspection process can be performed via optical comparison, electroluminescence, photoluminescence or cathodoluminescence testing. Then, in step 2306, a content-soluble colloidal material is formed to cover the undetermined defective region. In another embodiment, in response to the inspection in step 2305a, an undetermined individual defective microLED device is located in step 2305c. Then, a laser trimming process is used in step 2307 to release the individual defective microLED device.

일 태양에서, 단계 2309에서 유체 순환, 열에너지, 중력, 진동 또는 이들의 조합과 같은 추가적인 동력을 인가하고, 추가적인 동력에 응답하여, 단계 2310에서 microLED 소자를 캐리어 기판으로부터 적어도 부분적으로 분리한다.In one embodiment, at step 2309, additional power, such as fluid circulation, thermal energy, gravity, vibration, or a combination thereof, is applied, and in response to the additional power, at step 2310, the microLED element is at least partially separated from the carrier substrate.

일 태양에서, 단계 2308에서 노출된 접착제를 용해시키는 단계는, 캐리어 기판의 일부를 접착제 용해 용매에 선택적으로 노출시키는 단계를 포함한다. 그 다음에, 단계 2310에서 microLED 소자를 캐리어 기판으로부터 분리하는 단계는, microLED 소자를 캐리어 기판의 선택적으로 노출된 부분으로부터 분리하는 단계를 포함한다. 보다 명확하게는, 캐리어 기판의 일부를 용매에 선택적으로 노출시키는 단계는, 다음과 같은 서브 단계를 포함할 수 있다. 단계 2308a에서, 용매에서 캐리어 기판을 회전시킨다. 단계 2308b에서, 캐리어 기판에서 d보다 큰 반경을 갖는 반경 방향 부분을 용매에 노출시킨다. 그 다음에, 단계 2310에서 microLED 소자를 캐리어 기판의 노출된 부분으로부터 분리하는 단계는, microLED 소자를 캐리어 기판의 상기 반경 방향 부분으로부터 분리하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step of dissolving the exposed adhesive in step 2308 comprises selectively exposing a portion of the carrier substrate to an adhesive dissolving solvent. Subsequently, the step of separating the microLED device from the carrier substrate in step 2310 comprises separating the microLED device from the selectively exposed portion of the carrier substrate. More specifically, the step of selectively exposing the portion of the carrier substrate to the solvent may comprise the following substeps: In step 2308a, the carrier substrate is rotated in the solvent. In step 2308b, a radial portion of the carrier substrate having a radius greater than d is exposed to the solvent. Subsequently, the step of separating the microLED device from the exposed portion of the carrier substrate in step 2310 comprises separating the microLED device from the radial portion of the carrier substrate.

다른 태양에서, 단계 2314에서 유효한 microLED 소자를 수집 용기에 수집하는 단계는, 다른 액체로 접착제 용해 용매를 대체하는 단계를 포함한다. 단계 2314에서 수집 용기에 수집된 유효한 microLED 소자가 평균 단면 물리적 크기 s를 갖고 유체에 불순물이 포함되면, 단계 2315a에서 여과하여 최대 단면 물리적 크기가 t보다 큰 불순물을 제거하되, 여기서 t>s이다. 선택적으로, 또는, 단계 2315b에서 여과하여 최대 단면 물리적 크기가 p보다 작은 불순물을 제거하되, 여기서 p<s이다. 단계 2315a 및 2315b의 여과 방법은, 기계적 스크리닝, 용출, 분급 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 예를 들어, 고역 통과 여과 및 저역 통과 여과를 동시에 수행하기 위해, 기계적 여과는 두 가지 다른 메쉬 크기를 사용할 수 있다. 용출 및 분급의 경우 유속에 따라 변경해야 하며, 출력 포트는 제품 또는 폐기물일 수 있다. 이 밖에, 두 가지 여과 유형에 대해 동일한 여과 방법을 사용할 이유가 없다. 예를 들어, 메쉬 필터를 사용하여 큰 오염 물질을 제거한 다음 분급 탱크를 사용하여 작은 입자 오염 물질을 제거할 수 있다.In another embodiment, the step of collecting valid microLED devices in the collection vessel in step 2314 comprises the step of replacing the adhesive dissolving solvent with another liquid. If the valid microLED devices collected in the collection vessel in step 2314 have an average cross-sectional physical size s and the fluid contains impurities, then in step 2315a, the impurities having a maximum cross-sectional physical size greater than t are filtered to remove them, where t>s. Optionally, or in step 2315b, the impurities having a maximum cross-sectional physical size less than p are filtered to remove them, where p<s. The filtration methods in steps 2315a and 2315b can use mechanical screening, elution, classification, or a combination thereof. For example, in order to perform high-pass filtration and low-pass filtration simultaneously, the mechanical filtration can use two different mesh sizes. In the case of elution and classification, it should be changed according to the flow rate, and the output port can be either product or waste. Besides, there is no reason to use the same filtration method for the two types of filtration. For example, a mesh filter can be used to remove large contaminants, and then a classification tank can be used to remove small particle contaminants.

일 태양에서, 단계 2314에서 다른 액체로 접착제 용해 용매를 대체하는 단계는, 접착제 용해 용매보다 점도가 낮은 여과 용액으로 접착제 용해 용매를 대체하는 단계를 포함하고, 여과 용액을 사용하여 단계 2315에서 여과하여 여과 용액에서 불순물을 제거한다.In one embodiment, the step of replacing the adhesive dissolving solvent with another liquid in step 2314 comprises the step of replacing the adhesive dissolving solvent with a filter solution having a lower viscosity than the adhesive dissolving solvent, and using the filter solution to filter in step 2315 to remove impurities from the filter solution.

