KR102819461B1 - 마이크로 led 전사 헤드 모듈 - Google Patents

Abstract

본 개시는, 마이크로 LED 전사 헤드 모듈에 있어서, 마이크로 LED 소재가 진공 흡착되도록 구성되는 흡착 플레이트; 상기 흡착 플레이트의 상측에 배치되어 상기 흡착 플레이트와 일체화되고, 자유 틸팅 구조를 구현하여 상기 흡착 플레이트의 지면에 대한 배치각을 조정하도록 구성되는 틸팅 유닛; 상기 마이크로 LED 소재와 기판 사이의 간격을 측정하고, 상기 틸팅 유닛의 틸팅 정도를 조절하도록 구성되는 틸팅 조절 유닛; 및 4개의 모터를 작동시킴으로써 상기 흡착 플레이트, 상기 틸팅 유닛 및 상기 틸팅 조절 유닛에 대해 X-Y-θ축 이동을 구현하도록 구성되는 이동 조절 유닛을 포함하는, 마이크로 LED 전사 헤드 모듈에 관한 것이다.

Description

마이크로 LED 전사 헤드 모듈{MICRO LED TRANSFER HEAD MODULE}

본 개시의 실시예들은, 마이크로 LED 소자를 목적 기판에 보다 정밀하게 전사할 수 있는 마이크로 LED 전사 헤드 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 LED 디스플레이는 긴 수명과 높은 색 재현율을 가지면서도 소비전력이 낮아 다양한 용도로 널리 활용되고 있다. 또한, 고해상도 디스플레이에 대한 요구가 높아지면서 대형 디스플레이에 사용되는 LED의 크기가 소형화 되고 있고, 최근에는 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 제품에 대한 연구, 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

참고로, 마이크로 LED 디스플레이는 10~100 마이크로미터(μm) 수준의 매우 작은 LED를 픽셀 광원으로 사용하는 차세대 발광 디스플레이이다. 이러한 마이크로 LED는 기존의 LCD 또는 OLED 디스플레이보다 더욱 선명한 색상을 구현할 수 있고, 무기물 반도체를 사용하여 화질 열화나 번인(burn-in) 현상이 발생하지 않으며, 전력 효율이 우수한 특징이 있다.

상기 마이크로 LED를 이용한 디스플레이를 제조하기 위해서는 수천 개 또는 수만 개의 마이크로 LED, 즉 초소형 LED를 기판에 실장하기 위해 이를 설정된 위치에 배치하기 위한 전사 공정이 요구된다.

마이크로 LED 전사 공정으로서, 스탬프 방식, 롤러 방식, 레이저 방식 등의 다양한 방식이 있다. 특히, 스탬프 방식은 마이크로 LED 소자가 구비되는 웨이퍼 소재를 디스플레이 기판에 직접 옮겨 찍는 방식으로 이루어지는데 매우 작은 마이크로 LED 특성상 매우 높은 정밀도가 요구된다.

이에 더하여, 최근 웨어러블 기기, 스마트 디바이스 등에 대한 관심이 증대되면서 스트레처블 디스플레이(stretchable display)에 대한 개발도 활발히 이루어지고 있고, 이를 위해 특수 실리콘 소재 등을 사용하여 신축성이 뛰어난 필름 형태의 기판에 마이크로 LED 소자를 보다 정밀하게 전사해야만 하는 필요성도 증대되고 있다.

그러나, 기존의 스탬프 방식으로 구현되는 마이크로 LED 전사 헤드 모듈은 제작 시 기성품인 부품을 조합하여 제작할 수 밖에 없으므로 마이크로 LED 전사 장치 자체의 사이즈가 비대하게 커질 수 밖에 없는 문제점이 있다.

또한, 전사 시 전사 헤드의 자유로운 틸트(tilt) 움직임이 보장되지 않으므로 기판과의 전사 과정에서 정밀도가 떨어지고, 이에 따라 전사 공정의 전체 수율이 낮아지는 문제점이 있다.

그러므로, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 마이크로 LED 전사 헤드의 자유로운 틸팅(tilting)을 가능하도록 하여 마이크로 LED 전사 공정의 정밀성을 높이고, 전사 공정 전체의 수율을 증가시킬 수 있으며, 전사헤드와 기판의 평탄도를 센서를 통해 실시간으로 측정하여 보정함으로써 전사 정밀도를 보다 향상시킬 수 있고, 상기와 같은 전사 헤드의 자유 틸트 구조뿐만 아니라 마이크로미터(μm) 단위로 다축 모듈을 적용함과 동시에 비전 영상을 통한 위치 확인 및 피드백 제어 기술을 이용하여 전사 정밀도를 보다 극대화할 수 있는 마이크로 LED 전사 헤드 모듈에 대한 필요가 점차 증가하고 있는 상황이다.

한국등록특허공보 제10-2007802호(2019.07.31)

본 개시의 실시예들은, 전술한 종래의 스탬프 방식 마이크로 LED 전사 헤드 모듈의 문제점을 개선한 마이크로 LED 전사 헤드 모듈을 제공하기 위한 것으로서, 마이크로 LED 전사 헤드의 자유로운 틸팅을 가능하도록 하여 마이크로 LED 전사 공정의 정밀성을 높이고, 전사 공정 전체의 수율까지 증가시킬 수 있는 마이크로 LED 전사 헤드 모듈을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 개시의 실시예들은, 전사헤드와 기판의 평탄도를 센서를 통해 실시간으로 측정하여 보정함으로써 전사 정밀도를 보다 향상시킬 수 있는 마이크로 LED 전사 헤드 모듈을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 개시의 실시예들은, 전사 헤드의 자유 틸트 구조뿐만 아니라 마이크로미터(μm) 단위로 다축 모듈을 적용함과 동시에 비전 영상을 통한 위치 확인 및 피드백 제어 기술을 이용하여 전사 정밀도를 보다 극대화할 수 있는 마이크로 LED 전사 헤드 모듈을 제공하기 위한 것이다.

