KR102746387B1 - 마이크로led소자 리페어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로LED소자 리페어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특수한 구조의 마이크로LED 그립퍼를 이용함으로써, 단일의 장치에서 손상된 마이크로LED 소자의 분리 및 신규 마이크로LED 소자의 접합을 모두 가능하게 하고, 주변의 마이크로LED 소자의 영향을 최소화시키면서 동시에 신규 마이크로LED 소자의 접합시 마이크로LED 소자의 손상을 방지할 수 있는, 마이크로 LED 리페어 장치에 관한 것이다.

Description

마이크로LED소자 리페어 장치{Micro LED Repair Device}
본 발명은 마이크로LED소자 리페어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특수한 구조의 마이크로LED 그립퍼를 이용함으로써, 단일의 장치에서 손상된 마이크로LED 소자의 분리 및 신규 마이크로LED 소자의 접합을 모두 가능하게 하고, 주변의 마이크로LED 소자의 영향을 최소화시키면서 동시에 신규 마이크로LED 소자의 접합시 마이크로LED 소자의 손상을 방지하면서 표면장력에 의한 마이크로LED소자의 이탈을 방지할 수 있는, 마이크로 LED 리페어 장치에 관한 것이다.
자외선 파장대역부터 적외선 파장대역까지 다양한 파장 대역에서 폭넓게 이용될 수 있는 발광다이오드(LED)는, 반도체 박막기술, 공정기술, 디바이스 기술의 지속적인 발전과 함께 성능 및 신뢰성에 있어서 성장하고 있으며, TV, 휴대폰, 조명, 전광판, 자동차 등 고휘도 및 고출력 응용제품에 사용되고 있다.
특히, 기존 LED의 1/10 수준인 100 마이크로미터 이하의 폭을 갖는 LED는 마이크로LED라 불리고 있으며, 마이크로LED는 플렉서블 기판 또는 3차원 구조의 기판에 실장할 수 있게 되어 웨어러블 디스플레이, 피부 부착형 의료기기, 반도체 장비 등과 같은 다양한 분야에 적용할 수 있다
통상, 마이크로LED소자(Micro LED chip)은 대략 80um 이하의 크기를 가진 매우 작은 LED(LED 소자로, R(red), G(green), B(blue)의 색을 발광하게 되며, 반도체 기판에 다수의 마이크로LED소자를 배열되도록 한 후 이를 원하는 기판으로 전사(transfer)하는 방식을 취하고 있다. 이와 같은 마이크로LED소자의 일부는 제조과정 혹은 사용 중에 열화가 될 수 있고, 이와 같은 열화는 디스플레이 디바이스의 픽셀불량으로 이어질 수 있다.
선행특허 1(한국특허 10-1183438, 표면 실장용 LED칩 불량 수리장치)는 TV, 모니터용 백라이트 부품으로 사용하는 LED칩의 불량 유무를 검사한 다음 불량으로 판별된 LED칩을 용이하게 취출, 수거하고, 아울러 정상품의 LED칩으로 교체, 수리도 용이하게 이루어질 수 있도록 한 표면 실장용 불량 LED칩 수리장치로서, PCB 기판이 안착되는 소재 안착면이 구비되고, 내부에는 상기 소재 안착면을 일정한 온도로 가열하기 위한 하나 이상의 전기 히터봉이 매설되며, 양측 상단에는 취출 제거되는 LED칩의 신속한 낙하 배출을 유도하기 위한 경사각이 형성된 핫 패드체와; 상기 핫 패드체(300)의 양측에, 상기 핫 패드체와 일정간격 띄워진 상태로 설치되는 절연체 손목 받침판과; 상기 경사각으로 낙하되는 상기 LED칩을 수거하기 위하여, 상기 경사각 하방에 설치되는 불량칩 수거함;을 포함하는 구성을 개시하고 있다.
그러나, 마이크로 LED의 리페어 공정의 진행 시, 선행특허 1과 같은 종래의 LED에서 적용되었던 방법으로는 공정속도를 포함한 효율에 문제점이 발생하게 된다.
즉, 종래의 마이크로 LED의 리페어 공정에서 마이크로 LED 보드로부터 마이크로 LED 칩을 제거하는데 있어서는 납땜 부분에 열을 가한 후 물리적으로 상기 마이크로 LED 칩을 제거하는 방식이 주로 이용되고 있는데, 이는 두 가지 공정이 별도의 과정으로 진행됨에 따라 리페어 공정의 소요시간이 증대되면서 효율이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 선행특허 2(한국등록특허 10-2376315, 특수 글라스를 이용한 마이크로 LED 리페어 장치)는 특수 글라스를 이용한 마이크로 LED 리페어 장치는, 다수 개의 오브젝티브 렌즈가 구비된 렌즈 체인저 및, 상기 렌즈 체인저 상부에 구비된 상.하부 광학계를 포함하는 광학장치에 적용되되; 내부에 소정 공간부를 갖는 투명재질로 이루어져 상기 광학장치의 하부에 설치되는 글라스와; 상기 글라스에 내장된 상태로 해당 글라스의 하면으로 흡입력을 발생시키는 흡입관 및 외부장치와 연결되어 상기 흡입관 측으로 흡입을 위한 외력을 제공하는 석션라인으로 이루어진 석션부와; 상기 광학장치의 일정 지점에 설치되어, 상기 글라스를 통과하면서 하측을 향해 IR 레이저를 조사하는 레이저 발생기와; 상기 광학장치의 승.하강과 상기 석션부 및 레이저 발생기의 동작을 비롯한 장치 전반에 대한 제어를 행하는 제어수단;을 포함하는 LED 리페어 장치를 개시하고 있다.
그러나, 선행특허 2와 같은 방식에서는 수리하고자 하는 불량화소의 엘이디 소자를 제거시, 주변의 다른 엘이디 소자에 대해 영향을 줄 수 있기 때문에, 엘이디 소자의 제거에 있어서 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 선행특허 2의 경우, 마이크로LED소자의 제거만을 수행할 뿐, 교체되는 신규 엘이디 소자의 자동적인 도입을 수행하지 못한다. 특히 엘이디 소자의 경우, 크기가 매우 작기 때문에, 기판 상면에서 제거된 마이크로LED 소자의 위치에 신규의 마이크로LED 소자를 정밀하게 도입하고, 이와 같은 마이크로LED 소자를 기판에 정확하게 안착시키면서, 주변의 마이크로LED 소자에 영향을 주지 않고, 또한 교체하는 신규 마이크로LED 소자 상면의 전극을 손상시키는 기술은 현재까지 전무하였다.