다른 태양에서, 단계 2314에서 접착제 용해 용매보다 극성이 낮거나 증발 속도가 빠른 조립 용액으로 접착제 용해 용매를 대체하는 단계를 포함한다. 조립 용액에 음이온성, 양이온성, 비이온성 계면활성제 또는 이들의 조합과 같은 계면활성제가 첨가될 수도 있다.In another embodiment, the method comprises replacing the adhesive dissolving solvent in step 2314 with an assembly solution having a lower polarity or a faster evaporation rate than the adhesive dissolving solvent. A surfactant, such as an anionic, cationic, nonionic surfactant, or a combination thereof, may be added to the assembly solution.

도 24a 내지 도 24c는 발광 표시 패널에서 microLED 소자를 분배하는 첫 번째 방법을 설명하는 흐름도이다. 상기 방법은 단계 2400에서 시작한다. 단계 2402에서, 수집된 microLED 소자의 현탁액을 투명한 제1 용기에 첨가한다. 단계 2404에서, 현탁액을 교반한다. 교반 과정의 일부 예는 제1 용기의 외부 진동, 현탁액에서 유체 유동 생성 및 제1 용기에서 가스의 흐름을 포함한다. 단계 2406에서, 제1 용기의 여러 높이에서 현탁액의 불투명도를 광학적으로 측정한다. 광학적 측정에 응답하여, 단계 2408에서 현탁액의 균일성을 결정한다. 결정된 균일성이 균일성 최소 임계값보다 큰 것에 응답하여, 단계 2410에서 현탁액을 발광 표시 패널의 최상면에 분산시킨다.FIGS. 24A-24C are flow charts illustrating a first method for dispensing microLED elements in a light-emitting display panel. The method begins at step 2400. At step 2402, a suspension of collected microLED elements is added to a transparent first vessel. At step 2404, the suspension is stirred. Some examples of the stirring process include external vibration of the first vessel, generation of fluid flow in the suspension, and flow of gas in the first vessel. At step 2406, the opacity of the suspension is optically measured at various heights in the first vessel. In response to the optical measurement, the uniformity of the suspension is determined at step 2408. In response to the determined uniformity being greater than a uniformity minimum threshold, the suspension is dispersed on a top surface of the light-emitting display panel at step 2410.

일 태양에서, 단계 2401a에서 수집된 microLED 소자의 개수를 결정한다. 예를 들어, 캐리어 기판에서 수집된 microLED의 개수는 알려진 것일 수 있다. 단계 2409a에서 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 개수를 계산하고, 단계 2410에서 현탁액을 발광 표시 패널의 최상면에 분산시키는 단계는 제1 부피의 현탁액의 분산에 응답하여 알려진 제1 개수의 microLED 소자를 증착하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the number of microLED elements collected in step 2401a is determined. For example, the number of microLED elements collected on the carrier substrate may be known. In step 2409a, calculating the number of microLED elements per unit volume of the suspension, and in step 2410, dispersing the suspension onto the top surface of the light-emitting display panel comprises depositing a known first number of microLED elements in response to dispersing the first volume of the suspension.

일 태양에서, 단계 2406에서 제1 용기의 여러 높이에서 현탁액의 불투명도를 광학적으로 측정하는 단계는 서브 단계를 포함한다. 단계 2406a에서 제1 용기의 중심축을 향하고 제1 수직축을 따라 제1의 사전 결정된 거리만큼 서로 이격된 사전 결정된 출력 광강도를 갖는 다수의 발광 소자를 배치한다. 단계 2406b에서, 제2 수직축을 따라 제1의 사전 결정된 거리만큼 서로 이격된 다수의 광검출기를 배치하고, 각각의 광검출기는 대응하는 발광 소자 출력단을 향하는 입력단을 구비한다. 단계 2406c에서, 광검출기에 의해 수신된 광강도를 비교한다.In one embodiment, the step of optically measuring the opacity of the suspension at various heights in the first vessel in step 2406 comprises sub-steps. In step 2406a, a plurality of light-emitting elements having a predetermined output light intensity are arranged facing the central axis of the first vessel and spaced apart from each other by a first predetermined distance along a first vertical axis. In step 2406b, a plurality of photodetectors are arranged spaced apart from each other by a first predetermined distance along a second vertical axis, each photodetector having an input terminal directed toward a corresponding light-emitting element output terminal. In step 2406c, the light intensities received by the photodetectors are compared.

다른 대안적인 방안은 알려진 개수의 microLED(단계 2401a)에서 시작하며, 단계 2409a에서 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 제1 개수를 계산하고, 단계 2408에서 현탁액의 균일성을 결정한다. 단계 2412에서 사전 결정된 양의 유체를 변경하여 현탁액 중 유체와 LED 소자의 비율을 변경하고, 단계 2414에서 현탁액의 불투명도를 광학적으로 측정하여 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 제2 개수를 계산한다.Another alternative approach starts with a known number of microLEDs (step 2401a), calculates a first number of microLED elements per unit volume of suspension in step 2409a, and determines the uniformity of the suspension in step 2408. In step 2412, a predetermined amount of fluid is changed to vary the ratio of fluid to LED elements in the suspension, and in step 2414, the opacity of the suspension is optically measured to calculate a second number of microLED elements per unit volume of suspension.