본 개시의 실시예들에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 다양한 실시예들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 마이크로 LED 전사 헤드 모듈은, 마이크로 LED 소재가 진공 흡착되도록 구성되는 흡착 플레이트; 상기 흡착 플레이트의 상측에 배치되어 상기 흡착 플레이트와 일체화되고, 자유 틸팅 구조를 구현하여 상기 흡착 플레이트의 지면에 대한 배치각을 조정하도록 구성되는 틸팅 유닛; 상기 마이크로 LED 소재와 기판 사이의 간격을 측정하고, 상기 틸팅 유닛의 틸팅 정도를 조절하도록 구성되는 틸팅 조절 유닛; 및 4개의 모터를 작동시킴으로써 상기 흡착 플레이트, 상기 틸팅 유닛 및 상기 틸팅 조절 유닛에 대해 X-Y-θ축 이동을 구현하도록 구성되는 이동 조절 유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 틸팅 유닛은, 상기 틸팅 조절 유닛의 리니어 스테핑 모터의 샤프트 일단에 연결되는 제1 강구볼; 상기 제1 강구볼의 상측 및 하측 영역 외주를 따라 외접하도록 연속 배치되는 복수의 제2 강구볼; 상기 제1 강구볼 및 상기 복수의 제2 강구볼을 수용하도록 구성되는 강구볼 수용 부재; 및 상기 강구볼 수용 부재의 상측에 배치되고 상기 샤프트 일단의 외주면을 소정의 간격을 두고 수용하도록 구성되는 샤프트 수용 부재를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 틸팅 조절 유닛은, 레이저 변위 센서를 통해 상기 마이크로 LED 소재와 상기 기판 사이의 간격을 측정하도록 구성되는 갭 측정 센싱부; 상기 틸팅 유닛의 적어도 일부 영역을 승하강시키도록 구성되는 리니어 스테핑 모터; 및 상기 갭 측정 센싱부와 상기 리니어 스테핑 모터를 고정하도록 구성되는 틸팅 조절 유닛 프레임을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 이동 조절 유닛은, 상기 4개의 모터 중 적어도 일부의 작동을 통해 X-Y-θ축 방향으로 이동하는 스테이지 부재; 및 상기 스테이지 부재의 적어도 일부 영역에 결합되고 상기 틸팅 조절 유닛과 결합됨으로써 상기 스테이지 부재의 X-Y-θ축 방향으로 이동하는 힘을 상기 틸팅 조절 유닛으로 전달하도록 구성되는 스테이지 유닛 하우징을 포함하는 것일 수 있다.

본 개시의 실시예들에 의하면, 마이크로 LED 전사 헤드의 자유로운 틸팅을 가능하도록 하여 마이크로 LED 전사 공정의 정밀성을 높이고, 전사 공정 전체의 수율까지 증가시킬 수 있다.

또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 전사헤드와 기판의 평탄도를 센서를 통해 실시간으로 측정하여 보정함으로써 전사 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 전사 헤드의 자유 틸트 구조뿐만 아니라 마이크로미터(μm) 단위로 다축 모듈을 적용함과 동시에 비전 영상을 통한 위치 확인 및 피드백 제어 기술을 이용하여 전사 정밀도를 보다 극대화시킬 수 있다.

실시예들에 대한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함된, 첨부 도면은 다양한 실시예들을 제공하고, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예들의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 소재가 부착된 흡착 플레이트를 개략적으로 나타낸 저면도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트를 개략적으로 나타낸 저면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트, 틸팅 유닛, 틸팅 조절 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 조절 유닛을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 흡착 플레이트, 틸팅 유닛, 틸팅 조절 유닛을 도 5의 A-A` 영역을 기준으로 절단하여 나타낸 절단 단면도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛의 강구볼 수용 부재를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛의 강구볼 수용 부재가 자유 틸트 구조를 구현하는 일 예를 설명하기 위한 작동 예시도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 부재를 제외한 이동 조절 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛이 X-Y-θ축 이동을 구현하는 일 예를 설명하기 위한 작동 예시도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 지지 연결 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈, 기판 테이블 유닛 및 비전 얼라인 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 비전 얼라인 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 개시의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.

본 개시를 설명함에 있어서, 본 개시와 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 개시의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 개시의 기술적 사상을 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)은, 흡착 플레이트(100), 틸팅 유닛(200), 틸팅 조절 유닛(300), 이동 조절 유닛(400), 센서 컨트롤러(500), 지지 연결 유닛(600), 겐트리 스테이지 수직 유닛(700)을 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)은, 마이크로 LED 소재(1, 도 2 참고)를 기판(2, 도 6 참고)에 전사하도록 구성될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)의 각 구성요소(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)에 대해서는 후술할 도 2 내지 14에서 보다 상세하게 기술하기로 한다.

참고로, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 소재(1)는, RGB 계열의 마이크로 LED 칩 즉, RED, GREEN 또는 BLUE 계열의 마이크로 LED 칩(또는, 소자) 중 적어도 하나의 마이크로 LED 칩(또는, 소자)이 부착된 웨이퍼를 포함할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 기판(2)은, 마이크로 LED가 전사되는 일반적인 디스플레이용 기판뿐만 아니라 특수 실리콘 또는 PE, PDMF 등의 플렉서블한 소재로 구성되어 신축성이 뛰어난 필름 형태의 스트레처블 디스플레이용 기판을 포함할 수 있다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 소재(1)가 부착된 흡착 플레이트(100)를 개략적으로 나타낸 저면도이다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 흡착 플레이트(100)는, 마이크로 LED 소재(1)가 진공 흡착되도록 구성될 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100)는 마이크로 LED 소재(1)를 일면에 진공 방식으로 부착하도록 구성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100)에 흡착 또는 부착되는 마이크로 LED 소재(1)는 적어도 하나의 마이크로 LED 칩(또는, 소자)이 부착되는 웨이퍼일 수 있고, 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 소재(1)는, 적어도 일부 영역에 기판(2)과의 정합적인 정렬을 위한 얼라인 마크(align mark)가 형성될 수 있다. 일 예시적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 소재(1)는, 사각형 형상의 일면에 가로중심선 또는 세로중심선을 기준으로 서로 대칭되게 형성되는 얼라인 마크가 형성될 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 소재(1)는, 4개의 얼라인 마크가 전후좌우 대칭되는 위치에 각각 구비될 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 소재(1)는, 사각형 형상의 일면을 가로중심선과 세로중심선을 기준으로 4분면하여 각 영역별로 일면의 중심점으로부터 동일한 위치에 얼라인 마크가 형성될 수 있고, 이에 따라, 기판(2)의 얼라인 마크와 센터 정렬됨으로써 마이크로 LED 전사의 정밀성이 향상될 수 있다.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100)를 개략적으로 나타낸 저면도이다.

본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100)는, 사각 플레이트 형상을 가질 수 있고, 마이크로 LED 소재(1)보다 큰 넓이를 갖는 일면을 구비할 수 있다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100)는, 일면에 마이크로 LED 소재(1)를 흡착 또는 부착시키기 위한 흡착용 통공(110)이 복수 개로 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100)는, 마이크로 LED 소재(1)가 흡착 또는 부착되는 영역이 형성될 수 있고, 해당 영역은 마이크로 LED 소재(1)의 일면과 동일한 면적과 형상을 가질 수 있으며, 해당 영역에 복수 개의 흡착용 통공(110)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100)의 내부가 진공 상태로 진행될 시 외부와의 압력차로 인해 마이크로 LED 소재(1)가 흡착 플레이트(100)의 일면에 진공 흡착될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100)는, 갭 측정 센싱부(310, 도 6 참고)가 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 사이의 갭(또는, 간격)을 측정할 수 있도록 갭 측정 센싱부(310)의 측정용 광원(예를 들어, 레이저 등)이 통과할 수 있는 갭 측정용 통공(120)이 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100)에 구비되는 갭 측정용 통공(120)은, 흡착 플레이트(100)의 상측에 상하수직 방향(Z축 방향)으로 나란히 정렬하여 위치하는 틸팅 조절 유닛(300)에 포함되는 갭 측정 센싱부(310)의 측정용 광원의 직진 방향에 대응하는 위치에 구비될 수 있고, 4개로 구비되는 갭 측정 센싱부(310)에 대응하여 총 4개로 구비될 수 있다.

