KR20220000307A

KR20220000307A - 마이크로 led 이송장치 및 방법

Info

Publication number: KR20220000307A
Application number: KR1020200078093A
Authority: KR
Inventors: 윤여홍; 변인재; 이종수
Original assignee: 참엔지니어링(주)
Priority date: 2020-06-25
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2022-01-03

Abstract

본 발명은 마이크로 LED 이송장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 LED의 리페어시 마이크로 LED를 점착력이 조절되는 소재를 이용하여 효율적으로 이송하고, 특정 위치를 국부적으로 히팅하여 마이크로 LED의 픽업 앤 플레이싱을 효율적으로 수행하고, 레이저 및 DMD(Digital Micromirror Display)를 이용하여 복수의 마이크로 LED를 정확하게 플레이싱 하는 마이크로 LED 이송장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

마이크로 LED 이송장치 및 방법{Apparatus and method for picking and placing micro LED}

본 발명은 마이크로 LED를 픽업한 후 이송하여 적절한 위치에 플레이싱하는 마이크로 LED 이송장치 및 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 마이크로 LED 디스플레이의 리페어는 종래 배선을 절단하거나 이어주는 방식이 아닌 결함이 있는 마이크로 LED칩을 제거하고 정상 동작하는 마이크로 LED칩을 실장하는 방식으로 이루어짐에 따라 마이크로 LED의 이송이 필요하고 본 발명은 마이크로 LED를 이송하기 위한 마이크로 LED 이송장치 및 방법에 대한 것이다.

최근에는 TV, 스마트폰 등에 사용되는 디스플레이로 FPD(Flat Panel Display)로 통칭되는 LCD, OLED 등의 평면 패널 디스플레이들이 널리 보급되고 있다. 하지만 LCD뿐만 아니라 OLED도 단점이 많아 마이크로 LED를 활용하는 디스플레이에 대해 연구가 활발히 이루어지고 있고 대면적, 초고해상도로 구현된 마이크로 LED 디스플레이가 서서히 보급되고 있다.

LCD와 OLED의 경우 다양한 단점이 존재하는데 LCD의 경우 색재현도 등에 한계가 있고 자체 발광이 아니어서 백라이트와 같은 광원이 필요하므로 박형으로 구현하기가 어렵고 플랙서블 디스플레이로 구현하기가 어려운 문제가 있고, OLED의 경우 색재현성과 완벽한 명암비 구현 등 다양한 장점이 있지만 번인(잔상)이라는 치명적인 문제점이 있다.

마이크로 LED는 종래의 LCD, OLED의 문제점을 모두 해결할 수 있는 디스플레이로서 매우 작은 LED칩을 배열하여 이미지를 표현하는 디스플레이이다. 최근 LED칩의 사이즈를 매우 작게 제조할 수 있음에 따라 LCD, OLED 디스플레이의 해상도와 거의 동일한 해상도를 구현할 수 있고 LCD와 달리 자체발광이 가능하고 OLED의 번인과 같은 문제가 전혀 없으며 휘도가 LCD, OLED에 비해 높아 차세대 디스플레이로 각광을 받고 있다.

디스플레이 제조 중에는 다양한 이물에 의해 픽셀의 on/off가 되지 않는 결함(defect)이 발생하게 되는데 이러한 결함이 발생하게 되면 불량으로 전체 디스플레이를 폐기해야 하므로 제조단가가 상승하는 문제가 있다. 제조단가 및 불량률을 낮추기 위해 결함을 수리하는 리페어 공정이 제조 공정에 필수적으로 포함된다.

종래의 리페어 공정은 FPD에 포함된 배선들이 합선된 경우 합선된 부분을 레이저로 커팅하거나, 배선이 끊어진 경우 끊어진 배선을 Metal source와 레이저를 이용하여 연결하는 공정으로 수행되었으나 마이크로 LED 디스플레이의 리페어는 결함이 있는 마이크로 LED를 제거하고 정상 마이크로 LED를 실장하는 방식으로 이루어지는데 이 경우 마이크로 LED의 크기가 작아 기계적인 방법으로 이송하는데 한계가 있다.