단계 2410에서 현탁액을 발광 표시 패널에 분산시키는 단계는, 단일 단계 대량 디캔팅, 다단계 피펫 병진, 노즐 제한 용기 병진 및 피펫팅 중 하나의 분산 과정을 사용하는 단계를 포함한다. 다단계 피펫 가로방향 분산 과정은 다음과 같은 서브 단계를 포함한다. 단계 2410a에서, 현탁액의 균일성이 제1 용기 중의 균일성 최소 임계값보다 크도록 유지한다. 단계 2410b에서, 피펫을 이용하여 제1 용기로부터 사전 결정된 분취 부피 만큼 반복적으로 뽑아낸다. 매번 분취 샘플을 뽑아낸 후, 단계 2410c에서 피펫을 발광 패널의 최상면에 대해 사전 결정된 거리만큼 병진시킨다. 단계 2410d에서, 전사 동안 1초마다 사전 결정된 양의 분취 샘플을 방출한다.In step 2410, the step of dispersing the suspension onto the luminescent display panel comprises a step of using one of a single-step bulk decanting, a multi-step pipette translation, a nozzle-limiting vessel translation, and a pipetting dispersion process. The multi-step pipette lateral dispersion process comprises the following substeps: In step 2410a, the uniformity of the suspension is maintained such that it is greater than a uniformity minimum threshold value in the first vessel. In step 2410b, a predetermined aliquot volume is repeatedly withdrawn from the first vessel using a pipette. After each aliquot sample is withdrawn, in step 2410c, the pipette is translated a predetermined distance relative to the top surface of the luminescent panel. In step 2410d, a predetermined amount of aliquot sample is ejected per second during transcription.

다른 태양에서, 제1 용기는 압력이 제어되고 노즐을 포함하며, 노즐 제한 용기 병진 분산 과정은 다음과 같은 서브 단계를 포함한다. 단계 2410e에서, 현탁액의 균일성이 제1 용기 중의 균일성 최소 임계값보다 크도록 유지한다. 단계 2410f에서 제1 용기를 발광 패널의 최상면에 대해 사전 결정된 거리만큼 병진시키고, 단계 2410g에서 병진 동안 1초마다 노즐로부터 사전 결정된 양의 현탁액을 방출한다.In another aspect, the first vessel is pressure controlled and includes a nozzle, and the nozzle-limiting vessel translational dispersion process includes the following substeps: In step 2410e, the uniformity of the suspension is maintained to be greater than a uniformity minimum threshold value in the first vessel; In step 2410f, the first vessel is translated a predetermined distance relative to the top surface of the light-emitting panel, and in step 2410g, a predetermined amount of suspension is emitted from the nozzle per second during the translation.

일 태양에서, 제1 용기는 압력이 제어되고 하나 이상의 수송관에 연결된 출력 포트를 포함하며, 피펫팅 분산 과정은 다음과 같은 서브 단계를 포함한다. 단계 2410h에서, 현탁액의 균일성이 제1 용기 중의 균일성 최소 임계값보다 크도록 유지한다. 단계 2410i에서 하나 이상의 수송관을 발광 패널의 최상면에 대해 사전 결정된 거리만큼 병진시키고, 단계 2410j에서 병진 동안 1초마다 하나 이상의 수송관으로부터 사전 결정된 양의 현탁액을 방출한다.In one embodiment, the first vessel comprises an output port that is pressure controlled and connected to one or more transport tubes, and the pipetting dispersion process comprises the following substeps: In step 2410h, the uniformity of the suspension is maintained to be greater than a uniformity minimum threshold value in the first vessel; In step 2410i, the one or more transport tubes are translated a predetermined distance relative to the top surface of the light-emitting panel; and in step 2410j, a predetermined amount of suspension is discharged from the one or more transport tubes per second during the translation.

단일 단계 대량 디캔팅 분산 과정(single-step mass decantation dispersal process)은 다음과 같은 서브 단계를 포함한다. 단계 2410k에서 현탁액의 균일성이 제1 용기 중의 균일성 최소 임계값보다 크도록 유지하고, 단계 2410m에서 고정 위치 중심 영역 방출 또는 영역 병진 방출을 통해 현탁액을 제1 용기로부터 발광 패널의 최상면 영역으로 방출한다.The single-step mass decantation dispersal process includes the following sub-steps: in step 2410k, the uniformity of the suspension is maintained to be greater than a uniformity minimum threshold value in the first vessel, and in step 2410m, the suspension is discharged from the first vessel to the top area of the light-emitting panel through a fixed location center area discharge or area translational discharge.

일 태양에서, 단계 2401b에서 발광 표시 패널의 최상면의 제1 영역 내 조립 위치의 개수를 결정한다. 그 다음에, 단계 2410에서 현탁액을 발광 표시 패널의 최상면에 분산시키는 단계는 제1 영역 내 조립 위치의 개수와 적어도 동일한 제1 개수의 microLED 소자에 증착하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the number of assembly locations within a first region on the uppermost surface of the light-emitting display panel is determined in step 2401b. Then, in step 2410, the step of dispersing the suspension onto the uppermost surface of the light-emitting display panel includes the step of depositing the suspension onto a first number of microLED elements that is at least equal to the number of assembly locations within the first region.

