KR20190109078A - Led 구조체 전사장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 LED 구조체를 다른 기판으로 쉽게 전사할 수 있고, 복수의 LED 구조체를 선택적으로 픽업하여 전사를 수행할 수 있는 LED 구조체 전사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 본 발명은 본 발명은 LED 구조체가 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판에서 상기 LED 구조체만을 픽업하는 제2 기판과, 상기 픽업된 LED 구조체가 전사되는 타겟기판을 로딩하는 스테이지부; 상기 제1 기판에서 분리되어 LED 구조체가 픽업된 제2 기판을 로딩하는 헤드부; 상기 스테이지부와 헤드부를 모니터링하여 이미지 신호를 출력하는 카메라부; 및 상기 LED 구조체가 제1 기판에서 분리되도록 광원 조사부의 동작을 제어하고, 상기 LED 구조체가 제1 기판에서 타겟기판으로 전사되도록 스테이지부의 동작과 헤드부의 동작을 제어하며, 상기 카메라부가 촬영한 이미지 신호를 이용하여 스테이지부와 헤드부가 얼라인(Align)되도록 제어하는 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 복수의 LED 구조체를 다른 기판으로 쉽게 전사할 수 있고, 양품의 LED 구조체만을 선택적으로 픽업하여 전사를 수행할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 LED 구조체 전사장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 복수의 LED 구조체를 다른 기판으로 쉽게 전사할 수 있고, 복수의 LED 구조체를 선택적으로 픽업하여 전사를 수행할 수 있는 LED 구조체 전사장치에 관한 것이다.
최근 LED(Light Emitting Diode: 발광소자)로 구성된 조명기구 등은 기존의 백열등 또는 형광등에 비해 수명이 길고 상대적으로 저전력을 소비하며 제조공정에서 오염물질을 배출하지 않는 장점 등으로 인하여 수요가 폭발적으로 증가하고 있으며, LED는 발광을 이용한 표시 장치는 물론이고 조명장치나 LCD 표시장치의 백라이트 소자에도 응용되는 등 적용 영역이 점차 다양해지고 있다.
특히 LED는 비교적 낮은 전압으로 구동이 가능하면서도 높은 에너지 효율로 인해 발열이 낮고 수명이 긴 장점이 있으며, 종래에는 구현이 어려웠던 백색광을 고휘도로 제공할 수 있는 기술이 개발됨에 따라 현재 사용되고 있는 대부분의 광원 장치를 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
통상적인 질화물 반도체 발광소자의 구조는 서브스트레이트 기판상에 순차적으로 형성된 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 다중양자우물구조인 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 포함하며, 상기 p형 질화물 반도체층과 활성층은 그 일부 영역을 식각 등의 공정으로 제거하여 n형 질화물 반도체층의 일부 상면이 노출된 구조를 갖는다.
상기 노출된 n형 질화물 반도체층 상에는 n형 전극이 형성되고 p형 질화물 반도체층 상에는 오믹 접촉을 형성하기 위하여 투명 전극층이 형성된 후에, p형 본딩전극을 형성한다.
한편, 최근의 LED 광원은 기존의 전통조명의 범위를 넘어 다양한 산업에 적용되기 위한 새로운 시도가 이루어지고 있는데, 특허 저전력 구동 플렉서블 디스플레이 소자, 웨어러블용 부착형 정보 표시소자, 전도성 섬유와 LED 광원이 결합한 포토닉 텍스타일(Photonics textile)분야, 인체 부착 및 삽입형 의료기기, 과유전학 유효검증을 위한 바이오 융합 분야, HMD(Heda Mouted Display) 및 무선통신 분야 등에서 다양한 응용 결과들이 보고되고 있다.
일반적으로 LED 칩을 작게 제작하게 되면, 무기물 재료의 특성상 휘어질 때 깨지는 단점을 극복할 수 있으며, 플렉서블(Flexible)한 기판에 LED 칩을 전사함으로써, 유연성을 부여하여 상기한 다양한 분야에 광범위하게 활용하는 것이 가능하다.
한편, 상기된 다양한 응용 분야에서 LED 광원이 적용되기 위해서는 플렉서블한 소자 또는 소재를 기반으로 하는 두께가 얇고, 유연한 초소형 LED 광원 개발이 필수적으로 요구된다.