본 발명의 목적은 특수한 구조의 마이크로LED 그립퍼를 이용함으로써, 단일의 장치에서 손상된 마이크로LED 소자의 분리 및 신규 마이크로LED 소자의 접합을 모두 가능하게 하고, 주변의 마이크로LED 소자의 영향을 최소화시키면서 동시에 신규 마이크로LED 소자의 접합시 마이크로LED 소자의 손상을 방지할 수 있는, 마이크로 LED 리페어 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는, 마이크로LED소자 리페어 장치로서, 3축으로 이동할 수 있는 이송모듈에 결합될 수 있는 이송모듈결합부; 상기 이송모듈결합부에 직접적 혹은 간접적으로 연결되어 있고. 내부에 관통배관이 형성되어 있고, 일단은 마이크로LED소자와 접촉할 수 있고, 타단에는 흡입부연결포트가 형성되어 있어, 흡입부연결포트로부터 음압이 가해지면, 일단에서 마이크로LED소자를 픽업할 수 있는 그리퍼로드를 포함하고, 상기 그리퍼로드는 제어에 따라 상하로 이동할 수 있는, 그리퍼모듈; 및 상기 이송모듈결합부에 직접적 혹은 간접적으로 결합되어 있고, 마이크로LED소자의 솔더를 용융시키기 위한 레이저를 조사하는 레이저조사장치, 제어에 따라 상하로 이동할 수 있어, 마이크로LED소자를 가압할 수 있는 가압부재, 및 상기 레이저조사장치에서 조사되는 레이저의 초점 근방에 위치하는 솔더 접합이 해제된 마이크로LED소자를 흡입할 수 있는 석션배관을 포함하는 탈착모듈, 마이크로LED소자 리페어 장치를 제공한다.
본 발명의 몇 실시예서는, 상기 그리퍼모듈은, 상기 그리퍼로드를 지지하는 제1그리퍼지지대; 상기 제1그리퍼지지대에 일단이 결합된 스프링부재; 및 상기 스프링부재의 타단이 결합된 제2그리퍼지지대;를 더 포함하고, 상기 제2그리퍼지지대의 상하이동에 따라 상기 그리퍼로드가 상하이동할 수 있고, 상기 스프링부재는 상기 그리퍼로드가 상기 마이크로LED소자와 접촉할 때의 충격을 흡수하여 마이크로LED소자의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 그리퍼모듈은, 상기 제2그리퍼지지대에 결합되는 그리퍼슬라이더; 및 상기 그리퍼슬라이더를 상하방향으로 가이딩하는 제2본체슬라이더;를 더 포함하고, 상기 그리퍼슬라이더는 제어에 따라 상기 제2본체슬라이더에 상대적으로 상하이동할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예서는, 상기 가압부재는 0.1mm 이하의 직경을 갖고, 적어도 일부가 가압하고자 하는 마이크로LED소자의 상면에 수평인, 금속와이어부재에 해당할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예서는, 상기 탈착모듈은, 상기 금속와이어부재가 결합되는 와이어부재지지대; 상기 와이업부재지지대에 결합되는 지지대슬라이더; 및 상기 지지대슬라이더를 상하방향으로 가이딩하는 제1본체슬라이더;를 더 포함하고, 상기 지지대슬라이더는 제어에 따라 상기 제1본체슬라이더에 상대적으로 상하이동할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예서는, 상기 탈착모듈은, 상기 금속와이어부재가 결합되는 와이어부재지지대를 더 포함하고, 상기 와이어부재지지대는 내부에 관통홀이 형성되어 있고, 상기 관통홀 내부에 상기 석션배관의 일부 및 상기 레이저의 초점의 수평위치, 및 상기 와이어부재의 일부의 수평위치가 위치할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예서는, 상기 석션배관의 일단부는 상기 레이저의 초점 근방에 위치하고, 상기 탈착모듈은, 상기 석션배관의 타단부에 결합되는 싸이클론케이스; 상기 싸이클론케이스 내부에 배치되고, 하측으로 갈수록 외경이 줄어들고 내부에 관통홀이 형성된 싸이클론모듈; 및 상기 싸이클로케이스의 하측에 결합되고, 상기 석션배관에 의하여 흡입된 손상된 마이크로LED소자가 수거되는 수거함;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예서는, 상기 그리퍼로드는, 상측의 단부가 흡입부연결포트가 형성되는 제1그리퍼로드; 상기 제1그리퍼로드의 하측에 회전가능하게 결합하고 하측의 단부에 관통홀이 형성된 제2그리퍼로드; 및 제어에 따라 상기 제2그리퍼로드를 회전시키는 회전수단;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단일의 장치에서 손상된 마이크로LED 소자의 분리 및 신규 마이크로LED 소자의 접합을 모두 가능하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자동적인 마이크로LED소자의 리페어 과정에서 주변의 마이크로LED 소자의 영향을 최소화시키면서 동시에 신규 마이크로LED 소자의 접합시 마이크로LED 소자의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로LED소자 리페어장치의 전체적인 동작상태를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로LED소자 리페어장치의 전체적인 형태에 대하여 개략적으로 도시한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈착모듈과 그리퍼모듈의 내부 구성의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈착모듈과 그리퍼모듈를 정면에서 보았을 때의 모습을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼지지대의 구조에 대하여 개략적으로 도시한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 리페어장치의 측면을 개략적으로 도시한다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 석션배관과 금속와이어부재의 위치관계를 도시한다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 리페어장치의 그리퍼로드와 금속와이어부재의 하단수평라인을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼모듈의 실시예들에 대해 도시한다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 싸이클론모듈에 대하여 도시한다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로LED소자 리페어방법의 전체적인 과정에 대해 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 손상된 마이크로LED소자의 제거과정의 단계들을 도시한다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 손상된 마이크로LED소자의 제거시의 레이저조사 형태를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 신규 마이크로LED소자의 픽업에서 교체까지의 과정을 개략적으로 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로LED소자의 전체적인 제어구조에 대해서 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 구성요소를 나타내기 위해서 사용된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이어그램 형태로 제공된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템", “~부” 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정, 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고, 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터내에 로컬화될 수 있고, 또는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통한 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
1. 마이크로LED소자 리페어장치(1000)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로LED소자 리페어장치(1000)의 전체적인 동작상태를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 리페어장치(1000)는 LED소자보관부의 상면에 놓인 신규 마이크로LED소자를 픽업해서 마이크로LED소자가 상면에 배치된 디바이스기판측으로 이동한다.
