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[한국나노기술원] 고속전사가 가능한 LED 집적 모듈 및 제조방법

페이지 정보

최고관리자  0 Comments  1 Views  20-11-10 15:46  기계

본문

분야 : 전자~전기 개발상태 3 9
LED 집적 모듈 및 제조방법
보유기관 및 연구자 : (재)한국나노기술원 최재혁
  • 특허정보

    LED 집적 모듈 및 LED 집적 모듈의 제조방법 (No : 10-1993863)

  • 거래조건 : 추후협의

기술완성도

  • TRL09

    사업화

    • 본격적인 양산 및 사업화 단계
  • TRL08

    시작품 인증/
    표준화

    • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
      - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
  • TRL07

    Pilot 단계 시작품
    신뢰성 평가

    • 시작품의 신뢰성 평가
    • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
  • TRL06

    Pilot 단계 시작품
    성능 평가

    • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
    • 시작품 성능평가
  • TRL05

    시제품 제작/
    성능평가

    • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
    • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
  • TRL04

    연구실 규모의
    부품/시스템 성능평가

    • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
    • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
  • TRL03

    연구실 규모의
    성능 검증

    • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
    • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
    • 모델링/설계기술 확보
  • TRL02

    실용 목적의 아이디어/
    특허 등 개념 정립

    • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
  • TRL01

    기초 이론/
    실험

    • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
기술개요
○ 집적된 LED 칩이 형성된 영역으로부터 일정 거리 이격된 영역까지 확장 형성된 전극패드부에 의해 대형 LED 집적 모듈을 제공하여, 후공정에서의 얼라인 및 본딩 공정을 단순화시키고, 획기적으로 줄일 수 있어 공정 시간 및 생산 단가를 절감시킬 수 있는 기술
기술개발배경
○ 최근 차세대 디스플레이로 마이크로 LED를 이용한 디스플레이 기술이 주목받고 있으며, 수~수십㎛ 크기의 매우작은 크기의 LED 소자를 픽셀(pixel)로 구성하여 에너지 효율과 밝기, 신뢰성 등에서 가장 우수한 특성을 기대하고 있다.

○마이크로 LED는 그 크기가 100㎛ X 100㎛ 이하인 LED를 의미하며, 백라이트 광원, 표시 광원, 풀 칼라(fullcolor) 디스플레이, 평판 디스플레이 장치 등에 응용되고 있다.
기술활용분야
○ 플렉서블 디스플레이, 스마트 섬유(섬유+LED), 인체부착 및 삽입형 의료기기, 바이오 컨텍트 렌즈, HMD(Head Mounted Display) 및 무선통신 분야에 이르기까지다양한 산업에 활용 가능
시장동향
○ MarketandMarkets 시장 전문 보고서에 따르면, 국내 마이크로 LED(발광다이오드) 디스플레이 내수시장은 ’17년 약 110억원 규모에서 ’25년 11조원 규모로 성장할 것으로 전망

○ 예상 시장 점유율에서는 중대형 디스플레이용 FHD 패널을 위한 100 μm 이하 마이크로 광원 및 소자 집적화 기술 개발을 연구개발 4년, 사업화 2년을 완료한 후, 시장에 진입하는 2024년부터 2028년 까지 향후 5년 간 중대화면 국내 시장 점유율은 40.0%, 국외 시장 점유율은 18.7%가 예상됨

[국내 마이크로 LED 중대형 디스플레이 시장]

기술구현
○ RGB LED 칩은 타겟기판에의 전사되는 것으로 집적이 완료되게 되며, 종래의 와이어 본딩 등의 공정이 전혀 필요치 않게 되고, 개별 LED 칩 간의 피치를 획기적으로 줄일 수 있어 Resolution을 개선시키며 공정 단계도 단순화시키게 된다.

○ RGB LED 칩이 개별 LED 칩 간에 근거리 배치된 상태에서 각 개별 LED 칩의 전극과 전기적으로 각각 연결되며, 각 전극에서부터 연장되어 상기 타겟기판의 제2영역에 전극패드부를 형성한다. 따라서 심각한 얼라인 또는 본딩 공정이 필요없게 되어 본 발명에 따른 LED 집적 모듈에 의해 대상 제품에의 고속 전사가 가능한 것이다.
주요도면, 사진

[일정 간격으로 배열시키는 경우에 대한 평면 모식도]

[타겟기관의 이면에 패턴이 구현된 것을 나타낸 모식도]

특장점
기존기술 한계
○ 크기가 작은 마이크로 LED를 개별적으로 핸들링하기가 매우 어렵고, 4K 기준시 R,G,B pixel별로 829백만개에 해당하는 마이크로 LED를 전사하고 와이어 본딩(wire bonding) 또는 솔더 본딩(solder bonding)하여야 하므로 전사하는 데에 많은 시간과 비용이 소요됨

○ 기존의 3-in-1 LED 패키지에서는 RGB LED 개별 칩 간 간격을 최소화하는 데에 한계가 존재함
개발기술 특성
○ 후공정에서의 얼라인 및 본딩공정 단순화
→ 대상 제품에 고속전사 가능, 공정 시간 단축 및 생산 단가 절감

○ 해상도 개선 및 색상혼합영역 최대화

○ 공정 단순화로 인한 결함 제어 용이
→ 최종 제품 불량률 최소화

○ 기존 디스플레이 적용시 별도 패키지 작업 불필요
우수기술 Gyeonggi Technology Market