이러한 플렉서블 초소형 LED 광원을 구현하기 위해서는 사파이어 기판 위에 형성되는 1 ~ 100㎛ 크기를 갖는 GaN LED 무기박막을 레이저 박리(Laser Lift Off, LLO)를 통해 모기판으로부터 분리하고, 상기 분리된 박막의 GaN LED 구조체를 개별 또는 원하는 임의의 배열로 유연한 기판에 전사하는 공정이 요구된다.
한국 공개특허공보 공개번호 제10-2014-0103278호(발명의 명칭: 마이크로 소자 이송 헤드를 제조하는 방법)에는 마이크로 LED 구조체들의 어레이가 상부에 배치된 캐리어 기판 위에 이송 헤드를 위치시킨 후, 마이크로 LED 구조체들 중에서 적어도 하나에 대해 접착층의 상변화를 일으키는 작업을 수행하고, 정전기 방식의 이송 헤드를 사용하여 마이크로 LED 구조체들 중 적어도 하나에 대한 마이크로 P-N 다이오드, 금속화 층, 및 선택적으로 컨포멀 유전체 장벽층의 일부분을 픽업하고, 수용 기판상에 마이크로 LED 구조체들 중 적어도 하나에 대한 마이크로 P-N 다이오드, 금속화 층 및 선택적으로 컨포멀 유전체 장벽층의 일부를 배치하는 기술이 개시되어 있다.
이때, 개별 마이크로 LED 구조체 또는 마이크로 LED 구조체 어레이를 이송하기 위해서는 LED를 별도의 지지기판에 부착한 다음 부착된 계면에 열을 조사하여 계면의 상태를 고체에서 액체 상태로 상변화를 유도한 다음 계면의 접착력을 약하게 만들어 LED를 개별 칩으로 이송하는 방법이 사용된다.
그러나 이러한 종래의 기술은 마이크로 LED 구조체들 중 적어도 하나의 접합 계면을 고체 상태에서 액상으로 변화시키는 과정에서 균일성의 문제를 발생시켜 일부 LED 구조체들이 픽업 헤드로 이송되지 않는 문제점이 있다.
또한, 지지기판에서 LED가 분리되지 않아 LED를 개별 또는 어레이 단위로 이송하기 어렵고, 이송 헤드의 정전기 방식으로 인해 두께가 매우 얇은 마이크로 LED 구조체에 심각한 물리적인 손상을 발생시켜 마이크로 LED 구조체의 손상으로 인한 신뢰성을 감소시키는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 LED 구조체를 다른 기판으로 쉽게 전사할 수 있고, 복수의 LED 구조체를 선택적으로 픽업하여 전사를 수행할 수 있는 LED 구조체 전사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 박막의 LED 구조체가 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판에서 상기 박막의 LED 구조체만을 픽업하는 제2 기판과, 상기 픽업된 박막의 LED 구조체가 전사되는 타겟기판을 로딩하는 스테이지부; 상기 제1 기판에서 분리되어 LED 구조체가 픽업된 제2 기판을 로딩하는 헤드부; 상기 스테이지부와 헤드부를 모니터링하여 이미지 신호를 출력하는 카메라부; 및 상기 LED 구조체가 제1 기판에서 분리되도록 광원 조사부의 동작을 제어하고, 상기 LED 구조체가 제1 기판에서 타겟기판으로 전사되도록 스테이지부의 동작과 헤드부의 동작을 제어하며, 상기 카메라부가 촬영한 이미지 신호를 이용하여 스테이지부와 헤드부가 얼라인(Align)되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 전사장치는 상기 제1 기판의 전체 또는 일부 영역으로 일정 파장범위의 광 또는 레이저를 조사하는 광원 조사부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 전사장치는 헤드부에 로딩된 LED 구조체와 스테이지부 사이의 평탄도 또는 상기 헤드부와 스테이지부 사이의 평탄도를 측정하는 변위 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 전사장치는 LED 구조체가 타겟기판에 전사 및 고정되도록 일정 파장범위의 빛을 조사하는 UV 모듈부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스테이지부는 제1 기판과 제2 기판을 로딩하는 제1 스테이지부; 상기 제1 스테이지부의 일측에 설치되어 타겟기판을 로딩하는 제2 스테이지부; 및 상기 제1 및 제2 스테이지부가 이동하도록 동작하는 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 벌명에 따른 상기 스테이지부는 LED 구조체가 타겟기판에 전사 및 고정되도록 가열하는 히팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 및 제2 스테이지부는 하부에 헤드부와 정밀 얼라인 동작을 수행하는 자동 얼라인 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 헤드부는 박막의 LED 구조체가 픽업된 제2 기판을 고정하는 픽업부; 및 상기 픽업된 LED 구조체가 타겟기판에 전사되도록 상기 LED 구조체를 가압하는 가압부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 헤드부는 픽업된 LED 구조체와 스테이지부 사이의 평탄도가 유지되도록 틸팅 동작을 수행하는 틸팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 카메라부는 헤드부의 상측 또는 스테이지부와 헤드부 