다른 태양에서, 단계 2409b에서 발광 표시 패널의 제1 영역의 병진 경로 반복 횟수를 결정하고, 단계 2409c에서 병진 속도를 결정한다. 그 다음에, 단계 2410에서 현탁액을 분산시키는 단계는 경로 반복 횟수 및 병진 속도에 응답하여 제1 부피의 현탁액의 분산 속도를 계산하여, 발광 표시 패널의 제1 영역에서 균일한 현탁액 밀도를 생성하는 단계를 포함한다.In another embodiment, the number of repetitions of the translational path of the first region of the light-emitting display panel is determined in step 2409b, and the translational speed is determined in step 2409c. Then, the step of dispersing the suspension in step 2410 includes the step of calculating a dispersion speed of the suspension of the first volume in response to the number of repetitions of the path and the translational speed, thereby generating a uniform suspension density in the first region of the light-emitting display panel.

도 25는 발광 표시 패널에서 microLED 소자를 분배하는 두 번째 방법을 설명하는 흐름도이다. 상기 방법은 단계 2500에서 시작한다. 단계 2502에서, 수집된 microLED 소자의 현탁액을 투명한 제1 용기에 첨가한다. 단계 2504에서, 현탁액을 교반한다. 단계 2506에서, 다수의 제1 용기 높이에서 현탁액의 밀도를 광학적으로 측정한다. 광학적 측정에 응답하여, 단계 2508에서 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 제1 개수를 계산한다. 단계 2510에서, 분취 부피의 현탁액을 발광 표시 패널의 최상면에 분산시킨다. 단계 2512에서, 광학적 측정을 반복하고, 단계 2514에서 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 제2 개수를 계산한다.FIG. 25 is a flow chart illustrating a second method for distributing microLED elements in a light-emitting display panel. The method begins at step 2500. In step 2502, a suspension of collected microLED elements is added to a transparent first vessel. In step 2504, the suspension is stirred. In step 2506, a density of the suspension is optically measured at a plurality of first vessel heights. In response to the optical measurement, a first number of microLED elements per unit volume of the suspension is calculated in step 2508. In step 2510, an aliquot of the suspension is dispensed onto a top surface of the light-emitting display panel. In step 2512, the optical measurement is repeated, and in step 2514, a second number of microLED elements per unit volume of the suspension is calculated.

일 태양에서, 단계 2509a에서 알려진 분취 부피의 현탁액을 제2 용기에 옮긴다. 단계 2509b에서 제2 용기 내 액체의 양을 사전 결정된 양으로 수정하고, 단계 2509c에서 제2 용기 내 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 제3 개수를 계산한다. 단계 2509d에서, 제2 용기 내 현탁액을 발광 표시 패널의 최상면에 분산시킨다.In step 2509a, a known aliquot volume of the suspension is transferred to a second container. In step 2509b, the amount of liquid in the second container is adjusted to a predetermined amount, and in step 2509c, a third number of microLED elements per unit volume of the suspension in the second container is calculated. In step 2509d, the suspension in the second container is dispersed on the top surface of the light-emitting display panel.

다른 태양에서, 단계 2516에서 제1 용기 내 현탁액의 양을 수정하고, 현탁액을 교반한 후, 단계 2518에서 현탁액의 밀도를 광학적으로 측정하여 현탁액의 단위 부피당 microLED 소자의 제4 개수를 계산한다.In another embodiment, the amount of the suspension in the first container is modified in step 2516, the suspension is stirred, and then the density of the suspension is optically measured in step 2518 to calculate the fourth number of microLED elements per unit volume of the suspension.

microLED를 수집 및 분산하기 위한 시스템 및 방법이 이미 제공되었다. 본 발명의 특정 과정의 단계 및 하드웨어 유닛의 예가 이미 제공되었다. 그러나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자는 본 발명의 다른 변형 및 실시예를 생각해 낼 것이다.Systems and methods for collecting and dispersing microLEDs have already been provided. Examples of specific process steps and hardware units of the present invention have already been provided. However, the present invention is not limited to these examples. Those skilled in the art will devise other variations and embodiments of the present invention.

Claims (22)

캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법으로서,
상기 방법은,
캐리어 기판에 접착제로 부착된 무기 microLED 소자를 제공하는 단계;
다수의 인접한 결함이 있는 microLED 소자로 구성된 영역 또는 공정 제어 구조로 구성된 영역을 포함하는 결함 영역을 미리 결정하는 단계;
미리 결정된 결함 영역을 커버하는 내용매성 콜로이드 재료를 형성하는 단계;
접착제 용해 용매로 노출된 접착제를 용해시키는 단계;
미리 결정된 결함 영역 밖에 위치한 microLED 소자를 캐리어 기판으로부터 분리하는 단계; 및
미리 결정된 결함 영역 내의 microLED 소자와 상기 캐리어 기판의 접착에 의한 부착을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
A method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate,
The above method,
A step of providing an inorganic microLED element adhesively attached to a carrier substrate;
A step of predetermining a defective region comprising a region composed of a plurality of adjacent defective microLED elements or a region composed of a process control structure;
A step of forming a content-sensitive colloidal material covering a predetermined defective area;
A step of dissolving the exposed adhesive with an adhesive dissolving solvent;
A step of separating a microLED element located outside a predetermined defect area from a carrier substrate; and
A method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate, characterized by comprising a step of maintaining attachment by adhesion of the microLED elements and the carrier substrate within a predetermined defect area.
제1항에 있어서,
상기 캐리어 기판을 검사하여 결함이 있는 microLED 소자를 위치 결정하는 단계; 및
다수의 인접한 결함이 있는 microLED 소자를 포함하는 미리 결정되지 않은 결함 영역을 위치 결정하는 단계를 더 포함하고;
상기 내용매성 콜로이드 재료를 형성하는 단계는 미리 결정되지 않은 결함 영역에 내용매성 콜로이드 재료를 커버하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In the first paragraph,
a step of inspecting the carrier substrate to determine the location of a defective microLED element; and
Further comprising the step of locating a non-predetermined defect region comprising a plurality of adjacent defective microLED elements;
A method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate, characterized in that the step of forming the content-sensitive colloidal material includes the step of covering a non-determined defect area with the content-sensitive colloidal material.
제2항에 있어서,
상기 검사에 응답하여, 미리 결정되지 않은 개별 결함이 있는 microLED 소자를 위치 결정하는 단계; 및
레이저 트리밍 공정을 사용하여 상기 개별 결함이 있는 microLED 소자를 방출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In the second paragraph,
In response to the above inspection, a step of positioning a microLED element having an individual defect that is not predetermined; and
A method for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate, further comprising the step of releasing said individual defective microLED devices using a laser trimming process.
제2항에 있어서,
검사에 응답하여 결함이 있는 microLED 소자를 위치 결정하는 방법은,
광학 비교, 전계 발광, 광 발광 또는 음극선 발광 테스트로부터 선택된 검사 과정을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In the second paragraph,
A method for locating a defective microLED element in response to an inspection,
A method for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate, characterized by comprising a step of using an inspection process selected from optical comparison, electroluminescence, photoluminescence or cathodoluminescence testing.
제2항에 있어서,
상기 캐리어 기판으로부터의 상기 microLED 소자의 분리에 응답하여, 유효한 microLED 소자를 수집 용기에 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In the second paragraph,
A method for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate, characterized in that the method further comprises the step of collecting valid microLED devices into a collection vessel in response to separation of the microLED devices from the carrier substrate.
제5항에 있어서,
유체 순환, 열에너지, 중력, 진동 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 추가적인 동력을 인가하는 단계를 더 포함하고;
상기 microLED 소자를 상기 캐리어 기판으로부터 분리하는 단계는 상기 추가적인 동력에 응답하여 상기 microLED 소자를 적어도 부분적으로 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In paragraph 5,
Further comprising the step of applying additional power selected from the group consisting of fluid circulation, thermal energy, gravity, vibration and combinations thereof;
A method for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate, wherein the step of separating the microLED devices from the carrier substrate comprises the step of at least partially separating the microLED devices in response to the additional power.
제5항에 있어서,
유효한 microLED 소자를 상기 수집 용기에 수집하는 단계는 다른 액체로 상기 접착제 용해 용매를 대체하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In paragraph 5,
A method for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate, wherein the step of collecting valid microLED devices into the collection vessel comprises the step of replacing the adhesive dissolving solvent with another liquid.
제7항에 있어서,
유효한 microLED 소자를 상기 수집 용기에 수집하는 단계는 평균 단면 물리적 크기 s를 갖는 유효한 microLED 소자의 현탁액을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 현탁액에는 불순물이 포함되며;
상기 방법은,
상기 유효한 microLED 소자를 수집한 후, 여과하여 최대 단면 물리적 크기가 t보다 큰 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하되, t>s인 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In Article 7,
The step of collecting valid microLED devices into the collection vessel comprises the step of generating a suspension of valid microLED devices having an average cross-sectional physical size s, wherein the suspension includes impurities;
The above method,
A method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate, characterized in that after collecting the valid microLED elements, the method further comprises a step of filtering to remove impurities having a maximum cross-sectional physical size greater than t, wherein t>s.
제7항에 있어서,
상기 유효한 microLED 소자를 상기 수집 용기에 수집하는 단계는 평균 단면 물리적 크기 s를 갖는 유효한 microLED 소자의 현탁액을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 현탁액에는 불순물이 포함되며;