또한, 복수의 마이크로 LED를 이송하는 경우 여러번 마이크로 LED를 이송함에 따라 이송에 많은 시간이 걸리는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마이크로 LED의 리페어시 마이크로 LED를 점착력이 조절되는 소재를 이용하여 효율적으로 이송하고, 특정 위치를 국부적으로 히팅하여 마이크로 LED의 픽업 앤 플레이싱을 효율적으로 수행하고, 레이저 및 DMD(Digital Micromirror Display)를 이용하여 복수의 마이크로 LED를 정확하게 플레이싱 하는 마이크로 LED 이송장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 마이크로 LED 이송장치는 마이크로 LED 디스플레이의 리페어를 위해 마이크로 LED를 이송하는 장치에 있어서, 상기 리페어할 마이크로 LED 디스플레이를 파지하는 스테이지와, 상기 마이크로 LED 디스플레이에 마이크로 LED를 이송하기 위한 이송모듈과, 상기 이송모듈에 설치되어 상기 이송할 마이크로 LED를 픽업하거나 플레이싱하기 위해 열에 의해 점착성이 조절되는 소재를 포함하는 픽업 앤 플레이싱 모듈과, 상기 픽업 앤 플레이싱 모듈의 점착강도를 조절하기 위해 픽업 앤 플레이싱 모듈에 열을 가하는 히팅모듈을 포함한다.

또한, 상기 히팅모듈은 레이저를 공급하는 레이저 소스와, 상기 레이저 소스에서 공급되는 레이저를 픽업 앤 플레이싱 모듈의 특정 위치로 조사하기 위해 광경로를 변경하는 광학모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광학모듈은 복수의 마이크로 미러로 이루어진 DMD(Digital Micromirror Display)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이송할 마이크로 LED가 적재된 트레이와, 상기 이송모듈, 픽업 앤 플레이싱 모듈 및 히팅모듈을 포함하여 마이크로 LED 이송장치를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 이송모듈 및 픽업 앤 플레이싱 모듈을 제어하여 이송할 마이크로 LED를 상기 트레이에서 픽업한 후 마이크로 LED를 이송하고, 상기 광학모듈을 제어하여 이송된 마이크로 LED를 플레이싱하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 픽업 앤 플레이싱 모듈은 트레이에서 복수의 마이크로 LED를 픽업한 후 상기 광학모듈의 DMD를 통해 마이크로 LED들을 복수의 위치에 플레이싱하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 마이크로 LED 이송방법은 마이크로 LED 디스플레이의 리페어를 위해 마이크로 LED를 이송하는 방법에 있어서, 이송할 마이크로 LED가 적재된 트레이의 마이크로 LED를 점착성이 조절되는 소재를 포함하는 픽업 앤 플레이싱 모듈을 통해 픽업하는 단계; 상기 픽업 앤 플레이싱 모듈을 이송하는 이송모듈을 통해 상기 마이크로 LED 디스플레이의 특정 위치로 이송하는 단계; 상기 특정 위치로 이송된 픽업 앤 플레이싱 모듈을 히팅모듈을 통해 가열하여 마이크로 LED 디스플레이에 플레이싱하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 마이크로 LED를 플레이싱하는 단계에서, 상기 히팅모듈은 레이저를 공급하는 레이저 소스와 공급되는 레이저의 광경로를 변경하는 광학모듈을 포함하여, 상기 픽업 앤 플레이싱 모듈의 특정 위치에 레이저를 조사하여 플레이싱하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명은 마이크로 LED의 리페어 시 점착력이 조절되는 소재를 이용하여 마이크로 LED를 효율적으로 이송할 수 있는 효과가 있다.