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 제1 기판에 형성된 LED 구조체 중 불량 LED 구조체 및 정상 LED 구조체의 위치 정보를 이용하여 상기 불량 LED 구조체를 제외한 정상 LED 구조체만 타겟기판에 전사되도록 조작 및 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 불량 LED 구조체가 미전사된 타겟기판에 리페어 LED 구조체가 전사되도록 추가 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 상기 LED 구조체 및 리페어 LED 구조체를 타겟기판에 영구적으로 고정되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 복수의 LED 구조체를 다른 기판으로 쉽게 전사할 수 있고, 복수의 정상 LED 구조체만을 선택적으로 픽업하여 전사를 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 스테이지부 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 헤드부 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 카메라부 위치를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 LED 구조체 전사과정을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 LED 구조체 선택 전사과정을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 스테이지부 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 헤드부 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 카메라부 위치를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 LED 구조체 전사과정을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 LED 구조체 선택 전사과정을 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 스테이지부 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 헤드부 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 카메라부 위치를 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 LED 구조체 전사과정을 나타낸 예시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치의 LED 구조체 선택 전사과정을 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 구조체 전사장치(100)는 프레임(101)에 설치된 스테이지부(110)와, 광원 조사부(120)와, 헤드부(130)와, 카메라부(140)와, 제어부(150)와, 변위 센서부(160)와, UV 모듈부(170)를 포함하여 구성된다.
상기 스테이지부(110)는 LED 구조체(210)가 형성된 제1 기판(200)과, 상기 LED 구조체(210)를 제1 기판(200)에서 분리하여 픽업하는 제2 기판(300)과, 상기 분리된 LED 구조체(210)가 전사되는 타겟기판(400)을 로딩하는 구성으로서, 제1 스테이지부(111)와, 제2 스테이지부(112)와, 이송부(113)와 히팅부(114)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 스테이지부(111)는 판 형상의 부재로 이루어지고, 에피 구조체에 전극을 형성한 LED 구조체(210)가 형성된 제1 기판(200)이 로딩되어 일정 위치에 고정되도록 지지된다.
또한, 상기 제1 스테이지부(111)는 하부에 좌표계 상의 x축 방향과 y축 방향과 θ축 방향으로 일정 거리 이동하여 미세조정 되도록 X축 구동부(111a)와, Y축 구동부(111b), θ축 구동부(111c)로 이루어진 자동 얼라인 스테이지를 포함하여 구성되고, 상기 얼라인 스테이지는 헤드부(130)와 정밀 얼라인 동작을 수행할 수 있도록 한다.
또한, 상기 제1 스테이지부(111)는 제1 기판(200)으로부터 분리된 LED 구조체(210)가 전사되기 위해 임시 고정되도록 지지하는 제2 기판(300)이 로딩되고, 바람직하게는 상기 제2 기판(300)은 LED 구조체(210)를 제1 기판(200)으로부터 분리하기 위해 상기 제1 기판(200)과 서로 부착된 상태로 로딩된다.
상기 제1 기판(200)에 형성된 LED 구조체(210)는 전사 대상 LED 구조체(210)의 경우 외부에 설치된 광원 조사장치를 통해 선택적으로 접착력이 약해진 상태로 로딩될 수도 있다.
또한, 상기 제1 기판(200)에 형성된 LED 구조체(210)와, 상기 제2 기판(300)을 얼라인하여 본딩 진행이 필요할 경우, 상기 제1 기판(200)은 제1 스테이지부(111)에 로딩되고, 제2 기판(300)은 헤드부(130)에 로딩하여 서로 얼라인을 수행한 다음 본딩 진행을 수행할 수도 있다.