이와 같은 리페어장치(1000)는 이송모듈에 의하여 3축으로 이동할 수 있고, 이와 같은 이동모듈의 동작은 수동으로 동작할 수도 있지만, 기본적으로 자동적으로 동작한다. 이와 같은 이동모듈은 다양한 형태의 공지된 매커니즘이 이용될 수 있고, 일 예로서는 3축으로 각각 독립적으로 이동할 수 있는 모터, 유압 등의 액츄에이터를 이용한 이송모듈이 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 이송 모듈은 1축(좌우 수평면으로만 이동함) 장비에 해당할 수도 있고, 2축 장비에 해당할 수도 있다.
상기 LED소자보관부의 상면에는 점착물질이 도포되어 있을 수 있고, 이와 같은 상태에서 신규 마이크로LED소자(교체가 될 신 부품)은 상기 LED소자보관부의 상면에서 위치가 유지될 수 있다.
한편, 상기 리페어장치(1000)의 동작은 전체 구간이 자동으로 동작할 수도 있지만, 일부 구간만이 자동으로 동작하고, 일부 구간에서는 작업자의 제어가 필요할 수 있다. 이와 같이 리페어장치(1000)의 동작은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로LED소자 리페어장치(1000)의 전체적인 형태에 대하여 개략적으로 도시한다.
본 발명의 실시예들에 따른 리페어장치(1000)는 크게 (1300), 그리퍼모듈(1200), 탈착모듈(1100)을 포함한다. 상기 이송모듈결합부(1300)는 리페어장치(1000) 전체를 3, 2, 1축으로 이송시키는 이송모듈과 결합하는 부분으로서, 이송모듈의 이동은 상기 이송모듈결합부(1300)를 통하여 상기 탈착모듈(1100) 및 그리퍼모듈(1200)로 전달된다.
상기 이송모듈의 이동에 의하여 도 2에 도시된 리페어장치(1000)는 전체적으로 동시에 이동을 한다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 그리퍼모듈(1200) 및 탈착모듈(1100)의 세부 구성은 각각 독립적으로 상하 이동을 하고, 이들의 동작 시퀀스는 제어부에 의하여 연동되어 제어될 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈착모듈(1100)과 그리퍼모듈(1200)의 내부 구성의 사시도를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 실시예들에 따른 마이크로LED소자 리페어 장치는 3축으로 이동할 수 있는 이송모듈에 결합될 수 있는 이송모듈결합부(1300); 상기 이송모듈결합부(1300)에 직접적 혹은 간접적으로 연결되어 있고. 내부에 관통배관이 형성되어 있고, 일단은 마이크로LED소자와 접촉할 수 있고, 타단에는 흡입부연결포트(1211)가 형성되어 있어, 흡입부연결포트(1211)로부터 음압이 가해지면, 일단에서 마이크로LED소자를 픽업할 수 있는 그리퍼로드(1210)를 포함하고, 상기 그리퍼로드(1210)는 제어에 따라 상하로 이동할 수 있는, 그리퍼모듈(1200); 및 상기 이송모듈결합부(1300)에 직접적 혹은 간접적으로 결합되어 있고, 마이크로LED소자의 솔더를 용융시키기 위한 레이저를 조사하는 레이저조사장치(1120), 제어에 따라 상하로 이동할 수 있어, 마이크로LED소자를 가압할 수 있는 가압부재(1110), 및 상기 레이저조사장치(1120)에서 조사되는 레이저의 초점 근방에 위치하는 솔더 접합이 해제된 마이크로LED소자를 흡입할 수 있는 석션배관(1130)을 포함하는 탈착모듈(1100)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 리페어장치(1000)의 내부 구성들은 제어부에 의하여 통합적으로 연동되어 제어된다.
상기 그리퍼모듈(1200)은, 상기 그리퍼로드(1210)를 지지하는 제1그리퍼지지대(1220); 상기 제1그리퍼지지대(1220)에 일단이 결합된 스프링부재(1230); 및 상기 스프링부재(1230)의 타단이 결합된 제2그리퍼지지대(1240);를 더 포함한다.
상기 그리퍼로드(1210)는 내부에 관통홀이 형성된 로드 형태이고, 상기 그리퍼로드(1210)의 일단에는 흡입부연결포트(1211)가 형성되어 있따. 이와 같은 흡입부연결포트(1211)에 플렉서블한 배관이 연결되고, 이와 같은 연결배관의 타단에는 제1펌프장치가 결합되어 있다. 이와 같은 제1펌프장치는 그리퍼로드(1210)측에서 제1펌프장치로 공기가 이동하도록 하는 음압을 형성하고, 결과적으로 그리퍼로드(1210)의 단부에는 흡입력이 발생하여, 그리퍼로드(1210)가 마이크로LED소자의 상면에 접촉 혹은 근접하는 경우에 마이크로LED소자가 그리퍼로드(1210)에 부착된다. 이와 같은 방식은 마이크로LED소자의 크기가 100 마이크로미터 이하의 매우 작은 형태임을 고려하여, 마이크로LED소자를 손상시키지 않고, 정밀한 동작을 수행할 수 있다.
바람직하게는, 상기 그리퍼로드(1210) 내부의 관통홀의 직경은 100마이크로미터 이하이고, 픽업하고자 하는 마이크로LED소자의 직경보다 작은 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2그리퍼지지대(1240)의 상하이동에 따라 상기 그리퍼로드(1210)가 상하이동할 수 있다. 상기 제2그리퍼지지대(1240)의 동작은 전술한 제어부에 의하여 통합적으로 제어된다. 이와 같은 제2그리퍼지지대(1240)의 상하이동은 후술하는 바와 같이 슬라이드모듈에 의하여 가이드된 상태에서, 모터 혹은 유압액추에이터 등의 다양한 직선형 동작 매커니즘에 의하여 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는, 상기 제2그리퍼지지대(1240)의 이동은 바로 제1그리퍼지지대(1220)에 전달되는 것이 아니라, 스프링부재(1230)를 통하여 제1그리퍼지지대(1220)에 전달된다. 이와 같은 방식에서 상기 스프링부재(1230)는 상기 그리퍼로드(1210)가 상기 마이크로LED소자와 접촉할 때의 충격을 흡수하여 마이크로LED소자의 손상을 방지할 수 있다.
