KR20090079594A

KR20090079594A - 발광 다이오드의 특성을 검사하는 장치

Info

Publication number: KR20090079594A
Application number: KR20080005685A
Authority: KR
Inventors: 김재욱; 최정현; 강정모; 김두현
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2009-07-22
Also published as: KR100952028B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에서는 발광 다이오드들, 상기 발광 다이오드들이 설치되는 구동보드, 상기 발광 다이오드들에 전원을 공급하는 전원부, 상기 구동보드와 상기 전원부 사이에 연결되어서 상기 발광 다이오드들을 선택적으로 연결하는 스위칭부 및 상기 발광 다이오드들의 특성을 측정하는 검사 유닛을 포함하는 검사 장치를 제공한다.

발광 다이오드, 검사, 모듈, 측정

Description

발광 다이오드의 특성을 검사하는 장치{Apparatus for inspecting property of light emitting diode}

본 발명은 발광 다이오드의 전기적, 광학적 특성을 측정하는 장치에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 이종 반도체를 PN 접합시켜 만든 발광 소자이다. 발광 다이오드는 PN 접합에서 전자가 가지는 에너지가 직접 빛 에너지로 변환되면서 발광이 일어나는데, 반도체에 주입된 전자와 정공은 밴드 갭(band gap)을 넘어 접합부에서 재결합한다. 이 과정에서, 밴드 갭에 해당하는 에너지가 방출되면서 빛이 나게 된다.

이 같은 발광 다이오드는 접합되는 반도체 사이의 밴드 갭에 따라 발광 색상이 결정된다. 따라서, 접합하는 반도체의 밴드 갭을 잘 이용하게 되면, 청색, 녹색, 백색 등 원하는 대로 색상을 조절할 수가 있다.

또한, 발광 다이오드는 구조가 간단하고, 저렴하게 대량 생산이 가능하기 때문에, 여려 분야에서 각광을 받고 있으며, 박형으로도 구현이 가능하기 때문에 수광형 디스플레이의 백라이트로도 많이 사용되고 있다.

이 같은 발광 다이오드는 단품 또는 단품을 여러 개 묶어서 사용하는 모듈로 사용이 된다.

그런데, 발광 다이오드는 반도체이므로 온도에 따라서 그 특성이 크게 변하는 특징이 있다. 때문에, 발광 다이오드의 특성을 검사하는데 있어서, 측정시의 온도를 일정하게 유지하는 것이 필요하다.

또한, 모듈 안에는 다양한 색깔을 내는 발광 다이오드들이 들어 있기 때문에, 모듈의 특성 뿐만 아니라 모듈 안에 있는 각각 발광 다이오드의 특성을 검사할 필요가 있으나, 현재까지 제안된 기술로는 불가능하다.

본 발명은 이 같은 기술적 배경에서 창안된 것으로, 발광 다이오드를 검사하는 동안 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 검사 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 모듈을 특성 뿐만 아니라 모듈을 구성하는 개별 발광 다이오드의 특성 역시도 같이 측정할 수 있는 검사 장치를 제공하는데 있다

이 같은 점을 해결하기 위해서 본 발명의 일 실시예에서는 발광 다이오드들, 상기 발광 다이오드들이 설치되는 구동보드, 상기 발광 다이오드들에 전원을 공급하는 전원부, 상기 구동보드와 상기 전원부 사이에 연결되어서 상기 발광 다이오드들을 선택적으로 연결하는 스위칭부 및 상기 발광 다이오드들의 특성을 측정하는 검사 유닛을 포함하는 검사 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서는 상기 구동보드를 냉각하는 열전 냉각기와, 상기 열전 냉각기를 냉각하는 워커 쟈켓을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 검사 유닛은 상기 발광 다이오드들에서 나오는 빛을 검출하는 적분구와, 상기 적분구를 x축, y축, z축으로 움직이는 스테이지를 포함할 수 있다.

또한, 상기 검사 유닛은 상기 적분구의 높이를 센싱하는 레이저 센서와, xy 평면에 대한 패턴 인식을 통해서 상기 적분구의 위치를 센싱하는 CCD 카메라를 포함할 수 있다.

또한, 상기 검사 유닛은 상기 적분구로부터 수신된 신호를 분석해서 광선속 을 분석하는 광도계를 더 포함할 수 있다.

이 같은 본 발명에 따르면, 스위칭부를 포함하고 있기 때문에 모듈로 구성된 발광 다이오드이더라도 모듈 특성 뿐만 아니라 모듈에 속한 각각의 발광 다이오드의 특성을 같이 측정할 수가 있다.

또한, 본 발명은 CCD 카메라와 레이저 센서를 이용해서 정밀하게 3차원 상에서 발광 다이오드의 위치를 정밀하게 측정할 수가 있고, 이를 이용해서 적분구를 원하는 위치에 정밀하게 위치시킴으로써 발광 다이오드의 특성을 측정할 수가 있다.