또한, 필요에 따라 제1 기판(200)은 헤드부(130)에 로딩하고, 제2 기판(300)은 제1 스테이지부(111)에 로딩할 수도 있다.
상기 제1 기판(200)에 형성된 LED 구조체(210)는 일정 파장 범위를 갖는 광 또는 레이저에 의해 접착력이 약해져 박막의 LED 구조체(210)가 제1 기판(200)에서 제2 기판(300)으로 전사되도록 구성된다.
상기 제2 기판(300)은 제1 기판(200)으로부터 분리된 LED 구조체(210)를 픽업하고, 상기 제2 기판(300)에 전사된 LED 구조체(210)가 이후에 쉽게 분리될 수 있도록 상기 제2 기판(300)의 표면이 섬모형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 기판(300)의 표면 형상은 섬모형태에 한정되는 것은 아니고, 볼록형상, 오목형상을 갖는 범프 등으로 다양하게 변경 실시할 수 있음은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
상기 제2 스테이지부(112)는 제1 스테이지부(111)의 일측에 설치되어 LED 구도체(210)가 전사되는 타겟기판(400)이 로딩되는 구성으로서, 판 형상의 부재로 이루어진다.
본 실시예에서는 상기 타겟기판(400)이 제2 스테이지부(112)에 로딩되는 구성을 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 상기 타겟기판(400)을 제1 스테이지부(111)에 로딩하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 제2 스테이지부(112)는 하부에 좌표계 상의 x축 방향과 y축 방향과 θ축 방향으로 일정 거리 이동하여 미세조정 되도록 X축 구동부(112a)와, Y축 구동부(112b)와, θ축 구동부(112c)로 이루어진 자동 얼라인 스테이지를 포함하여 구성되고, 상기 얼라인 스테이지는 헤드부(130)와 정밀 얼라인 동작을 수행할 수 있도록 한다.
또한, 상기 제2 스테이지부(112)는 히팅부(114)에 의한 가열로 상기 제2 스테이지부(112)의 판 형상이 변형되는 것을 방지하기 위하여, 상기 제2 스테이지부(112) 판의 평탄도가 200℃ 온도에서 ±5㎛ 이하를 유지할 수 있는 재질로 이루지는 것이 바람직하다.
상기 이송부(113)는 x축 구동부, y축 구동부로 이루어고, 상기 제1 스테이지부(111) 및 제2 스테이지부(111, 112)가 일정 위치로 이동하도록 동작한다.
상기 히팅부(114)는 제1 스테이지부(111)의 하부 및 제2 스테이지부(112)의 하부 중 적어도 하나에 설치되고, 상기 제2 스테이지부(112)에 로딩된 타겟기판(400)을 가열함으로써, LED 구조체(210)가 제2 기판(300)에서 타겟기판(400)으로 전사 및 고정되도록 한다.
상기 광원 조사부(120)는 스테이지부(110)의 제1 스테이지부(111)에 로딩된 제1 기판(200)의 전체 또는 일부 영역으로 일정 파장범위의 광 또는 레이저를 조사하는 구성으로서, 예를 들면, 190㎚ ~ 280㎚ 범위의 자외선 광을 조사하고, Excimer Pulse 레이저 또는 UV LED로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 Excimer Pulse 레이저로 이루어진다.
또한, 상기 광원 조사부(120)에서 출력되는 펄스 레이저 광에 의해 LED 구조체(210)와 제1 기판(200) 사이의 접착력이 약해지면, 상기 LED 구조체(210)가 상기 제1 기판(200)에서 분리되어 제2 기판(300)으로 전사되도록 한다.
상기 헤드부(130)는 제1 기판(200)에서 분리된 LED 구조체(210)가 전사된 제2 기판(300)을 로딩하여 상기 타겟기판(400)으로 전사하는 구성으로서, 픽업부(131)와, 틸팅부(132)와, 가압부(133)를 포함하여 구성된다.
상기 픽업부(131)는 제1 기판(200)에서 분리된 LED 구조체(210)가 전사된 제2 기판(300)을 진공 흡착 등을 통해 로딩한다.