상기 방법은,
여과하여 최대 단면 물리적 크기가 p보다 작은 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하되, p<s인 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In Article 7,
The step of collecting the valid microLED devices into the collection vessel comprises the step of generating a suspension of the valid microLED devices having an average cross-sectional physical size s, wherein the suspension includes impurities;
The above method,
A method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate, further comprising a step of filtering to remove impurities having a maximum cross-sectional physical size smaller than p, wherein p<s.
제8항에 있어서,
상기 여과 과정은 기계적 스크리닝, 용출, 분급 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In Article 8,
A method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate, wherein the filtration process is selected from the group consisting of mechanical screening, elution, classification, or a combination thereof.
제7항에 있어서,
다른 액체로 상기 접착제 용해 용매를 대체하는 단계는 상기 접착제 용해 용매보다 점도가 낮은 여과 용액으로 상기 접착제 용해 용매를 대체하는 단계를 포함하고;
상기 방법은,
여과하여 상기 여과 용액에서 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In Article 7,
The step of replacing said adhesive dissolving solvent with another liquid comprises the step of replacing said adhesive dissolving solvent with a filtered solution having a lower viscosity than said adhesive dissolving solvent;
The above method,
A method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate, characterized in that it further comprises a step of filtering to remove impurities from the filter solution.
제7항에 있어서,
다른 액체로 상기 접착제 용해 용매를 대체하는 단계는 상기 접착제 용해 용매보다 극성이 낮은 조립 용액 또는 상기 접착제 용해 용매보다 증발 속도가 빠른 조립 용액으로 이루어진 군으로부터 선택된 조립 용액으로 상기 접착제 용해 용매를 대체하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In Article 7,
A method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate, characterized in that the step of replacing the adhesive dissolution solvent with another liquid comprises the step of replacing the adhesive dissolution solvent with an assembly solution selected from the group consisting of an assembly solution having a lower polarity than the adhesive dissolution solvent or an assembly solution having a faster evaporation rate than the adhesive dissolution solvent.
제12항에 있어서,
상기 조립 용액으로 상기 접착제 용해 용매를 대체하는 단계는 계면활성제를 상기 조립 용액에 첨가하는 단계를 포함하되, 상기 계면활성제는 음이온성, 양이온성, 비이온성 계면활성제 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In Article 12,
A method for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate, wherein the step of replacing the adhesive dissolving solvent with the assembly solution comprises the step of adding a surfactant to the assembly solution, wherein the surfactant is selected from the group consisting of anionic, cationic, nonionic surfactants, or combinations thereof.
제1항에 있어서,
노출된 상기 접착제를 용해시키는 단계는 상기 캐리어 기판의 일부를 상기 접착제 용해 용매에 선택적으로 노출시키는 단계를 포함하고;
microLED 소자를 상기 캐리어 기판으로부터 분리하는 단계는 microLED 소자를 상기 캐리어 기판의 선택적으로 노출된 부분으로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In the first paragraph,
The step of dissolving the exposed adhesive comprises the step of selectively exposing a portion of the carrier substrate to the adhesive dissolving solvent;
A method for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate, wherein the step of separating the microLED devices from the carrier substrate comprises the step of separating the microLED devices from selectively exposed portions of the carrier substrate.
제14항에 있어서,
상기 캐리어 기판의 일부를 상기 용매에 선택적으로 노출시키는 단계는,
용매 배스에서 상기 캐리어 기판을 회전시키는 단계; 및
상기 캐리어 기판에서 d보다 큰 반경을 갖는 반경 방향 부분을 상기 용매 배스에 노출시키는 단계를 포함하고;
microLED 소자를 상기 캐리어 기판의 노출된 부분으로부터 분리하는 단계는 microLED 소자를 상기 캐리어 기판의 상기 반경 방향 부분으로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In Article 14,
The step of selectively exposing a portion of the carrier substrate to the solvent comprises:
A step of rotating the carrier substrate in a solvent bath; and
A step of exposing a radial portion having a radius greater than d on the carrier substrate to the solvent bath;
A method for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate, wherein the step of separating the microLED device from the exposed portion of the carrier substrate comprises the step of separating the microLED device from the radial portion of the carrier substrate.
제1항에 있어서,
상기 microLED 소자를 상기 접착제 용해 용매에 노출시키는 단계는 상기 접착제 용해 용매를 아세톤, 톨루엔, 트리클로로에탄, N-메틸피롤리돈, 크실렌, 시클로헥사논, 부틸아세테이트 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 방법.
In the first paragraph,
A method for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate, wherein the step of exposing the microLED devices to the adhesive dissolving solvent comprises a step of selecting the adhesive dissolving solvent from the group consisting of acetone, toluene, trichloroethane, N-methylpyrrolidone, xylene, cyclohexanone, butyl acetate, or combinations thereof.
캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 시스템으로서,
상기 시스템은,
캐리어 기판에 접착제로 부착된 무기 microLED 소자를 포함하는 상기 캐리어 기판을 장착하기 위한 회전 인터페이스를 구비하는 진공 척;
x축 및 z축이 위치한 평면에서 상기 진공 척의 회전 각도를 결정하기 위한 다수의 선택적 설정을 갖는, 상기 진공 척에 연결된 엘보우;
z축을 따른 상기 진공 척의 높이를 결정하기 위한 다수의 선택적 설정을 갖는, 상기 엘보우에 연결된 갠트리;
상기 캐리어 기판을 수용하기 위한 최상부 개구를 구비하는 접착제 용해 용매의 트레이; 및
상기 갠트리 및 상기 엘보우에 연결되어 상기 높이의 설정 및 상기 각도의 설정을 각각 제공하기 위한 출력단을 구비하는 컨트롤러를 포함하고;
상기 갠트리 및 상기 엘보우의 설정에 응답하여, 상기 캐리어 기판의 선택된 반경 방향 부분은 상기 접착제 용해 용매에 노출되며;
상기 캐리어 기판의 선택적으로 노출된 부분으로부터 분리된 microLED 소자는 상기 트레이에 수집되는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 시스템.
A system for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate,
The above system,