또한, 마이크로 LED의 픽업하거나 플레이싱할 때 특정 위치를 국부적으로 히팅하여 마이크로 LED의 이송을 효율적으로 수행할 수 있다.

또한, 레이저 및 DMD(Digital Micromirror Display)를 이용하여 복수의 마이크로 LED를 정확하게 플레이싱할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 LED 이송장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 LED 이송장치에 의해 마이크로 LED 이송을 위해 히팅하는 과정을 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 LED 이송장치의 히팅모듈에 의해 픽업 앤 플레이싱 모듈의 일부가 가열되는 과정을 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 마이크로 LED 이송방법을 나타내는 순서도이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로 LED 이송장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.

FPD는 최근까지 LCD나 OLED가 대표적인 디스플레이였으나 앞서 설명한 바와 같이 LCD는 자체발광이 아니어서 백라이트와 같은 광원이 필요하고 백라이트의 한계 때문에 어느 정도의 곡률을 같은 커브드(curved) 디스플레이는 가능하지만 폴더블과 같은 플렉서블 디스플레이에 적용이 불가능한 문제가 있고, OLED의 경우 자체발광이 가능하지만 유기 발광물질을 활용함에 따라 번인과 같이 내구성이 떨어지는 문제가 있다. 이러한 종래 LCD, OLED와 같은 FPD의 문제점 때문에 자체발광이 가능하고 번인과 같은 문제가 없는 마이크로 LED 디스플레이가 각광을 받고 있다.

종래의 FPD는 제조공정 중 이물에 의해 불량 픽셀이 발생하고 이러한 불량 픽셀이 정상적으로 동작하도록 하는 리페어 공정을 필수적으로 포함하고 있고, 마이크로 LED 디스플레이도 리페어 공정이 포함된다. 마이크로 LED 디스플레이의 리페어 공정 시 종래 FPD 리페어와는 달리 불량 마이크로 LED를 제거한 후 정상 마이크로 LED를 불량 마이크로 LED가 제거된 위치로 이송한 후 실장하는 과정이 필요하다.

마이크로 LED 디스플레이의 리페어는 불량 마이크로 LED를 물리적인 수단을 통해 제거한 후 정상 마이크로 LED를 실장하는 방식으로 이루어지므로 단일 마이크로 LED를 픽업한 후 불량 마이크로 LED가 제거된 위치로 정상 마이크로 LED를 이송하여 실장하는 것이 필요한데 정확하고 정밀한 마이크로 LED의 이송을 위해서는 점착력을 갖는 소재를 이용한 픽업과 플레이싱이 필요하다. 이렇게 마이크로 LED의 정확한 이송을 위해서는 마이크로 LED를 픽업 및 플레이싱하는 픽업 앤 플레이싱 모듈(300)에 포함된 점착막(310)의 점착력을 조절하는 것이 필요하다. 본 발명의 마이크로 LED 이송장치는 이렇게 마이크로 LED의 이송을 효율적이고, 정밀하게 수행하기 위해 온도에 따라 점착력이 조절되는 점착막에 히팅모듈(400)을 통해 온도를 조절하여 점착력을 조절하면서 마이크로 LED를 이송하는 마이크로 LED 이송장치에 대한 것이다.