상기 틸팅부(132)는 픽업된 LED 구조체(210)와 스테이지부(110) 사이의 평탄도가 유지되도록 틸팅 동작을 수행하는 구성으로서, 변위 센서부(160)를 통해 측정한 LED 구조체(210)와 스테이지부(110) 사이에 평탄도가 일정하게 유지될 수 있도록 하거나 또는 헤드부(130)와 스테이지부(110) 사이에 일정한 평탄도가 유지될 수 있도록 동작한다.
상기 가압부(133)는 픽업된 LED 구조체(210)가 타겟기판(400)에 전사되도록 상기 LED 구조체(210)가 전사되어 있는 제2 기판(300)을 타겟기판(400)으로 일정 압력으로 가압하는 구성으로서, 바람직하게는 압력이 가해질 수 있는 로드셀로 이루어질 수 있다.
상기 카메라부(140)는 스테이지부(110)와 헤드부(130)를 모니터링하여 헤드부(130)에 로딩된 LED 구조체(210)와 스테이지부(110)에 로딩된 타겟기판(400) 간의 정밀 얼라인을 위해 구성되고, 정확한 위치 정보의 획득을 위해 복수의 카메라가 설치될 수 있다.
또한, 상기 카메라부(140)는 이미지 신호를 출력하는 구성으로서, CCD 센서, CMOS 센서, 또는 광신호를 전기신호로 변환하는 센서를 이용한 카메라로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 카메라부(140)는 헤드부(130)의 상측에 설치될 수 있고, 상기 헤드부(130)의 상측에 설치되면, 상부에 설치된 카메라(140)를 통해 헤드부(130)에 로딩된 LED 구조체(210)와, 스테이지부(110)에 로딩된 타겟기판(400) 사이를 정밀하게 얼라인할 수 있도록 한다.
또한, 헤드부(130)와 스테이지부(110) 사이에 카메라부(140a)가 설치되는 경우, 헤드부(130)에 픽업된 LED 구조체(210)와, 스테이지부(110)에 로딩된 타겟기판(400)의 측면에서 카메라부(140a)를 이용하여 정밀하게 상/하부를 얼라인할 수 있으며, 상기 카메라부(140a)가 헤드부(130)와 스테이지부(110) 사이에 설치되는 경우, 얼라인 과정을 수행한 다음, 측면으로 이동할 수 있도록 카메라 이동부(미도시)가 추가 구성될 수 있다.
상기 제어부(150)는 전사장치(100)의 전체적인 동작을 제어하는 구성으로서, 제1 스테이지부(111)로 LED 구조체(210)를 포함한 제1 기판(200)이 로딩되면, 상기 제1 기판(200)이 일정 위치에 고정되도록 하고, 상기 LED 구조체(210)가 제1 기판(200)에서 분리되어 제2 기판(300)으로 전사되도록 광원 조사부(120)의 동작을 제어한다.
또한, 상기 제어부(150)는 광원 조사부(120)의 위치 또는 제1 스테이지부(111)에 로딩된 제1 기판(200)의 위치를 조절하여 상기 제1 기판(200)에 형성된 LED 구조체(210)를 일정 간격, 또는 어레이 단위로 선택적으로 분리되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(150)는 제1 기판(200)에 형성된 LED 구조체(210)의 전기광학적 특성 등의 맵핑 정보가 입력되어 불량 LED 구조체(211)를 제외한 정상동작하는 LED 구조체(210)만 선택적으로 분리되도록 광원 조사부(120)를 제어하여 불량 LED 구조체(211)를 제외한 정상동작하는 LED 구조체(210)만 타겟기판(400)에 전사되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(150)는 타겟기판(400)을 제2 스테이지부(112)에 로딩시키고, 카메라부(140)에서 촬영된 이미지 정보를 이용하여 헤드부(130)와 제2 스테이지부(112)가 얼라인되도록 제2 스테이지부(112)의 X축 구동부(112a)와, Y축 구동부(112b), θ축 구동부(112c)를 제어한다.
또한, 상기 제어부(150)는 제2 스테이지부(112)와 헤드부(130)가 얼라인되면, 헤드부(130)가 가압을 통해 상기 제2 스테이지부(112)의 타겟기판(400)으로 LED 구조체(210)가 전사되도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(150)는 타겟기판(400)으로 LED 구조체(210)가 전사되면, 상기 LED 구조체(210)가 타겟기판(400)에 고정되도록 가열하는 히팅부(114)로 동작 제어신호를 출력한다.
