KR102268172B1 - 광원 모듈 어셈블리 조립 장치 및 조립 방법 - Google Patents

광원 모듈 어셈블리 조립 장치 및 조립 방법 Download PDF

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    • B23P19/007—Picking-up and placing mechanisms

Abstract

복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리가 올려지는 조립 트레이; 복수의 렌즈 셀을 픽업하여 상기 복수의 광원 소자별로 상기 광원 모듈 어셈블리에 조립하기 위해 이동시키는 렌즈 셀 픽업 암; 상기 렌즈 셀 픽업 암의 상부에 위치하고, 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립된 상태의 렌즈 셀을 통해 방출되는 광원의 영상을 획득하는 카메라부; 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립된 상기 렌즈 셀이 고정적으로 조립되도록 상기 렌즈 셀과 상기 광원 모듈 어셈블리의 본딩을 수행하는 본딩부; 및 상기 획득된 광원 영상에 기반하여 상기 렌즈 셀 픽업 암 및 상기 조립 트레이의 동작을 제어하여, 상기 렌즈 셀을 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하는 공정과, 광원 정렬을 위해 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 상기 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 공정을 수행하고, 미세 조정이 완료되면 상기 본딩부의 동작을 제어하여 상기 렌즈 셀과 상기 광원 모듈 어셈블리의 본딩 공정을 수행하는 제어부를 포함하는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치가 제공된다.

Description

광원 모듈 어셈블리 조립 장치 및 조립 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ASSEMBLING LIGHT SOURCE MODULE ASSEMBLY}
본 발명은 광원 모듈 어셈블리 조립 장치 및 조립 방법에 관한 것으로, 별도로 준비된 렌즈 셀을 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하고, 광원 정렬을 위해 렌즈 셀을 통해 방출되는 광원의 영상을 획득하여, 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 공정을 수행한 다음 본딩 공정을 수행하여 광원 모듈 어셈블리를 조립함으로써, 광원 모듈 어셈블리에 구비된 광원 소자들의 광원 정렬을 향상시킬 수 있는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치 및 조립 방법에 관한 것이다.
소비자의 생활 수준이 올라갈수록 대형 디스플레이의 수요가 늘어나고 있으며, TV 시장에서도 80인치 이상의 대형TV를 출시하고 있다. 그러나, 높은 가격으로 인해 시장 점유율은 저조한 편이다. 이러한 단점을 보완해 최근 청색 레이저를 이용한 프로젝터를 출시했지만 TV와 비교하여 밝기 및 해상도등의 화질 성능이 저조한 편이다.
따라서, 고출력 광원이 요구되고 있고, 광경로 설계/광학 부품 개발방법 등을 통한 고출력 광원 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 현재까지 광원 개발은 레이저 다이오드 정렬을 하지 않고 기구 고차에 의존하거나 사람의 손으로 조절하여 정렬을 하고 있지만 양산성 및 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 별도로 준비된 렌즈 셀을 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하고, 광원 정렬을 위해 렌즈 셀을 통해 방출되는 광원의 영상을 획득하여, 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 공정을 수행한 다음 본딩 공정을 수행하여 광원 모듈 어셈블리를 조립함으로써, 광원 모듈 어셈블리에 구비된 광원 소자들의 광원 정렬을 향상시킬 수 있는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치 및 조립 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리가 올려지는 조립 트레이; 복수의 렌즈 셀을 픽업하여 상기 복수의 광원 소자별로 상기 광원 모듈 어셈블리에 조립하기 위해 이동시키는 렌즈 셀 픽업 암; 상기 렌즈 셀 픽업 암의 상부에 위치하고, 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립된 상태의 렌즈 셀을 통해 방출되는 광원의 영상을 획득하는 카메라부; 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립된 상기 렌즈 셀이 고정적으로 조립되도록 상기 렌즈 셀과 상기 광원 모듈 어셈블리의 본딩을 수행하는 본딩부; 및 상기 획득된 광원 영상에 기반하여 상기 렌즈 셀 픽업 암 및 상기 조립 트레이의 동작을 제어하여, 상기 렌즈 셀을 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하는 공정과, 광원 정렬을 위해 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 상기 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 공정을 수행하고, 미세 조정이 완료되면 상기 본딩부의 동작을 제어하여 상기 렌즈 셀과 상기 광원 모듈 어셈블리의 본딩 공정을 수행하는 제어부를 포함하는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치가 제공된다.