또한, 본 발명은 열전 냉각기와 워터 쟈켓을 사용해서 발광 다이오드의 온도를 정밀하게 제어하기 때문에, 발광 다이오드의 온도에 따른 특성 변화를 관찰할 수 있고, 동일 샘플을 다시 측정하더라도 동일한 조건으로 다시 측정할 수가 있다.

또한, 본 발명은 광선속을 분광기 이외에 시간 경과에 따라 특성 변화가 거의 없는 광도계를 이용해서 보조적으로 광선속을 측정하기 때문에 안정적으로 광선속을 측정할 수가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치의 개략적인 구성을 보여주는 블록도이다.

도 1에서, 검사 장치(100)는 크게 발광 다이오드 모듈(30)의 온도를 일정하게 유지시키기는 온도 조절 유닛(10)과, 모듈(30)의 특성을 측정하는 검사 유닛(20)을 포함한다.

먼저, 온도 조절 유닛(10)은 열전 냉각기(Thermoelectric cooler)(11)와 이 열전 냉각기(11)를 냉각하는 워터 쟈켓(water jacket)(13)을 포함한다.

열전 냉각기(11)는 발광 다이오드 모듈(30)을 구동하는 구동보드(15)와 마주하게 설치되어 있으며, 이 열전 냉각기(11) 아래로 열전 냉각기(11)와 마주하게 워터 쟈켓(13)이 설치되어 있다.

열전 냉각기(11)는 n-type 반도체와 p-type 반도체를 전기적으로는 직렬로, 열은 병렬이 되도록 π자형으로 구성해서 물체를 냉각시키는 장치이다. 이 열전 냉각기(11)는 미세 온도 조절이 가능하므로, 접하고 있는 구동보드(15)의 온도 역시도 미세하게 조절할 수가 있다. 따라서, 구동보드(15)에 설치되는 발광 다이오드 모듈(30)을 원하는 온도에서 미세하게 조절할 수가 있다.

한편, 구동보드(15)는 스위칭부(28)를 통해서 전원부(29)와 연결이 된다. 이 스위칭부(28)는 도 3에서 예시하는 바와 같은 스위칭 구성을 갖는다.

먼저, 구동보드(15)에 장착되는 발광 다이오드 모듈(30)의 회로 연결을 살펴보면 다음과 같다. 도면에서는 5개의 발광 다이오드(LED1∼LED5)를 연결한 모듈을 예시한다.

모듈(30)에 속한 각각의 발광 다이오드(LED1∼LED5)는 스위치(sw1∼sw6)를 매개로 스위칭부(28)와 연결이 된다. 제1 발광 다이오드(LED1)는 제1 스위치(sw1) 및 제2 스위치(sw2)를 매개로 스위칭부(28)와 연결이 되어 있으며, 다른 발광 다이오드(LED2∼LED5) 역시도 발광 다이오드의 선단과 후단에 연결되어 있는 스위치를 매개로 해서 스위칭부(28)와 연결이 된다.

한편, 스위칭부(28)는 스위치(sw1∼sw6)를 온/오프시켜서 발광 다이오드(LED1∼LED5)를 선택하게 된다.

예를 들어서, 스위칭부(28)는 제1 스위치(sw1) 및 제2 스위치(sw2)를 온시키고, 나머지 스위치들(sw3∼sw6)을 오프시켜 제1 발광 다이오드(LED1)만을 선택하거나, 동일한 방법으로 나머지 발광 다이오드들(LED2∼LED5)도 개별적으로 선택해서 전원 공급하는 것으로 모듈에 속한 발광 다이오드를 개별적으로 점멸시킨다.

또한, 스위칭부(28)는 그룹 단위로 발광 다이오드를 선택할 수도 있다. 예를 들어서, 스위칭부(28)는 제1 스위치(sw1) 및 제3 스위치(sw3)를 온시키고, 나머지 스위치들(sw2, sw4∼sw6)은 오프시킨다. 이에 따라서, 모듈에 속한 발광 다이오드 중에서 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2)가 선택된다. 마찬가지로, 스위칭부(28)는 제1 내지 제3 발광 다이오드(LED1∼LED3), 제1 내지 제4 발광 다이오드(LED1∼LED4), 제1 내지 제5 발광 다이오드(LED1∼LED5)를 선택할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일시예에 따르면, 스위칭부(28)를 이용해서 모듈에 속한 발광 다이오드를 개별 또는 그룹 단위로 발광시키면서 발광 다이오드의 특성을 검사할 수가 있다.

이하, 발광 다이오드 모듈(30)의 전기적, 광학적 특성을 측정하는 검사 유 닛(20)에 대해서 설명하면 다음과 같다.