또한, 상기 제어부(150)는 타겟기판(400)으로 LED 구조체(210)가 전사되면, 상기 LED 구조체(210)가 타겟기판(400)에 고정되도록 경화용 빛을 출력하는 UV 모듈부(170)로 동작 제어신호를 출력한다.
상기 변위 센서부(160)는 헤드부(130)에 로딩된 LED 구조체(210)와 스테이지 부(110) 사이의 평탄도 또는 헤드부(130)와 스테이지부(110) 사이의 평탄도를 측정하는 구성으로서, 레이저를 이용한 측정 정보를 제공하지만, 레이저에 한정되는 것은 아니고, 평탄도를 측정할 수 있는 장치는 모두 포함될 수 있다.
상기 UV 모듈부(170)는 제1 스테이지부(111) 또는 제2 스테이지부(112)의 상부 또는 하부에 설치되어 상기 제1 또는 제2 스테이지부(111, 112)에 로딩된 타겟기판(400)으로 일정 파장범위의 경화용 빛을 조사함으로써, 타겟기판(400)상에 형성된 접착제가 경화되어 상기 타겟기판(400)으로 전사된 LED 구조체(210)가 고정되도록 한다.
즉 상기 UV 모듈부(170)는 제1 스테이지부(111) 또는 제2 스테이지부(112)의 상부 또는 하부에 설치될 수 있고, 상기 UV 모듈부(170)가 상부에 설치되는 경우, 별도의 UV 모듈부(170)가 설치되도록 하고, 상기 제1 또는 제2 스테이지부(111, 112)의 하부에 설치될 경우, UV 광원이 투과하여 상기 제1 또는 제2 스테이지부(111, 112) 상에 로딩된 기판에 조사될 수 있도록 스테이지부의 판을 투명한 재질로 구성하는 것이 바람직하다.
한편, UV 모듈부(170)의 설치 위치에 따라 제1 스테이지부(111)와 제2 스테이지부(112)는 서로 다른 재질로 구성될 수도 있다.
즉 제1 스테이지부(111)은 하부에 UV 모듈부(170)를 설치하여 UV 광원이 조사될 수 있도록 투명재질의 판으로 구성하고, 제2 스테이지부(112)의 하부에는 히팅부(114)를 설치함으로써, 높은 온도에서도 평탄도가 유지될 수 있는 재질의 판으로 구성할 수도 있다.
다음은 본 발명에 따른 전사장치(100)의 동작과정을 설명한다.
제1 스테이지부(111)에 LED 구조체(210)가 형성된 제1 기판(200)과 제2 기판(300)이 본딩된 상태로 로딩되면, 제어부(150)는 상기 제1 기판(200)에 형성된 LED 구조체(210)의 전기광학적 특성 등의 맵핑 정보를 수신하여 상기 제1 기판(200)에 형성된 LED 구조체(210) 중 정상 LED 구조체(210)와 불량 LED 구조체(211)의 위치 정보를 확인하고, 상기 확인된 위치 정보를 이용하여 불량 LED 구조체(211)를 제외한 정상동작하는 LED 구조체(210)만 상기 제1 기판(200)에서 분리하여 제2 기판(300)으로 전사되도록 광원 조사부(120)를 동작시킨다.
상기 광원 조사부(120)는 제어부(150)의 제어를 통해 제1 기판(200)의 정상 LED 구조체(210)에만 광원이 조사되도록 동작하고, 상기 광원이 조사된 LED 구조체(210)는 제2 기판(300)으로 전사되며, 상기 광원이 조사되지 않은 영역에는 불량으로 인해 미전사된 LED 구조체(210')가 남게 된다.
이때, LED 구조체(210)가 형성된 제1 기판(200)과 제2 기판(300)의 본딩공정을 수행시에 정밀 얼라인을 진행할 수도 있다.
한편, 불량 LED 구조체(211)로 인해 제2 기판(300)은 미전사 영역(301)이 발생될 수 있다.