구체적으로, 이송모듈이 동작하여 상기 그리퍼로드(1210)와 대상 마이크로LED소자와의 위치(평면 및/또는 수직 위치)가 정렬된 후에, 상기 제1펌프장치가 동작하는 상태에서, 상기 그리퍼로드(1210)의 하측 단부면에는 흡입력이 발생하고 이와 같은 상태에서 그리퍼로드(1210)가 대상 마이크로LED소자의 상면으로 이동한다. 따라서, 그리퍼로드(1210)는 대상 마이크로LED소자의 상면에 접촉하게 되는데, 이와 같은 접촉과정에서 마이크로LED소자가 손상되거나 혹은 위치가 변경되거나 혹은 주변 마이크로LED소자의 위치 및 상태에 영향을 줄 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기와 같은 스프링부재(1230)를 제1그리퍼지지대(1220) 및 제2그리퍼지지대(1240) 사이에 배치함으로써, 이와 같은 접촉에 따른 영향을 최소화하면서, 그리퍼로드(1210)의 정확한 동작을 수행할 수 있도록 할 수 있다.
한편, 상기 그리퍼모듈(1200)은, 상기 제2그리퍼지지대(1240)에 결합되는 그리퍼슬라이더(1250); 및 상기 그리퍼슬라이더(1250)를 상하방향으로 가이딩하는 제2본체슬라이더(1260);를 더 포함한다.
이와 같은 상태에서, 상기 그리퍼슬라이더(1250)는 제어에 따라 상기 제2본체슬라이더(1260)에 상대적으로 상하이동할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2본체슬라이더(1260)는 상기 이송모듈결합부(1300)와 일체로 이동한다. 이와 같은 상태에서, 모터 혹은 유압액츄에이터 등의 직선 운동 매커니즘에 의하여 상기 제2본체슬라이더(1260)에 대해 상기 그리퍼슬라이더(1250)가 상대적으로 이동할 수 있고, 그리퍼슬라이더(1250)와 제2그리퍼지지대(1240)는 나사 등으로 일체로 결합되어 있다.
한편, 상기 그리퍼슬라이더(1250)는 'L'형상을 가지고, 도 3에서의 하측의 슬라이더 부분에 의하여 상측으로 이동이 제한된다. 이와 같은 그리퍼슬라이더(1250)의 상하 이동은 결과적으로 그리퍼로드(1210)의 상하이동으로 연결되고, 그리퍼로드(1210)의 상하이동에 의하여 신규 마이크로LED소자를 픽업하여, 손상된 마이크로LED소자가 제거된 위치에 교체가 될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 탈착모듈(1100)에 대해 설명하도록 한다.
전술한 바와 같이, 상기 탈착모듈(1100)은 상기 이송모듈결합부(1300)에 직접적 혹은 간접적으로 결합되어 있고, 마이크로LED소자의 솔더를 용융시키기 위한 레이저를 조사하는 레이저조사장치(1120), 제어에 따라 상하로 이동할 수 있어, 마이크로LED소자를 가압할 수 있는 가압부재(1110), 및 상기 레이저조사장치(1120)에서 조사되는 레이저의 초점 근방에 위치하는 솔더 접합이 해제된 마이크로LED소자를 흡입할 수 있는 석션배관(1130)을 포함한다.
상기 탈착모듈(1100)의 레이저조사장치(1120)는 손상 혹은 고장난 마이크로LED소자의 솔더를 용융시켜 기판과 마이크로LED소자의 결합을 해제하거나 혹은 신규로 교체된 마이크로LED소자의 솔더를 용융시켜 이후에 기판과 신규 마이크로LED소자가 결합될 수 있도록 한다.
상기 탈착모듈(1100)의 석션배관(1130)은 단부측에 흡입력이 형성되어, 레이저조사장치(1120)에 의하여 레이저가 조사된 손상된 마이크로LED소자가 기판으로 해제되자마자 바로 석션배관(1130)을 통하여 기판의 외부로 배출하게 하는 역할을 수행한다.
상기 탈착모듈(1100)의 가압부재(1110)(바람직하게는, 금속와이어부재(1110))는 교체된 마이크로LED소자가 레이저조사장치(1120)에 의하여 하면측의 솔더가 용융된 후에, 해당 신규 마이크로LED소자가 위치를 유지하면서 솔더가 경화될 수 있도록 하는 장치로서, 자동적으로 교체된 마이크로LED소자의 위치를 유지시키고, 보다 견고하게 기판에 접합하기 위한 장치에 해당한다.
상기 탈착모듈(1100)은, 상기 금속와이어부재(1110)가 결합되는 와이어부재지지대(1140); 상기 와이어부재지지대(1140)에 결합되는 지지대슬라이더(1150); 및 상기 지지대슬라이더(1150)를 상하방향으로 가이딩하는 제1본체슬라이더(1160);를 더 포함하고, 상기 지지대슬라이더(1150)는 제어에 따라 상기 제1본체슬라이더(1160)에 상대적으로 상하이동할 수 있다.
바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저조사장치(1120) 및 석션배관(1130)의 위치는 상기 이송모듈결합부(1300)에 대하여 고정되어 있고, 이와 같은 상태에서 상기 와이어부재지지대(1140)만 상기 지지대슬라이더(1150)의 상하 이동에 따라 상하이동할 수 있다.
상기 지지대슬라이더(1150)와 제1본체슬라이더(1160)는 상기 제2그리퍼지지대(1240)와 상기 제2본체슬라이더(1260)와 마찬가지로 상하 이동이 가이딩되는 형태에서 다양한 상하이동 매커니즘(예를들어, 모터, 유압액츄에이터)를 통하여, 상대적으로 이동할 수 있다. 바람직하게는, 제1본체슬라이더(1160)가 이송모듈결합부(1300)에 대해 고정되어 있는 상태에서 지지대슬라이더(1150)가 상하이동하고, 지지대슬라이더(1150)에 고정된 와이어부재지지대(1140)가 상하이동하고, 상기 와이어부재지지대(1140)가 상하이동함에 따라 상기 금속와이어부재(1110)가 상하이동할 수 있다.