상기 광원 모듈 어셈블리는, 전원 공급용 PCB가 설치된 베이스; 상기 베이스에 이격되어 설치되어 전원이 공급되면 광원을 출력하는 복수의 광원 소자; 및 상기 베이스의 상부에 형성되며, 상기 복수의 광원 소자를 지지하고, 상기 광원 소자의 상부에 상기 복수의 렌즈 셀이 각각 체결되어 고정되기 위한 복수의 홈부를 구비한 홀더를 포함할 수 있다.
상기 본딩부는 상기 광원 모듈 어셈블리의 각 광원 소자별로 형성된 본딩액 주입구에 본딩액을 주입하기 위한 본딩액 주입 노즐; 및 상기 주입된 본딩액을 경화시키기 위한 UV를 조사하여 본딩을 수행하는 UV 조사부를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈 어셈블리 조립 장치는 상기 광원 정렬을 위해 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 상기 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하기 위해 X,Y,Z의 위치 조정이 가능한 게이지를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 광원 모듈 어셈블리 설정 정보에 기반하여 상기 광원 모듈에 구비된 상기 복수의 광원 소자에 대한 상기 렌즈 셀의 조립 공정을 수행하되, 상기 광원 모듈 어셈블리 설정 정보는 상기 광원 모듈 어셈블리에 구비된 광원 소자의 개수 정보, 광원 소자의 배열 정보, 광원 소자간의 이격 거리 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 조립 트레이에 복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리를 준비하는 단계; 상기 복수의 광원 소자별로 상기 광원 모듈 어셈블리에 조립될 복수의 렌즈 셀을 준비하는 단계; 및 렌즈 셀 픽업 암 및 조립 트레이의 동작을 제어하여, 렌즈 셀을 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하고, 광원 정렬을 위해 상기 렌즈 셀을 통해 수직 상방향으로 방출되는 광원의 영상을 획득하여, 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 공정을 수행하고, 상기 렌즈 셀과 상기 광원 모듈 어셈블리의 본딩 공정을 반복적으로 수행하여 광원 모듈 어셈블리를 조립하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈 어셈블리를 조립하는 단계는, 조립 트레이에 복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리를 올려놓은 상태에서 렌즈 셀 픽업 암에 의해 상기 광원 모듈 어셈블리에 조립될 복수의 렌즈 셀을 차례대로 픽업하는 단계; 제어부에 의해, 상기 렌즈 셀 픽업 암 및 상기 조립 트레이의 동작을 제어하여, 상기 렌즈 셀을 상기 복수의 광원 소자별로 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하는 단계; 상기 렌즈 셀 픽업 암의 상부에 위치한 카메라부에 의해, 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립된 상태의 상기 렌즈 셀을 통해 수직 상방향으로 방출되는 광원의 영상을 획득하는 단계; 제어부에 의해, 상기 획득된 광원 영상에 기반하여 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 상기 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 단계; 및 본딩부에 의해, 상기 미세 조정이 완료되면 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립된 상태의 상기 렌즈 셀이 고정적으로 조립되도록 상기 렌즈 셀과 상기 광원 모듈 어셈블리의 본딩을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 조립 트레이에 복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리와, 광원 모듈 어셈블리에 조립될 복수의 렌즈 셀을 별로로 준비한 상태에서, 렌즈 셀을 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하고, 카메라부를 이용하여 광원 정렬을 위해 렌즈 셀을 통해 수직 상방향으로 방출되는 광원의 영상을 획득하여, 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 공정을 수행하고, 렌즈 셀과 광원 모듈 어셈블리의 본딩 공정을 수행하여 광원 모듈 어셈블리를 조립함으로써, 광원 모듈 어셈블리에 구비된 광원 소자들의 광원 정렬이 정확하게 이루어짐에 따라 광원 모듈 어셈블리의 휘도를 개선시킬 수 있고 양산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리가 적용된 프로젝션 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 장치의 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 장치의 예시도이다.
도 5 및 도 6은 도 4에서 광원 픽업 암을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 카메라부에서 획득된 영상이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 장치에서 본딩부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.