상기 LED 구조체(210)가 제2 기판(300)으로 전사되고, 상기 제2 기판(300)을 헤드부(130)에 로딩한 다음, 제2 스테이지부(400)에 로딩된 타겟기판(400)과, 헤드부(130)에 로딩된 제2 기판(300)을 서로 얼라인시킨다.
상기 제어부(150)는 가압을 통해 제2 기판(300)에 전사된 LED 구조체(210)를 타겟기판(400)의 특정 위치에 전사되도록 제어하고, 이때 상기 LED 구조체(210)를 타겟기판(400)에 완전히 고정시키기 위해 상기 타겟기판(400) 상에 형성된 접착제가 경화되도록 히팅부(114) 또는 UV 모듈부(170)가 동작되도록 제어한다.
즉 상기 제어부(150)는 타겟기판(400)상에 형성된 접착제가 열에 반응하는 접착제이면, 히팅부(114)를 동작시켜 가열을 통한 경화가 이루어질 수 있도록 하고, UV 광원에 반응하는 접착제이면, UV 모듈부(170)를 동작시켜 UV 조사를 통한 경화가 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 상기 제어부(150)는 불량 LED 구조체(211)로 인해 미전사 영역(410)이 발생되면, 리페어 LED 구조체(220)가 타겟기판(400)에 전사되도록 추가 전사과정이 이루어질 수 있도록 한다.
즉 불량 LED 구조체(211)로 인해 타겟기판(400)에 미전사 영역(410)이 발생되면, 상기 제어부(150)는 미전사 영역(410)에 리페어 LED 구조체(220)가 전사되도록 한다.
상기 제어부(150)는 추가적인 제2 기판(300)으로 리페어 LED 구조체(220)를 전사시키고, 상기 제2 기판(300)을 헤드부(130)로 로딩한 다음 상기 제2 기판(300)과 타겟기판(400)을 얼라인시킨 다음, 헤드부(130)를 이동시켜 가압을 통해 리페어 LED 구조체(220)가 타겟기판(400)의 미전사 영역(410)에 전사되도록 한다.
상기 제어부(150)는 불량 LED 구조체(211)로 인해 미전사 영역(410)이 발생하면, 상기 미전사 영역(410)의 발생된 LED 구조체(210)의 위치정보를 확인하고, 상기 확인된 미전사 영역(410)의 위치정보를 이용하여 새로운 제2 기판(300)을 이용하여 미전사 영역(410)에 새로운 LED 구조체(210)를 전사함으로써, 불량 LED 구조체(211)로 인한 미전사 영역(410)의 발생을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 상기 제어부(150)는 헤드부(130)에 픽업된 LED 구조체(210)와 제2 스테이지부(112)에 놓인 타겟기판(400) 사이의 평탄도가 일정하게 유지되도록 틸팅부(132)를 이용하여 제어한다.
또한, 상기 제어부(150)는 상기 LED 구조체(210) 및 리페어 LED 구조체(220)가 타겟기판(400)으로 전사가 완료되면, 상기 LED 구조체(210) 및 리페어 LED 구조체(220)가 타겟기판(400)에 완전히 고정되도록 상기 타겟기판(400) 상에 형성된 접착제의 경화를 위해 히팅부(114) 또는 UV 모듈부(170)가 동작되도록 제어한다.