상기, 금속와이어부재(1110)는 'ㄷ' 자 형태로서, 바닥면과 수평한 부분을 갖는다. 이와 같은 금속와이어부재(1110)의 직경은 100마이크로미터 이하에 해당하고, 대상 마이크로LED소자보다 작은 직경을 갖는다. 그러나, 이와 같은 금속와이어부재(1110)는 전체적으로 높은 강성을 가짐으로써, 금속와이어부재(1110)가 상기 마이크로LED소자의 상면을 가압하더라도, 형태가 어느정도 유지된다. 즉, 마이크로LED소자를 가압할 정도의 충분한 강성을 갖는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈착모듈(1100)과 그리퍼모듈(1200)를 정면에서 보았을 때의 모습을 개략적으로 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 좌측에는 그리퍼모듈(1200)이 배치되어 있고, 상기 제2그리퍼지지대(1240)의 상하이동이 상기 스프링부재(1230)를 통하여 상기 제1그리퍼지지대(1220)로 전달되고, 상기 그러퍼지지대의 이동이 그리퍼로드(1210)로 전달된다.
한편, 중앙측에는 레이저조사장치(1120), 금속와이어부재(1110), 및 석션배관(1130)이 위치한다.
또한, 우측에는 석션배관(1130)과 연결된 싸이클론케이스(1180)이 배치된다. 상기 싸이클론케이스(1180)의 상측 단부에는 싸이클론흡입포트(1181)가 형성되어 있다. 이와 같은 싸이클론흡입포트(1181)에는 제2펌프장치가 연결되어 있고, 상기 제2펌프장치에서 형성되는 흡입력이 상기 석션배관(1130)의 하측 단부에 전달되어, 상기 석션배관(1130)에서 탈락한 마이크로LED소자를 석션할 수 있다. 또한, 이와 같은 구조에서 용융된 솔더 등의 이물질이 손상된 마이크로LED소자와 함께 배출할 수 있는 이점이 있고, 석션배관(1130)의 타이밍을 특별히 조작하지 않고, 레이저가 조사되는 동안 제2펌프장치의 동작 시킴으로써, 이물질과 손상된 마이크로LED소자를 기판 외부로 확실하게 배출할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 상기 싸이클론케이스(1180)의 하측에는 수거함(1190)이 구비되고 있고, 석션된 물질들이 상기 수거함(1190) 내부로 이동된다.
한편, 상기 가압부재(1110)는 0.1mm 이하의 직경을 갖고, 적어도 일부가 가압하고자 하는 마이크로LED소자의 상면에 수평인 금속와이어부재(1110)에 해당한다. 도 4에 도시된 바와 같이 레이저초점 위의 'ㄷ'자가 90도 회전된 부재가 금속와이어부재(1110)에 해당한다. 상기 도 4 등에서 레이저조사장치(1120) 하측의 원뿔 형상의 도시는 레이저조사 및 레이저조사 초점을 가상적으로 표현하기 위함일 뿐, 물리적인 부재에 해당하지는 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼지지대의 구조에 대하여 개략적으로 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2그리퍼지지대(1240)의 이동은 상기 제1그리퍼지지대(1220)의 이동으로 전달된다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 리페어장치(1000)의 측면을 개략적으로 도시한다. 도 6은 도 4의 후면에 해당한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 석션배관(1130)의 단부는 레이저초점 위치에 근접하게 위치하여 있다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 석션배관(1130)과 금속와이어부재(1110)의 위치관계를 도시한다.
상기 탈착모듈(1100)은, 상기 금속와이어부재(1110)가 결합되는 와이어부재지지대(1140)를 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 와이어부재지지대(1140)는 도 7에서 좌측의 'ㄷ' 형태의 제1부재, 및 우측의 역 'ㄷ' 형태의 제2부재로 분리될 수 있고, 상기 제1부재 및 제2부재가 연결되는 2개의 지점에 상기 금속와이어부재(1110)의 양단부가 결합된 상태에, 상기 제1부재와 상기 제2부재가 체결됨으로써, 매우 직경이 낮은 금속와이어부재(1110)가 상기 와이어부재지지대(1140)에 견고하게 결합될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 와이어부재지지대(1140)는 내부에 관통홀이 형성되어 있고, 상기 관통홀 내부에 상기 석션배관(1130)의 일부 및 상기 레이저의 초점의 수평위치, 및 상기 와이어부재의 일부의 수평위치가 위치한다.
석션배관(1130)의 하측부분은 상기 레이저조사장치(1120)의 레이저조사방향에 비스듬한 형태를 가지고 있다. 이와 같은 상태에서, 레이저조사장치(1120)에 의하여 손상된 마이크로LED소자에 레이저를 가함에 있어서, 석션배관(1130)과의 간섭을 최소화할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 레이저조사장치(1120)에 의하여 조사되는 레이저는 금속와이어부재(1110)를 지나게 된다. 따라서, 상기 금속와이어부재(1110)는 솔더보다 높은 융점을 가지고 내열성을 갖는 부재로 형성한다. 이와 같은 방식으로 단일의 탈착모듈(1100)에서, 레이저조사, LED소자의 수거, 및 LED소자의 위치유지 및 접합을 가능하게 한다.
신규 마이크로LED소자가 배치되고, 상기 레이저조사장치(1120)에 의하여 신규 마이크로LED소자의 솔더 페이스트(납)가 용융되면, 액체상태의 솔더에 의하여 표면장력이 발생하고, 이와 같은 표면장력에 의하여, 마이크로LED소자의 위치가 이탈될 수 있다. 이와 같은 과정에서, 상기 금속와이어부재(1110)가 마이크로LED소자의 상면을 접촉하여 하측으로 가압하거나 위치를 잡아주고, 이와 같은 과정에 의하여 미세한 마이크로LED소자의 표면장력에 의한 이탈을 방지할 수 있다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 리페어장치(1000)의 그리퍼로드(1210)와 금속와이어부재(1110)의 하단수평라인을 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 금속와이어부재(1110)의 수평라인에 해당하는 제1수평라인은 상하로 이동할 수 있고, 마찬가지로, 그리퍼로드(1210)의 수평라인에 해당하는 제2수평라인도 상하로 이동할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리퍼모듈(1200)의 실시예들에 대해 도시한다.