검사 유닛(20)은 스테이지(22)에 고정되어 있는 적분구(21)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 적분구(21)는 발광 다이오드 모듈(30)에서 나오는 빛을 검출한다. 따라서, 위치적으로 발광 다이오드 모듈(30)보다 더 높은 곳에 위치하고 있으며, 스테이지(22)의 움직임에 따라서 3 방향으로 자유롭게 움직이도록 설치되어 있다.

예를 들어서, 스테이지(22)는 x축 방향으로 움직이는 제1 스테이지(22a)와 y축 방향으로 움직이는 제2 스테이지(22b)와 z축 방향으로 움직이는 제3 스테이지(22c)를 포함한다. 제1 스테이지(22a)는 제2 스테이지(22b) 위에 설치되어 있으며, 제3 스테이지(22c)는 제1 스테이지(22a)에 설치되어 있다. 또한, 적분구(21)는 제3 스테이지(22c)에 설치되어 있다.

이 같은 제1 스테이지 내지 제3 스테이지는 리니어 모터(23)에 연결되어 있어서, 그 움직임이 정밀하게 제어된다

따라서, 제1 스테이지(22a)의 움직임에 따라서 적분구(21)는 x축 방향으로 움직이게 되고, 제2 스테이지(22b) 및 제3 스테이지(22c)의 움직임에 따라서 y축 및 z축으로 정밀하게 움직이게 된다.

따라서, 적분구(21)는 발광 다이오드 모듈(30)에 속한 발광 다이오드의 위치에 맞게 그 위치를 자유롭게 조정할 수가 있다.

한편, 적분구(21)의 움직임을 정밀하게 제어할 수 있도록, 레이저 센서(24)와 CCD 카메라(25)를 더 포함할 수 있다.

레이저 센서(24)는 반사되는 레이저를 이용해서 적분구(21)의 높이(z)를 정밀하게 측정하고, CCD 카메라(25)는 xy 평면에 대해 패턴 인식을 통해서 적분구(21)의 위치(xy 평면)를 정밀하게 측정할 수가 있다.

따라서, 동일한 샘플을 다시 검사하거나, 또는 적분구(21)를 보다 정밀하게 위치를 제어할 필요가 있는 경우에, 적분구(21)의 위치를 최소한의 오차 범위에서 재설정할 수가 있다. 이 같은 위치 제어는 동일한 샘플에 대해서 일정 시간 에이징 한 후에 발생하는 미세한 특정 변화를 일관되게 측정할 수 있도록 한다.

한편, 검사 유닛(20)은 적분구(21)외에 분광기(spectrometer)(26) 및 광도계(photometer)(27)를 포함한다.

분광기(26)와 광도계(27)는 광케이블(미도시)을 통해서 적분구(21)와 연결되어 있다.

따라서, 적분구(21)를 통해서 수신된 신호는 광케이블을 통해서 분광기(26)와 광도계(27)로 각각 전달이 된다.

분광기(26)는 신호를 분석해서 모듈에 포함된 각각의 발광 다이오드 또는 그룹별 발광 다이오드의 광선속, 분광 선속, 색좌표, 최대 파장, 반치폭 등 광데이터를 분석한다.

그리고, 광도계(27)는 적분구(21)로부터 수신된 신호를 분석해서 광선속을 분석한다. 본 발명의 일 실시예에서는 광선속을 측정하기 위해서 분광기(26)이외에 광도계(27)를 더 포함한다. 종래 분광기(26)에 의한 광선속 측정은 불완전하기 때문에, 안정성이 높은 광도계(27)를 이용해서 광선속을 분석해 분석 신뢰성을 높인 다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치를 예시하는 도면이다.

도 2는 도 1에 도시한 검사 장치의 기능적 블록도이다.

도 3은 스위칭부와 발광 다이오드를 연결하는 스위칭 구성을 예시하는 도면이다.

Claims

발광 다이오드들;

상기 발광 다이오드들이 설치되는 구동보드;

상기 발광 다이오드들에 전원을 공급하는 전원부;

상기 구동보드와 상기 전원부 사이에 연결되어서 상기 발광 다이오드들을 선택적으로 연결하는 스위칭부; 및,

상기 발광 다이오드들의 특성을 측정하는 검사 유닛

을 포함하는 검사 장치.
제1항에 있어서,

상기 구동보드를 냉각하는 열전 냉각기와, 상기 열전 냉각기를 냉각하는 워터 쟈켓을 포함하는 검사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 검사 유닛은,

상기 발광 다이오드들에서 나오는 빛을 검출하는 적분구와,

상기 적분구를 x축, y축, z축으로 움직이는 스테이지를 포함하는 검사 장치.
제3항에 있어서,

상기 적분구의 높이를 센싱하는 레이저 센서와, 상기 적분구의 위치를 센싱하는 CCD 카메라를 포함하는 검사 장치.
제4항에 있어서,

상기 적분구로부터 수신된 신호를 분석해서 광선속을 측정하는 광도계를 더 포함하는 검사 장치.