A vacuum chuck having a rotational interface for mounting a carrier substrate comprising inorganic microLED elements adhesively attached to the carrier substrate;
An elbow connected to said vacuum chuck, said elbow having a plurality of optional settings for determining a rotation angle of said vacuum chuck in a plane where the x-axis and the z-axis are located;
A gantry connected to said elbow having a plurality of optional settings for determining the height of said vacuum chuck along the z-axis;
A tray of adhesive dissolving solvent having a top opening for receiving the carrier substrate; and
A controller is provided having output terminals connected to the gantry and the elbow to respectively provide setting of the height and setting of the angle;
In response to the setting of the gantry and the elbow, a selected radial portion of the carrier substrate is exposed to the adhesive dissolving solvent;
A system for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate, characterized in that microLED elements separated from selectively exposed portions of the carrier substrate are collected on the tray.
제17항에 있어서,
상기 컨트롤러는 microLED 성능 영역의 제1 맵을 수신하기 위한 입력단을 구비하고, 상기 제1 맵에 응답하여, 상기 컨트롤러는 상기 캐리어 기판에서 접착제 용해 용매에 노출된 반경 방향 영역을 선택하기 위한 갠트리의 설정 및 엘보우의 설정을 제공하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 시스템.
In Article 17,
A system for selectively collecting microLED devices from a carrier substrate, wherein the controller has an input for receiving a first map of a microLED performance region, and in response to the first map, the controller provides settings of the gantry and settings of the elbow for selecting a radial region exposed to an adhesive dissolution solvent on the carrier substrate.
제17항에 있어서,
광 입력단, 및 상기 컨트롤러에 연결되어 상기 캐리어 기판에서의 개별 결함이 있는 microLED 소자를 식별하기 위한 출력단을 구비하는 검사 서브 시스템을 더 포함하고;
상기 시스템은,
상기 컨트롤러에 연결되어 결함이 있는 microLED 소자의 제2 맵을 수신하기 위한 입력단, 및 상기 제2 맵에 응답하여 레이저 방사선을 통해 상기 캐리어 기판으로부터 결함이 있는 microLED 소자를 방출시키기 위한 출력단을 구비하는 트리밍 레이저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 기판에서 microLED 소자를 선택적으로 수집하기 위한 시스템.
In Article 17,
Further comprising an inspection subsystem having an optical input terminal and an output terminal connected to the controller for identifying individual defective microLED elements in the carrier substrate;
The above system,
A system for selectively collecting microLED elements from a carrier substrate, further comprising a trimming laser having an input terminal connected to said controller to receive a second map of defective microLED elements, and an output terminal responsive to said second map to emit the defective microLED elements from the carrier substrate via laser radiation.
microLED의 캐리어 기판의 영역을 선택적으로 분리하기 위한 시스템으로서,
상기 시스템은,
캐리어 기판에서 미리 결정된 결함 영역의 제1 맵을 제공하기 위한 출력단을 구비하는 컨트롤러;
상기 제1 맵을 수신하기 위한 입력단, 및 상기 제1 맵에 응답하여 내용매성 콜로이드 재료를 상기 캐리어 기판의 선택된 영역에 프린트하기 위한 노즐을 구비하는 프린터를 포함하고;
상기 선택된 영역의 microLED는 접착제 용해 용매에 노출되었음에도 불구하고 여전히 상기 캐리어 기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 microLED의 캐리어 기판의 영역을 선택적으로 분리하기 위한 시스템.
A system for selectively separating an area of a carrier substrate of a microLED,
The above system,
A controller having an output terminal for providing a first map of a predetermined defect area on a carrier substrate;
A printer comprising an input terminal for receiving the first map, and a nozzle for printing a content-sensitive colloidal material on a selected area of the carrier substrate in response to the first map;
A system for selectively separating a region of a carrier substrate from microLEDs, wherein the microLEDs in the selected region are still attached to the carrier substrate despite being exposed to an adhesive dissolving solvent.
제20항에 있어서,
상기 내용매성 콜로이드 재료는 SU-8, 에폭시 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 또는 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 microLED의 캐리어 기판의 영역을 선택적으로 분리하기 위한 시스템.
In Article 20,
A system for selectively separating an area of a carrier substrate of a microLED, wherein the content-sensitive colloidal material is selected from the group consisting of SU-8, epoxy resin, polyethylene terephthalate, acrylonitrile butadiene styrene or polyimide.
제20항에 있어서,
광 입력단, 및 상기 컨트롤러에 연결되어 상기 캐리어 기판에서의 미리 결정되지 않은 결함이 있는 microLED 소자의 영역을 식별하기 위한 출력단을 구비하는 검사 서브 시스템을 더 포함하고;
상기 프린터는, 상기 컨트롤러로부터 상기 미리 결정되지 않은 결함이 있는 microLED 소자의 영역의 제2 맵을 수신하고, 상기 제2 맵에 응답하여 상기 내용매성 콜로이드 재료를 검출된 결함이 있는 microLED 소자의 영역에 프린트하는 것을 특징으로 하는 microLED의 캐리어 기판의 영역을 선택적으로 분리하기 위한 시스템.
In Article 20,
Further comprising an inspection subsystem having an optical input terminal and an output terminal connected to the controller for identifying an area of the microLED element having a non-determined defect on the carrier substrate;
A system for selectively separating an area of a carrier substrate of microLEDs, characterized in that the printer receives a second map of an area of the microLED element having the non-determined defect from the controller, and prints the content-sensitive colloidal material in response to the second map on an area of the microLED element having the detected defect.
KR1020227041413A 2020-05-16 2021-05-17 Selective collection system and method for light-emitting elements Active KR102712312B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/875,994 US11296059B2 (en) 2014-10-31 2020-05-16 System and method for the selective harvest of emissive elements
US16/875,994 2020-05-16
PCT/US2021/032825 WO2021236552A1 (en) 2020-05-16 2021-05-17 System and method for the selective harvest of emissive elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220165284A KR20220165284A (en) 2022-12-14
KR102712312B1 true KR102712312B1 (en) 2024-10-04