즉, 이하의 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리가 적용된 프로젝션 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 광원 모듈 어셈블리가 적용된 프로젝션 시스템(예를 들면, 프로젝터)은 광원 모듈 어셈블리(10), 광학계(예를 들면, 결상 광학계(focusing optics))(20), 무기 또는 유기 안료가 포함된 파장 변환 물질을 갖는 컬러 휠(30), 광 집속기(light integrator)(50), 지연 광학계(delay optics) 또는 콜렉팅 광학계(collecting optics)(60), 프리즘(70), 마이크로디스플레이 이미져(80) 및 프로젝션 렌즈(90)를 포함할 수 있다.
프로젝션 시스템은 한국공개특허 10-2010-0037646에도 개시되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
광원 모듈 어셈블리(10)는 한 개 또는 다수의 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드일 수 있으며, 여기 광(excitation light)을 발생시킨다. 광학계(20)는 여기광을 결상시킨다.
컬러 휠(30)은, 여기 광의 파장을 변환하고, 파장이 변환된 광의 특정 파장 대역을 흡수 또는 반사(또는 투과)하는 무기 또는 유기 안료(顔料, pigment)가 포함된 형광층을 포함할 수 있다. 형광 층에 포함된 무기 또는 유기 안료(顔料, pigment)는 파장이 변환된 광의 특정 파장 대역을 흡수 또는 반사(또는 투과)시킨다.
다이크로익 필터(dichroic filter)(또는 다이크로익 부재)(40)는 광원 모듈 어셈블리(10)와 결상 광학계(focusing optics)(20) 사이에 설치된다.
다이크로익 필터(dichroic filter)(40)는 파장에 따라 여기 광의 일부를 투과 또는 반사하는 물질로서, 짧은 파장의 빛을 투과시키고 긴파장의 빛을 반사시키거나 짧은 파장의 빛을 반사시키고 긴 파장의 빛을 투과시킬 수도 있다. 다이크로익필터(40)는 상기 여기 광을 상기 광학계 쪽으로 반사하고, 컬러 휠(30)에 의해 발생한 다수의 색광을 투과시킨다.
광원 모듈 어셈블리(10)로부터 출력된 광(예를 들면, 청색 광)은, 컬러 휠(30)을 통해 다수의 색광으로 변환되고, 고강도 균질성(intensity homogenization)(스크램블링; scrambling)을 위해 광 집속기(50)를 통과한다. 광원 모듈 어셈블리(10)는 일반적인 램프(등), 또는 레이저 다이오드 또는 발광다이오드(LED)를 포함하는 반도체 광원(solidstatelight source)일 수 있다. 반도체 광원의 빛 파장은 일반적으로 300nm에서 800nm의 범위 이상을 가질 수 있다. 예를 들면, 반도체 광원으로서 발광 다이오드(예를 들면, Blue LED)가 사용되거나, 딥블루(deep blue) LED가 사용되거나 자외선(UV) LED가 사용되거나, 레이저 다이오드가 사용될 수도 있다.
지연 광학계(60)는 프리즘(70)을 통해 스크램블링된 빛을 마이크로디스플레이 이미져(80)로 결상(집광)시킨다.
마이크로디스플레이 이미져(80)에 의해 변조된 빛은 프로젝션 렌즈(90)를 통해 디스플레이 스크린에 투영된다.
마이크로디스플레이 이미져(80)와 컬러 휠(30) 사이의 동기화(컬러 휠(30)과 마이크로디스플레이 이미지를 제어하는 신호 처리기는 도시하지 않음)를 통해 다색 이미지가 얻어진다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리(10)는 전원 공급용 PCB가 설치된 베이스(11)와, 홀더(12), 복수의 광원 소자(13), 복수의 렌즈 셀(14)를 포함하여 구성될 수 있다.
광원 소자(13)는 베이스(11)에 이격되어 설치되어 전원이 공급되면 광원을 출력한다. 홀더(12)는 베이스(11)의 상부에 형성되며, 복수의 광원 소자(13)를 지지하고, 광원 소자(13)의 상부에 복수의 렌즈 셀(14)이 각각 체결되어 고정되기 위한 복수의 홈부(12a)를 구비하고 있다. 홀더(12)에는 본딩액의 주입을 위한 본딩액 주입부(12b)가 형성되어 있다.