도 9의 (A)에 도시된 바와 같이, 그리퍼로드(1210) 내부의 그리퍼홀의 직경(D)는 마이크로LED소자의 직경보다 작음이 바람직하다.
바람직하게는, 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이, 상기 그리퍼로드(1210)는, 상측의 단부가 흡입부연결포트(1211)가 형성되는 제1그리퍼로드(1210.1); 상기 제1그리퍼로드(1210)의 하측에 회전가능하게 결합하고 하측의 단부에 관통홀이 형성된 제2그리퍼로드(1210.2); 및 제어에 따라 상기 제2그리퍼로드(1210)를 회전시키는 회전수단(1210.3);를 포함한다.
이는 그리퍼로드(1210)에 의하여 상기 마이크로LED소자가 픽업된 후에, 마이크로LED소자의 배향을 정확하게 정렬하기 위하여, 상기 마이크로LED소자를 회전시키는 구성에 해당한다. 상기 제1그리퍼로드(1210)는 상기 제1그리퍼지지대(1220)와 일체로 결합되어 있는 상태에서, 상기 회전수단(1210.3)에 의하여 상기 제2그리퍼로드(1210)가 상기 제1그리퍼로드(1210)에 대하여 상대적으로 회전함에 따라, 상기 제2그리퍼로드(1210)의 하측에 흡입력으로 부착된 마이크로LED소자가 회전할 수 있다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 싸이클론모듈에 대하여 도시한다.
전술한 바와 같이 상기 석션배관(1130)의 일단부는 상기 레이저의 초점 근방에 위치한다.
한편, 상기 탈착모듈(1100)은, 상기 석션배관(1130)의 타단부에 결합되는 싸이클론케이스(1180); 상기 싸이클론케이스(1180) 내부에 배치되고, 하측으로 갈수록 외경이 줄어들고 내부에 관통홀이 형성된 싸이클론모듈; 및 상기 싸이클로케이스의 하측에 결합되고, 상기 석션배관(1130)에 의하여 흡입된 손상된 마이크로LED소자가 수거되는 수거함(1190);을 더 포함한다. 석션배관(1130)으로 흡입되어 올라오는 마이크로LED소자 및 이물질은 상기 싸이클론케이스(1180) 내부로 유입된다. 이후, 싸이클론모듈의 외면을 회전하면서 하측으로 이동하고, 여기서 밀도가 큰 물질은 수거함(1190)으로 내려가고, 기체 등의 밀도가 낮은 물질은 상기 싸이클론모듈의 내측의 관통홀을 통하여 상기 제2펌프장치측으로 흡입된다.
2. 마이크로LED소자 리페어장치(1000)를 이용한 리페어방법
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로LED소자 리페어방법의 전체적인 과정에 대해 도시한다.
도 11 내지 도 15를 참조하여 설명하는 리페어방법은 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 리페어장치(1000)를 이용할 수 있으나, 이에 한정하는 것이 아니라, 동일한 메커니즘을 구현하는 장치에서도 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 리페어방법은 리페어장치(1000)에서 레이저를 조사하여 기판으로부터 손상된 마이크로LED소자를 분리하여 공기흡입을 통하여 석션배관(1130)을 지나 수거함(1190)으로 이송시키는 소자분리단계(S100); 리페어장치(1000)를 신규 마이크로LED소자측으로 이송시키는 제1장치이동단계(S200); 리페어장치(1000)의 그리퍼로드(1210)를 하측으로 이동시키는 제1그리퍼이동단계(S300); 제1펌프장치를 ON동작시켜 그리퍼로드(1210)의 하측 단부에 음압을 형성하고, 그리퍼로드(1210)에 의하여 마이크로 LED 소자를 픽업하는 LED픽업단계(S400); 그리퍼로드(1210)를 상측으로 이동시키는 제2그리퍼이동단계(S500); 그리퍼로드(1210)를 솔더페이스트측으로 이동시키는 제2장치이동단계(S600); 그리퍼로드(1210)를 하측으로 이동하여 픽업된 마이크로LED소자의 하면에 솔더페이스트를 부착시키고, 그리퍼로드(1210)를 상측으로 이송시키는 솔더부착단계(S700); 리페어장치(1000)를 기판측으로 이송시키는 제3장치이동단계(S800); 그리퍼로드(1210)를 하측으로 이송시키는 제3그리퍼이동단계(S900); 제1펌프장치를 OFF동작시켜 그리퍼의 하측 단부에 형성된 음압을 제거하여, 픽업된 마이크로LED소자를 기판의 설정위치에 배치하는 교체소자배치단계(S1000); 마이크로LED소자에 레이저를 조사하여 솔더를 용융시키는 솔더용융단계(S1100); 가압부재(1110)로 배치된 마이크로LED소자를 상측에서 가압하여 일정시간을 유지하는 소자접합단계(S1200);를 포함한다.
여기서, 도 S200 내지 S1200의 과정에 대해서는 도 14가 도식적으로 도시하고 있고, 도 S100 내지 S1200의 과정은 제어부에 의하여 연동하여 동작할 수 있고, 비전장치에 의하여 각각의 객체를 인식하여 해당하는 부품(이송모듈, 탈착모듈(1100)의 내부구성, 그리퍼모듈(1200)의 내부구성)이 자동적으로 이동할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 손상된 마이크로LED소자의 제거과정의 단계들을 도시한다.
상기 리페어방법은 리페어장치(1000)에서 레이저를 조사하여 기판으로부터 손상된 마이크로LED소자를 분리하여 공기흡입을 통하여 석션배관(1130)을 지나 수거함(1190)으로 이송시키는 소자분리단계(S100)를 포함한다.
상기 소자분리단계(S100)는 그리퍼로드(1210)를 및 상기 가압부재(1110)를 상측으로 이동시키는 단계(S110); 상기 석션배관(1130)에 연결되어 음압을 발생시키는 제2펌프장치를 동작시키면서, 분리하고자 하는 마이크로LED소자에 레이저를 조사하는 단계(S120); 및 상기 석션배관(1130)을 통하여, 분리된 마이크로LED소자를 수거함(1190)으로 이송시키는 단계(S130);를 포함한다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 손상된 마이크로LED소자의 제거시의 레이저조사 형태를 도시한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 마이크로LED소자의 좌측단부 및 우측단부에는 각각 제1전극 및 제2전극이 형성되어 있다.
