Earticle

본 논문은 10~100㎛ 수준의 마이크로 LED가 수십 개를 배열하였을 때 광학계를 적용하여 광원의 모양이 조사 면에 똑같이 생기도록 시뮬레이션 하였다. 이때 광학계를 통과한 빛이 근접거리의 조사면에서 발생하는 색수차를 보완 하고자 렌즈의 표면에 DOE 계수를 적용하였다. 렌즈 표면에 DOE 계수값이 적용되지 않은 렌즈와, 적용된 렌즈의 시뮬 레이션 결과를 통해, 개선된 점을 확인하고 응용 분야에 대해 가능성을 볼 수 있었다. 본 연구를 통해서 각 산업에서 도입기에 머물고 있는 마이크로 LED를 조명의 광학분야에서 응용될 수 있는 방안과 단점을 보완할 수 있는 방법을 고 안하였다.

In this paper, it simulated the shape of the light source evenly on the irradiation surface by applying the optical system when the micro LEDs of 10 to 100 ㎛ level arranged several chess. At this time, in order to complement the chromatic aberration generated at the irradiated surface of the light passing through the optical system, the doe coefficient was applied to the surface of the lens. Through the simulation results of the DOE coefficient value applied to the lens surface and the applied lens it was possible to see the improved points and see the possibility of the applied field. Through this research, we devised a method to be able to complement a scheme and a disadvantage that can apply micro LEDs in the optics field of lighting, which are only in the introduction period in each industry.

현재 마이크로 LED (Light Emitting Diode)는 디스플레이와 함께 조명 분야에서 관심을 받고 있으며, 높은 휘도, 빠른 동작 속도, 에너지 효율, 오랜 시간 동작 등의 장점을 가지고 있다. 스마트폰, 텔레비젼, 웨어러블 전 자소자 등에서 새로운 혁신을 불러올 것으로 예측된다. 이러한 마이크로 디스플레이는 마이크로미터 크기의 LED 소 자들로 이루어진 픽셀로 구현되며, 자체적으로 빛을 내는 자체발광형 디스플레이다. 주요 제조 공정으로는 결정성장, 패터닝과 식각, 칩 분리와 전사, 본딩과 배선, 패널 조립과 봉지, 검사와 품질 관리 등으로 구분할 수 있다. 최근 몇 년 동안 이 기술은 빠른 속도로 발전했으며, 기업들이 이러한 분야에의 투자를 확대하고 있다. 최신 시장 조사 결과 에 의하면, 마이크로 LED 디스플레이 시장은 지속적으로 성장할 것으로 관측되고 있으며, 주요 발전 방향은 제조 공정 개선, 소재 혁신, 구동 기술 발전 등으로 요약할 수 있다. 이러한 연구를 통해 상용화가 가속화되어 높은 성능 과 다양한 응용 가능성으로 디스플레이 산업의 혁신을 이끌 것이라 판단된다.

Currently, micro LEDs (Light Emitting Diode) are attracting attention in the lighting field along with next-generation displays and have advantages such as high luminance, operating speed, energy efficiency, and long-term driving. It is predicted to bring new innovations in smartphones, televisions, and wearable electronic devices. These micro displays are self-luminous displays that emit light by themselves by being implemented as pixels composed of micrometer-sized LED devices. The main manufacturing processes can be divided into crystal growth, patterning and etching, chip separation and transfer, bonding and wiring, panel assembly and encapsulation, inspection, and quality management. Recently, this technology has developed at a rapid pace, and companies are expanding their investments in these fields. According to recent market research results, the micro LED display market is expected to continue to grow, and the main development direction of development can be summarized as manufacturing process improvement, material innovation, and driving technology development. It is believed that commercialization will accelerate through these studies and lead to innovation in the display industry with high performance and various application possibilities.

본 논문에서는 웨어러블 디바이스용 SVGA급(800×600 pixel) Flip-chip 기반의 마이크로 LED 디스플레 이 광원 모듈 연구를 통해 마이크로LED 제작 공정을 개선하고, 시제품의 성능을 측정하여, 제품의 상용화 가능성 을 분석하였다. 먼저, 800×600 Flip-chip 기반 마이크로LED 어레이와 PM 구동 평가를 위해 32×32 어레이를 설 계 및 제작하여, 그 성능 및 제품화의 가능성을 확인하였으며, 제작 공정 기술에서 Self align 전극 형성 기술과 고집적화 어레이의 Mesa 형성을 위한 드라이 에칭 기술을 적용하여 생산성을 향상하였다. 본 연구를 기반으로 추 후 마이크로LED가 제품화시 향후 플렉서블 디스플레이 뿐만이 아닌 다양한 분야에서 적용 가능함으로 관련 산업 으로의 파급효과가 클 것으로 예상된다.

In this paper, we try to analyze the commercial potential of products by improving the micro-LED manufacturing process and measuring the performance of prototypes through research on the SVGA-class (800×600 pixel) flip-chip-based micro LED display light module for wearable devices. First, the 800×600 flip-chip based microLED array and the 32×32 array were designed and manufactured for PM driving evaluation, and their performance and potential for commercialization were confirmed. Productivity was improved by applying dry etching technology to form Mesa. Based on this study, when microLED is commercialized in the future, it is expected to have a large ripple effect on related industries as it can be applied to various fields as well as flexible displays in the future.

본 논문에서는 스텝핑 모터와 연동하여 방향 제어되는 LED 빔 포밍 통신 시스템을 HW로 구현하였다. ATMega1284 MCU를 이용하여 제어 보드를 구성하였으며, PC와 연결되는 RS232 IO와 스텝핑 모터 구동 보드 제어용 포트(Port)를 이용하여 외부 인터페이스를구성하였다. 스텝핑 모터는 200 PWM으로 360도 회전하고 동시에 반경이 커지는 아르키메디스의 소용돌이(Archimedian Spiral) 방식을 적용하여 목표하는 지점을 선택적으로 조명할 수 있도록 하였다. 이 빔 포밍은 RS232와 연결된 PC 툴(tool)에 의해서 제어되며,ATMega1284 MCU 보드가 호스트(host) 역할을 하였다. 빔 포밍의 동작은 실제 구현된 HW/SW 기반으로 그 유용성을 검증하였다.

In this paper, we implemented LED beam forming communication system controlled by stepping motor. ATMega1284 was used as a MCU of main control board which has two main external IO, one is RS232 for connection with PC, the other is PORT for connection with motor driving board. Stepping motor rotated 360 degree when provided 160 clock and its rotation radius was increased by Archimedian Spiral. So LED can provide its light anywhere in the space and its beam forming was controlled by PC connected with RS232 of main control board. The action of beam forming was verified via actual HW/SW implementation.

본 논문에서는 사용자가 존재할 때만 LED 조명을 활성화해서 통신 기능을 수행하고 사용자가 없을 때에는 자동으로 LED 조명을 비활성화 할 수 있는 종합 제어 시스템 기반 기술을 디자인하고 구현하였다. 이 시스템은 마이크로 콘트롤러를 이용한 사용자 감지 기능을 수행하는 HW 모듈과 웹을 통한 종합 제어 시스템 SW 모듈로 구성된다. 마이크로 콘트롤러 보드는 ATMega2560를 이용하 여 설계하고, 적외선과 초음파 센서를 이용하여 사용자 유무를 판단하였으며, 웹 기반의 모니터링 시스템은 스마트 디바이스를 통해 서 제어할 수 있도록 구성하였다. 두 모듈의 연동 테스트를 통해서 본 시스템의 유효성을 검증하였다.

In this paper, we implemented total monitoring system in which LED light turned on only when user detected and LED light turned out only when user disappeared. This system is composed of two modules, one is HW board based on Micro Controller and the other is SW control system based on Web server. Micro controller board is based on ATMega2560 chip which is connected with Infra Red and Ultra sonic sensors. Web based monitoring system was designed can be used in smart device. The validity of this monitoring system was proved by integration test of two modules.

This paper presents an optical technique for the three-dimensional (3D) shape inspection of micro solder balls used in ball-grid array (BGA) packaging. The proposed technique uses an optical source composed of spatially arranged light-emitting diodes (LEDs) and the results are derived based on the specular reflection characteristics of the micro solder balls for BGA A vision system comprising a camera and LEDs is designed to capture the reflected images of multiple solder balls arranged arbitrarily on a tray and the locations of the LED point-light-source reflections in each ball are determined via image processing, for shape inspection. The proposed methodology aims to determine the presence of defects in 3D BGA shape using the statistical information of the relative positions of multiple BGA balls, which are included in the image. The presence of the BGA balls with large deviations in relative position imply the inconsistencies in their shape. Experiments were conducted to verify that the proposed method could be applied to inspection without sophisticated mechanism and productivity problem