복수의 렌즈 셀(14)은 홀더(12)의 각각의 홈부(12a)에 체결되어 고정된다. 각각의 렌즈 셀(14)은 광원을 방출하는 광원 소자와 방출된 광원을 포커싱하기 위한 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다.
도면에서는 복수의 렌즈 셀(14)이 광원 모듈 어셈블리(10)에 조립되어 완성된 형상이 도시되어 있지만, 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 장치에서는 복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리와, 광원 모듈 어셈블리에 조립될 복수의 렌즈 셀을 별로로 준비한 상태에서, 각 렌즈 셀이 광원 모듈 어셈블리에 조립된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 장치의 구성 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 장치(100)는 조립 트레이(110), 조립 트레이 액추에이터(120), 렌즈 셀 픽업 암(130), 암 엑추에이터(140), 카메라부(150), 본딩부(160), 제어부(170)를 포함할 수 있다.
조립 트레이(110)는 광원 모듈 어셈블리(10)가 올려진 상태에서, 광원 모듈 어셈블리(10)에 렌즈 셀(14)이 조립되는 작업대이다.
조립 트레이(110)는 광원 모듈 어셈블리(10)가 올려진 상태에서, 광원 모듈 어셈블리(10)가 렌즈 셀 픽업 암(130)의 아래에 위치되도록 전후좌우 방향으로 이동이 가능하다.
조립 트레이 액추에이터(120)는 조립 트레이(110)에 올려진 광원 모듈 어셈블리(10)가 렌즈 셀 픽업 암(130)의 아래에 위치되도록 조립 트레이(110)를 전후좌우 방향으로 이동시킬 수 있다.
렌즈 셀 픽업 암(130)은 상하전후좌우로 이동가능하며, 광원 모듈 어셈블리(10)에 조립될 복수개의 렌즈 셀(14)을 차례대로 픽업할 수 있다.
카메라부(150)는 렌즈 셀 픽업 암(130)의 상부에 위치하고, 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시로 조립된 상태의 렌즈 셀(14)을 통해 수직 상방향으로 방출되는 광원의 영상을 획득할 수 있다.
본딩부(160)는 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시로 조립된 상태의 렌즈 셀(14)이 고정적으로 조립되도록 렌즈 셀(14)과 광원 모듈 어셈블리(10)의 본딩을 수행한다. 여기에서는 UV 본딩이 사용될 수 있다.
제어부(170)는 렌즈 셀 픽업 암(130) 및 조립 트레이(110)의 동작을 제어하여, 렌즈 셀(14)을 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시로 조립하는 공정과, 임시로 조립된 렌즈 셀을 통해 출력되는 광원 영상을 획득하고 그 획득된 광원 영상에 기반하여 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시 조립된 렌즈 셀(14)의 조립 위치를 미세 조정하는 공정을 수행할 수 있다.
제어부(170)는 미세 조정이 완료되면 본딩부(160)의 동작을 제어하여 렌즈 셀(14)과 광원 모듈 어셈블리(10)의 본딩 공정을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 장치의 예시도이고, 도 5 및 도 6은 도 4에서 광원 픽업 암을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 장치는 (100)는 상부 지지판의 상부에는 렌즈 셀 픽업 암(130), 암 엑추에이터(140), 카메라부(150), 본딩부(160)가 설치되어 있으며, 상부 지지판의 하부 또는 내면에는 조립 트레이(110), 조립 트레이 액추에이터(120), 제어부(170)가 설치되어 있다.
조립 트레이(110)는 조립 트레이(110)는 전후좌우로 이동이 가능하도록 상부 지지판의 일부가 오픈된 영역에 설치되어 있다. 조립 트레이(110)는 전후좌우로 이동할 때 상부 지지판의 하부로 그 일부가 진입될 수 있다.
조립 트레이(110)는 바닥면에 광원 모듈 어셈블리(10)를 올려놓은 상태에서, 조립시에 흔들리는 것을 방지하기 위하여 광원 모듈 어셈블리(10)를 고정시키기 위한 고정부(111)가 설치될 수 있다. 고정부(111)는 체결부를 이용하여 조립 트레이에 설치되거나 분리될 수 있다. 조립 트레이(110)는 고정부(111)와 함께 광원 모듈 어셈블리(10)의 이탈을 방지하기 위해 외주면에 이탈 방지턱(112)을 구비할 수 있다.
