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Development of the micro-vacuum transfer printing for flexible microLED display = 유연 마이크로 발광다이오드 디스플레이 제작을 위한 마이크로 진공 전사 공정 개발
서명 / 저자 Development of the micro-vacuum transfer printing for flexible microLED display = 유연 마이크로 발광다이오드 디스플레이 제작을 위한 마이크로 진공 전사 공정 개발 / Sang Hyun Park.
저자명 Park, Sang Hyun ; 박상현
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2020].
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8035711

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학술문화관(도서관)2층 패컬티라운지(학위논문)

MMS 20017

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초록정보

Inorganic-based light emitting diodes have been spotlighted as light source for next generation displays because of their superior optical properties, fast response time, high stability, and great power efficiency compared to liquid crystal displays and organic light emitting diodes, which have been mainly used as light sources for display applications. In particular, micro-light emitting diodes ($\mu$LED), having a chip size of 100 $\mu$m or less can be utilized as a light source for various flexible and wearable optoelectronic devices such as skin display, biomedical sensors, based on their excellent flexibility, in addition to superior optical and electrical characteristics compared to those of general inorganic-based light emitting diodes. In order to fabricate flexible $\mu$LED, transfer process is essential, which includes picking up the chips from the brittle mother substrate on which the LED epitaxial layer is grown, transferring and electrically connecting the chips to the flexible target substrate. In this reason, various transfer processes have been actively studied and proposed to date, such as transfer by adhesion control of polymeric stamps, electrostatic and electromagnetic forces, lasers assisted transfer. However these transfer techniques still have several disadvantages, including high cost, long process time, low yield, and alignment error and chip damages. In this study, a novel transfer technology using vacuum suction force is developed based on micro-mechanical system (MEMS) process. The flexible vertical red $\mu$LED was fabricated by exfoliating the LED chips of 80 $\mu$m size from the GaAs mother substrate via vacuum suction force, transferring and electrically connecting to flexible target substrate via anisotropic conductive film (ACF). This device exhibited the same electrical and optical properties compared to the device fabricated on the mother substrate, and excellent mechanical stability. Therefore, it was proved that the transfer technology using the suction force of vacuum presented in this study can be applied to the fabrication process of the flexible $\mu$LED display.

무기물 기반의 발광다이오드는 디스플레이 광원으로서 기존에 주로 사용되어왔던 액정 디스플레이, 유기발광다이오드에 비해 우수한 광학적 특성, 빠른 응답 시간, 높은 안정성 및 전력 효율성을 지녀 차세대 디스플레이용 광원으로서 주목받고있다. 특히 칩의 크기가 100 $\mu$m 이하의 마이크로 발광다이오드($\mu$LED)는 일반 무기물 기반의 발광다이오드보다도 더욱 우수한 광학적, 전기적 특성 외에도 뛰어난 유연성을 바탕으로 유연 디스플레이 소자 및 다양한 웨어러블 전자기기의 광원으로서 활용될 수 있다. 유연한 마이크로 발광다이오드를 제작하기 위해서는 발광다이오드 에피층이 성장되어있는 딱딱한 모기판으로부터 칩을 박리한 후, 유연한 최종기판으로 칩을 전사 및 전기적으로 접속시키는 공정이 필수적이다. 이러한 전사 공정에 관한 연구가 활발히 진행되었는데, 대표적으로 고분자 스탬프를 이용한 전사, 정전기력 및 전자기력을 이용한 전사, 레이저를 이용한 전사 등이 현재까지 제시되어왔으나, 아직까지 고비용, 긴 공정 시간, 낮은 수율, 정렬 시 오차, 칩 손상과 같은 극복해야할 문제점들이 남아있다. 이에 본 연구에서는 초소형 정밀기계 기술 공정을 바탕으로 진공의 흡입력을 이용한 전사 기술을 개발하였다. 진공의 흡입력을 이용하여 80 $\mu$m 크기의 적색 LED 칩을 모기판으로부터 박리하였고 이를 이방성 전도 필름을 이용해 전극이 형성된 유연한 최종기판과 전기적 접속을 이루어 적색 유연 수직형 마이크로 발광다이오드 소자를 제작하였다. 해당 소자는 전사 전 모기판 위에서 제작된 소자와 동일한 전기적, 광학적 특성을 나타냈고, 유연한 최종기판 위에 제작된 소자는 우수한 기계적 안정성을 보였다. 따라서 본 연구에서 제시된 진공의 흡입력을 이용한 전사 방식은 유연 마이크로 발광다이오드 디스플레이 제작 공정에 적용될 수 있음을 증명하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MMS 20017
형태사항 iii, 53 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 박상현
지도교수의 영문표기 : Keon Jae Lee
지도교수의 한글표기 : 이건재
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
서지주기 References : p. 51-53
주제 Micro light emitting-diodes (μLEDs)
Transfer process
Vacuum suction force
micro-mechanical system (MEMS)
Anisotropic conductive film
마이크로 발광 다이오드
전사 공정
진공 흡입력
초소형 정밀 기계 기술
이방성 전도 필름
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