본 발명의 마이크로 LED 이송장치는 마이크로 LED의 이송이 필요한 마이크로 LED 디스플레이(10)를 파지하기 위한 스테이지(100)와, 스테이지(100)에 파지된 마이크로 LED 디스플레이(10)에 마이크로 LED(1)를 이송하기 위한 이송모듈(200)과 이송모듈(200)의 끝단에 설치되어 마이크로 LED(1)를 픽업하고 마이크로 LED 디스플레이(10)의 특정 위치에 플레이싱하기 위해 점착력을 갖는 점착막(310)을 포함하는 픽업 앤 플레이싱 모듈(300)과 픽업 앤 플레이싱 모듈(300)에 포함된 점착막(310)을 통해 마이크로 LED(1)의 정확한 픽업과 플레이싱을 위해 점착막(310)의 특정 부위를 열을 가하여 점착막의 점착력을 조절하는 히팅모듈(400)을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 스테이지(100)는 마이크로 LED 디스플레이(10)를 파지 고정하는 구성으로 예를 들어, 마이크로 LED 디스플레이(10)의 리페어 공정 수행 시 상부에 마이크로 LED 디스플레이(10)를 파지 고정하는 구성이다. 스테이지(100)의 사이즈는 리페어할 마이크로 LED 디스플레이(10)의 사이즈에 따라 구성하는 것이 바람직한데 리페어 공정 수행 중 디스플레이의 유동을 방지하기 위해 음압을 이용하는 구성이나 하부에 조명이 필요한 경우 조명을 위해 투명하게 구성하는 등 리페어 공정 환경에 따라 스테이지(100)의 세부 구성은 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 이송모듈(200)은 마이크로 LED(1)를 이송하는 구성으로 정확한 이송을 수행할 수 있는 구성이면 어느 것이나 무관하다. X, Y, Z축으로 높은 자유도로 이송하기 위해서는 다관절 로봇을 채용하는 것이 바람직하지만 X축, Y축, Z축으로 왕복운동하는 리니어 모터를 통해 이송모듈(200)을 구성해도 무방하다. 물론 이송모듈(200)의 끝단에 픽업 앤 플레이싱(300) 모듈이 부착 설치되고 필요에 따라서는 3축 이송뿐만 아니라 특정 각도로 기울이거나 회전하는 과정이 필요할 수도 있으므로 이런 경우 3축 이송에 더해 기울어짐, 회전이동을 위한 구성이 부가될 수도 있다. 이송모듈(200)은 스테이지(100)의 일측의 적절한 위치에 마련될 수 있는데 후술할 픽업 앤 플레이싱 모듈(300)에서 픽업한 마이크로 LED(1)를 이송하는 역할을 수행하는데 정상 마이크로 LED(1)를 마이크로 LED 디스플레이(10)로 이송하는 것은 물론이고, 필요에 따라 불량 마이크로 LED를 마이크로 LED 디스플레이(10)로부터 이송하여 제거하는 역할을 수행할 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 픽업 앤 플레이싱 모듈(300)은 마이크로 LED(1)가 재치된 캐리어 기판이 놓여진 트레이(110)에서 단일 또는 복수의 마이크로 LED(1)를 픽업한 후 특정 위치로 이동하여 마이크로 LED(1)를 플레이싱하는 구성으로 마이크로 LED(1)의 픽업 및 플레이싱을 위해 점착력을 갖는 점착막(310)을 포함하여 이루어진다. 다만, 마이크로 LED(1)를 픽업한 후 마이크로 LED 디스플레이(10)의 특정 위치에 플레이싱하기 위해서는 픽업 앤 플레이싱 모듈(300)에 포함된 점착막(310)의 점착력을 조절하는 것이 필요하고, 마이크로 LED(1)를 픽업할 때에는 점착막(310)의 점착력을 높일 필요가 있고, 마이크로 LED 디스플레이(10)의 특정위치에 플레이싱할 때에는 점착력을 낮출 필요가 있다. 즉, 점착막(310)의 점착력을 조절할 필요가 있는데 본 발명의 마이크로 LED 이송장치에서 사용하는 점착막(310)은 온도에 따라 점착력이 조절되는 소재를 활용하는 것이 마이크로 LED(1)의 이송에 적합하다. 또한, 마이크로 LED(1)의 사이즈, 캐리어 기판과 재치된 마이크로 LED(1) 사이의 점착력, 실장될 마이크로 LED 디스플레이(10) 사이의 점착력 등 마이크로 LED(1)의 이송환경에 따라 적절한 범위로 점착력이 조절되는 점착막(310)을 선정하는 것이 바람직하다. 종래에는 웨이퍼나 단면적이 큰 기판을 이송하는데 온도에 따라 점착력이 조절되는 점착막을 활용하였는데 본 발명의 마이크로 LED 이송장치는 단일 마이크로 LED(1)의 이송도 필요한 만큼 이송을 정밀하고 세밀하게 수행하기 위해서는 이송할 마이크로 LED의 단면적의 크기, 마이크로 LED가 실장될 부분의 점착력의 세기 등 이송환경에 따라 점착막의 점착력 범위 등을 감안하여 적절한 소재를 선정하는 것이 필요하다.

본 발명의 히팅모듈(400)은 픽업 앤 플레이싱 모듈(300)이 마이크로 LED(1)를 픽업하거나 플레이싱할 때 점착막(310)의 점착력을 조절하기 위해 특정 위치를 가열하여 온도를 조절하는 구성이다. 종래에는 웨이퍼 등 대면적의 대상물을 픽업 & 플레이싱하기 때문에 전체적으로 온도를 조절하였으나 본 발명의 마이크로 LED 이송장치는 사이즈가 작은 특정 마이크로 LED(1)를 픽업하고 플레이싱을 하기 때문에 국부적인 가열이 필요할 뿐만 아니라 특정 위치를 빠르고 정확하게 가열할 뿐만 아니라 정밀한 온도제어가 필요하다. 따라서 본 발명의 히팅모듈(400)은 이러한 국부적인 온도조절이 가능한 구성이면 어떤 구성이든 상관은 없지만 미소범위의 온도조절이 가능하고 특정 위치를 빠르게 가열할 수 있는 구성으로 레이저 소스(410)와 레이저 소스(410)에서 공급되는 레이저의 경로를 조절하는 광학모듈(420)을 일실시예로 도 2, 3에 도시하였다. 광학모듈(420)로는 미소 범위로 빠르고 정확하게 레이저 조사가 가능한 DMD(Digital Mirror Display)를 일례로 하였는데 DMD는 MEMS 기반의 광학구성으로 미세한 미러를 MEMS 기반의 구동장치를 통해 조절함으로써 특정 위치로 레이저의 경로를 조절하고 초점을 정밀하게 컨트롤할 수 있어 본 발명의 마이크로 LED 이송장치에서 특정 위치에 레이저를 조사하여 온도를 조절하는데 적합한 구성이다. 다른 광학구성으로는 스캐너를 활용하여도 무방하지만 크기나 조사되는 레이저의 면적 등 이송환경에 맞춰 취사 선택하는 것이 바람직하다. 도 2를 참조하면 광학모듈(420)을 통해 점착막(310)의 특정 위치에 레이저를 조사하게 되면 조사된 부위(P)의 온도가 상승하여 트레이(110)에 재치된 마이크로 LED(1)를 픽업할 만큼 점착력이 상승하여 마이크로 LED(1)를 픽업할 수 있고, 마이크로 LED 디스플레이(10)의 특정 위치로 이송모듈(200)을 통해 이송된 후 이송과정 동안 온도가 하강하거나 블로워 장치를 통해 플레이싱 시 온도를 하강시켜 점착력을 떨어뜨려 특정위치에 마이크로 LED(1)를 플레이싱 시킬 수 있다. 이렇게 특정 부위를 국부적으로 가열하여 마이크로 LED(1)를 픽업 앤 플레이싱 하여 마이크로 LED(1)를 이송함에 따라 정확하고 정밀하게 단일 또는 복수의 마이크로 LED(1)를 이송할 수 있게 된다.

본 발명의 마이크로 LED 이송방법을 도 4의 순서도를 참조하여 설명하되 중복되는 설명은 생략한다.