조립 트레이(110)의 하부에는 조립 트레이 액추에이터(120)가 설치되어 있다. 조립 트레이 액추에이터(120)는 조립 트레이(110)를 전후좌우 방향으로 이동시킬 수 있다.
이에 따라, 조립 트레이(110)는 광원 모듈 어셈블리(10)가 올려진 상태에서, 광원 모듈 어셈블리(10)가 렌즈 셀 픽업 암(130)의 아래에 위치되도록 전후좌우 방향으로 이동이 가능하다.
렌즈 셀 픽업 암(130)은 상부 지지판에 설치되며, 카메라부(150)의 하부에 설치될 수 있다.
암 엑추에이터(140)는 렌즈 셀 픽업 암(130)의 동작을 제어하여 렌즈 셀(14)에 대한 픽업 작업과 분리 작업을 수행할 수 있다. 또한, 암 엑추에이터(140)는 렌즈 셀 픽업 암(130)을 상하전후좌우로 이동시킬 수 있으며, 틸트작업도 가능하다.
이에 따라, 렌즈 셀 픽업 암(130)은 상하전후좌우로 이동하면서 광원 모듈 어셈블리(10)에 조립될 복수개의 렌즈 셀(14)을 차례대로 픽업할 수 있다.
또한, 렌즈 셀 픽업 암(130)은 렌즈 셀(14)을 픽업한 후에 광원 모듈 어셈블리(10)의 각 홈부(12a)에 위치시킬 수 있도록 광원 모듈 어셈블리(10)에서 렌즈 셀들간의 이격 간격에 상응하여 전후좌우로 이동하는것이 가능하다.
카메라부(150)는 렌즈 셀 픽업 암(130)의 상부에 위치하고, 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시로 조립된 상태의 렌즈 셀(14)을 통해 수직 상방향으로 방출되는 광원의 영상을 획득할 수 있다. 도 7은 본 발명의 카메라부에서 획득된 영상(151)이다. 영상(151)에서 렌즈 셀(14)를 통해 방출된 광원의 영상이 중심부에 위치하도록 미세 조정이 이루어지게 된다. 이런 과정을 통해 광원 정렬이 이루어지게 된다.
렌즈 셀 픽업 암(130) 및 조립 트레이(110)는 제어부(170)의 제어에 따라 렌즈 셀(14)을 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시로 조립하는 공정을 수행한다.
또한, 렌즈 셀 픽업 암(130) 및 조립 트레이(110)는 제어부(170)의 제어를 받아 광원 영상에 기반하여 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시 조립된 렌즈 셀(14)의 조립 위치를 미세 조정하는 공정을 수행할 수 있다.
한편, 광원 정렬을 위해 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시 조립된 렌즈 셀(14)의 조립 위치를 미세 조정하기 위해 X,Y,Z의 위치 조정이 가능한 게이지(180)가 더 구비될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 장치에서 본딩부를 설명하기 위한 도면이다.
본딩부(160)는 렌즈 셀 픽업 암(130)이 설치된 위치에 설치될 수 있다. 본딩부(160)는 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시로 조립된 상태의 렌즈 셀(14)이 고정적으로 조립되도록 렌즈 셀(14)과 광원 모듈 어셈블리(10)의 본딩을 수행한다. 여기에서는 UV 본딩이 사용될 수 있다.
이를 위해 본딩부(160)는 광원 모듈 어셈블리(10)의 각 광원 소자별로 형성된 본딩액 주입구(12b)에 본딩액을 주입하기 위한 본딩액 주입 노즐(161)과 주입된 본딩액을 경화시키기 위한 UV를 조사하여 본딩을 수행하는 UV 조사부(미도시됨)를 포함할 수 있다.
렌즈 셀 픽업 암(130)에 의해 렌즈 셀(14)이 광원 모듈 어셈블리(10)의 해당 홈부(14)에 임시로 조립된 상태에서 카메라부(150)에 의해 획득된 광원 영상을 이용하여, 렌즈 셀의 정렬 공정이 완료되면, 본딩부(160)는 렌즈 셀(14)이 광원 모듈 어셈블리(10)에 결합된 상태에서 렌즈 셀(14)과 홈부(12a)의 체결부위에 본딩액을 주입하고, UV를 조사하여 본딩액을 경화시켜서 고정시킨다.