손상된 마이크로LED소자를 기판으로부터 결합을 해제시키거나 혹은 신규로 교체된 마이크로LED소자를 기판에 결합시키기 위해서는 솔더 혹은 솔더페이스트의 용융이 필요하고, 상기 레이저조사장치(1120)는 도 13에 도시된 바와 같은 형태로 마이크로LED소자의 상면에 레이저를 조사하고 이와 같은 레이저조사에 의하여 마이크로LED소자의 하측의 솔더 혹은 솔더페이스트가 용융될 수 있다.
바람직하게는, 도 13의 (B)에 도시된 바와 같이, 상기 레이저를 조사하는 단계는, 제1시간구간동안 레이저를 펄스 형태로 조사하고, 제2시간구간동안 레이저의 조사를 OFF하는 동작을 교번하여 수행하고, 상기 제1시간구간은 제2시간구간의 20% 이하이다. 이는 신규 마이크로LED소자의 하측의 솔더 페이스트를 용융시킬 때, 마이크로LED소자가 레이저에 의한 영향을 최소화하기 위함이다. 이와 같은 펄스 형태의 레이저조사를 함으로써, 마이크로LED소자의 하면의 솔더페이스트의 용융을 유도하면서, 마이크로LED소자의 레이저에 의한 악영향을 방지할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 신규 마이크로LED소자의 픽업에서 교체까지의 과정을 개략적으로 도시한다.
도 14에 도시된 과정은 전술한S S200 내지 S1200의 과정에 상응한다.
바람직하게는, 도 14의 단계3(회전정렬)에서와 같이, 본 발명의 리페어방법은, 바닥에 배치된 촬영부를 통하여 상기 그리퍼로드(1210)의 하측에 픽업된 마이크로LED소자의 배향에 따라 상기 그리퍼로드(1210)의 일부 혹은 전체를 회전시켜 상기 마이크로LED소자가 상기 기판에 부착될 때, 정확한 배향을 가지도록 하는 배향조절단계를 더 포함한다.
즉, 도 14에 도시된, 제2촬영부를 통하여, 상기 그리퍼로드(1210)의 흡입력으로 그리퍼로드(1210)의 하측에 결합된 마이크로LED소자의 이미지를 촬영하고, 기계학습모델 등을 통하여 마이크로LED소자 영역을 이미지로부터 검출한 후에, 해당 마이크로LED소자 이미지로부터 현재의 배향을 판단한 후에, 이후 디바이스에 결합될 형태의 배향으로 배향을 변경하기 위하여, 그리퍼로드(1210)의 일부 혹은 전체를 회전한다. 도 9의 (B)에 도시된 실시예에서와 같이 회전수단(1210.3)을 통하여, 제2그리퍼로드(1210)를 회전시키으로써, 그리퍼로드(1210)에 부착되어 있는 마이크로LED모듈의 배향을 변경할 수 있다.
바람직하게는, 상기 그리퍼로드(1210)의 상측에는 스프링부재(1230)가 부착되어 있고, 상기 스프링부재(1230)가 상기 LED픽업단계, 상기 솔더부착단계, 교체소자배치단계에서 상기 마이크로LED소자에 가해지는 충격을 흡수하여, 마이크로LED소자를 손상으로부터 보호할 수 있다.
또한, 상기 가압부재(1110)는 0.1mm 이하의 직경을 갖고, 적어도 일부가 가압하고자 하는 마이크로LED소자의 상면에 수평이다. 바람직하게는, 도 14의 하측에 도시된 바와 같이, 상기 소자접합단계에서, 상기 가압부재(1110)는 상기 마이크로LED소자의 제1전극 및 제2전극 사이에 위치한 상태에서 상기 마이크로LED소자를 하측으로 가압하여, 제1전극 및 제2전극을 손상시키지 않으면서, 마이크로LED소자를 기판에 안정적으로 접합시킬 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 금속와이어부재(1110)는 레이저조사장치(1120)의 레이저의 초점보다 상측에 위치한다. 이와 같은 상태에서는 상기 레이저조사가 이루어지면서 상기 가압부재(1110)(금속와이어부재(1110))의 가압이 이루어질 수 있다. 즉 단계 S1100 및 S1200은 동시에 이루어질 수도 있고, 이를 통하여, 전체적인 공정시간을 단축시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로LED소자의 전체적인 제어구조에 대해서 도시한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제어부는 레이저조사장치(1120)의 레이저발생장치, 제1촬영부(레이저조사장치(1120)의 위치를 정렬하기 위하여 촬영을 하는 촬영모듈), 제2촬영부(전술한 그리퍼로드(1210)의 회전을 통하여 마이크로LED소자의 배향을 정렬하기 위하여 이미지를 촬영하는 촬영모듈), 그리퍼로드(1210)의 단부에 흡입력을 가하는 제1펌프장치, 석션배관(1130)의 단부에 흡입력을 가하는 제2펌프장치, 리페어장치(1000)를 이송시키는 이송모듈, 그리퍼로드(1210)의 상하이동을 구현하는 그리퍼슬라이더(1250)의 구동부 및 가압부재(1110)의 상하이동을 구현하는 지지대슬라이더(1150)의 구동부를 제어한다.
상기 제어부에 의하여 제어되는 요소들은 결정된 시퀀스에 의하여 자동적으로 동작할 수 있다. 상기 제1촬영부에 의하여 촬영된 영상에 기반하여 상기 이송모듈은 신규의 마이크로LED소자의 위치 혹은 손상된 마이크로LED소자의 위치로 이송될 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서는, 그리퍼모듈(1200)측, 혹은 그리퍼로드(1210)측에 별도의 제3촬영부가 존재함으로써, 그리퍼로드(1210)의 위치정렬이 자동적으로 수행될 수 있다. 혹은, 제1촬영부에서 인식한 위치정보에 기반하여, 그리퍼로드(1210)의 현재 위치를 추정하고 이에 따라 상기 그리퍼로드(1210)가 자동적으로 동작할 수도 있다.
한편, 제어부는 주어진 시퀀스에 따라 각각의 모듈을 동작시킬 뿐만 아니라, 상기 제1촬영부, 및 상기 제2촬영부로부터의 이미지를 통하여 객체의 위치, 배향을 판단할 뿐만 아니라, 현재의 동작의 상태에 대해서도 자동적으로 판단할 수 있다.