이에 따라, 갭 측정 센싱부(310)의 측정용 광원이 갭 측정용 통공(120)을 통해 흡착 플레이트(100)를 통과하여 원활하게 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 사이의 갭(또는, 간격)을 측정할 수 있다.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100), 틸팅 유닛(200), 틸팅 조절 유닛(300)을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 틸팅 유닛(200)은, 흡착 플레이트(100)의 상측에 배치되어 흡착 플레이트(100)와 일체화될 수 있다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)은, 흡착 플레이트(100)의 상측에 일체로 결합되어 형성될 수 있고, 또한 틸팅 조절 유닛(300)의 하측에 배치될 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)은, 흡착 플레이트(100)와 틸팅 조절 유닛(300)의 사이에 구비될 수 있고, 흡착 플레이트(100)와 일체로 결합된 상태에서 틸팅 조절 유닛(300)에 의해 동작할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100) 및 틸팅 유닛(200)은, 상호 결합되어 틸팅 조절 유닛(300)의 작동에 의해 틸팅 동작이 구현될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 조절 유닛(300)이 흡착 플레이트(100) 및 틸팅 유닛(200)의 틸팅 동작을 구현시키는 세부적인 구성에 대해서는 후술할 도 5 내지 도 8에서 보다 상세하게 기술하기로 한다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)은, 직육면체 형상을 가질 수 있고, 보다 구체적으로, 틸팅 유닛(200)의 내부 구성을 커버하도록 구성되는 틸팅 유닛 커버 하우징(230)을 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)은, 사각 플레이트 형상의 흡착 플레이트(100)보다 큰 면적과 부피를 가질 수 있으며, 일면(참고로, 도 4에서 저면)에 흡착 플레이트(100)가 결합되도록 구성될 수 있다.

이어서, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 조절 유닛(300)은, 틸팅 유닛(200)의 상측에 배치될 수 있다. 도 1 및 도 4를 참고하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 흡착 플레이트(100), 틸팅 유닛(200), 틸팅 조절 유닛(300) 및 이동 조절 유닛(400)은, 상하수직 방향(Z축 방향)으로 나란히 정렬하여 배치될 수 있고, 순차로 결합되도록 구성될 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 조절 유닛(300)을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

또한, 도 6은 도 5에 도시된 흡착 플레이트(100), 틸팅 유닛(200), 틸팅 조절 유닛(300)을 A-A` 영역을 기준으로 절단하여 나타낸 절단 단면도이고, 도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)의 강구볼 수용 부재(210)를 설명하기 위한 예시도이며, 도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)의 강구볼 수용 부재(210)가 자유 틸트 구조를 구현하는 일 예를 설명하기 위한 작동 예시도이다.

상술한 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)은, 흡착 플레이트(100)의 상측에 배치되어 흡착 플레이트(100)와 일체화되도록 구성될 수 있고, 또한 4개의 지점에 각각 구비되는 강구볼을 통해 자유 틸팅 구조를 구현하여 흡착 플레이트(100)의 지면에 대한 배치각을 조정하도록 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 4 내지 도 8을 참고하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)은, 강구볼 수용 부재(210), 제1 강구볼(211), 제2 강구볼(212), 샤프트 수용 부재(213), 볼 베어링 부재(220), 틸팅 유닛 커버 하우징(230), 틸팅 유닛 지지 플레이트(240), 중심 연결 축(250)을 포함할 수 있다.

도 6 내지 도 8에 도시되는 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)은, 틸팅 조절 유닛(300)의 리니어 스테핑 모터(320)의 샤프트 일단에 연결되는 제1 강구볼(211), 제1 강구볼(211)의 상측 및 하측 영역 외주를 따라 외접하도록 연속 배치되는 복수의 제2 강구볼(212), 제1 강구볼(211) 및 복수의 제2 강구볼(212)을 수용하도록 구성되는 강구볼 수용 부재(210), 및 강구볼 수용 부재(210)의 상측에 배치되고 샤프트(321) 일단의 외주면을 소정의 간격을 두고 수용하도록 구성되는 샤프트 수용 부재(213)를 포함하는 것일 수 있다.

보다 구체적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 강구볼 수용 부재(210)에는, 리니어 스테핑 모터(320)의 샤프트(321) 일단에 연결된 제1 강구볼(211) 및 제1 강구볼(211)과 맞물려 회전하는 복수의 제2 강구볼(212)을 수용하는 수용 공간이 형성될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 제1 강구볼(211)은, 구체 형상을 가질 수 있고, 리니어 스테핑 모터(320)의 샤프트(321) 일단이 결합될 수 있도록 나사홈이 형성될 수 있다.

또한, 도 7에 도시되는 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 강구볼(212)은, 제1 강구볼(211)보다 작은 부피를 갖는 구체 형상을 가질 수 있고, 제1 강구볼(211)의 상측 및 하측 영역을 둘러싸도록 복수 개로 구비되어 제1 강구볼(211)의 하측 주변 영역에 연속적으로 배치될 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 강구볼(212)은, 제1 강구볼(211)의 상측 영역 외주를 따라 외접하도록 복수 개로 연속 배치될 수 있고, 제1 강구볼(211)의 하측 영역 외주를 따라 외접하도록 복수 개로 연속 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 강구볼(211)이 강구볼 수용 부재(210)의 수용 공간 내부에 밀착된 상태에서 보다 용이하게 승강 운동을 수행할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 강구볼(211, 212)이 구비되는 강구볼 수용 부재(210)는, 제1 강구볼(211)과 연결되는 리니어 스테핑 모터(320)의 개수에 대응하는 개수로 구비될 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 개시의 일 실시예에 따른 강구볼 수용 부재(210)는, 총 4개로 구비되는 리니어 스테핑 모터(320)의 개수와 동일하게 총 4개로 구비될 수 있다. 이와 같이 총 4개로 구비되는 각각의 강구볼 수용 부재(210)는, 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 각 모서리 영역에 각각 인접하여 배치되되, 적어도 일부 영역이 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)에 소정의 깊이만큼 내삽되도록 구성될 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 강구볼 수용 부재(210)는, 총 4개로 구비되어, 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 평면상(참고로, 도 5 및 도 8에서 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 상면)의 중심점을 기준으로 상호 대칭되는 위치(즉, 각 모서리 영역에 동일하게 인접한 위치)에 각각 구비될 수 있다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예에 따른 강구볼 수용 부재(210)는, 4개로 구비되어 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 평면상에서 전후좌우가 대칭되는 위치에 각각 구비될 수 있다.

마찬가지로, 본 개시의 일 실시예에 따른 리니어 스테핑 모터(320)는, 총 4개로 구비되는 강구볼 수용 부재(210)의 제1 강구볼(211)과 동일한 수직선상으로 상측에 각각 배치되어 총 4개로 구비될 수 있다.

또한, 도 6 및 도 8에 도시되는 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 총 4개의 리니어 스테핑 모터(320)는, 구동을 통해 각각의 샤프트(321)를 개별적으로 상하수직 방향으로 승하강시킬 수 있다. 이에 따라, 각각의 리니어 스테핑 모터(320)의 샤프트(321) 일단에 연결된 각각의 제1 강구볼(211)도 개별적으로 상하수직 방향으로 승하강할 수 있다.

만약, 본 개시의 일 실시예에 따른 4개의 리니어 스테핑 모터(320)가 각각 구동하며 각각의 샤프트(321)를 각각 상이한 길이만큼 승하강시키는 경우, 각각의 리니어 스테핑 모터(320)의 샤프트(321)의 길이 차이만큼 샤프트(321)의 일단에 연결된 제1 강구볼(211)이 위치하는 높이도 서로 상이해질 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 강구볼(211)은, 총 4개로 구비되어 각각 연결된 리니어 스테핑 모터(320)의 개별적인 구동에 의해 각각 위치하는 높이가 서로 상이해질 수 있고, 이에 따라 강구볼 수용 부재(210)를 체결 고정하는 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)도 제1 강구볼(211)이 구비된 4개의 강구볼 수용 부재(210) 각각의 높이 차이에 대응하여 소정의 기울기를 가질 수 있다.

도 7 및 도 8을 참고하면, 총 4개의 리니어 스테핑 모터(320) 각각의 개별적인 구동에 따라 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)가 소정의 기울기를 갖는 경우, 틸팅 조절 유닛(300)의 일 영역, 보다 구체적으로는, 틸팅 조절 유닛 지지 플레이트(331)의 일 영역에 고정되어 구동하는 리니어 스테핑 모터(320)의 샤프트(321)의 길이 축 방향과 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 평행 축 방향 사이에 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 소정의 기울기 정도(즉, 틸팅 정도)만큼 각도 차이가 발생할 수 있다.

상술한 바와 같이, 리니어 스테핑 모터(320)의 샤프트(321)의 길이 축 방향과 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 평행 축 방향 사이에 각도 차이가 발생하는 경우, 리니어 스테핑 모터(320)의 샤프트(321) 일단의 외주면을 소정의 간격을 두고 수용하도록 구성되는 샤프트 수용 부재(213)가 강구볼 수용 부재의 상측에 배치될 수 있다.

이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 샤프트 수용 부재(213)는, 샤프트(321) 일단이 제1 강구볼(211)을 중심으로 소정의 각도만큼 회동할 수 있는 공간을 확보해줄 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 샤프트 수용 부재(213)가 샤프트(321) 일단의 회동 가능 공간을 제공하여 샤프트(321)의 길이 축 방향과 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 평행 축 방향 사이에 발생하는 각도 차이를 보상해줌으로써, 고정되어 상하수직 방향으로만 승하강하는 샤프트(321)에 연결된 틸팅 유닛(200)의 자유로운 틸팅을 보장할 수 있다.

도 7을 참고하여 부연 설명하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 샤프트 수용 부재(213)는, 샤프트(321) 일단을 수용하는 홈이 형성될 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 샤프트 수용 부재(213)는, 샤프트(321) 일단을 수용하는 홈의 내주면이 샤프트(321) 일단의 외주면과 소정의 간격(D1)을 두도록 구성될 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 샤프트 수용 부재(213)는, 샤프트(321) 일단을 수용하는 홈의 직경(D2)이 샤프트(321) 일단의 직경(D3)보다 크게 형성되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 샤프트(321) 일단이 샤프트 수용 부재(213)의 홈 내측에서 소정의 각도만큼 회동할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 샤프트 수용 부재(213)는, 샤프트(321) 일단을 수용하는 홈의 직경(D2)이 강구볼 수용 부재(210)의 홈(또는, 수용공간)의 직경(D4)보다 작게 형성되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 강구볼(211, 212)이 샤프트 수용 부재(213)의 홈을 통해 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 강구볼(212)은 강구볼 수용 부재(210)의 수용공간 내부에서 제1 강구볼(211)과 맞물려 회전함으로써, 틸팅 유닛(200)의 틸팅 동작이 보다 용이하게 수행되도록 할 수 있다.

이와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)은, 4개의 지점에 각각 구비되는 복수 개의 강구볼 즉, 제1 및 제2 강구볼(211, 212)을 통해 자유 틸팅 구조를 구현하여 흡착 플레이트(100)의 지면에 대한 배치각을 조정하도록 구성될 수 있고, 이에 따라 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)을 마이크로 LED 전사 공정의 정밀성을 높이고, 전사 공정 전체의 수율까지 증가시킬 수 있다.

이어서, 본 개시의 일 실시예에 따른 볼 베어링 부재(220)는, 중심 연결 축(250)의 일단에 구비되어 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 틸팅 가동 범위를 제공하도록 구성될 수 있다.

참고로, 본 개시의 일 실시예에 따른 중심 연결 축(250)은, 틸팅 조절 유닛 지지 플레이트(331)의 중심 영역과 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 중심 영역 사이를 연결시키는 봉 또는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 중심 연결 축(250)은, 일단이 틸팅 조절 유닛 지지 플레이트(331)의 중심 영역에 체결 고정되고, 타단이 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 중심 영역에 체결 고정됨으로써, 틸팅 조절 유닛 지지 플레이트(331)와 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)를 연결시키도록 구성될 수 있다.