Family

ID=78708034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227041413A Active KR102712312B1 (en) 2020-05-16 2021-05-17 Selective collection system and method for light-emitting elements

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102712312B1 (en)
CN (1) CN115485835B (en)
WO (1) WO2021236552A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102739127B1 (en) * 2021-12-17 2024-12-05 삼성전자주식회사 Micro semiconductor chip wetting alignment apparatus
KR20250057816A (en) * 2022-08-29 2025-04-29 엘지전자 주식회사 Foreign body removal device
CN116304482B (en) * 2023-05-18 2023-08-29 四川新迎顺信息技术股份有限公司 Power station reservoir water level monitoring and reservoir capacity calculation algorithm
CN117401440B (en) * 2023-12-14 2024-03-01 天津伍嘉联创科技发展股份有限公司 Transfer machine for crystals

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005174979A (en) * 2003-12-08 2005-06-30 Sony Corp Element arrangement method
US20160093600A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 X-Celeprint Limited Compound micro-assembly strategies and devices
US10326040B1 (en) * 2018-02-22 2019-06-18 Facebook Technologies, Llc Washable mold for conformable layer formation on semiconductor devices
US10586725B1 (en) * 2018-01-10 2020-03-10 Facebook Technologies, Llc Method for polymer-assisted chip transfer

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002093830A (en) * 2000-09-14 2002-03-29 Sony Corp Manufacturing method of chip-like electronic component, and manufacturing method of pseudo-wafer used for the manufacturing method
US20110151202A1 (en) * 2009-12-18 2011-06-23 Feinstein Casey J Controllable Placement of Liquid Adhesive on Substrate
CN107078080B (en) * 2014-10-24 2021-05-04 应用材料公司 System, apparatus, and method for decontaminating substrate carriers at factory interface
US10446728B2 (en) * 2014-10-31 2019-10-15 eLux, Inc. Pick-and remove system and method for emissive display repair
EP3218938B1 (en) * 2015-08-18 2020-09-30 Weifang Goertek Microelectronics Co., Ltd. Repairing method and manufacturing method of micro-led
CN107833525B (en) * 2016-09-15 2020-10-27 伊乐视有限公司 Systems and Methods for Fluid Assembly of Light Emitting Displays
EP3474336B1 (en) * 2017-10-20 2020-04-08 Facebook Technologies, LLC Elastomeric layer fabrication for light emitting diodes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005174979A (en) * 2003-12-08 2005-06-30 Sony Corp Element arrangement method
US20160093600A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 X-Celeprint Limited Compound micro-assembly strategies and devices
US10586725B1 (en) * 2018-01-10 2020-03-10 Facebook Technologies, Llc Method for polymer-assisted chip transfer
US10326040B1 (en) * 2018-02-22 2019-06-18 Facebook Technologies, Llc Washable mold for conformable layer formation on semiconductor devices

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220165284A (en) 2022-12-14
CN115485835B (en) 2025-09-16
CN115485835A (en) 2022-12-16
WO2021236552A1 (en) 2021-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11855051B2 (en) System for the characterization of emissive elements
KR102712312B1 (en) Selective collection system and method for light-emitting elements
CN107833526B (en) Pick-and-remove system and method of repairing illuminated displays
JP5378271B2 (en) Smear specimen staining apparatus, smear specimen preparation apparatus, smear specimen processing system, and staining condition determination method
JP5457384B2 (en) Liquid processing apparatus and liquid processing method
US9354159B2 (en) Opto-fluidic system with coated fluid channels
US11408804B2 (en) Pathological specimen preparation device and pathological specimen preparation system
CA3014099A1 (en) System and method for characterizing particulates in a fluid sample
US9991177B2 (en) Method and arrangement for analyzing a semiconductor element and method for manufacturing a semiconductor component
KR20190056904A (en) Spin coater and a substrate treat apparatus and system having the same
US20230154769A1 (en) Chip transfer apparatus
KR20160112240A (en) Inspecting method and Apparatus for treating a substrate
KR20190053325A (en) Substrate treating apparatus and method of inspecting chemical liquid
KR102375625B1 (en) Apparatus for treating substrate and measurement method of discharging amount
CN115332145B (en) Core transfer device and method
Chao et al. Spontaneous, oscillatory liquid transport in surface tension-confined microfluidics
JP2021522474A (en) A method for inspecting a liquid containing at least one cell and / or at least one particle
KR20180002101A (en) Apparatus and Method for treating substrate
CN110763531A (en) Device and method for separating individual particles from a particle suspension
KR20200031196A (en) Apparatus and Method for treating substrate
KR102422256B1 (en) Inspecting unit and method, Apparatus for treating a substrate with the unit
CN219348638U (en) Biological particle enrichment device and droplet generator thereof
CN109211733B (en) Method and equipment for detecting surface of substrate
CN108955587B (en) Substrate surface detection equipment and method
KR100567869B1 (en) Wafer stage of wafer defect inspection equipment

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20221125

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20240219

Patent event code: PE09021S01D

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20240926

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20240927

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration