WO2023101215A1 - Micro-led chip transfer device - Google Patents

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WO2023101215A1
WO2023101215A1 PCT/KR2022/016089 KR2022016089W WO2023101215A1 WO 2023101215 A1 WO2023101215 A1 WO 2023101215A1 KR 2022016089 W KR2022016089 W KR 2022016089W WO 2023101215 A1 WO2023101215 A1 WO 2023101215A1
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target
carrier
unit
bracket
substrate
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PCT/KR2022/016089
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Korean (ko)
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심무섭
김대현
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주식회사 프로텍
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    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00

Definitions

  • the present invention relates to a micro LED chip transfer device, and more particularly, to a micro LED chip transfer device for transferring micro LED chips attached to a carrier substrate to a target substrate by a blister method.
  • Display devices for visually displaying images are widely used in various technical fields and daily life.
  • each pixel is configured using a micro LED chip having a size of less than 100 ⁇ m. Therefore, hundreds of thousands of micro LED chips are generally used to construct a relatively small display screen.
  • micro LED chip transfer methods Various methods for transferring such a micro LED chip are being developed. Among these micro LED chip transfer methods, a blister transfer method has been attempted.
  • the blister transfer method is as follows. An adhesive layer is provided on a carrier substrate made of a synthetic resin material such as polyimide to adhere the micro LED chips. With such a carrier substrate facing the target substrate, laser light is irradiated to the position of the micro LED chip to be transferred. The energy delivered by the laser light creates a blister at the corresponding point on the carrier substrate. In this way, the micro LED chip is transferred from the carrier substrate to the target substrate by separating the micro LED chip from the carrier substrate and adhering the micro LED chip to the adhesive layer of the target substrate using the dynamic energy that causes the carrier substrate to swell when blisters occur.
  • a device capable of quickly and accurately transferring such a very small micro LED chip from a carrier substrate to a target substrate is required.
  • the target substrate and the carrier substrate be quickly and accurately aligned with each other at the position where the laser light is irradiated, but also the height and inclination are accurately aligned, resulting in multiple micro LED chips. It is necessary to develop a device capable of transferring them at high speed.
  • the present invention has been made to satisfy the above-described needs, and provides a micro LED chip transfer device capable of effectively aligning a carrier substrate and a target substrate to transfer micro LED chips of a carrier substrate to an accurate position on the target substrate. aims to
  • the present invention is a micro LED chip transfer device for transferring a plurality of micro LED chips to a target substrate by irradiating a laser to a carrier substrate to which a plurality of micro LED chips are bonded to generate blisters, comprising: a base; a target bracket installed on the base; a bracket transfer unit for horizontally transferring the target bracket with respect to the base and rotating the target bracket about a vertical axis of rotation to adjust the position and orientation of the target bracket with respect to the base; a target fixing unit having a target fixing member for fixing the target substrate and installed on the target bracket; a target transport unit for transporting the target fixing unit in a horizontal direction relative to the target bracket and rotating the target fixing unit about a vertical axis of rotation to adjust the position and orientation of the target fixing unit relative to the target bracket; a carrier fixing unit having a carrier fixing member fixing the carrier substrate and a carrier viewing hole formed to expose the carrier substrate fixed to the carrier fixing member upward, and installed on the target bracket; a carrier adjusting unit that adjusts a height
  • the micro LED chip transfer device of the present invention has an advantage in that a micro LED chip transfer process can be effectively performed by accurately aligning a target substrate and a carrier substrate.
  • the micro LED chip transfer device of the present invention has the advantage of performing the micro LED chip transfer process with high quality by aligning not only the positions and directions of the target substrate and the carrier substrate, but also the relative spacing and inclination.
  • the micro LED chip transfer device of the present invention has the advantage of being able to perform the micro LED chip transfer process with a relatively simple and miniaturized structure.
  • FIG. 1 is a perspective view of a micro LED chip transfer device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the micro LED chip transfer device shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion of the micro LED chip transfer device shown in FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a perspective view of a portion of the micro LED chip transfer device shown in FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a plan view of a portion of the micro LED chip transfer device shown in FIG. 1 .
  • FIG. 1 is a perspective view of a micro LED chip transfer device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of the micro LED chip transfer device shown in FIG. 1 .
  • the micro LED chip transfer device of this embodiment includes a base 101, a target bracket 102, a bracket transfer unit 110, and a target calibration unit.
  • the target bracket 102 is installed on the base 101.
  • the bracket transfer unit 110 installed on the base 101 is configured to transfer and rotate the target bracket 102 in a horizontal direction with respect to the base 101 to adjust the position and direction.
  • the bracket transfer unit 110 includes an intermediate bracket 130, a horizontal bracket transfer unit 150, and a bracket rotation unit 170.
  • the bracket horizontal transfer unit 150 transfers the intermediate bracket 130 with respect to the base 101 in a horizontal direction.
  • the bracket horizontal transfer unit 150 includes a first bracket transfer unit 151 and a second bracket transfer unit 152 .
  • the first bracket transfer unit 151 is a linear motor disposed in the left-right direction (X direction)
  • the second bracket transfer unit 152 is disposed in the front-back direction (Y direction). is a linear motor. Accordingly, the bracket horizontal transfer unit 150 transfers the intermediate bracket 130 in the X direction and the Y direction with respect to the base 101, respectively.
  • the bracket horizontal transfer unit 150 adjusts the position of the intermediate bracket 130 relative to the base 101 .
  • the bracket rotation unit 170 is installed between the intermediate bracket 130 and the target bracket 102 .
  • the bracket rotation unit 170 is configured to rotate the target bracket 102 with respect to the intermediate bracket 130 about a vertical direction (Z direction) axis of rotation.
  • the bracket rotation unit 170 of this embodiment is composed of a DD motor (Direct Drive Motor) and operates to rotate the target bracket 102 with respect to the intermediate bracket 130 .
  • DD motor Direct Drive Motor
  • the position and direction of the target bracket 102 relative to the base 101 can be adjusted by the configuration of the bracket horizontal transfer unit 150 and the bracket rotation unit 170 as described above.
  • the target fixing unit 200 is installed on the target bracket 102.
  • the target fixing unit 200 includes a target fixing member 210 .
  • the target fixing unit 200 fixes a target substrate on which a micro LED chip is to be transferred.
  • the target fixing unit 200 of this embodiment adsorbs and fixes the target substrate.
  • the target transfer unit 300 transfers the target fixing unit 200 to the target bracket 102 to adjust the position and direction of the target fixing unit 200 .
  • the target transfer unit 300 horizontally transfers the target fixing unit 200 with respect to the target bracket 102 and adjusts its position and direction by rotating it around a vertical (Z direction) axis of rotation.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the configuration around the target bracket 102 of FIG. 1 .
  • 4 and 5 are a perspective view and a plan view of a state in which the carrier fixing unit 400, the carrier adjusting unit 450, and the target fixing unit 200 in FIG. 3 are removed.
  • the target transfer unit 300 includes a pair of first target transfer units 331, a pair of first sliding units 311, a second target transfer unit 332, and a second sliding unit. (312) and a third sliding part (313).
  • the pair of first sliding parts 311 are configured to support the target fixing unit 200 slidably in a first direction with respect to the target bracket 102 .
  • the first direction is the left-right direction (X-direction).
  • a pair of first target transfer units 331 are disposed on both sides of the upper surface of the target bracket 102 to extend in the front-back direction (Y direction).
  • the pair of first target transfer units 331 are configured to transfer the pair of first sliding units 311 in the second direction (Y direction).
  • the first target transfer unit 331 is composed of a motor and a ball-screw. As a result, the first direction and the second direction become directions perpendicular to each other.
  • the second sliding part 312 is installed on the upper surface of the target bracket 102 .
  • the second sliding part 312 supports the target fixing unit 200 slidably in the second direction with respect to the target bracket 102 .
  • the second target transfer unit 332 transfers the second sliding unit 312 in the first direction.
  • the second target transfer unit 332 is disposed to extend in the first direction (X direction).
  • the second target transfer unit 332 is composed of a motor and a ball-screw.
  • the third sliding part 313 supports the target fixing unit 200 slidably in the first and second directions with respect to the target bracket 102 .
  • the third sliding part 313 is configured by overlapping guides for sliding and supporting each in the first direction and the second direction.
  • the pair of first sliding parts 311, second sliding parts 312, and third sliding parts 313 have the same height, so that the target fixing unit 200 is horizontally with respect to the target bracket 102. configured to support
  • the target transport unit 300 configured as described above is capable of transporting the target fixing unit 200 with respect to the target bracket 102 in the first and second directions, respectively. That is, when the pair of first target transfer units 331 operate in the same direction, the target fixing unit 200 is horizontally transferred in the second direction. When the second target transfer unit 332 operates, the target fixing unit 200 is horizontally transferred in the first direction. When the pair of first target transfer units 331 operate in opposite directions, the pair of first sliding units 311 are transferred in opposite directions to move the target fixing unit 200 along the vertical axis (Z-axis). It rotates with respect to the target bracket 102 as the center. By the operation of the target transfer unit 300 as described above, not only the position but also the direction of the target fixing unit 200 is adjusted.
  • the carrier fixing unit 400 is installed on the target bracket 102 through the carrier adjusting unit 450 .
  • the carrier fixing unit 400 includes a carrier fixing member 410 and a carrier viewing hole 430 .
  • the carrier fixing member 410 fixes the carrier substrate.
  • the carrier fixing member 410 fixes the carrier substrate by a suction method.
  • Micro LED chips to be transferred to the target substrate are attached to the carrier substrate. When the position and direction of the target substrate are aligned with respect to the carrier substrate by the operation of the target transfer unit 300 as described above, laser light is irradiated to the carrier substrate and the micro LED chip is transferred to the target substrate.
  • a carrier through-hole 430 is formed in the carrier fixing unit 400 so that the laser light irradiated from the upper side can be irradiated to the carrier substrate.
  • the carrier substrate fixed by the carrier fixing member 410 is exposed upward through the carrier viewing hole 430 .
  • the laser light is irradiated onto the carrier substrate through the carrier viewing hole 430 .
  • the carrier adjusting unit 450 adjusts the height and inclination of the carrier fixing unit 400 relative to the target bracket 102 .
  • the height and inclination of the carrier fixing member 410 are adjusted by the operation of the carrier adjusting unit 450 as described above.
  • the carrier adjustment unit 450 adjusts the distance between the target substrate and the carrier substrate and the degree of inclination of each other.
  • the carrier adjustment unit 450 is composed of four carrier elevating members 451 .
  • the four carrier elevating members 451 respectively support the carrier fixing unit 400 with respect to the target bracket 102 in a four-point support manner.
  • the four carrier elevating members 451 are disposed at each of the four corners of the target bracket 102 in the shape of a square plate and are connected to the carrier fixing unit 400 at each point.
  • the four carrier elevating members 451 of the carrier adjusting unit 450 are individually extended to adjust the height and inclination of the carrier fixing unit 400 relative to the target fixing unit 200 .
  • the distance between at least two carrier elevating members 451 adjacent to each other among the four carrier elevating members 451 is larger than the width of the carrier substrate.
  • the carrier substrate may be transported to the space between the carrier elevating members 451 formed with a gap larger than the width of the carrier substrate, transferred to the carrier fixing member 410, and fixed thereto.
  • the carrier adjustment unit 450 has been described as being composed of four carrier elevating members 451, but in some cases, it is also possible to configure the carrier adjustment unit using three carrier elevating members. In this case, the carrier adjustment unit supports the carrier fixing unit 400 with respect to the target bracket 102 in a three-point support method.
  • the laser head 530 is disposed above the carrier fixing unit 400 .
  • the laser head 530 irradiates laser light to the carrier substrate fixed to the carrier fixing unit 400 to generate blisters on the carrier substrate.
  • the laser head 530 is installed on the head support member 550 together with the camera 510 .
  • the head support member 550 is installed to be able to move up and down with respect to the base 101 by the head lifting unit 570 . That is, the head lifting unit 570 adjusts the height of the head support member 550 .
  • the camera 510 is disposed in front of the laser head 530 in the left and right direction (X direction).
  • the camera 510 moves through the carrier viewing hole 430 of the carrier fixing unit 400.
  • the control unit 600 receiving the image captured by the camera 510 operates components such as the bracket transfer unit 110, the target transfer unit 300, and the carrier adjustment unit 450 to position the carrier substrate and the target substrate. Align the direction with and transfer the carrier substrate and the target substrate to the location where transfer work is required. In this state, the control unit 600 operates the laser head 530 to irradiate the laser light onto the carrier substrate to perform the transfer process.
  • control unit 600 operates the head lifting unit 570 as necessary to elevate the camera 510 and the laser head 530 to adjust them to a height required for work.
  • the micro LED chip transfer device corrects the height between the target fixing member 210 and the carrier fixing member 410 .
  • the controller 600 operates the four carrier elevating members 451 to lower the carrier fixing member 410 until the carrier fixing member 410 contacts the target fixing member 210 .
  • the controller 600 sets the state in which the carrier fixing member 410 and the target fixing member 210 are in contact with each other as a reference point, and determines the height of the carrier fixing member 410 in consideration of the thickness of the carrier substrate and the target substrate.
  • Control Since all the transfer members used in this embodiment, including the four carrier elevating members 451, are actuators with encoders, the control unit 600 controls the operation of each component by receiving feedback of the current displacement of each actuator.
  • the control unit 600 individually operates the four carrier elevating members 451 to adjust the inclination of the carrier fixing member 410. In this way, the control unit 600 adjusts the inclination of the carrier fixing member 410 with respect to the target fixing member 210 .
  • a sensor capable of measuring the distance at a plurality of points between the target fixing member 210 and the carrier fixing member 410 is additionally installed, and the control unit 600 receives feedback from the measured value of the distance sensor. It is also possible to control the operation of the four carrier elevating members 451 .
  • the controller 600 operates the micro LED chip transfer device to receive the target substrate and the carrier substrate.
  • the controller 600 lifts the head support member 550 by means of the head lifting unit 570 . Accordingly, the camera 510 and the laser head 530 rise to a position where they do not interfere with the lower configuration.
  • the controller 600 operates the bracket transfer unit 110 to transfer components installed on the target bracket 102, including the target bracket 102, in the X direction with reference to FIG. 1 .
  • the controller 600 operates the four carrier elevating members 451 to elevate the carrier fixing unit 400 . Accordingly, the distance between the carrier fixing member 410 and the target fixing member 210 increases.
  • the carrier substrate and the target substrate are supplied to the carrier fixing member 410 and the target fixing member 210, respectively. Since the distance between the carrier substrate and the two carrier elevating members 451 on the side to which the target substrate is supplied is larger than the width of the carrier substrate, the carrier substrate and the target substrate can move in and out of the space between the carrier elevating member 451. can
  • the carrier fixing member 410 and the target fixing member 210 fix the carrier substrate and the target substrate in an adsorption manner, respectively.
  • the controller 600 lowers the carrier fixing unit 400 by operating the four carrier elevating members 451 . Accordingly, the carrier substrate is in a state of being close to the target substrate. In this state, the controller 600 moves the head lifting unit 570 to lower the camera 510 . In this state, the bracket transfer unit 110 operates so that various positions of the carrier substrate and the target substrate are photographed by the camera 510 .
  • the camera 510 may photograph the carrier substrate and the target substrate through the carrier viewing hole 430 . Since the carrier substrate is made of a transparent material, the camera 510 overlaps the carrier substrate and the target substrate disposed below the carrier substrate to take pictures.
  • the target substrate may be a panel to be bonded by transferring the micro LED chips of the carrier substrate, and sorting only good micro LED chips, defective micro LED chips, or predetermined micro LED chips among the micro LED chips of the carrier substrate. It may be another carrier substrate used for the purpose of receiving transfer for the purpose of.
  • the target substrate may be made of a transparent material like the carrier substrate.
  • the controller 600 analyzes images of the carrier substrate and the target substrate captured by the camera 510 to determine the position and direction of each substrate. At this time, the control unit 600 may grasp the positions and directions of the carrier substrate and the target substrate using marks separately marked on the carrier substrate and the target substrate.
  • the control unit 600 may align the position and direction of the target substrate and the carrier substrate at the lower side of the camera 510 using the image captured by the camera 510, and the target substrate and the carrier substrate may be aligned with the laser head 530 After being transferred to the lower side of the target substrate and the carrier substrate may be aligned in position and direction.
  • the control unit 600 operates the target transfer unit 300.
  • the target transfer unit 300 includes two first target transfer units 331, one second target transfer unit 332, a first sliding unit 311, a second sliding unit 312, and a third sliding unit 332. Since it is composed of the unit 313, it is possible to adjust the direction as well as the position of the target fixing unit 200 by combining the operations of the first target transfer unit 331 and the second target transfer unit 332. By this operation, the target transfer unit 300 can align the position and direction of the target substrate with respect to the carrier substrate.
  • the control unit 600 operates the bracket rotation unit 170 of the bracket transfer unit 110 to simultaneously align the entire directions of the target substrate and the carrier substrate.
  • the bracket rotation unit 170 simultaneously adjusts the orientation of the target substrate and the carrier substrate by rotating the target bracket 102 relative to the intermediate bracket 130 .
  • the bracket rotating unit 170 adjusts the direction of the target substrate and the carrier substrate in a direction that is easy to sequentially irradiate the laser beam emitted from the laser head 530 .
  • the controller 600 Since the position and arrangement direction of each of the micro LED chips attached to the carrier substrate may not exactly match, the controller 600 also uses the camera 510 to determine the position and direction of the LED chips since they are individual LED chips on the carrier substrate. To this end, the control unit 600 operates the bracket transfer unit 110 to transfer the target bracket 102 to various positions so that the various positions of the carrier substrate are disposed below the camera 510, and the camera 510 moves each The carrier substrate and the target substrate are photographed at the location and transmitted to the control unit 600 . The controller 600 may calculate the location, direction, and order of transferring the individual micro LED chips of the carrier substrate using the land obtained from the camera 510 .
  • the control unit 600 operates the laser head 530.
  • the controller 600 operates the head elevating unit 570 to elevate the head support member 550 . Accordingly, with the camera 510 and the laser head 530 elevated, the control unit 600 operates the bracket transfer unit 110 to transfer the target bracket 102 and its upper components to the lower side of the laser head 530. transfer to In this state, the control unit 600 moves the head lifting unit 570 again to lower the laser head 530 . The control unit 600 lowers the laser head 530 to a position where the laser irradiated from the laser head 530 can accurately reach the carrier substrate.
  • the laser head 530 When the laser head 530 irradiates the carrier substrate with laser light, blisters are generated on the carrier substrate by the energy of the laser light.
  • the micro LED chip is separated from the carrier substrate and transferred to the target substrate due to the dynamic energy caused by the blisters generated in the carrier substrate.
  • the target substrate may also be configured to have adhesiveness in order to help the transfer of the micro LED chip. In this case, if the adhesive force of the target substrate is greater than the adhesive force between the blister of the carrier substrate and the micro LED chip, the micro LED chip is transferred to the target substrate.
  • the laser head 530 used in the micro LED chip transfer device is configured to rapidly irradiate a laser beam sequentially to a desired position within a predetermined area. Accordingly, in a state in which the carrier substrate and the target substrate are aligned with each other by the target transfer unit 300, the control unit 600 sequentially irradiates laser light to the micro LED chips in a designated area to move the micro LED chips in the area. to be warrior At this time, when the distance between the micro LED chips of the carrier substrate is different from the distance between the micro LED chips to be transferred to the target substrate, the target transfer unit 300 transfers the target substrate to the carrier substrate whenever the micro LED chips are transferred. will re-arrange the position of
  • the bracket transfer unit 110 is the bracket transfer unit so that the next corresponding area of the carrier substrate is sequentially disposed in the area to which the laser light is irradiated by the laser head 530 ( 110) is activated.
  • the target transfer unit 300 is for aligning the position and direction of the carrier substrate and the target substrate within a relatively small displacement range, and the bracket transfer unit 110 moves the carrier substrate and the target substrate together within a relatively large range to adjust the position and direction. It is to adjust the direction.
  • the controller 600 operates the bracket transfer unit 110 to change the overall position and direction.
  • control unit 600 operates the target transfer unit 300 .
  • the control unit 600 may operate the target transfer unit 300 whenever the micro LED chips are transferred to newly align the position of the target substrate with respect to the carrier substrate, or intermittently align the position of the target substrate with respect to the carrier substrate. may be
  • the control unit 600 may correct the spacing and inclination.
  • the controller 600 may adjust the height and inclination of the carrier substrate by adjusting the lengths of the four carrier elevating members 451 of the carrier adjusting unit 450 . Since fine deflection or deformation may exist on the carrier substrate, the quality of the process of transferring the micro LED chip can be further improved by correcting such gaps and inclinations. Accordingly, the controller 600 may operate the carrier adjustment unit 450 whenever the micro LED chip is transferred, or may operate the carrier adjustment unit 450 whenever the transfer target region of the carrier substrate is changed.
  • the micro LED chip transfer device of this embodiment discharges the carrier substrate and the target substrate.
  • the micro LED chip transfer device of this embodiment may transfer and discharge the carrier fixing unit 400 and the target fixing unit 200 to the location where the carrier substrate and the target substrate were supplied, or the carrier fixing unit 400 and the target fixing unit 200 may be further transported in a direction opposite to the X direction to transfer the carrier substrate and the target substrate to other components disposed in that direction.
  • the controller 600 operates the carrier adjustment unit 450 to raise the carrier fixing unit 400 . In this state, another robot or mechanical component to receive the carrier substrate or target substrate enters between the carrier fixing unit 400 and the target fixing unit 200 to receive the carrier substrate or target substrate.
  • the bracket transfer unit 110 has been described as consisting of an intermediate bracket 130, a bracket horizontal transfer unit 150, and a bracket rotation unit 170 to adjust the position and direction of the target bracket 102,
  • the configuration of the bracket transfer unit 110 may be variously changed. As long as the position and direction of the target bracket 102 can be adjusted, the bracket transfer unit 110 can be configured with various other mechanical configurations.
  • the structure of the target transport unit 300 for adjusting the position and direction of the target fixing unit 200 may also be used in various other configurations other than the previously described and illustrated form.
  • the camera 510 and the laser head 530 are installed on the head support member and the head lifting unit 570 lifts the head support member 550, but the camera 510 and the laser head 530 ) It is also possible to configure the micro LED chip transfer device so that each individually lifted.
  • the laser head 530 has been described as using one capable of sequentially irradiating laser light to a carrier substrate within a predetermined area, various types of other configurations of the laser head 530 may also be used. For example, it is also possible to use a laser head 530 having a function of simultaneously irradiating a plurality of laser lights or irradiating one laser light in a vertical direction.

Abstract

The present invention relates to a micro-LED chip transfer device and, more specifically, to a micro-LED chip transfer device for transferring micro-LED chips attached to a carrier substrate, to a target substrate, by a blister method. According to the micro-LED chip transfer device of the present invention, a micro-LED chip transfer process may be effectively performed by accurately aligning the target substrate and the carrier substrate. According to the micro-LED chip transfer device of the present invention, not only the positions and directions of the target substrate and the carrier substrate but also the relative spacings and inclinations thereof are aligned, and thus, a micro-LED chip transfer process may be performed with high quality. The micro-LED chip transfer device of the present invention may perform a micro-LED chip transfer process with a relatively simple and compact structure thereof.

Description

마이크로 LED 칩 전사 장치Micro LED chip transfer device
본 발명은 마이크로 LED 칩 전사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캐리어 기판에 부착된 마이크로 LED 칩들을 블리스터 방식에 의해 타겟 기판에 전사하기 위한 마이크로 LED 칩 전사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a micro LED chip transfer device, and more particularly, to a micro LED chip transfer device for transferring micro LED chips attached to a carrier substrate to a target substrate by a blister method.
다양한 기술 분야 및 일상 생활에 영상을 시각적으로 표시하는 디스플레이 장치가 널리 사용되고 있다.Display devices for visually displaying images are widely used in various technical fields and daily life.
종래에는 LED 램프를 백라이트로 사용하는 LCD 패널로 구성된 디스플레이 장치가 널리 사용되었으나, 최근에는 더욱 높은 해상도와 화질 및 안정성을 구현하기 위하여 마이크로 LED 칩을 사용하여 백라이트가 없이 각각의 화소가 발광을 하는 구조로 구성된 디스플레이 장치의 개발이 진행되고 있다. In the past, display devices composed of LCD panels using LED lamps as backlights have been widely used, but recently, in order to realize higher resolution, image quality and stability, micro LED chips are used and each pixel emits light without a backlight. Development of a display device composed of is in progress.
이와 같이 마이크로 LED 칩을 사용하는 디스플레이의 경우 대체로 100㎛ 이내 크기의 마이크로 LED 칩을 사용하여 개별 화소를 구성하게 된다. 따라서 비교적 작은 크기의 디스플레이 화면을 구성하는 데에도 대체로 수십만개 이상의 마이크로 LED 칩을 사용하게 된다.As such, in the case of a display using a micro LED chip, each pixel is configured using a micro LED chip having a size of less than 100 μm. Therefore, hundreds of thousands of micro LED chips are generally used to construct a relatively small display screen.
따라서, 마이크로 LED 칩을 사용하여 구성되는 디스플레이 장치의 경우 이와 같이 작은 크기의 마이크로 LED 칩을 대량으로 패널 기판이나 분류(sorting)를 위한 타겟 기판에 빠르고 정확하게 전사(transfer)하는 기술의 개발이 매우 중요하다.Therefore, in the case of a display device constructed using micro LED chips, it is very important to develop a technology for quickly and accurately transferring such small-sized micro LED chips to a panel substrate or a target substrate for sorting in large quantities. do.
이와 같은 마이크로 LED 칩 전사를 위한 다양한 방법이 개발되고 있다. 이와 같은 마이크로 LED 칩 전사 방법들 중에 블리스터 전사 방식이 시도되고 있다. Various methods for transferring such a micro LED chip are being developed. Among these micro LED chip transfer methods, a blister transfer method has been attempted.
블리스터 전사 방식은 다음과 같다. 폴리이미드와 같은 합성수지 재질의 캐리어 기판에 접착층을 마련하여 마이크로 LED 칩들을 접착한다. 이와 같은 캐리어 기판을 타겟 기판에 대향한 상태에서 전사 대상 마이크로 LED 칩의 위치에 레이저 광을 조사한다. 레이저 광에 의해 전달되는 에너지에 의해 캐리어 기판의 해당 지점에 블리스터(blister)가 발생한다. 이와 같이 블리스터가 발생할 때 캐리어 기판이 부풀어 오르는 동적인 에너지를 이용하여 마이크로 LED 칩을 캐리어 기판으로부터 분리하고 타겟 기판의 접착층에 접착시킴으로써, 마이크로 LED 칩을 캐리어 기판에서 타겟 기판으로 옮겨 붙이게 된다.The blister transfer method is as follows. An adhesive layer is provided on a carrier substrate made of a synthetic resin material such as polyimide to adhere the micro LED chips. With such a carrier substrate facing the target substrate, laser light is irradiated to the position of the micro LED chip to be transferred. The energy delivered by the laser light creates a blister at the corresponding point on the carrier substrate. In this way, the micro LED chip is transferred from the carrier substrate to the target substrate by separating the micro LED chip from the carrier substrate and adhering the micro LED chip to the adhesive layer of the target substrate using the dynamic energy that causes the carrier substrate to swell when blisters occur.
마이크로 LED 칩을 사용하는 디스플레이를 대량 생산하기 위해서는 이와 같이 매우 작은 크기의 마이크로 LED 칩을 빠르고 정확하게 캐리어 기판으로부터 타겟 기판으로 전사할 수 있는 장치가 필요하다. 상술한 바와 같은 블리스터 방식에 의해 마이크로 LED 칩을 전사하는 경우 레이저 광이 조사되는 위치의 타겟 기판과 캐리어 기판을 빠르고 정확하게 서로 정렬할 수 있을 뿐만 아니라 높이와 기울기도 정확하게 정렬하여 다수의 마이크로 LED 칩들을 고속으로 전사할 수 있는 장치의 개발이 필요하다.In order to mass-produce a display using a micro LED chip, a device capable of quickly and accurately transferring such a very small micro LED chip from a carrier substrate to a target substrate is required. In the case of transferring micro LED chips by the blister method as described above, not only can the target substrate and the carrier substrate be quickly and accurately aligned with each other at the position where the laser light is irradiated, but also the height and inclination are accurately aligned, resulting in multiple micro LED chips. It is necessary to develop a device capable of transferring them at high speed.
본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 만족시키기 위하여 안출된 것으로서, 캐리어 기판과 타겟 기판을 효과적으로 정렬하여 타겟 기판의 정확한 위치에 캐리어 기판의 마이크로 LED 칩들을 전사할 수 있는 마이크로 LED 칩 전사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to satisfy the above-described needs, and provides a micro LED chip transfer device capable of effectively aligning a carrier substrate and a target substrate to transfer micro LED chips of a carrier substrate to an accurate position on the target substrate. aims to
본 발명은, 복수의 마이크로 LED 칩이 접착된 캐리어 기판에 레이저를 조사하여 블리스터를 발생시킴으로써 상기 복수의 마이크로 LED 칩을 각각 타겟 기판으로 전사하는 마이크로 LED 칩 전사 장치에 있어서, 베이스; 상기 베이스에 설치되는 타겟 브라켓; 상기 베이스에 대한 상기 타겟 브라켓의 위치와 방향을 조정하도록 상기 상기 베이스에 대해 상기 타겟 브라켓을 수평 방향으로 이송하고 상기 타겟 브라켓을 수직 방향 회전축을 중심으로 회전시키는 브라켓 이송 유닛; 상기 타겟 기판을 고정하는 타겟 고정 부재를 구비하고, 상기 타겟 브라켓에 설치되는 타겟 고정 유닛; 상기 타겟 브라켓에 대한 상기 타겟 고정 유닛의 위치와 방향을 조정하도록 상기 타겟 브라켓에 대해 상기 타겟 고정 유닛을 수평 방향으로 이송하고 상기 타겟 고정 유닛을 수직 방향 회전축을 중심으로 회전시키는 타겟 이송 유닛; 상기 캐리어 기판을 고정하는 캐리어 고정 부재와 상기 캐리어 고정 부재에 고정된 상기 캐리어 기판을 상측으로 노출시키도록 형성되는 캐리어 투시 구멍을 구비하고, 상기 타겟 브라켓에 설치되는 캐리어 고정 유닛; 상기 타겟 고정 부재와 캐리어 고정 부재에 각각 고정된 상기 타겟 기판과 캐리어 기판 사이의 간격과 서로 기울어진 정도를 조정하도록 상기 타겟 브라켓에 대한 상기 캐리어 고정 유닛의 높이와 경사를 조정하는 캐리어 조정 유닛; 상기 캐리어 고정 유닛에 고정된 상기 캐리어 기판에 레이저 광을 조사하는 레이저 헤드; 및 상기 브라켓 이송 유닛, 타겟 고정 유닛, 타겟 이송 유닛, 캐리어 고정 유닛, 캐리어 조정 유닛 및 레이저 헤드의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 점에 특징이 있다.The present invention is a micro LED chip transfer device for transferring a plurality of micro LED chips to a target substrate by irradiating a laser to a carrier substrate to which a plurality of micro LED chips are bonded to generate blisters, comprising: a base; a target bracket installed on the base; a bracket transfer unit for horizontally transferring the target bracket with respect to the base and rotating the target bracket about a vertical axis of rotation to adjust the position and orientation of the target bracket with respect to the base; a target fixing unit having a target fixing member for fixing the target substrate and installed on the target bracket; a target transport unit for transporting the target fixing unit in a horizontal direction relative to the target bracket and rotating the target fixing unit about a vertical axis of rotation to adjust the position and orientation of the target fixing unit relative to the target bracket; a carrier fixing unit having a carrier fixing member fixing the carrier substrate and a carrier viewing hole formed to expose the carrier substrate fixed to the carrier fixing member upward, and installed on the target bracket; a carrier adjusting unit that adjusts a height and an inclination of the carrier fixing unit with respect to the target bracket to adjust a distance between the target substrate and the carrier substrate fixed to the target fixing member and the carrier fixing member, respectively, and an inclination degree of each other; a laser head radiating laser light to the carrier substrate fixed to the carrier fixing unit; and a controller for controlling operations of the bracket transfer unit, the target fixing unit, the target transfer unit, the carrier fixing unit, the carrier adjusting unit, and the laser head.
본 발명의 마이크로 LED 칩 전사 장치는 타겟 기판과 캐리어 기판을 정확하게 정렬하여 마이크로 LED 칩 전사 공정을 효과적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.The micro LED chip transfer device of the present invention has an advantage in that a micro LED chip transfer process can be effectively performed by accurately aligning a target substrate and a carrier substrate.
본 발명의 마이크로 LED 칩 전사 장치는 타겟 기판과 캐리어 기판의 위치와 방향뿐만 아니라 상대적인 간격과 경사도 정렬하여 마이크로 LED 칩 전사 공정을 고품질로 수행할 수 있는 장점이 있다.The micro LED chip transfer device of the present invention has the advantage of performing the micro LED chip transfer process with high quality by aligning not only the positions and directions of the target substrate and the carrier substrate, but also the relative spacing and inclination.
본 발명의 마이크로 LED 칩 전사 장치는 상대적으로 간단하고 소형화된 구조로 마이크로 LED 칩 전사 공정을 수행할 수 있는 장점이 있다.The micro LED chip transfer device of the present invention has the advantage of being able to perform the micro LED chip transfer process with a relatively simple and miniaturized structure.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 LED 칩 전사 장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a micro LED chip transfer device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 LED 칩 전사 장치의 측면도이다.FIG. 2 is a side view of the micro LED chip transfer device shown in FIG. 1 .
도 3은 도 1에 도시된 마이크로 LED 칩 전사 장치의 일부분에 대한 확대도이다.FIG. 3 is an enlarged view of a portion of the micro LED chip transfer device shown in FIG. 1 .
도 4는 도 1에 도시된 마이크로 LED 칩 전사 장치의 일부분에 대한 사시도이다.FIG. 4 is a perspective view of a portion of the micro LED chip transfer device shown in FIG. 1 .
도 5는 도 1에 도시된 마이크로 LED 칩 전사 장치의 일부분에 대한 평면도이다.FIG. 5 is a plan view of a portion of the micro LED chip transfer device shown in FIG. 1 .
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 LED 칩 전사 장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a micro LED chip transfer device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 LED 칩 전사 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 마이크로 LED 칩 전사 장치의 측면도이다.1 is a perspective view of a micro LED chip transfer device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the micro LED chip transfer device shown in FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 마이크로 LED 칩 전사 장치는 베이스(101)와 타겟 브라켓(102)과 브라켓 이송 유닛(110)과 타겟 교정 유닛을 포함하여 이루어진다.1 and 2, the micro LED chip transfer device of this embodiment includes a base 101, a target bracket 102, a bracket transfer unit 110, and a target calibration unit.
타겟 브라켓(102)은 베이스(101)에 설치된다. 베이스(101) 위에 설치되는 브라켓 이송 유닛(110)이 타겟 브라켓(102)을 베이스(101)에 대해 수평 방향으로 이송하고 회전시켜 위치와 방향을 조절하도록 구성된다.The target bracket 102 is installed on the base 101. The bracket transfer unit 110 installed on the base 101 is configured to transfer and rotate the target bracket 102 in a horizontal direction with respect to the base 101 to adjust the position and direction.
브라켓 이송 유닛(110)은 중간 브라켓(130)과 브라켓 수평 이송부(150)와 브라켓 회전부(170)를 구비한다.The bracket transfer unit 110 includes an intermediate bracket 130, a horizontal bracket transfer unit 150, and a bracket rotation unit 170.
브라켓 수평 이송부(150)는 베이스(101)에 대해 중간 브라켓(130)을 수평 방향으로 이송한다. 본 실시예의 경우 브라켓 수평 이송부(150)는 제1브라켓 이송부(151)와 제2브라켓 이송부(152)를 구비한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 경우 제1브라켓 이송부(151)는 좌우 방향(X방향)으로 배치된 리니어 모터이고, 제2브라켓 이송부(152)는 전후 방향(Y방향)으로 배치된 리니어 모터이다. 그에 따라 브라켓 수평 이송부(150)는 중간 브라켓(130)을 베이스(101)에 대해 X방항 및 Y방향으로 각각 이송한다. 이와 같은 브라켓 수평 이송부(150)의 구성에 의하여 브라켓 수평 이송부(150)는 베이스(101)에 대한 중간 브라켓(130)의 위치를 조정한다.The bracket horizontal transfer unit 150 transfers the intermediate bracket 130 with respect to the base 101 in a horizontal direction. In this embodiment, the bracket horizontal transfer unit 150 includes a first bracket transfer unit 151 and a second bracket transfer unit 152 . 1 and 2, in this embodiment, the first bracket transfer unit 151 is a linear motor disposed in the left-right direction (X direction), and the second bracket transfer unit 152 is disposed in the front-back direction (Y direction). is a linear motor. Accordingly, the bracket horizontal transfer unit 150 transfers the intermediate bracket 130 in the X direction and the Y direction with respect to the base 101, respectively. By the configuration of the bracket horizontal transfer unit 150 as described above, the bracket horizontal transfer unit 150 adjusts the position of the intermediate bracket 130 relative to the base 101 .
브라켓 회전부(170)는 중간 브라켓(130)과 타겟 브라켓(102)의 사이에 설치된다. 브라켓 회전부(170)는 중간 브라켓(130)에 대해 타겟 브라켓(102)을 수직 방향(Z방향) 회전축을 중심으로 회전시키도록 구성된다. 본 실시예의 브라켓 회전부(170)는 DD모터(Direct Drive Motor)로 구성되어 중간 브라켓(130)에 대해 타겟 브라켓(102)을 회전시키도록 작동한다.The bracket rotation unit 170 is installed between the intermediate bracket 130 and the target bracket 102 . The bracket rotation unit 170 is configured to rotate the target bracket 102 with respect to the intermediate bracket 130 about a vertical direction (Z direction) axis of rotation. The bracket rotation unit 170 of this embodiment is composed of a DD motor (Direct Drive Motor) and operates to rotate the target bracket 102 with respect to the intermediate bracket 130 .
상술한 바와 같은 브라켓 수평 이송부(150)와 브라켓 회전부(170)의 구성에 의해 베이스(101)에 대한 타겟 브라켓(102)의 위치와 방향을 조정할 수 있다.The position and direction of the target bracket 102 relative to the base 101 can be adjusted by the configuration of the bracket horizontal transfer unit 150 and the bracket rotation unit 170 as described above.
타겟 고정 유닛(200)은 타겟 브라켓(102)에 설치된다. 타겟 고정 유닛(200)은 타겟 고정 부재(210)를 구비한다. 타겟 고정 유닛(200)은 마이크로 LED 칩을 전사할 타겟 기판을 고정한다. 본 실시예의 타겟 고정 유닛(200)은 타겟 기판을 흡착하여 고정한다. The target fixing unit 200 is installed on the target bracket 102. The target fixing unit 200 includes a target fixing member 210 . The target fixing unit 200 fixes a target substrate on which a micro LED chip is to be transferred. The target fixing unit 200 of this embodiment adsorbs and fixes the target substrate.
타겟 이송 유닛(300)은 타겟 브라켓(102)에 대해 타겟 고정 유닛(200)을 이송하여 타겟 고정 유닛(200)의 위치와 방향을 조정한다. 타겟 이송 유닛(300)은 타겟 브라켓(102)에 대해 타겟 고정 유닛(200)을 수평 방향으로 이송하고 수직 방향(Z방향) 회전축을 중심으로 회전시켜 위치와 방향을 조정한다.The target transfer unit 300 transfers the target fixing unit 200 to the target bracket 102 to adjust the position and direction of the target fixing unit 200 . The target transfer unit 300 horizontally transfers the target fixing unit 200 with respect to the target bracket 102 and adjusts its position and direction by rotating it around a vertical (Z direction) axis of rotation.
도 3은 도 1의 타겟 브라켓(102) 주위의 구성을 확대하여 도시한 것이다. 도 4 및 도 5는 도 3에서 캐리어 고정 유닛(400)과 캐리어 조정 유닛(450)과 타겟 고정 유닛(200)을 제거한 상태의 사시도 및 평면도이다. FIG. 3 is an enlarged view of the configuration around the target bracket 102 of FIG. 1 . 4 and 5 are a perspective view and a plan view of a state in which the carrier fixing unit 400, the carrier adjusting unit 450, and the target fixing unit 200 in FIG. 3 are removed.
타겟 이송부는 일반적으로 uvw 스테이지로 알려진 기계적 구성이 사용된다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 타겟 이송 유닛(300)은 한 쌍의 제1타겟 이송부(331)와 한 쌍의 제1슬라이딩부(311)와 제2타겟 이송부(332)와 제2슬라이딩부(312)와 제3슬라이딩부(313)를 포함하여 이루어진다. For the target transport, a mechanical configuration commonly known as a uvw stage is used. 3 to 5, the target transfer unit 300 includes a pair of first target transfer units 331, a pair of first sliding units 311, a second target transfer unit 332, and a second sliding unit. (312) and a third sliding part (313).
한 쌍의 제1슬라이딩부(311)는 타겟 브라켓(102)에 대해 타겟 고정 유닛(200)을 제1방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하도록 구성된다. 본 실시예의 경우 제1방향은 좌우 방향(X방향)이다. 한 쌍의 제1타겟 이송부(331)는 타겟 브라켓(102)의 상면 양측에 전후 방향(Y방향)으로 연장되도록 배치된다. 한 쌍의 제1타겟 이송부(331)는 각각 한 쌍의 제1슬라이딩부(311)를 제2방향(Y방향)으로 이송하도록 구성된다. 본 실시예의 경우 제1타겟 이송부(331)는 모터와 볼-스크류로 구성된다. 결과적으로 제1방향과 제2방향은 서로 수직하는 방향이 된다. The pair of first sliding parts 311 are configured to support the target fixing unit 200 slidably in a first direction with respect to the target bracket 102 . In the case of this embodiment, the first direction is the left-right direction (X-direction). A pair of first target transfer units 331 are disposed on both sides of the upper surface of the target bracket 102 to extend in the front-back direction (Y direction). The pair of first target transfer units 331 are configured to transfer the pair of first sliding units 311 in the second direction (Y direction). In the case of this embodiment, the first target transfer unit 331 is composed of a motor and a ball-screw. As a result, the first direction and the second direction become directions perpendicular to each other.
제2슬라이딩부(312)는 타겟 브라켓(102)의 상면에 설치된다. 제2슬라이딩부(312)는 타겟 브라켓(102)에 대해 타겟 고정 유닛(200)을 제2방향으로 슬라이딩 가능하게 지지한다. 제2타겟 이송부(332)는 제2슬라이딩부(312)를 제1방향으로 이송한다. 제2타겟 이송부(332)는 제1방향(X방향)으로 연장되도록 배치된다. 제2타겟 이송부(332)는 모터와 볼-스크류로 구성된다. The second sliding part 312 is installed on the upper surface of the target bracket 102 . The second sliding part 312 supports the target fixing unit 200 slidably in the second direction with respect to the target bracket 102 . The second target transfer unit 332 transfers the second sliding unit 312 in the first direction. The second target transfer unit 332 is disposed to extend in the first direction (X direction). The second target transfer unit 332 is composed of a motor and a ball-screw.
제3슬라이딩부(313)는 타겟 브라켓(102)에 대해 타겟 고정 유닛(200)을 제1방향 및 제2방향으로 슬라이딩 가능하게 지지한다. 본 실시예의 경우 제3슬라이딩부(313)는 제1방향과 제2방향으로 각각 슬라이딩 지지하는 가이드가 중첩되어 구성된다. The third sliding part 313 supports the target fixing unit 200 slidably in the first and second directions with respect to the target bracket 102 . In the case of this embodiment, the third sliding part 313 is configured by overlapping guides for sliding and supporting each in the first direction and the second direction.
한 쌍의 제1슬라이딩부(311), 제2슬라이딩부(312) 및 제3슬라이딩부(313)의 높이는 서로 동일하게 구성되어, 타겟 브라켓(102)에 대해 타겟 고정 유닛(200)을 수평하게 지지하도록 구성된다. The pair of first sliding parts 311, second sliding parts 312, and third sliding parts 313 have the same height, so that the target fixing unit 200 is horizontally with respect to the target bracket 102. configured to support
상술한 바와 같이 구성된 타겟 이송 유닛(300)은 타겟 브라켓(102)에 대해 타겟 고정 유닛(200)을 제1방향 및 제2방향으로 각각 이송하는 것이 가능하다. 즉, 한 쌍의 제1타겟 이송부(331)가 동일 방향으로 작동하면 타겟 고정 유닛(200)을 제2방향으로 수평 이송하게 된다. 제2타겟 이송부(332)가 작동하면 타겟 고정 유닛(200)은 제1방향으로 수평이송된다. 한 쌍의 제1타겟 이송부(331)가 서로 반대 방향으로 작동하면, 한 쌍의 제1슬라이딩부(311)를 서로 반대 방향으로 이송하여 타겟 고정 유닛(200)을 수직 방향축(Z축)을 중심으로 타겟 브라켓(102)에 대해 회전시키게 된다. 이와 같은 타겟 이송 유닛(300)의 작동에 의해 타겟 고정 유닛(200)의 위치뿐만 아니라 방향도 조정된다.The target transport unit 300 configured as described above is capable of transporting the target fixing unit 200 with respect to the target bracket 102 in the first and second directions, respectively. That is, when the pair of first target transfer units 331 operate in the same direction, the target fixing unit 200 is horizontally transferred in the second direction. When the second target transfer unit 332 operates, the target fixing unit 200 is horizontally transferred in the first direction. When the pair of first target transfer units 331 operate in opposite directions, the pair of first sliding units 311 are transferred in opposite directions to move the target fixing unit 200 along the vertical axis (Z-axis). It rotates with respect to the target bracket 102 as the center. By the operation of the target transfer unit 300 as described above, not only the position but also the direction of the target fixing unit 200 is adjusted.
캐리어 고정 유닛(400)은 캐리어 조정 유닛(450)을 통해 타겟 브라켓(102)에 설치된다. 캐리어 고정 유닛(400)은 캐리어 고정 부재(410)와 캐리어 투시 구멍(430)을 구비한다. 캐리어 고정 부재(410)는 캐리어 기판을 고정한다. 본 실시예의 경우 캐리어 고정 부재(410)는 흡착 방법에 의해 캐리어 기판을 고정한다. 캐리어 기판에는 타겟 기판으로 전사할 마이크로 LED 칩들이 점착되어 있다. 상술한 바와 같은 타겟 이송 유닛(300)의 작동에 의하여 캐리어 기판에 대한 타겟 기판의 위치와 방향이 정렬되면 캐리어 기판에 레이저 광이 조사되어 마이크로 LED 칩이 타겟 기판으로 전사된다. 이와 같이 상측에서 조사되는 레이저 광이 캐리어 기판으로 조사될 수 있도록 캐리어 고정 유닛(400)에는 캐리어 투시 구멍(430)이 형성된다. 캐리어 투시 구멍(430)을 통해 캐리어 고정 부재(410)에 의해 고정된 캐리어 기판이 상측으로 노출된다. 레이저 광은 캐리어 투시 구멍(430)을 통해 캐리어 기판에 조사된다.The carrier fixing unit 400 is installed on the target bracket 102 through the carrier adjusting unit 450 . The carrier fixing unit 400 includes a carrier fixing member 410 and a carrier viewing hole 430 . The carrier fixing member 410 fixes the carrier substrate. In this embodiment, the carrier fixing member 410 fixes the carrier substrate by a suction method. Micro LED chips to be transferred to the target substrate are attached to the carrier substrate. When the position and direction of the target substrate are aligned with respect to the carrier substrate by the operation of the target transfer unit 300 as described above, laser light is irradiated to the carrier substrate and the micro LED chip is transferred to the target substrate. In this way, a carrier through-hole 430 is formed in the carrier fixing unit 400 so that the laser light irradiated from the upper side can be irradiated to the carrier substrate. The carrier substrate fixed by the carrier fixing member 410 is exposed upward through the carrier viewing hole 430 . The laser light is irradiated onto the carrier substrate through the carrier viewing hole 430 .
캐리어 조정 유닛(450)은 타겟 브라켓(102)에 대한 캐리어 고정 유닛(400)의 높이와 경사를 조정한다. 이와 같은 캐리어 조정 유닛(450)의 작동에 의해 캐리어 고정 부재(410)의 높이와 경사가 조정된다. 결과적으로 캐리어 고정 부재(410)에 고정된 캐리어 기판의 타겟 기판에 대한 높이와 경사가 조정된다. 즉, 캐리어 조정 유닛(450)은 타겟 기판과 캐리어 기판 사이의 간격과 서로 기울어진 정도를 조정하게 된다.The carrier adjusting unit 450 adjusts the height and inclination of the carrier fixing unit 400 relative to the target bracket 102 . The height and inclination of the carrier fixing member 410 are adjusted by the operation of the carrier adjusting unit 450 as described above. As a result, the height and inclination of the carrier substrate fixed to the carrier fixing member 410 relative to the target substrate are adjusted. That is, the carrier adjustment unit 450 adjusts the distance between the target substrate and the carrier substrate and the degree of inclination of each other.
본 실시예의 경우 캐리어 조정 유닛(450)은 4개의 캐리어 승강 부재(451)로 구성된다. 4개의 캐리어 승강 부재(451)는 4점 지지 방식으로 타겟 브라켓(102)에 대해 캐리어 고정 유닛(400)을 각각 지지하게 된다. 4개의 캐리어 승강 부재(451)는 4각 평판 형상의 타겟 브라켓(102)의 네 모서리에 각각 배치되어 각 지점에서 캐리어 고정 유닛(400)에 연결된다. 캐리어 조정 유닛(450)의 4개의 캐리어 승강 부재(451)들은 개별적으로 신장되어 타겟 고정 유닛(200)에 대한 상기 캐리어 고정 유닛(400)의 높이와 기울기를 조절한다. 본 실시예의 경우 4개의 캐리어 승강 부재(451)들 중 서로 인접하는 적어도 2개의 캐리어 승강 부재(451) 사이의 간격은 캐리어 기판의 폭보다 크게 형성된다. 이와 같이 캐리어 기판의 폭보다 크게 간격이 형성되는 캐리어 승강 부재(451)의 사이의 공간으로 캐리어 기판이 이송되어 캐리어 고정 부재(410)에 전달되고 고정될 수 있다. 본 실시예의 경우 캐리어 조정 유닛(450)이 4개의 캐리어 승강 부재(451)로 구성되는 것으로 설명하였으나 경우에 따라서는 3개의 캐리어 승강 부재를 사용하여 캐리어 조정 유닛을 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 3점 지지 방식으로 캐리어 조정 유닛이 타겟 브라켓(102)에 대해 캐리어 고정 유닛(400)을 지지하게 된다. In this embodiment, the carrier adjustment unit 450 is composed of four carrier elevating members 451 . The four carrier elevating members 451 respectively support the carrier fixing unit 400 with respect to the target bracket 102 in a four-point support manner. The four carrier elevating members 451 are disposed at each of the four corners of the target bracket 102 in the shape of a square plate and are connected to the carrier fixing unit 400 at each point. The four carrier elevating members 451 of the carrier adjusting unit 450 are individually extended to adjust the height and inclination of the carrier fixing unit 400 relative to the target fixing unit 200 . In this embodiment, the distance between at least two carrier elevating members 451 adjacent to each other among the four carrier elevating members 451 is larger than the width of the carrier substrate. In this way, the carrier substrate may be transported to the space between the carrier elevating members 451 formed with a gap larger than the width of the carrier substrate, transferred to the carrier fixing member 410, and fixed thereto. In this embodiment, the carrier adjustment unit 450 has been described as being composed of four carrier elevating members 451, but in some cases, it is also possible to configure the carrier adjustment unit using three carrier elevating members. In this case, the carrier adjustment unit supports the carrier fixing unit 400 with respect to the target bracket 102 in a three-point support method.
레이저 헤드(530)는 캐리어 고정 유닛(400)의 상측에 배치된다. 레이저 헤드(530)는 캐리어 고정 유닛(400)에 고정된 캐리어 기판에 레이저 광을 조사하여 캐리어 기판에 블리스터(blister)를 발생시킨다. The laser head 530 is disposed above the carrier fixing unit 400 . The laser head 530 irradiates laser light to the carrier substrate fixed to the carrier fixing unit 400 to generate blisters on the carrier substrate.
본 실시예의 경우 레이저 헤드(530)는 카메라(510)와 함께 헤드 지지 부재(550)에 설치된다. 헤드 지지 부재(550)는 헤드 승강 유닛(570)에 의해 베이스(101)에 대해 승강 가능하게 설치된다. 즉, 헤드 승강 유닛(570)이 헤드 지지 부재(550)의 높이를 조절한다.In this embodiment, the laser head 530 is installed on the head support member 550 together with the camera 510 . The head support member 550 is installed to be able to move up and down with respect to the base 101 by the head lifting unit 570 . That is, the head lifting unit 570 adjusts the height of the head support member 550 .
카메라(510)는 레이저 헤드(530)보다 좌우 방향(X방향)으로 전방에 배치된다. 브라켓 이송 유닛(110)에 의해 타겟 고정 유닛(200) 및 캐리어 고정 유닛(400)이 카메라(510)의 하측으로 이송되면, 카메라(510)는 캐리어 고정 유닛(400)의 캐리어 투시 구멍(430)을 통해서 캐리어 기판과 타겟 기판을 촬영하여 그 절대적, 상대적 위치를 파악하게 된다. 카메라(510)에서 촬영된 이미지를 전달 받은 제어부(600)는 브라켓 이송 유닛(110), 타겟 이송 유닛(300), 캐리어 조정 유닛(450) 등의 구성을 작동시켜 캐리어 기판과 타겟 기판 사이의 위치와 방향을 정렬하고 전사 작업이 필요한 위치로 캐리어 기판과 타겟 기판을 이송한다. 이와 같은 상태에서 제어부(600)는 레이저 헤드(530)를 작동시켜 레이저 광을 캐리어 기판에 조사함으로써 전사 공정을 진행한다. The camera 510 is disposed in front of the laser head 530 in the left and right direction (X direction). When the target fixing unit 200 and the carrier fixing unit 400 are transferred to the lower side of the camera 510 by the bracket transfer unit 110, the camera 510 moves through the carrier viewing hole 430 of the carrier fixing unit 400. Through this, the carrier substrate and the target substrate are photographed and their absolute and relative positions are grasped. The control unit 600 receiving the image captured by the camera 510 operates components such as the bracket transfer unit 110, the target transfer unit 300, and the carrier adjustment unit 450 to position the carrier substrate and the target substrate. Align the direction with and transfer the carrier substrate and the target substrate to the location where transfer work is required. In this state, the control unit 600 operates the laser head 530 to irradiate the laser light onto the carrier substrate to perform the transfer process.
이때, 제어부(600)는 필요에 따라 헤드 승강 유닛(570)을 작동시켜 필요에 따라 카메라(510)와 레이저 헤드(530)를 승강시켜 작업에 필요한 높이로 조정한다.At this time, the control unit 600 operates the head lifting unit 570 as necessary to elevate the camera 510 and the laser head 530 to adjust them to a height required for work.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 마이크로 LED 칩 전사 장치의 작동에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the micro LED chip transfer device constructed as described above will be described.
먼저, 캐리어 기판과 타겟 기판을 공급 받기 전에 본 실시예에 따른 마이크로 LED 칩 전사 장치는 타겟 고정 부재(210)와 캐리어 고정 부재(410) 사이의 높이를 보정한다. 제어부(600)가 4개의 캐리어 승강 부재(451)를 작동시켜 캐리어 고정 부재(410)가 타겟 고정 부재(210)에 접촉할 때까지 캐리어 고정 부재(410)를 하강시킨다. 제어부(600)는 이와 같이 캐리어 고정 부재(410)와 타겟 고정 부재(210)가 서로 접촉한 상태를 기준점으로 설정하고 추후 캐리어 기판과 타겟 기판의 두께를 고려하여 캐리어 고정 부재(410)의 높이를 제어한다. 4개의 캐리어 승강 부재(451)를 포함한 본 실시예에서 사용되는 모든 이송 부재는 인코더를 구비한 액츄에이터이므로 제어부(600)는 각 액츄에이터의 현재 변위를 피드백 받아 각 구성의 작동을 제어한다. 타겟 고정 부재(210)에 대해 캐리어 고정 부재(410)가 기울어져 있는 경우에 제어부(600)는 4개의 캐리어 승강 부재(451)를 개별적으로 작동시켜 캐리어 고정 부재(410)의 경사를 조절한다. 이와 같은 방법으로 제어부(600)는 타겟 고정 부재(210)에 대한 캐리어 고정 부재(410)의 경사를 조정한다. 경우에 따라서는 타겟 고정 부재(210)와 캐리어 고정 부재(410) 사이의 복수의 지점에서 간격을 측정할 수 있는 센서를 추가로 설치하고, 그 간격 센서의 측정값을 피드백 받아 제어부(600)가 4개의 캐리어 승강 부재(451)의 작동을 제어할 수도 있다. First, before receiving the carrier substrate and the target substrate, the micro LED chip transfer device according to the present embodiment corrects the height between the target fixing member 210 and the carrier fixing member 410 . The controller 600 operates the four carrier elevating members 451 to lower the carrier fixing member 410 until the carrier fixing member 410 contacts the target fixing member 210 . The controller 600 sets the state in which the carrier fixing member 410 and the target fixing member 210 are in contact with each other as a reference point, and determines the height of the carrier fixing member 410 in consideration of the thickness of the carrier substrate and the target substrate. Control. Since all the transfer members used in this embodiment, including the four carrier elevating members 451, are actuators with encoders, the control unit 600 controls the operation of each component by receiving feedback of the current displacement of each actuator. When the carrier fixing member 410 is inclined with respect to the target fixing member 210, the control unit 600 individually operates the four carrier elevating members 451 to adjust the inclination of the carrier fixing member 410. In this way, the control unit 600 adjusts the inclination of the carrier fixing member 410 with respect to the target fixing member 210 . In some cases, a sensor capable of measuring the distance at a plurality of points between the target fixing member 210 and the carrier fixing member 410 is additionally installed, and the control unit 600 receives feedback from the measured value of the distance sensor. It is also possible to control the operation of the four carrier elevating members 451 .
이와 같은 상태에서 제어부(600)는 타겟 기판과 캐리어 기판을 공급 받도록 마이크로 LED 칩 전사 장치를 작동시킨다. 제어부(600)는 헤드 승강 유닛(570)에 의해 헤드 지지 부재(550)를 상승시킨다. 그에 따라 카메라(510)와 레이저 헤드(530)는 하측 구성에 대해 간섭되지 않는 위치로 상승한다. In this state, the controller 600 operates the micro LED chip transfer device to receive the target substrate and the carrier substrate. The controller 600 lifts the head support member 550 by means of the head lifting unit 570 . Accordingly, the camera 510 and the laser head 530 rise to a position where they do not interfere with the lower configuration.
제어부(600)는 브라켓 이송 유닛(110)을 작동시켜 타겟 브라켓(102)을 비롯하여 타겟 브라켓(102) 위에 설치된 구성들을 도 1을 기준으로 X방향으로 이송한다. 또한, 제어부(600)는 4개의 캐리어 승강 부재(451)를 작동시켜 캐리어 고정 유닛(400)을 상승시킨다. 그에 따라 캐리어 고정 부재(410)와 타겟 고정 부재(210)의 사이의 간격이 증가하게 된다. The controller 600 operates the bracket transfer unit 110 to transfer components installed on the target bracket 102, including the target bracket 102, in the X direction with reference to FIG. 1 . In addition, the controller 600 operates the four carrier elevating members 451 to elevate the carrier fixing unit 400 . Accordingly, the distance between the carrier fixing member 410 and the target fixing member 210 increases.
이와 같은 상태에서 캐리어 기판과 타겟 기판을 각각 캐리어 고정 부재(410)와 타겟 고정 부재(210)에 공급한다. 캐리어 기판과 타겟 기판이 공급되는 쪽의 2개의 캐리어 승강 부재(451) 사이의 간격은 캐리어 기판의 폭보다 크게 형성되어 있으므로, 캐리어 기판과 타겟 기판은 캐리어 승강 부재(451) 사이의 공간으로 진출입할 수 있다. In this state, the carrier substrate and the target substrate are supplied to the carrier fixing member 410 and the target fixing member 210, respectively. Since the distance between the carrier substrate and the two carrier elevating members 451 on the side to which the target substrate is supplied is larger than the width of the carrier substrate, the carrier substrate and the target substrate can move in and out of the space between the carrier elevating member 451. can
캐리어 고정 부재(410)와 타겟 고정 부재(210)는 각각 캐리어 기판과 타겟 기판을 흡착 방식으로 고정한다. The carrier fixing member 410 and the target fixing member 210 fix the carrier substrate and the target substrate in an adsorption manner, respectively.
제어부(600)는 4개의 캐리어 승강 부재(451)를 작동시켜 캐리어 고정 유닛(400)을 하강시킨다. 그에 따라 캐리어 기판은 타겟 기판에 근접한 상태가 된다. 이와 같은 상태에서 제어부(600)는 헤드 승강 유닛(570)을 작동시켜 카메라(510)를 하강시킨다. 이와 같은 상태에서 브라켓 이송 유닛(110)이 작동하여 카메라(510)에 캐리어 기판과 타겟 기판의 다양한 위치가 촬영되도록 한다. The controller 600 lowers the carrier fixing unit 400 by operating the four carrier elevating members 451 . Accordingly, the carrier substrate is in a state of being close to the target substrate. In this state, the controller 600 moves the head lifting unit 570 to lower the camera 510 . In this state, the bracket transfer unit 110 operates so that various positions of the carrier substrate and the target substrate are photographed by the camera 510 .
상술한 바와 같이 캐리어 고정 유닛(400)은 캐리어 투시 구멍(430)을 구비하므로, 카메라(510)는 캐리어 투시 구멍(430)을 통해 캐리어 기판과 타겟 기판을 촬영할 수 있다. 캐리어 기판은 투명한 재질로 형성되어 있으므로, 카메라(510)는 캐리어 기판과 그 캐리어 기판의 하측에 배치된 타겟 기판을 중첩하여 촬영하게 된다. As described above, since the carrier fixing unit 400 includes the carrier viewing hole 430 , the camera 510 may photograph the carrier substrate and the target substrate through the carrier viewing hole 430 . Since the carrier substrate is made of a transparent material, the camera 510 overlaps the carrier substrate and the target substrate disposed below the carrier substrate to take pictures.
타겟 기판은 캐리어 기판의 마이크로 LED 칩을 전사하여 본딩할 패널일 수도 있고, 캐리어 기판의 마이크로 LED 칩 중에서 양품인 마이크로 LED 칩, 불량품인 마이크로 LED 칩 또는 미리 지정된 마이크로 LED 칩들만을 소팅(sorting) 등의 목적으로 전사 받을 목적으로 사용되는 또 다른 캐리어 기판일 수도 있다. 타겟 기판이 캐리어 기판과 마찬가지로 투명한 재질일 수도 있다.The target substrate may be a panel to be bonded by transferring the micro LED chips of the carrier substrate, and sorting only good micro LED chips, defective micro LED chips, or predetermined micro LED chips among the micro LED chips of the carrier substrate. It may be another carrier substrate used for the purpose of receiving transfer for the purpose of. The target substrate may be made of a transparent material like the carrier substrate.
제어부(600)는 카메라(510)에 의해 촬영된 캐리어 기판과 타겟 기판의 이미지를 분석하여 각 기판의 위치와 방향을 파악한다. 이때, 캐리어 기판과 타겟 기판에 별도로 표시된 마크(mark)를 이용하여 제어부(600)가 캐리어 기판과 타겟 기판의 위치와 방향을 파악할 수도 있다. The controller 600 analyzes images of the carrier substrate and the target substrate captured by the camera 510 to determine the position and direction of each substrate. At this time, the control unit 600 may grasp the positions and directions of the carrier substrate and the target substrate using marks separately marked on the carrier substrate and the target substrate.
제어부(600)는 카메라(510)에 의해 촬영된 이미지를 이용하여 카메라(510)의 하측에서 타겟 기판과 캐리어 기판의 위치와 방향을 정렬할 수도 있고, 타겟 기판과 캐리어 기판이 레이저 헤드(530)의 하측으로 이송된 후에 타겟 기판과 캐리어 기판의 위치와 방향을 정렬할 수도 있다. The control unit 600 may align the position and direction of the target substrate and the carrier substrate at the lower side of the camera 510 using the image captured by the camera 510, and the target substrate and the carrier substrate may be aligned with the laser head 530 After being transferred to the lower side of the target substrate and the carrier substrate may be aligned in position and direction.
타겟 기판과 캐리어 기판 사이의 위치와 방향을 정렬하기 위해서 제어부(600)는 타겟 이송 유닛(300)을 작동시킨다. 상술한 바와 같이 타겟 이송 유닛(300)은 두 개의 제1타겟 이송부(331)와 하나의 제2타겟 이송부(332), 제1슬라이딩부(311), 제2슬라이딩부(312) 및 제3슬라이딩부(313)로 구성되어 있으므로, 제1타겟 이송부(331) 및 제2타겟 이송부(332)의 작동을 조합하여 타겟 고정 유닛(200)의 위치뿐만 아니라 방향까지 조정할 수 있다. 이와 같은 작동에 의해 타겟 이송 유닛(300)은 캐리어 기판에 대한 타겟 기판의 위치와 방향을 정렬하는 것이 가능하다. In order to align the position and direction between the target substrate and the carrier substrate, the control unit 600 operates the target transfer unit 300. As described above, the target transfer unit 300 includes two first target transfer units 331, one second target transfer unit 332, a first sliding unit 311, a second sliding unit 312, and a third sliding unit 332. Since it is composed of the unit 313, it is possible to adjust the direction as well as the position of the target fixing unit 200 by combining the operations of the first target transfer unit 331 and the second target transfer unit 332. By this operation, the target transfer unit 300 can align the position and direction of the target substrate with respect to the carrier substrate.
이와 같은 상태에서 타겟 기판과 캐리어 기판의 전체적인 방향을 동시에 정렬하기 위해 제어부(600)는 브라켓 이송 유닛(110)의 브라켓 회전부(170)를 작동시킨다. 브라켓 회전부(170)는 중간 브라켓(130)에 대해 타겟 브라켓(102)을 회전시킴으로써 타겟 기판과 캐리어 기판의 방향을 동시에 조정한다. 브라켓 회전부(170)는 레이저 헤드(530)에서 조사되는 레이저 빔의 순차 조사에 용이한 방향으로 타겟 기판과 캐리어 기판의 방향을 조정한다. In this state, the control unit 600 operates the bracket rotation unit 170 of the bracket transfer unit 110 to simultaneously align the entire directions of the target substrate and the carrier substrate. The bracket rotation unit 170 simultaneously adjusts the orientation of the target substrate and the carrier substrate by rotating the target bracket 102 relative to the intermediate bracket 130 . The bracket rotating unit 170 adjusts the direction of the target substrate and the carrier substrate in a direction that is easy to sequentially irradiate the laser beam emitted from the laser head 530 .
캐리어 기판에 점착된 마이크로 LED 칩들 각각의 위치와 배열 방향이 정확하게 일치하지 않을 수 있으므로, 제어부(600)는 카메라(510)를 이용하여 캐리어 기판의 개별 마이므로 LED 칩들의 위치와 방향도 파악한다. 이를 위해서 제어부(600)는 브라켓 이송 유닛(110)을 작동시켜 캐리어 기판의 다양한 위치가 카메라(510)의 하측에 배치되도록 타겟 브라켓(102)을 다양한 위치로 이송하고, 카메라(510)는 각각의 위치에서 캐리어 기판과 타겟 기판을 촬영하여 제어부(600)로 전송한다. 제어부(600)는 카메라(510)에서 얻어진 임지를 이용하여 캐리어 기판의 개별 마이크로 LED 칩들을 전사할 위치와 방향 및 순서 등을 계산할 수 있다.Since the position and arrangement direction of each of the micro LED chips attached to the carrier substrate may not exactly match, the controller 600 also uses the camera 510 to determine the position and direction of the LED chips since they are individual LED chips on the carrier substrate. To this end, the control unit 600 operates the bracket transfer unit 110 to transfer the target bracket 102 to various positions so that the various positions of the carrier substrate are disposed below the camera 510, and the camera 510 moves each The carrier substrate and the target substrate are photographed at the location and transmitted to the control unit 600 . The controller 600 may calculate the location, direction, and order of transferring the individual micro LED chips of the carrier substrate using the land obtained from the camera 510 .
이와 같이 카메라(510)의 도움을 받아 캐리어 기판과 타겟 기판 사이의 위치와 방향 및 캐리어 기판과 타겟 기판의 전체적인 위치와 방향의 정렬이 완료되면, 제어부(600)는 레이저 헤드(530)를 작동시키기 위한 준비를 한다.As such, when the position and direction between the carrier substrate and the target substrate and the overall position and direction of the carrier substrate and the target substrate are aligned with the help of the camera 510, the control unit 600 operates the laser head 530. prepare for
제어부(600)는 헤드 승강 유닛(570)을 작동시켜 헤드 지지 부재(550)를 상승시킨다. 그에 따라 카메라(510)와 레이저 헤드(530)가 상승된 상태에서, 제어부(600)는 브라켓 이송 유닛(110)를 작동시켜 타겟 브라켓(102) 및 그 상측의 구성들을 레이저 헤드(530)의 하측으로 이송한다. 이와 같은 상태에서 제어부(600)는 다시 헤드 승강 유닛(570)을 작동시켜 레이저 헤드(530)를 하강시킨다. 제어부(600)는 레이저 헤드(530)에서 조사되는 레이저가 캐리어 기판에 정확하게 도달할 수 있는 위치로 레이저 헤드(530)를 하강시킨다.The controller 600 operates the head elevating unit 570 to elevate the head support member 550 . Accordingly, with the camera 510 and the laser head 530 elevated, the control unit 600 operates the bracket transfer unit 110 to transfer the target bracket 102 and its upper components to the lower side of the laser head 530. transfer to In this state, the control unit 600 moves the head lifting unit 570 again to lower the laser head 530 . The control unit 600 lowers the laser head 530 to a position where the laser irradiated from the laser head 530 can accurately reach the carrier substrate.
레이저 헤드(530)가 캐리어 기판에 레이저 광을 조사하면, 레이저 광의 에너지에 의해 캐리어 기판에 블리스터가 발생하게 된다. 캐리어 기판에서 발생하는 블리스터로 인한 동적인 에너지로 인해 마이크로 LED 칩은 캐리어 기판에서 분리되어 타겟 기판으로 전사된다. 이때, 마이크로 LED 칩의 전사를 돕기 위해 타겟 기판도 점착을 가지도록 구성될 수 있다. 이 경우 타겟 기판의 접착력이 캐리어 기판의 블리스터와 마이크로 LED 칩 사이의 접착력보다 크면, 마이크로 LED 칩은 타겟 기판으로 전사된다. When the laser head 530 irradiates the carrier substrate with laser light, blisters are generated on the carrier substrate by the energy of the laser light. The micro LED chip is separated from the carrier substrate and transferred to the target substrate due to the dynamic energy caused by the blisters generated in the carrier substrate. At this time, the target substrate may also be configured to have adhesiveness in order to help the transfer of the micro LED chip. In this case, if the adhesive force of the target substrate is greater than the adhesive force between the blister of the carrier substrate and the micro LED chip, the micro LED chip is transferred to the target substrate.
본 실시예에 따른 마이크로 LED 칩 전사 장치에서 사용하는 레이저 헤드(530)는 소정 영역 내에서 빠르게 레이저 빔을 순차적으로 원하는 위치에 조사할 수 있도록 구성된다. 그에 따라, 타겟 이송 유닛(300)에 의해 캐리어 기판과 타겟 기판이 서로 정렬된 상태에서, 제어부(600)는 지정된 영역 내의 마이크로 LED 칩들에 대해 순차적으로 레이저 광을 조사하여 그 영역 내의 마이크로 LED 칩들을 전사한다. 이때, 캐리어 기판의 마이크로 LED 칩들 사이의 간격과 타겟 기판에 전사될 마이크로 LED 칩들 사이의 간격이 서로 다른 경우에는 마이크로 LED 칩들이 전사될 때마다, 타겟 이송 유닛(300)은 캐리어 기판에 대한 타겟 기판의 위치를 새롭게 정렬하게 된다.The laser head 530 used in the micro LED chip transfer device according to the present embodiment is configured to rapidly irradiate a laser beam sequentially to a desired position within a predetermined area. Accordingly, in a state in which the carrier substrate and the target substrate are aligned with each other by the target transfer unit 300, the control unit 600 sequentially irradiates laser light to the micro LED chips in a designated area to move the micro LED chips in the area. to be warrior At this time, when the distance between the micro LED chips of the carrier substrate is different from the distance between the micro LED chips to be transferred to the target substrate, the target transfer unit 300 transfers the target substrate to the carrier substrate whenever the micro LED chips are transferred. will re-arrange the position of
해당 영역에 대한 마이크로 LED 칩들의 전사가 완료되면, 브라켓 이송 유닛(110)은 캐리어 기판의 다음 대응 영역이 순차적으로 레이저 헤드(530)에 의한 레이저 광이 조사되는 영역에 배치되도록 되도록 브라켓 이송 유닛(110)을 작동시킨다.When the transfer of the micro LED chips to the corresponding area is completed, the bracket transfer unit 110 is the bracket transfer unit so that the next corresponding area of the carrier substrate is sequentially disposed in the area to which the laser light is irradiated by the laser head 530 ( 110) is activated.
타겟 이송 유닛(300)은 캐리어 기판과 타겟 기판을 비교적 작은 변위 범위 내에서 위치와 방향을 정렬하기 위한 것이고, 브라켓 이송 유닛(110)은 비교적 큰 범우 내에서 캐리어 기판과 타겟 기판을 같이 움직여서 위치와 방향을 조정하기 위한 것이다.The target transfer unit 300 is for aligning the position and direction of the carrier substrate and the target substrate within a relatively small displacement range, and the bracket transfer unit 110 moves the carrier substrate and the target substrate together within a relatively large range to adjust the position and direction. It is to adjust the direction.
따라서, 캐리어 기판을 몇 개의 영역으로 분할하여 그 영역들을 순차적으로 전사하기 위해 위치 이동하는 경우에는 제어부(600)가 브라켓 이송 유닛(110)을 작동시켜 전체적인 위치와 방향을 변경하게 된다.Accordingly, when the carrier substrate is divided into several regions and moved to sequentially transfer the regions, the controller 600 operates the bracket transfer unit 110 to change the overall position and direction.
또한, 캐리어 기판의 개별 마이크로 LED 칩들의 위치와 방향 및 간격에 따라 캐리어 기판과 타겟 기판 사이를 정렬하는 경우에는 제어부(600)가 타겟 이송 유닛(300)을 작동시키게 된다. 제어부(600)는 마이크로 LED 칩들을 전사할 때마다 타겟 이송 유닛(300)을 작동시켜 캐리어 기판에 대한 타겟 기판의 위치를 새롭게 정렬할 수도 있고, 간헐적으로 캐리어 기판에 대한 타겟 기판의 위치를 정렬할 수도 있다.In addition, when the carrier substrate and the target substrate are aligned according to the position, direction, and spacing of the individual micro LED chips on the carrier substrate, the control unit 600 operates the target transfer unit 300 . The control unit 600 may operate the target transfer unit 300 whenever the micro LED chips are transferred to newly align the position of the target substrate with respect to the carrier substrate, or intermittently align the position of the target substrate with respect to the carrier substrate. may be
한편, 레이저 광에 의해 전사할 국부적 위치 주변의 캐리어 기판과 타겟 기판 사이의 간격이나 높이를 측정할 수 있는 센서가 존재하는 경우에는 실시간으로 타겟 기판과 캐리어 기판 사이의 간격을 특정하거나, 타겟 기판에 대한 캐리어 기판의 경사를 파악하여 제어부(600)가 그 간격과 경사를 보정할 수도 있다. 제어부(600)는 캐리어 조정 유닛(450)의 4개의 캐리어 승강 부재(451)의 길이를 조정하여 캐리어 기판의 높이와 경사를 조정할 수 있다. 캐리어 기판에 미세한 처짐이나 변형이 존재할 수 있으므로 이와 같은 간격과 경사를 보정하면, 마이크로 LED 칩을 전사하는 공정의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다. 그에 따라 제어부(600)는 마이크로 LED 칩을 전사할 때마다 캐리어 조정 유닛(450)을 작동시킬 수도 있고, 캐리어 기판의 전사 대상 영역이 바뀔 때마다 캐리어 조정 유닛(450)을 작동시킬 수도 있다.On the other hand, if there is a sensor that can measure the distance or height between the carrier substrate and the target substrate around the local position to be transferred by laser light, the distance between the target substrate and the carrier substrate can be specified in real time, or the target substrate By recognizing the inclination of the carrier substrate, the control unit 600 may correct the spacing and inclination. The controller 600 may adjust the height and inclination of the carrier substrate by adjusting the lengths of the four carrier elevating members 451 of the carrier adjusting unit 450 . Since fine deflection or deformation may exist on the carrier substrate, the quality of the process of transferring the micro LED chip can be further improved by correcting such gaps and inclinations. Accordingly, the controller 600 may operate the carrier adjustment unit 450 whenever the micro LED chip is transferred, or may operate the carrier adjustment unit 450 whenever the transfer target region of the carrier substrate is changed.
캐리어 기판의 마이크로 LED 칩에 대한 전사가 모두 완료되면, 본 실시예의 마이크로 LED 칩 전사 장치는 캐리어 기판과 타겟 기판을 배출하게 된다. 본 실시예의 마이크로 LED 칩 전사 장치는 캐리어 기판과 타겟 기판을 공급 받았던 위치로 캐리어 고정 유닛(400)과 타겟 고정 유닛(200)을 이송하여 배출할 수도 있고, 캐리어 고정 유닛(400)과 타겟 고정 유닛(200)을 X 방향의 반대 방향으로 더 이송하여 그 방향에 배치된 다른 구성에 캐리어 기판과 타겟 기판을 전달할 수도 있다. 타겟 기판과 캐리어 기판을 배출하기 위해서 제어부(600)는 캐리어 조정 유닛(450)을 작동시켜 캐리어 고정 유닛(400)을 상승시킨다. 이와 같은 상태에서 캐리어 기판 또는 타겟 기판을 전달 받을 다른 로봇이나 기계적 구성이 캐리어 고정 유닛(400)과 타겟 고정 유닛(200)의 사이로 진입하여 캐리어 기판 또는 타겟 기판을 전달 받게 된다. When the transfer of the carrier substrate to the micro LED chip is completed, the micro LED chip transfer device of this embodiment discharges the carrier substrate and the target substrate. The micro LED chip transfer device of this embodiment may transfer and discharge the carrier fixing unit 400 and the target fixing unit 200 to the location where the carrier substrate and the target substrate were supplied, or the carrier fixing unit 400 and the target fixing unit 200 may be further transported in a direction opposite to the X direction to transfer the carrier substrate and the target substrate to other components disposed in that direction. To discharge the target substrate and the carrier substrate, the controller 600 operates the carrier adjustment unit 450 to raise the carrier fixing unit 400 . In this state, another robot or mechanical component to receive the carrier substrate or target substrate enters between the carrier fixing unit 400 and the target fixing unit 200 to receive the carrier substrate or target substrate.
이상, 본 발명에 대해 바람직한 예들을 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다. In the above, preferred examples have been described for the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the forms described and illustrated above.
예를 들어, 앞에서 브라켓 이송 유닛(110)은 타겟 브라켓(102)의 위치와 방향을 조정하기 위하여 중간 브라켓(130)과 브라켓 수평 이송부(150)와 브라켓 회전부(170)로 구성되는 것으로 설명하였으나, 브라켓 이송 유닛(110)의 구성은 다양하게 변경될 수 있다. 타겟 브라켓(102)의 위치와 방향을 조정할 수 있는 구성이면 다른 다양한 기계적 구성에 의해 브라켓 이송 유닛(110)을 구성할 수 있다.For example, the bracket transfer unit 110 has been described as consisting of an intermediate bracket 130, a bracket horizontal transfer unit 150, and a bracket rotation unit 170 to adjust the position and direction of the target bracket 102, The configuration of the bracket transfer unit 110 may be variously changed. As long as the position and direction of the target bracket 102 can be adjusted, the bracket transfer unit 110 can be configured with various other mechanical configurations.
타겟 고정 유닛(200)의 위치와 방향을 조정하는 타겟 이송 유닛(300)의 구성 역시 앞에서 설명하고 도시한 형태 이외에 다른 다양한 구성이 사용될 수 있다.The structure of the target transport unit 300 for adjusting the position and direction of the target fixing unit 200 may also be used in various other configurations other than the previously described and illustrated form.
또한, 앞에서 카메라(510)와 레이저 헤드(530)는 헤드 지지 지지 부재에 설치되고 헤드 승강 유닛(570)은 헤드 지지 부재(550)를 승강시키는 것으로 설명하였으나, 카메라(510)와 레이저 헤드(530)가 각각 개별적으로 승강되도록 마이크로 LED 칩 전사 장치를 구성하는 것도 가능하다.In addition, it has been described above that the camera 510 and the laser head 530 are installed on the head support member and the head lifting unit 570 lifts the head support member 550, but the camera 510 and the laser head 530 ) It is also possible to configure the micro LED chip transfer device so that each individually lifted.
또한, 앞에서 레이저 헤드(530)는 소정 영역 내의 캐리어 기판에 대해 순차적으로 레이저 광을 조사할 수 있는 것을 사용하는 것으로 설명하였으나, 레이저 헤드(530)의 구성 역시 다른 다양한 종류의 것이 사용될 수 있다. 예를 들어 복수의 레이저 광을 동시에 조사하거나 하나의 레이저 광을 수직 방향으로 조사하는 기능을 가진 레이저 헤드(530)를 사용하는 것도 가능하다.In addition, although the laser head 530 has been described as using one capable of sequentially irradiating laser light to a carrier substrate within a predetermined area, various types of other configurations of the laser head 530 may also be used. For example, it is also possible to use a laser head 530 having a function of simultaneously irradiating a plurality of laser lights or irradiating one laser light in a vertical direction.

Claims (16)

  1. 복수의 마이크로 LED 칩이 접착된 캐리어 기판에 레이저를 조사하여 블리스터를 발생시킴으로써 상기 복수의 마이크로 LED 칩을 각각 타겟 기판으로 전사하는 마이크로 LED 칩 전사 장치에 있어서,A micro LED chip transfer device for transferring the plurality of micro LED chips to a target substrate by irradiating a laser to a carrier substrate to which a plurality of micro LED chips are adhered to generate blisters,
    베이스;Base;
    상기 베이스에 설치되는 타겟 브라켓;a target bracket installed on the base;
    상기 베이스에 대한 상기 타겟 브라켓의 위치와 방향을 조정하도록 상기 상기 베이스에 대해 상기 타겟 브라켓을 수평 방향으로 이송하고 상기 타겟 브라켓을 수직 방향 회전축을 중심으로 회전시키는 브라켓 이송 유닛;a bracket transfer unit for horizontally transferring the target bracket with respect to the base and rotating the target bracket about a vertical axis of rotation to adjust the position and orientation of the target bracket with respect to the base;
    상기 타겟 기판을 고정하는 타겟 고정 부재를 구비하고, 상기 타겟 브라켓에 설치되는 타겟 고정 유닛;a target fixing unit having a target fixing member for fixing the target substrate and installed on the target bracket;
    상기 타겟 브라켓에 대한 상기 타겟 고정 유닛의 위치와 방향을 조정하도록 상기 타겟 브라켓에 대해 상기 타겟 고정 유닛을 수평 방향으로 이송하고 상기 타겟 고정 유닛을 수직 방향 회전축을 중심으로 회전시키는 타겟 이송 유닛;a target transport unit for transporting the target fixing unit in a horizontal direction relative to the target bracket and rotating the target fixing unit about a vertical axis of rotation to adjust the position and orientation of the target fixing unit relative to the target bracket;
    상기 캐리어 기판을 고정하는 캐리어 고정 부재와 상기 캐리어 고정 부재에 고정된 상기 캐리어 기판을 상측으로 노출시키도록 형성되는 캐리어 투시 구멍을 구비하고, 상기 타겟 브라켓에 설치되는 캐리어 고정 유닛;a carrier fixing unit having a carrier fixing member fixing the carrier substrate and a carrier viewing hole formed to expose the carrier substrate fixed to the carrier fixing member upward, and installed on the target bracket;
    상기 타겟 고정 부재와 캐리어 고정 부재에 각각 고정된 상기 타겟 기판과 캐리어 기판 사이의 간격과 서로 기울어진 정도를 조정하도록 상기 타겟 브라켓에 대한 상기 캐리어 고정 유닛의 높이와 경사를 조정하는 캐리어 조정 유닛;a carrier adjusting unit that adjusts a height and an inclination of the carrier fixing unit with respect to the target bracket to adjust a distance between the target substrate and the carrier substrate fixed to the target fixing member and the carrier fixing member, respectively, and an inclination degree of each other;
    상기 캐리어 고정 유닛에 고정된 상기 캐리어 기판에 레이저 광을 조사하는 레이저 헤드; 및a laser head radiating laser light to the carrier substrate fixed to the carrier fixing unit; and
    상기 브라켓 이송 유닛, 타겟 고정 유닛, 타겟 이송 유닛, 캐리어 고정 유닛, 캐리어 조정 유닛 및 레이저 헤드의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.A micro LED chip transfer device including a control unit for controlling operations of the bracket transfer unit, the target fixing unit, the target transfer unit, the carrier fixing unit, the carrier adjusting unit, and the laser head.
  2. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 브라켓 이송 유닛은,The bracket transfer unit,
    상기 베이스와 타겟 브라켓의 사이에 설치되는 중간 브라켓과,An intermediate bracket installed between the base and the target bracket;
    상기 베이스에 대해 상기 중간 브라켓을 수평 방향으로 이송하는 브라켓 수평 이송부와,a bracket horizontal transport unit for transporting the intermediate bracket in a horizontal direction with respect to the base;
    상기 중간 브라켓에 대해 상기 타겟 브라켓을 수직 방향 회전축을 중심으로 회전시키는 브라켓 회전부를 포함하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.A micro LED chip transfer device comprising a bracket rotation unit for rotating the target bracket with respect to the intermediate bracket about a vertical axis of rotation.
  3. 제2항에 있어서,According to claim 2,
    상기 브라켓 이송 유닛의 브라켓 수평 이송부는,The bracket horizontal transfer unit of the bracket transfer unit,
    상기 베이스에 대해 상기 중간 브라켓을 좌우 방향으로 이송하는 제1브라켓 이송부와,A first bracket conveying unit for conveying the intermediate bracket in the left and right directions with respect to the base;
    상기 베이스에 대해 상기 중간 브라켓을 전후 방향으로 이송하는 제2브라켓 이송부를 구비하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.A micro LED chip transfer device having a second bracket transfer unit for transferring the intermediate bracket in the forward and backward directions with respect to the base.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,According to any one of claims 1 to 3,
    상기 캐리어 고정 유닛의 캐리어 투시 구멍을 통하여 상기 캐리어 기판 및 타겟 기판을 촬영하도록 상기 베이스의 상측에 배치되는 카메라;를 더 포함하고,A camera disposed above the base to photograph the carrier substrate and the target substrate through the carrier viewing hole of the carrier fixing unit; further comprising,
    상기 제어부는 상기 카메라에 의해 촬영된 이미지를 이용하여 상기 브라켓 이송 유닛, 타겟 이송 유닛, 캐리어 조정 유닛 및 레이저 헤드의 작동을 제어하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.The control unit controls the operation of the bracket transfer unit, the target transfer unit, the carrier adjustment unit and the laser head using the image captured by the camera.
  5. 제4항에 있어서,According to claim 4,
    상기 타겟 이송 유닛은,The target transport unit,
    상기 타겟 브라켓에 대해 상기 타겟 고정 유닛을 제1방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 한 쌍의 제1슬라이딩부와,A pair of first sliding parts for slidingly supporting the target fixing unit in a first direction with respect to the target bracket;
    상기 한 쌍의 제1슬라이딩부에 각각 연결되어 상기 한쌍의 제1슬라이딩 부를 각각 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 이송하는 한 쌍의 제1타겟 이송부와,A pair of first target transfer units connected to the pair of first sliding units and transporting the pair of first sliding units in a second direction different from the first direction;
    상기 타겟 브라켓에 대해 상기 타겟 고정 유닛을 제2방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 제2슬라이딩부와, A second sliding part for slidingly supporting the target fixing unit in a second direction with respect to the target bracket;
    상기 제2슬라이딩부를 상기 제1방향으로 이송하는 제2타겟 이송부를 포함하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.A micro LED chip transfer device comprising a second target transfer unit for transferring the second sliding unit in the first direction.
  6. 제5항에 있어서,According to claim 5,
    상기 제1방향과 제2방향은 서로 수직하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.The first direction and the second direction are perpendicular to each other Micro LED chip transfer device.
  7. 제5항에 있어서,According to claim 5,
    상기 타겟 이송 유닛은, The target transport unit,
    상기 한 쌍의 제1타겟 이송부에 의해 상기 한 쌍의 제1슬라이딩부를 각각 서로 반대 방향으로 이송하여 상기 타겟 고정 유닛을 상기 타겟 브라켓에 대해 회전시키는 마이크로 LED 칩 전사 장치.The micro LED chip transfer device for rotating the target fixing unit with respect to the target bracket by transferring the pair of first sliding parts in opposite directions to each other by the pair of first target conveying parts.
  8. 제4항에 있어서,According to claim 4,
    상기 캐리어 조정 유닛은,The carrier adjustment unit,
    상기 타겟 브라켓과 캐리어 고정 유닛의 사이에 설치되어 상기 타겟 브라켓에 대한 상기 캐리어 고정 유닛의 높이를 각각의 위치에서 조절하는 적어도 3개의 캐리어 승강 부재를 포함하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.Micro LED chip transfer device comprising at least three carrier elevating members installed between the target bracket and the carrier fixing unit to adjust the height of the carrier fixing unit with respect to the target bracket at each position.
  9. 제8항에 있어서,According to claim 8,
    상기 캐리어 조정 유닛의 복수의 캐리어 승강 부재들은 개별적으로 신장되어 상기 타겟 고정 유닛에 대한 상기 캐리어 고정 유닛의 높이와 기울기를 조절하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.The plurality of carrier elevating members of the carrier adjustment unit are individually extended to adjust the height and inclination of the carrier fixing unit with respect to the target fixing unit.
  10. 제9항에 있어서,According to claim 9,
    상기 캐리어 조정 유닛은,The carrier adjustment unit,
    상기 캐리어 승강 부재를 4개 구비하고,Four carrier elevating members are provided,
    상기 4개의 캐리어 승강 부재들 중 서로 인접하는 적어도 2개의 캐리어 승강 부재 사이의 간격은 상기 캐리어 기판의 폭보다 큰 마이크로 LED 칩 전사 장치.The distance between at least two carrier lifting members adjacent to each other among the four carrier lifting members is greater than the width of the carrier substrate.
  11. 제4항에 있어서,According to claim 4,
    상기 베이스에 대해 상기 카메라 및 레이저 헤드의 높이를 조절하는 헤드 승강 유닛;을 더 포함하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.A micro LED chip transfer device further comprising; a head lifting unit for adjusting the heights of the camera and laser head with respect to the base.
  12. 제11항에 있어서,According to claim 11,
    상기 카메라 및 레이저 헤드가 설치되는 헤드 지지 부재;를 더 포함하고,A head support member on which the camera and laser head are installed; further comprising,
    상기 헤드 승강 유닛은 상기 헤드 지지 부재를 승강시키는 마이크로 LED 칩 전사 장치.The head lifting unit lifts the head support member.
  13. 제4항에 있어서,According to claim 4,
    상기 제어부는,The control unit,
    상기 캐리어 고정 유닛의 캐리어 투시 구멍을 통하여 상기 캐리어 기판 및 타겟 기판이 중첩되어 촬영된 이미지를 이용하여 상기 캐리어 기판과 타겟 기판이 서로 정렬되도록 상기 타겟 이송 유닛을 작동시키는 마이크로 LED 칩 전사 장치.Micro LED chip transfer device for operating the target transfer unit so that the carrier substrate and the target substrate are aligned with each other using an image captured by overlapping the carrier substrate and the target substrate through the carrier viewing hole of the carrier fixing unit.
  14. 제13항에 있어서,According to claim 13,
    상기 제어부는,The control unit,
    상기 타겟 이송 유닛에 의해 상기 캐리어 기판과 타겟 기판이 서로 정렬된 상태에서,In a state in which the carrier substrate and the target substrate are aligned with each other by the target transfer unit,
    상기 레이저 헤드에 의해 레이저광이 조사되는 영역에 상기 캐리어 기판의 대응 영역이 순차적으로 배치되도록 상기 브라켓 이송 유닛을 작동시키는 마이크로 LED 칩 전사 장치.The micro LED chip transfer device operates the bracket transfer unit to sequentially arrange corresponding regions of the carrier substrate in regions irradiated with laser light by the laser head.
  15. 제14항에 있어서,According to claim 14,
    상기 제어부는,The control unit,
    상기 레이저 헤드에 의해 상기 마이크로 LED 칩이 전사될 때마다 상기 타겟 이송 유닛을 작동시켜 상기 캐리어 기판에 대한 상기 타겟 기판의 위치를 새롭게 정렬하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.Micro LED chip transfer device for newly aligning the position of the target substrate with respect to the carrier substrate by operating the target transfer unit whenever the micro LED chip is transferred by the laser head.
  16. 제14항에 있어서,According to claim 14,
    상기 제어부는,The control unit,
    상기 레이저 헤드에 의해 레이저가 조사되는 영역 내의 상기 캐리어 기판 상의 마이크로 LED 칩에 대해 순차적으로 레이저를 조사하여 각 마이크로 LED 칩을 상기 타겟 기판에 전사하는 마이크로 LED 칩 전사 장치.The micro LED chip transfer device for transferring a laser to the target substrate by sequentially irradiating a laser to the micro LED chips on the carrier substrate in an area where the laser is irradiated by the laser head.
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