일 예시적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 볼 베어링 부재(220)는, 복수개의 구체 형상의 볼이 중심 연결 축(250)의 타단을 둘러싸며 방사형으로 나열되는 볼 베어링 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 중심 영역이 중심 연결 축(250)의 타단에 체결 고정될 수 있으면서도 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)를 포함하는 틸팅 유닛(200)이 소정의 기울기를 가질 시 즉, 틸팅 시에도 틸팅 가동 범위를 제공할 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200)은, 틸팅 유닛(200)의 세부적인 구성요소 즉, 강구볼 수용 부재(210), 볼 베어링 부재(220), 틸팅 유닛 지지 플레이트(240), 중심 연결 축(250)을 커버하도록 구성되는 틸팅 유닛 커버 하우징(230)을 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛 커버 하우징(230)은, 사각 플레이트 형상을 갖고 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)의 전후좌우 4면에 체결됨으로써 틸팅 유닛(200)의 세부적인 구성요소(210, 220, 240, 250)를 커버하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)는, 소정의 두께를 갖는 사각 플레이트 형상을 가질 수 있고, 중심 영역에 중심 연결 축(250)이 체결 고정될 수 있는 함몰 수용 영역이 형성될 수 있으며, 각각의 모서리에 인접한 영역마다 강구볼 수용 부재(210)가 체결 고정될 수 있는 함몰 수용 영역이 형성되도록 구성될 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)는, 중심 연결 축(250)의 체결 고정을 위한 함몰 수용 영역이 중심 영역에 1개 형성될 수 있고, 강구볼 수용 부재(210)가 체결 고정될 수 있는 총 4개의 함몰 수용 영역이 형성될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛 지지 플레이트(240)는 강구볼 수용 부재(210), 볼 베어링 부재(220), 중심 연결 축(250) 등을 하측에서 지지함과 동시에 저면에 흡착 플레이트(100)가 결합하여 부착되도록 구성될 수 있고, 이에 따라 틸팅 유닛(200)과 흡착 플레이트(100)가 일체로 틸팅 동작을 수행할 수 있다.

이어서, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 조절 유닛(300)은 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 사이의 간격을 측정하고, 강구볼, 보다 구체적으로는 제1 강구볼(211)과 연결된 리니어 스테핑 모터(320)를 조절함으로써 틸팅 유닛(200)의 틸팅 정도를 조절하도록 구성될 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참고하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 조절 유닛(300)은, 갭 측정 센싱부(310), 리니어 스테핑 모터(320), 틸팅 조절 유닛 프레임(330), 센싱부 고정조절수단(340)을 포함할 수 있다.

먼저, 본 개시의 일 실시예에 따른 갭 측정 센싱부(310)는, 레이저 변위 센서를 통해 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 사이의 갭(또는, 간격)을 측정하도록 구성될 수 있다. 또한, 도 5에 도시되는 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 갭 측정 센싱부(310)는 총 4개로 구비되되, 사각형 형상의 틸팅 조절 유닛(300)을 평면 방향에서 바라보았을 때, 가로중심선과 세로중심선 상에서 중심점으로부터 동일한 거리에 각각 배치될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 갭 측정 센싱부(310)는, 분광 간섭 방식으로 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 사이의 갭(또는, 간격)을 측정하도록 구성될 수 있다. 일 예시적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 갭 측정 센싱부(310)는, 측정용 광원으로서 SLD 초발광 다이오드를 사용할 수 있고, 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2)에 각각 반사되어 간섭되는 간섭광을 분광기로 파장마다 분광하여 빛 강도 분포를 얻고 이러한 빛 강도 분포를 파형 해석함으로써 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 사이의 갭(또는, 간격)을 측정하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 갭 측정 센싱부(310)는, 분해능이 1nm일 수 있고, 검출거리가 0.05~1.1mm일 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 갭 측정 센싱부(310)는, 총 4개로 구비되어 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 사이의 갭(또는, 간격)을 4개의 지점에서 각각 측정하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 갭 측정 센싱부(310)는, 4개의 지점에서 각각 측정된 갭 측정 값을 실시간으로 센서 컨트롤러(500)로 출력하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 갭 측정 값을 입력받은 상기 센서 컨트롤러(500)는, 각각의 갭 측정 값의 표준편차 값을 산출함과 동시에 산출된 표준편차 값에 기반하여 4개의 리니어 스테핑 모터(320)를 실시간으로 개별적으로 제어함으로써 갭 측정 값의 표준편차 값을 10μm 이하로 맞추도록 구성될 수 있다.

이와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 갭 측정 센싱부(310)가 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 사이의 갭을 4지점에서 실시간으로 측정하고, 측정된 갭 측정 값에 기반하여 4개의 리니어 스테핑 모터(320)를 실시간으로 제어함으로써 마이크로 LED 소재(1)가 진공 흡착된 흡착 플레이트(100)의 틸팅 정도를 정밀하게 조절할 수 있고, 이에 따라 마이크로 LED 소재(1) 및 기판(2)의 평탄도를 실시간으로 보정하여 전사 정밀도를 극히 향상시킬 수 있다.

한편, 본 개시의 일 실시예에 따른 갭 측정 센싱부(310)가 직선성인 측정용 광원을 투광하여 용이하게 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 사이의 간격을 측정할 수 있도록, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 유닛(200) 및 틸팅 조절 유닛 지지 플레이트(331)는 갭 측정 센싱부(310)의 하측 수직 방향에 대응하는 위치에 통공이 형성될 수 있고, 상술한 바와 같이 흡착 플레이트(100)에도 갭 측정용 통공(120)이 형성될 수 있다.

이어서, 본 개시의 일 실시예에 따른 리니어 스테핑 모터(320)는, 강구볼, 보다 구체적으로는, 제1 강구볼(211)과 연결되어 작동함에 따라 상기 강구볼을 승하강시키도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 리니어 스테핑 모터(320)는, 수직방향 즉, 상하방향으로 길게 형성되는 샤프트(321)를 상하수직 방향으로 리니어하게 승하강시키도록 구성될 수 있고, 샤프트(321)의 일단, 즉, 하단 부분에 제1 강구볼(211)이 체결 고정되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 각각의 리니어 스테핑 모터(320)의 샤프트(321) 일단에 연결된 각각의 제1 강구볼(211)도 개별적으로 상하수직 방향으로 승하강할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 리니어 스테핑 모터(320)는, 총 4개로 구비되어, 틸팅 조절 유닛 지지 플레이트(331)의 평면상 중심점을 기준으로 상호 대칭되고, 각 모서리 영역에 동일하게 인접한 위치에 각각 구비될 수 있다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예에 따른 리니어 스테핑 모터(320)는, 강구볼 수용 부재(210)의 상측에 배치되고, 4개로 구비되어 틸팅 조절 유닛 지지 플레이트(331)의 평면상에서 전후좌우가 대칭되는 위치에 각각 구비될 수 있다.

이어서, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 조절 유닛 프레임(330)은, 틸팅 조절 유닛(300)의 세부적인 구성요소(310, 320, 340)에 대한 수용공간을 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 조절 유닛 프레임(330)은 갭 측정 센싱부(310)와 리니어 스테핑 모터(320)를 체결 고정시키면서도, 갭 측정 센싱부(310)와 리니어 스테핑 모터(320)의 구동 공간을 확보하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 조절 유닛 프레임(330)은, 갭 측정 센싱부(310), 리니어 스테핑 모터(320) 및 센싱부 고정조절수단(340)이 안착되어 고정되도록 구성되는 틸팅 조절 유닛 지지 플레이트(331)가 구비될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 틸팅 조절 유닛 지지 플레이트(331)는, 갭 측정 센싱부(310)의 측정용 광원 및 리니어 스테핑 모터(320)의 샤프트(321)가 통과할 수 있는 통공이 형성될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 센싱부 고정조절수단(340)은, 갭 측정 센싱부(310)에 인접하여 배치되고, 갭 측정 센싱부(310)를 소정의 높이에 위치고정시키도록 구성되는 별도의 고정부재와 기계적으로 결합되어 별도의 고정부재의 위치를 전후좌우 방향 및 상하수직 방향으로 세밀하게 조정하도록 구성될 수 있다.

도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛(400)을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 부재(410)를 제외한 이동 조절 유닛(400)을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛(400)이 X-Y-θ축 이동을 구현하는 일 예를 설명하기 위한 작동 예시도이다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 이동 조절 유닛(400)은 4개의 모터를 작동시킴으로써 흡착 플레이트(100), 틸팅 유닛(200) 및 틸팅 조절 유닛(300)에 대해 X-Y-θ축 이동을 구현하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛(400)은, 스테이지 부재(410), 4개의 모터 즉, 제1 내지 제4 모터(421, 431, 441, 451), 4개의 스테이지 연결 부재 즉, 제1 내지 제4 스테이지 연결 부재(422, 432, 442, 452), 스테이지 유닛 하우징(460), 포토 센서(470)를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 부재(410)는, 사각 플레이트 형상을 갖고, 중앙에 소정의 넓이를 갖는 사각 형상의 통공이 형성될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 부재(410)는 일면(참고로, 도 9에서 상면)이 스테이지 유닛 하우징(460)과 결합 고정되고, 타면(참고로, 도 9에서 저면)이 제1 내지 제4 스테이지 연결 부재(422, 432, 442, 452)와 결합 고정되도록 구성될 수 있다.

참고로, 도 1에 도시되는 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛(400)은, 스테이지 부재(410), 4개의 모터 즉, 제1 내지 제4 모터(421, 431, 441, 451), 4개의 스테이지 연결 부재 즉, 제1 내지 제4 스테이지 연결 부재(422, 432, 442, 452), 포토 센서(470)에 대한 수용공간을 제공하도록 구성되는 스테이지 유닛 하우징(460)을 포함할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 유닛 하우징(460)은 제1 내지 제4 모터(421, 431, 441, 451)의 구동으로 인한 발열을 절감시키기 위해 전후좌우 4면의 적어도 일부 영역이 개방되도록 구성될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 유닛 하우징(460)은, 상측 플레이트 영역이 스테이지 부재(410)와 결합 고정되고, 하측 플레이트 영역이 틸팅 조절 유닛(300)과 결합 고정될 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 유닛 하우징(460)은, 스테이지 부재(410)와 일체화되어 스테이지 부재(410)의 이동 또는 움직임에 따라 함께 이동하거나 또는 움직이도록 구성될 수 있고, 이와 동시에 스테이지 유닛 하우징(460)의 이동 또는 움직임에 따라 서로 결합 고정되는 흡착 플레이트(100), 틸팅 유닛(200) 및 틸팅 조절 유닛(300)도 모두 함께 이동하거나 또는 움직일 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 유닛 하우징(460)은, 스테이지 부재(410)의 적어도 일부 영역에 결합 고정되고 틸팅 조절 유닛(300)과 결합됨으로써 스테이지 부재(410)의 X-Y-θ축 방향으로 이동하는 힘을 틸팅 조절 유닛(300)으로 전달하도록 구성될 수 있다.

도 10 및 도 11을 참고하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 내지 제4 모터(421, 431, 441, 451)는, 이동 조절 유닛(400)의 전후좌우 측에 각각 1개씩 구비될 수 있고, 구동에 따라 제1 내지 제4 스테이지 연결 부재(422, 432, 442, 452)를 이동시키도록 구성될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 모터(421)는, 이동 조절 유닛(400)의 전측에 구비되고 제1 스테이지 연결 부재(422)와 기계적 연결되어 구동함에 따라 제1 스테이지 연결 부재(422)를 X축 방향으로 소정의 거리만큼 이동시키도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 본 개시의 일 실시예에 따른 제3 모터(441)는, 이동 조절 유닛(400)의 후측에 구비되고 제3 스테이지 연결 부재(442)와 기계적 연결되어 구동함에 따라 제3 스테이지 연결 부재(442)를 X축 방향으로 소정의 거리만큼 이동시키도록 구성될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 모터(431)는, 이동 조절 유닛(400)의 좌측에 구비되고 제2 스테이지 연결 부재(432)와 기계적 연결되어 구동함에 따라 제2 스테이지 연결 부재(432)를 Y축 방향으로 소정의 거리만큼 이동시키도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 본 개시의 일 실시예에 따른 제4 모터(451)는, 이동 조절 유닛(400)의 우측에 구비되고 제4 스테이지 연결 부재(452)와 기계적 연결되어 구동함에 따라 제4 스테이지 연결 부재(452)를 Y축 방향으로 소정의 거리만큼 이동시키도록 구성될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 내지 제4 모터(421, 431, 441, 451)는, 동시에 구동함으로써 제1 내지 제4 스테이지 연결 부재(422, 432, 442, 452)를 동시에 이동시키도록 구성될 수 있고, 이에 따라 제1 내지 제4 스테이지 연결 부재(422, 432, 442, 452)의 상측에 체결 고정된 스테이지 부재(410)가 θ축 방향 즉, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회동할 수 있다.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 부재(410)는, 4개의 모터 즉, 제1 내지 제4 모터(421, 431, 441, 451) 중 적어도 일부의 작동을 통해 X-Y-θ축 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛(400)은, 마이크로미터(μm) 단위로 스테이지 부재(410)를 이동시키도록 구성될 수 있다.

일 예시적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛(400)은, 스테이지 부재(410)의 X, Y축 방향의 트레블 레인지(travel range)가 7mm일 수 있고, 회동 각도가 ±6° 범위일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛(400)이 마이크로미터(μm) 단위로 다축 모듈을 적용시킴으로써, 기성품인 부품을 조합하여 제작할 수 밖에 없는 기존의 전사 헤드 모듈에 비해 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)의 사이즈가 소형화될 수 있고 보다 정밀한 마이크로 LED 전사 공정을 구현할 수 있다.

추가로, 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛(400)은, 스테이지 부재(410) 또는 제1 내지 제4 스테이지 연결 부재(422, 432, 442, 452)의 동작을 감지하도록 구성되는 복수 개의 포토 센서(470)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛(400)의 동작에 의한 스테이지 부재(410) 또는 제1 내지 제4 스테이지 연결 부재(422, 432, 442, 452)의 움직임의 오버런 또는 원점 등을 검출할 수 있다.

한편, 도 1을 참고하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)은, 갭 측정 센싱부(310)가 측정한 갭 측정 값, 갭 측정 값의 표준편차 값 등을 산출하고 출력하도록 구성되는 센서 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 센서 컨트롤러(500)는, 적어도 일부 영역에 별도의 디스플레이부가 구비되어 갭 측정 센싱부(310)가 측정한 갭 측정 값, 갭 측정 값의 표준편차 값 등을 출력하도록 구성될 수 있다. 일 예시적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 센서 컨트롤러(500)는, 표시 단위로서 0.001(μm)까지 출력이 가능할 수 있다.

도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 지지 연결 유닛(600)을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)은, 이동 조절 유닛(400) 및 센서 컨트롤러(500)를 지지 고정시키고, 겐트리 스테이지 수직 유닛(700)에 체결 고정되도록 구성되는 지지 연결 유닛(600)을 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 지지 연결 유닛(600)은, 센서 컨트롤러 지지 플레이트(610), 스테이지 유닛 연결 프레임(620), 스테이지 유닛 베이스 플레이트(630)를 포함할 수 있다.

먼저, 본 개시의 일 실시예에 따른 센서 컨트롤러 지지 플레이트(610)는, 플레이트 형상으로 구비되어 장형의 센서 컨트롤러(500)를 하측에서 지지하여 체결 고정시키도록 구성될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 유닛 연결 프레임(620)은, 센서 컨트롤러 지지 플레이트(610)를 소정의 높이로 지지하는 복수 개의 프레임; 및 상기 복수 개로 구비되는 프레임을 후면 방향에서 지지하는 백플레이트 부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 유닛 베이스 플레이트(630)는, 사각 플레이트 형상을 갖고, 상기 스테이지 유닛 연결 프레임(620)의 하측에 결합하여 일체화되도록 구성될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 스테이지 유닛 베이스 플레이트(630)는, 상측에 배치되는 이동 조절 유닛(400)을 지지 고정시키도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 지지 연결 유닛(600)에 결합 고정된 이동 조절 유닛(400)의 작동에 의해 스테이지 유닛 하우징(460)뿐만 아니라 결합된 틸팅 조절 유닛(300), 틸팅 유닛(200) 및 흡착 플레이트(100) 모두에 대해 X-Y-θ축 이동이 구현될 수 있다.

참고로, 도 1을 참고하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)은, 지지 연결 유닛(600)의 적어도 일부 영역과 결합되어 지지 연결 유닛(600)을 상하수직 방향으로 승하강시키도록 구성되는 겐트리 스테이지 수직 유닛(700)을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 겐트리 스테이지 수직 유닛(700)은, 겐트리 스테이지 수직 유닛(700)의 좌우 방향 또는 전후 방향 이동을 구현하는 별도의 겐트리 스테이지 장치에 체결되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)은, 이동되어 기판(2)이 구비되는 기판 테이블 유닛(800, 도 13 참고)의 상측에 위치할 수 있다.

도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10), 기판 테이블 유닛(800) 및 비전 얼라인 유닛(900)을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 비전 얼라인 유닛(900)을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)에 의한 마이크로 LED 전사 공정 시, 기판 테이블 유닛(800) 및 비전 얼라인 유닛(900)이 추가로 구비되어 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)과 상호 협동하며 마이크로 LED 전사 공정이 수행될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 기판 테이블 유닛(800)은, 상측 중앙 영역에 기판(2)이 배치되는 영역이 형성될 수 있고, 이동 조절 유닛(400)과 마찬가지 원리로, 해당 영역에 대해 X-Y-θ축 이동이 구현되도록 구성될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 비전 얼라인 유닛(900)은, 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2)에 각각 형성된 얼라인 마크의 센터 정렬을 위한 구성으로서, 비전 카메라(910), 비전 카메라 고정부재(920), 제1 및 제2 비전 카메라 고정조절수단(930, 940), 비전 카메라 지지 플레이트(950)를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 비전 카메라(910)는, 4개로 구비될 수 있고, 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2)에 형성된 얼라인 마크를 영상 인식하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 비전 카메라 고정부재(920)는 각각의 비전 카메라(910)를 소정의 높이 위치에서 고정시키도록 구성될 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 비전 카메라 고정조절수단(930, 940)은 상기 비전 카메라(910) 및 비전 카메라 고정부재(920)의 위치를 전후좌우 방향 및 상하수직 방향으로 세밀하게 조정하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 비전 카메라 지지 플레이트(950)는, 안정적으로 비전 카메라(910)가 작동할 수 있도록 사각 플레이트 형상을 갖고, 하측에 배치되어 비전 카메라(910), 비전 카메라 고정부재(920), 제1 및 제2 비전 카메라 고정조절수단(930, 940)를 체결 고정시킴과 동시에 하측 방향에서 지지하도록 구성될 수 있다.

이하에서, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)에 의한 마이크로 LED 전사 과정을 개략적으로 기술하기로 한다.

본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)은 마이크로 LED 소재(1)를 흡착 플레이트(100)에 진공 흡착시키고, 별도의 겐트리 스테이지 장치에 의해 이송되어 기판 테이블 유닛(800)의 상측에 위치할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 겐트리 스테이지 수직 유닛(700)은, 지지 연결 유닛(600)을 하강시킴으로써 지지 연결 유닛(600)과 결합된 흡착 플레이트(100)도 소정의 높이 위치로 하강시킬 수 있다.

이 때에 비전 얼라인 유닛(900)의 비전 카메라(910)는 마이크로 LED 소재(1) 및 기판(2)을 영상 인식할 수 있고, 이에 따라 본 개시의 일 실시예에 따른 이동 조절 유닛(400)은 마이크로 LED 소재(1)에 형성된 얼라인 마크가 비전 카메라(910)의 시야각(FOV) 내에 위치하도록 흡착 플레이트(100)를 X-Y-θ축 방향으로 이동시킬 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 갭 측정 센싱부(310)는 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 사이의 갭(또는, 간격)을 4개의 지점에서 각각 측정하고, 각각 측정된 갭 측정 값을 실시간으로 센서 컨트롤러(500)로 출력할 수 있다. 갭 측정 값을 입력받은 상기 센서 컨트롤러(500)는, 각각의 갭 측정 값의 표준편차 값을 산출함과 동시에 산출된 표준편차 값에 기반하여 4개의 리니어 스테핑 모터(320)를 실시간으로 개별적으로 제어함으로써 갭 측정 값의 표준편차 값을 10μm 이하로 맞출 수 있고, 이에 따라 마이크로 LED 소재(1) 및 기판(2)의 평탄도가 실시간으로 보정되어 평탄도 3μm 이내로 마이크로 LED 전사가 가능할 수 있다.

이어서, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)은, 비전 카메라(910)의 영상 인식 정보를 수신하여 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2)에 형성된 얼라인 마크를 인식하고 이동 조절 유닛(400)을 실시간으로 제어함으로써 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2)의 각각 4개 지점에 형성된 얼라인 마크를 일치시키고 얼라인 마크의 센터 정렬을 수행할 수 있다.

이와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 마이크로 LED 전사 헤드 모듈(10)에 의해 실시간 평탄도 보정 및 다축 모듈을 통한 전사 위치의 미세한 조정이 이루어진 후, 본 개시의 일 실시예에 따른 겐트리 스테이지 수직 유닛(700)이, 흡착 플레이트(100)를 하강시킴으로써 마이크로 LED 소재(1)와 기판(2) 간에 스탬프 방식으로 마이크로 LED 전사가 수행될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 개시의 실시예들에 의하면, 마이크로 LED 전사 헤드의 자유로운 틸팅을 가능하도록 하여 마이크로 LED 전사 공정의 정밀성을 높이고, 전사 공정 전체의 수율까지 증가시킬 수 있다.

또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 전사헤드와 기판의 평탄도를 센서를 통해 실시간으로 측정하여 보정함으로써 전사 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 전사 헤드의 자유 틸트 구조뿐만 아니라 마이크로미터(μm) 단위로 다축 모듈을 적용함과 동시에 비전 영상을 통한 위치 확인 및 피드백 제어 기술을 이용하여 전사 정밀도를 보다 극대화시킬 수 있다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 개시에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 개시의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 개시의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 마이크로 LED 소재
2: 기판
10: 마이크로 LED 전사 헤드 모듈
100: 흡착 플레이트
110: 흡착용 통공
120: 갭 측정용 통공
200: 틸팅 유닛
210: 강구볼 수용 부재
211: 제1 강구볼
212: 제2 강구볼
213: 샤프트 수용 부재
220: 볼 베어링 부재
230: 틸팅 유닛 커버 하우징
240: 틸팅 유닛 지지 플레이트
250: 중심 연결 축
300: 틸팅 조절 유닛
310: 갭 측정 센싱부
320: 리니어 스테핑 모터
321: 샤프트
330: 틸팅 조절 유닛 프레임
331: 틸팅 조절 유닛 지지 플레이트
340: 센싱부 고정조절수단
400: 이동 조절 유닛
410: 스테이지 부재
421: 제1 모터
422: 제1 스테이지 연결 부재
431: 제2 모터
432: 제2 스테이지 연결 부재
441: 제3 모터
442: 제3 스테이지 연결 부재
451: 제4 모터
452: 제4 스테이지 연결 부재
460: 스테이지 유닛 하우징
470: 포토 센서
500: 센서 컨트롤러
600: 지지 연결 유닛
610: 센서 컨트롤러 지지 플레이트
620: 스테이지 유닛 연결 프레임
630: 스테이지 유닛 베이스 플레이트
700: 겐트리 스테이지 수직 유닛
800: 기판 테이블 유닛
900: 비전 얼라인 유닛
910: 비전 카메라
920: 비전 카메라 고정부재
930: 제1 비전 카메라 고정조절수단
940: 제2 비전 카메라 고정조절수단
950: 비전 카메라 지지 플레이트

Claims (4)

1. 마이크로 LED 전사 헤드 모듈로서,
   마이크로 LED 소재가 진공 흡착되도록 구성되는 흡착 플레이트;
   상기 흡착 플레이트의 상측에 배치되어 상기 흡착 플레이트와 일체화되고, 자유 틸팅 구조를 구현하여 상기 흡착 플레이트의 지면에 대한 배치각을 조정하도록 구성되는 틸팅 유닛;
   상기 마이크로 LED 소재와 기판 사이의 간격을 측정하고, 상기 틸팅 유닛의 틸팅 정도를 조절하도록 구성되는 틸팅 조절 유닛; 및
   복수의 모터를 작동시킴으로써 상기 흡착 플레이트, 상기 틸팅 유닛 및 상기 틸팅 조절 유닛에 대해 X-Y-θ축 이동을 구현하도록 구성되는 이동 조절 유닛을 포함하고,
   상기 틸팅 조절 유닛은,
   레이저 변위 센서를 통해 상기 마이크로 LED 소재와 상기 기판 사이의 간격을 측정하도록 구성되는 갭 측정 센싱부;
   상기 틸팅 유닛의 적어도 일부 영역을 승하강시키도록 구성되는 리니어 스테핑 모터; 및
   상기 갭 측정 센싱부와 상기 리니어 스테핑 모터를 고정하도록 구성되는 틸팅 조절 유닛 프레임
   을 포함하는 것인, 마이크로 LED 전사 헤드 모듈.
2. 마이크로 LED 전사 헤드 모듈로서,
   마이크로 LED 소재가 진공 흡착되도록 구성되는 흡착 플레이트;
   상기 흡착 플레이트의 상측에 배치되어 상기 흡착 플레이트와 일체화되고, 자유 틸팅 구조를 구현하여 상기 흡착 플레이트의 지면에 대한 배치각을 조정하도록 구성되는 틸팅 유닛;
   상기 마이크로 LED 소재와 기판 사이의 간격을 측정하고, 상기 틸팅 유닛의 틸팅 정도를 조절하도록 구성되는 틸팅 조절 유닛; 및
   복수의 모터를 작동시킴으로써 상기 흡착 플레이트, 상기 틸팅 유닛 및 상기 틸팅 조절 유닛에 대해 X-Y-θ축 이동을 구현하도록 구성되는 이동 조절 유닛을 포함하고,
   상기 틸팅 유닛은,
   상기 틸팅 조절 유닛의 리니어 스테핑 모터의 샤프트 일단에 연결되는 제1 강구볼;
   상기 제1 강구볼의 상측 및 하측 영역 외주를 따라 외접하도록 연속 배치되는 복수의 제2 강구볼;
   상기 제1 강구볼 및 상기 복수의 제2 강구볼을 수용하도록 구성되는 강구볼 수용 부재; 및
   상기 강구볼 수용 부재의 상측에 배치되고 상기 샤프트 일단의 외주면을 소정의 간격을 두고 수용하도록 구성되는 샤프트 수용 부재
   를 포함하는 것인, 마이크로 LED 전사 헤드 모듈.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 이동 조절 유닛은,
   상기 복수의 모터 중 적어도 일부의 작동을 통해 X-Y-θ축 방향으로 이동하는 스테이지 부재; 및
   상기 스테이지 부재의 적어도 일부 영역에 결합되고 상기 틸팅 조절 유닛과 결합됨으로써 상기 스테이지 부재의 X-Y-θ축 방향으로 이동하는 힘을 상기 틸팅 조절 유닛으로 전달하도록 구성되는 스테이지 유닛 하우징
   을 포함하는 것인, 마이크로 LED 전사 헤드 모듈.

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