제어부(170)는 미세 조정이 완료되면 본딩부(160)의 동작을 제어하여 광원 모듈(14)과 광원 모듈 어셈블리(10)의 본딩 공정을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 방법은 광원 모듈 어셈블리 준비 단계(S10), 렌즈 셀 준비 단계(S20), 광원 모듈 어셈블리 조립 단계(S30)를 포함할 수 있다.
S10 단계에서는 조립 트레이에 복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리가 준비된다.
S20 단계에서는 복수의 광원 소자별로 광원 모듈 어셈블리에 조립될 복수의 렌즈 셀이 준비된다.
S30 단계에서는 렌즈 셀 픽업 암 및 조립 트레이의 동작을 제어하여, 렌즈 셀을 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하고, 광원 정렬을 위해 렌즈 셀을 통해 수직 상방향으로 방출되는 광원의 영상을 획득하여, 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 공정이 수행된다.
미세 조정 공정이 완료된 후에는 렌즈 셀과 광원 모듈 어셈블리의 본딩 공정을 반복적으로 수행되어 광원 모듈 어셈블리 조립이 완료된다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈 어셈블리 조립 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 조립 트레이(110)에 복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리(10)를 올려놓는다(S31). 광원 모듈 어셈블리(10)를 올려놓은 작업은 별도의 이송 장치를 이용하여 이루어질 수 도 있고, 사람의 동작에 의해 이루어질 수도 있다. 조립 트레이(110)에 광원 모듈 어셈블리(10)가 올려지면 고정부(111)에 의해 광원 모듈 어셈블리(10)를 조립 트레이(110)에 견고하게 고정시킨다.
제어부(170)는 광원 모듈 어셈블리 설정 정보에 기반하여 조립 트레이(110) 및 렌즈 셀 픽업 암(130)에 대한 초기 위치 조정을 수행한다(S32).
광원 모듈 어셈블리 설정 정보는 광원 모듈 어셈블리에 구비된 광원 소자(13)의 개수 정보, 광원 소자(13)의 배열 정보, 광원 소자(13)간의 이격 거리 정보를 포함할 수 있다. 광원 모듈 어셈블리 설정 정보는 미리 저장되어 있을 수도 있고, 사용자에 의해 직접 입력받아 설정될 수 도 있다.
제어부(170)는 광원 모듈 어셈블리 설정 정보에 기반하여 광원 모듈 어셈블리(10)중에서 첫번째 조립 작업을 수행될 광원 소자(13)의 위치 정보를 결정하고, 해당 위치 정보에 상응하여 조립 트레이 액추에이터(120) 및 암 액추에이터(140)를 구동하여 조립 트레이(110) 및 렌즈 셀 픽업 암(130)에 대한 초기 위치 조정을 수행한다.
초기 위치 조정이 정상적으로 완료되면 첫번째 조립 작업이 수행될 광원 소자(13)위에 카메라부(150)가 위치하게 된다.
제어부(170)는 조립 트레이(110)에 광원 모듈 어셈블리(10)가 올려진 상태에서 암 액추에이터(140)를 구동하여 렌즈 셀 픽업 암(130)에 의해 광원 모듈 어셈블리(10)의 첫번째 광원 소자(13)에 조립될 렌즈 셀(14)을 픽업한다(S33).
제어부(170)는 렌즈 셀 픽업 암(130) 및 조립 트레이(110)의 동작을 제어하여, 픽업된 렌즈 셀(14)을 광원 모듈 어셈블리(10)의 첫번째 광원 소자(13)위에 임시로 조립한다(S34). 여기에서 임시로 조립한다는 것은 렌즈 셀(14)이 홀더부(12)의 홈부(12a)에 안착되어 광원 소자(13)위에 위치하도록 조립되지만, 렌즈 셀(14)이 완전히 고정되는 것이 아니고 움직여서 위치 이동이 가능하다는 것을 의미한다.