따라서, LED 구조체를 다른 기판으로 쉽게 전사할 수 있고, 양품의 LED 구조체만을 선택적으로 전사하는 동작을 수행할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 전사장치
101 : 프레임
110 : 스테이지부 111 : 제1 스테이지부
111a : X축 구동부 111b : Y축 구동부
111c : θ축 구동부 112 : 제2 스테이지부
112a : X축 구동부 112b : Y축 구동부
112c : θ축 구동부 113 : 이송부
114 : 히팅부 120 : 광원 조사부
130 : 헤드부 131 : 픽업부
132 : 틸팅부 133 : 가압부
140, 140a : 카메라부 150 : 제어부
170 : UV 모듈부 200 : 제1 기판
210 : LED 구조체 210' : 미전사 LED 구조체
211 : 불량 LED 구조체 220 : 리페어 LED 구조체
300 : 제2 기판 301 : 미전사 영역
400 : 타겟기판 410 : 미전사 영역
110 : 스테이지부 111 : 제1 스테이지부
111a : X축 구동부 111b : Y축 구동부
111c : θ축 구동부 112 : 제2 스테이지부
112a : X축 구동부 112b : Y축 구동부
112c : θ축 구동부 113 : 이송부
114 : 히팅부 120 : 광원 조사부
130 : 헤드부 131 : 픽업부
132 : 틸팅부 133 : 가압부
140, 140a : 카메라부 150 : 제어부
170 : UV 모듈부 200 : 제1 기판
210 : LED 구조체 210' : 미전사 LED 구조체
211 : 불량 LED 구조체 220 : 리페어 LED 구조체
300 : 제2 기판 301 : 미전사 영역
400 : 타겟기판 410 : 미전사 영역
Claims (13)
- 박막의 LED 구조체(210)가 형성된 제1 기판(200)과, 상기 제1 기판(200)에서 상기 박막의 LED 구조체(210)만을 픽업하는 제2 기판(300)과, 상기 픽업된 박막의 LED 구조체(210)가 전사되는 타겟기판(400)을 로딩하는 스테이지부(110);
상기 제1 기판(200)에서 분리되어 LED 구조체(210)가 픽업된 제2 기판(300)을 로딩하는 헤드부(130);
상기 스테이지부(110)와 헤드부(130)를 모니터링하여 이미지 신호를 출력하는 카메라부(140); 및
상기 LED 구조체(210)가 제1 기판(200)에서 분리되도록 광원 조사부(120)의 동작을 제어하고, 상기 LED 구조체(210)가 제1 기판(200)에서 타겟기판(400)으로 전사되도록 스테이지부(110)의 동작과 헤드부(130)의 동작을 제어하며, 상기 카메라부(140)가 촬영한 이미지 신호를 이용하여 스테이지부(110)와 헤드부(130)가 얼라인(Align)되도록 제어하는 제어부(150)를 포함하는 LED 구조체 전사장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전사장치는 상기 제1 기판(200)의 전체 또는 일부 영역으로 일정 파장범위의 광 또는 레이저를 조사하는 광원 조사부(120)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전사장치는 헤드부(130)에 로딩된 LED 구조체(210)와 스테이지 부(110) 사이의 평탄도 또는 상기 헤드부(130)와 스테이지부(110) 사이의 평탄도를 측정하는 변위 센서부(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전사장치는 LED 구조체(210)가 타겟기판(400)에 전사 및 고정되도록 일정 파장범위의 빛을 조사하는 UV 모듈부(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스테이지부(110)는 제1 기판(200)과 제2 기판(300)을 로딩하는 제1 스테이지부(111);
상기 제1 스테이지부(111)의 일측에 설치되어 타겟기판(400)을 로딩하는 제2 스테이지부(112); 및
상기 제1 및 제2 스테이지부(111, 112)가 이동하도록 동작하는 이송부(113)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 스테이지부(110)는 LED 구조체(210)가 타겟기판(400)에 전사 및 고정되도록 가열하는 히팅부(114)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스테이지부(111, 112)는 하부에 헤드부(130)와 정밀 얼라인 동작을 수행하는 자동 얼라인 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드부(130)는 박막의 LED 구조체(210)가 픽업된 제2 기판(300)을 고정하는 픽업부(131); 및
상기 픽업된 LED 구조체(210)가 타겟기판(400)에 전사되도록 상기 LED 구조체(210)를 가압하는 가압부(133)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 헤드부(130)는 픽업된 LED 구조체(210)와 스테이지부(110) 사이의 평탄도가 유지되도록 틸팅 동작을 수행하는 틸팅부(132)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라부(140)는 헤드부(130)의 상측 또는 스테이지부(110)와 헤드부(130) 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부(150)는 제1 기판(200)에 형성된 LED 구조체(210) 중 정상 LED 구조체(210)와 불량 LED 구조체(211)의 위치 정보를 이용하여 상기 불량 LED 구조체(211)를 제외한 정상 LED 구조체(210)만 타겟기판(400)에 전사되도록 조작 및 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어부(150)는 불량 LED 구조체(211)가 미전사된 타겟기판(400)에 리페어 LED 구조체(220)가 전사되도록 추가 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 제어부(150)는 상기 LED 구조체(210) 및 리페어 LED 구조체(220)를 타겟기판(400)에 영구적으로 고정되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구조체 전사장치.
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