예를들어, S100에서 레이저가 조사되면서 제2펌프장치가 동작한다. 이때, 손상된 마이크로LED소자가 탈착되어, 석션배관(1130)을 통하여 수거함(1190)으로 이동하는 경우, 제어부는 상기 제1촬영부에 의하여 촬영된 이미지를 통하여 이와 같은 상태변화를 인지할 수 있고 이에 따라, 제2펌프장치 및 레이저조사장치(1120)의 동작을 멈추고 다음 단계를 수행할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단일의 장치에서 손상된 마이크로LED 소자의 분리 및 신규 마이크로LED 소자의 접합을 모두 가능하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자동적인 마이크로LED소자의 리페어 과정에서 주변의 마이크로LED 소자의 영향을 최소화시키면서 동시에 신규 마이크로LED 소자의 접합시 마이크로LED 소자의 손상을 방지할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨팅장치 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (8)

  1. 마이크로LED소자 리페어 장치로서,
    3축으로 이동할 수 있는 이송모듈에 결합될 수 있는 이송모듈결합부;
    상기 이송모듈결합부에 직접적 혹은 간접적으로 연결되어 있고. 내부에 관통배관이 형성되어 있고, 일단은 마이크로LED소자와 접촉할 수 있고, 타단에는 흡입부연결포트가 형성되어 있어, 흡입부연결포트로부터 음압이 가해지면, 일단에서 마이크로LED소자를 픽업할 수 있는 그리퍼로드를 포함하고, 상기 그리퍼로드는 제어에 따라 상하로 이동할 수 있는, 그리퍼모듈; 및
    상기 이송모듈결합부에 직접적 혹은 간접적으로 결합되어 있고, 마이크로LED소자의 솔더를 용융시키기 위한 레이저를 조사하는 레이저조사장치, 제어에 따라 상하로 이동할 수 있어, 마이크로LED소자를 가압할 수 있는 가압부재, 및 상기 레이저조사장치에서 조사되는 레이저의 초점 근방에 위치하는 솔더 접합이 해제된 마이크로LED소자를 흡입할 수 있는 석션배관을 포함하는 탈착모듈;을 포함하고,
    상기 레이저조사장치는 손상 혹은 고장난 마이크로LED소자의 솔더를 용융시켜 기판과 마이크로LED소자와의 결합을 해제하거나 혹은 신규로 교체된 마이크로LED소자의 솔더를 용융시켜 이후에 기판과 신규 마이크로LED소자가 결합될 수 있도록 하고,
    상기 그리퍼모듈은, 상기 그리퍼로드를 지지하는 제1그리퍼지지대; 상기 제1그리퍼지지대에 일단이 결합된 스프링부재; 및 상기 스프링부재의 타단이 결합된 제2그리퍼지지대;를 더 포함하고,
    상기 그리퍼로드의 일단에는 흡입부연결포트가 형성되어 있고, 상기 흡입부연결포트에 배관이 연결되고, 상기 배관의 타단에는 제1펌프장치가 결합되고, 상기 제1펌프장치는 그리퍼로드측에서 제1펌프장치로 공기가 이동하도록 하는 음압을 형성하여, 그리퍼로드의 단부에 흡입력이 발생하여, 그리퍼로드가 마이크로LED소자의 상면에 접촉 혹은 근접하는 경우에 마이크로LED소자가 그리퍼로드에 부착되고, 상기 제2그리퍼지지대의 상하이동에 따라 상기 그리퍼로드가 상하이동할 수 있고, 상기 제2그리퍼지지대의 이동은 바로 제1그리퍼지지대에 전달되는 것이 아니라 상기 스프링부재를 통하여 제1그리퍼지지대에 전달되어, 상기 스프링부재는 상기 그리퍼로드가 상기 마이크로LED소자와 접촉할 때의 충격을 흡수하여 마이크로LED소자의 손상을 방지하는, 마이크로LED소자 리페어 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 그리퍼모듈은,
    상기 제2그리퍼지지대에 결합되는 그리퍼슬라이더; 및
    상기 그리퍼슬라이더를 상하방향으로 가이딩하는 제2본체슬라이더;를 더 포함하고,
    상기 그리퍼슬라이더는 제어에 따라 상기 제2본체슬라이더에 상대적으로 상하이동할 수 있는, 마이크로LED소자 리페어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부재는 0.1mm 이하의 직경을 갖고, 적어도 일부가 가압하고자 하는 마이크로LED소자의 상면에 수평인, 금속와이어부재에 해당하는, 마이크로LED소자 리페어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 탈착모듈은,
    상기 금속와이어부재가 결합되는 와이어부재지지대;
    상기 와이어부재지지대에 결합되는 지지대슬라이더; 및
    상기 지지대슬라이더를 상하방향으로 가이딩하는 제1본체슬라이더;를 더 포함하고,
    상기 지지대슬라이더는 제어에 따라 상기 제1본체슬라이더에 상대적으로 상하이동할 수 있는, 마이크로LED소자 리페어 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 탈착모듈은,
    상기 금속와이어부재가 결합되는 와이어부재지지대를 더 포함하고,
    상기 와이어부재지지대는 내부에 관통홀이 형성되어 있고,
    상기 관통홀 내부에 상기 석션배관의 일부 및 상기 레이저의 초점의 수평위치, 및 상기 와이어부재의 일부의 수평위치가 위치하는, 마이크로LED소자 리페어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 석션배관의 일단부는 상기 레이저의 초점 근방에 위치하고,
    상기 탈착모듈은,
    상기 석션배관의 타단부에 결합되는 싸이클론케이스;
    상기 싸이클론케이스 내부에 배치되고, 하측으로 갈수록 외경이 줄어들고 내부에 관통홀이 형성된 싸이클론모듈; 및
    상기 싸이클론케이스의 하측에 결합되고, 상기 석션배관에 의하여 흡입된 손상된 마이크로LED소자가 수거되는 수거함;을 더 포함하는, 마이크로LED소자 리페어 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 그리퍼로드는,
    상측의 단부가 흡입부연결포트가 형성되는 제1그리퍼로드;
    상기 제1그리퍼로드의 하측에 회전가능하게 결합하고 하측의 단부에 관통홀이 형성된 제2그리퍼로드; 및
    제어에 따라 상기 제2그리퍼로드를 회전시키는 회전수단;를 포함하는, 마이크로LED소자 리페어 장치.


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