제어부(170)는 광원 모듈 어셈블리(10)에 전원을 공급하여 광원 소자(13)를 발광시킨다(S35). 이에 따라, 광원 소자(13)로부터 방출된 광원은 해당 광원 소자(13)위에 임시로 조립된 렌즈 셀(14)을 통해 수직 상방향으로 방출된다.
렌즈 셀 픽업 암(130)의 상부에 위치한 카메라부(150)는 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시로 조립된 상태의 렌즈 셀(14)을 통해 수직 상방향으로 방출되는 광원의 영상을 획득한다(S36).
제어부(170)는 카메라부(150)에 의해 획득된 광원 영상에 기반하여 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시 조립된 렌즈 셀(14)의 조립 위치에 대한 미세 조정을 수행하여 광원 정렬을 수행한다(S37).
미세 조정이 완료되면 제어부(170)는 본딩부(160)를 제어하여 광원 모듈 어셈블리(10)에 임시로 조립된 상태의 렌즈 셀(14)이 고정적으로 조립되도록 렌즈 셀(14)과 광원 모듈 어셈블리(10)의 본딩을 수행한다(S38). 구체적으로는 제어부(170)는 광원 모듈 어셈블리(10)의 홈부(12a)에 형성된 본딩 주입구(12b)의 위에 본딩부(160)의 본딩 주입 노즐(161)을 위치하게 한 다음 본딩 주입 노즐(161)을 통해 본딩 주입구(12b)에 본딩액을 주입하고, UV를 조사하여 주입된 본딩액을 경화시켜서 본딩 작업을 완료한다.
첫번째 광원 소자(13)에 대한 렌즈 셀(14)의 조립 작업이 완료되면, 제어부(170)는 두번째 광원 소자(13)에 대한 렌즈 셀(14)의 조립 작업을 위해 조립 트레이 액추에이터(120) 및 암 액추에이터(140)를 구동하여 조립 트레이(110) 및 렌즈 셀 픽업 암(130)이 두번째 광원 소자(13)의 위에 위치하도록 위치 조정을 수행한다.
이를 위해 제어부(170)는 광원 모듈 어셈블리(10)중에서 두번째 조립 작업이 수행될 광원 소자(13)의 위치 정보를 결정한다. 두번째 조립 작업이 수행될 광원 소자(13)의 위치 정보를 결정하는 것은 광원 모듈 어셈블리 설정 정보에 기반하여 이루어진다. 즉, 광원 소자(13)의 개수 정보, 광원 소자(13)의 배열 정보, 광원 소자(13)간의 이격 거리에 따라 위치 정보가 결정되며, 결정된 위치 정보에 기반하여 조립 트레이(110) 및 렌즈 셀 픽업 암(130)이 두번째 광원 소자(13)의 위치하게 된다.
제어부(170)는 S33 단계 내지 S38단계를 반복적으로 수행하여 광원 모듈 어셈블리(10)에 구비된 모든 광원 소자(13)상에 렌즈 셀(14)의 조립을 완성할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (7)

  1. 복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리가 올려지는 조립 트레이;
    상기 조립 트레이 하부에 배치되어, 상기 조립 트레이를 전후좌우 방향으로 이동시키는 조립 트레이 액추에이터;
    복수의 렌즈 셀을 픽업하여 상기 복수의 광원 소자별로 상기 광원 모듈 어셈블리에 조립하기 위해 이동시키는 렌즈 셀 픽업 암;
    상기 조립 트레이 상에 배치되며, 상기 렌즈 셀 픽업 암 아래에 상기 광원 모듈 어셈블리가 배치되도록, 상기 광원 모듈 어셈블리의 측면을 가압하는 고정부;
    상기 조립 트레이의 가장자리로부터 상방으로 돌출되며, 내면이 상기 광원 모듈 어셈블리의 측면을 지지하는 이탈 방지턱;
    상기 렌즈 셀 픽업 암의 상부에 위치하고, 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립된 상태의 렌즈 셀을 통해 방출되는 광원의 영상을 획득하는 카메라부;
    상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립된 상기 렌즈 셀이 고정적으로 조립되도록 상기 렌즈 셀과 상기 광원 모듈 어셈블리의 본딩을 수행하는 본딩부; 및
    상기 획득된 광원 영상에 기반하여 상기 렌즈 셀 픽업 암 및 상기 조립 트레이의 동작을 제어하여, 상기 렌즈 셀을 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하는 공정과, 광원 정렬을 위해 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 상기 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 공정을 수행하고, 미세 조정이 완료되면 상기 본딩부의 동작을 제어하여 상기 렌즈 셀과 상기 광원 모듈 어셈블리의 본딩 공정을 수행하는 제어부를 포함하는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 광원 모듈 어셈블리는,