본 발명의 마이크로 LED 이송방법은 우선 이송할 마이크로 LED(1)가 적재된 트레이(110)의 마이크로 LED(1)를 점착력이 조절되는 소재인 점착막(310)을 포함하는 픽업 앤 플레이싱 모듈(300)을 통해 픽업한다.(S100) 픽업 앤 플레이싱 모듈(300)을 이송하는 이송모듈(200)을 통해 픽업된 마이크로 LED(1)를 마이크로 LED 디스플레이(10)의 특정 위치로 이송한다.(S110) 이송모듈(200)을 통해 이송된 픽업 앤 플레이싱 모듈(300)이 픽업 중인 마이크로 LED(1)를 마이크로 LED 디스플레이(10)의 특정 위치에 플레이싱한다.(S120)

스테이지 : 100 이송모듈 : 200
픽업 앤 플레이싱 모듈 : 300 히팅모듈 : 400

Claims

마이크로 LED 디스플레이의 리페어를 위해 마이크로 LED를 이송하는 장치에 있어서,
상기 리페어할 마이크로 LED 디스플레이를 파지하는 스테이지와,
상기 마이크로 LED 디스플레이에 마이크로 LED를 이송하기 위한 이송모듈과,
상기 이송모듈에 설치되어 상기 이송할 마이크로 LED를 픽업하거나 플레이싱하기 위해 열에 의해 점착성이 조절되는 소재를 포함하는 픽업 앤 플레이싱 모듈과,
상기 픽업 앤 플레이싱 모듈의 점착력을 조절하기 위해 픽업 앤 플레이싱 모듈에 열을 가하는 히팅모듈을 포함하는 마이크로 LED 이송장치.
청구항 1에서,
상기 히팅모듈은 레이저를 공급하는 레이저 소스와,
상기 레이저 소스에서 공급되는 레이저를 픽업 앤 플레이싱 모듈의 특정 위치로 조사하기 위해 광경로를 변경하는 광학모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 이송장치.
청구항 1에서,
상기 광학모듈은 복수의 마이크로 미러로 이루어진 DMD(Digital Micromirror Display)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 이송장치.
청구항 3에서,
상기 이송할 마이크로 LED가 적재된 트레이와,
상기 이송모듈, 픽업 앤 플레이싱 모듈 및 히팅모듈을 포함하여 마이크로 LED 이송장치를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는 이송모듈 및 픽업 앤 플레이싱 모듈을 제어하여 이송할 마이크로 LED를 상기 트레이에서 픽업한 후 마이크로 LED를 이송하고, 상기 광학모듈을 제어하여 이송된 마이크로 LED를 플레이싱하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 이송장치.
청구항 4에서,
상기 픽업 앤 플레이싱 모듈은 트레이에서 복수의 마이크로 LED를 픽업한 후 상기 광학모듈의 DMD를 통해 마이크로 LED들을 복수의 위치에 플레이싱하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 이송장치.
마이크로 LED 디스플레이의 리페어를 위해 마이크로 LED를 이송하는 방법에 있어서,
이송할 마이크로 LED가 적재된 트레이의 마이크로 LED를 점착력이 조절되는 소재를 포함하는 픽업 앤 플레이싱 모듈 및 히팅모듈을 통해 픽업하는 단계;
상기 픽업 앤 플레이싱 모듈을 이송하는 이송모듈을 통해 상기 마이크로 LED 디스플레이의 특정 위치로 이송하는 단계;
상기 특정 위치로 이송된 픽업 앤 플레이싱 모듈에 픽업된 마이크로 LED를 마이크로 LED 디스플레이에 플레이싱하는 단계;를 포함하는 마이크로 LED 이송방법.
청구항 6에서,
상기 마이크로 LED를 픽업하는 단계에서,
상기 히팅모듈은 레이저를 공급하는 레이저 소스와 공급되는 레이저의 광경로를 변경하는 광학모듈을 포함하여,
상기 픽업 앤 플레이싱 모듈의 특정 위치에 레이저를 조사하여 픽업하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 이송방법.
청구항 7에서,
상기 광학모듈은 복수의 마이크로 미러로 이루어진 DMD(Digital Micromirror Display)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 이송방법.