    전원 공급용 PCB가 설치된 베이스;
    상기 베이스에 이격되어 설치되어 전원이 공급되면 광원을 출력하는 복수의 광원 소자; 및
    상기 베이스의 상부에 형성되며, 상기 복수의 광원 소자를 지지하고, 상기 광원 소자의 상부에 상기 복수의 렌즈 셀이 각각 체결되어 고정되기 위한 복수의 홈부를 구비한 홀더를 포함하는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 본딩부는 상기 광원 모듈 어셈블리의 각 광원 소자별로 형성된 본딩액 주입구에 본딩액을 주입하기 위한 본딩액 주입 노즐; 및
    상기 주입된 본딩액을 경화시키기 위한 UV를 조사하여 본딩을 수행하는 UV 조사부를 포함하는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 광원 정렬을 위해 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 상기 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하기 위해 X,Y,Z의 위치 조정이 가능한 게이지를 더 포함하는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 광원 모듈 어셈블리 설정 정보에 기반하여 상기 광원 모듈에 구비된 상기 복수의 광원 소자에 대한 상기 렌즈 셀의 조립 공정을 수행하되,
    상기 광원 모듈 어셈블리 설정 정보는 상기 광원 모듈 어셈블리에 구비된 광원 소자의 개수 정보, 광원 소자의 배열 정보, 광원 소자간의 이격 거리 정보를 포함하는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치.
  6. 조립 트레이에 복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리를 준비하는 단계;
    조립 트레이 액추에이터에 의해 상기 조립 트레이가 전후좌우 방향으로 이동되는 단계;
    고정부가 상기 광원 모듈 어셈블리의 측면을 가압하여, 조립 트레이의 가장자리에 배치되는 이탈 방지턱의 내면에 상기 광원 모듈 어셈블리를 밀착시키는 단계;상기 복수의 광원 소자별로 상기 광원 모듈 어셈블리에 조립될 복수의 렌즈 셀을 준비하는 단계; 및
    렌즈 셀 픽업 암 및 조립 트레이의 동작을 제어하여, 렌즈 셀을 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하고, 광원 정렬을 위해 상기 렌즈 셀을 통해 수직 상방향으로 방출되는 광원의 영상을 획득하여, 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 공정을 수행하고, 상기 렌즈 셀과 상기 광원 모듈 어셈블리의 본딩 공정을 반복적으로 수행하여 광원 모듈 어셈블리를 조립하는 단계를 포함하는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치의 광원 모듈 어셈블리 조립 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 광원 모듈 어셈블리를 조립하는 단계는,
    조립 트레이에 복수의 광원 소자가 구비된 광원 모듈 어셈블리를 올려놓은 상태에서 렌즈 셀 픽업 암에 의해 상기 광원 모듈 어셈블리에 조립될 복수의 렌즈 셀을 차례대로 픽업하는 단계;
    제어부에 의해, 상기 렌즈 셀 픽업 암 및 상기 조립 트레이의 동작을 제어하여, 상기 렌즈 셀을 상기 복수의 광원 소자별로 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립하는 단계;
    상기 렌즈 셀 픽업 암의 상부에 위치한 카메라부에 의해, 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립된 상태의 상기 렌즈 셀을 통해 수직 상방향으로 방출되는 광원의 영상을 획득하는 단계;
    제어부에 의해, 상기 획득된 광원 영상에 기반하여 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시 조립된 상기 렌즈 셀의 조립 위치를 미세 조정하는 단계; 및
    본딩부에 의해, 상기 미세 조정이 완료되면 상기 광원 모듈 어셈블리에 임시로 조립된 상태의 상기 렌즈 셀이 고정적으로 조립되도록 상기 렌즈 셀과 상기 광원 모듈 어셈블리의 본딩을 수행하는 단계를 포함하는 광원 모듈 어셈블리 조립 장치의 광원 모듈 어셈블리 조립 방법.
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