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제조가 쉽고 유연한 백색 LED

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대만 국립 차오퉁 대학(National Chiao Tung University)의 연구진이 고도로 유연하고 효율적인 백색 LED를 개발했다. 이는 곡면, 또는 굽혀질 수 있는 텔레비전 화면과 같은 비평면 표면과 착용 가능한 디스플레이 응용에 잠재력이 있다. 연구진의 설계 그 자체는 새로울지라도, 이 LED는 기존의 기술로도 완전히 제조될 수 있으며, 복제와 플랫폼 구축이 쉽게 이루어질 수 있다. 

“유기 발광 다이오드와 비교하여, 이 유연한 LED 설계는 비용이 낮고, 긴 수명과 고효율성으로 말미암아 매우 매력적일 수 있다. 또한, 이 설계와 관련한 기술 모두가 현재 사용 가능하다는 점 또한 훌륭한 장점이 될 수 있다”고 대한 국립 차오퉁 대학의 광학부 조교수인 Chien-Chung Lin이 말했다. Chien-Chung Lin과 Hao-Chung Kuo 교수가 이끈 이 논문은 미국 광학 협회(The Optical Society, OSA)가 발간하는 Optics Express 저널에 발표되었다. 

연구진의 이전 작업들이 기존의 질화-갈륨 LED와 관련된 것들이었다면, 이 연구는 그들이 최초로 개발한 플렉서블 LED 장비이다. 연구진의 기성 LED 장비는 두 가지 기본 재료인 폴리이미드(polyimide)와 폴리다이메틸실록산(polydimethylsiloxane)으로부터 그 유연성을 얻는다. 이를 구성하기 위하여, Lin과 그의 동료는 우선 폴리이미드 기판을 구리박 차폐 테이프로 덮었다. 플립칩본딩(flip-chip bonding)으로 알려진 이 과정은 열 저항을 줄임으로써, 기존의 와이어 본딩보다 더 높은 열 방출을 가져온다. 그들은 이 과정에서 길이가 1.125mmx1.125mm인 81개의 청색 LED 칩을 아래위가 뒤집힌 상태의 구리박에 장착하였다. 

온백황색 광을 제공하기 위하여, 연구진은 실리콘 기반의 유기 폴리머에 광범위하게 사용된 회전 코팅 폴리다이메틸실록산(또는 PDMS)을 혼합하여 노란색 인광체로 이루어진 또 다른 층을 첨가하였다. 연구진이 높은 투명성과 안정성, 그리고 유연성을 보고 이을 선택하였다. 최종 필름의 길이는 5cm x 5cm이지만, 필름의 크기에 합리적인 제한은 없다. 연구진은 장비의 내구성을 시험하기 위하여, 표준 1천 시간을 작동하였고, 그것의 방출이 오직 5%만이 저하하는 것을 발견했다. 장착성 사용에 관한 잠재력은 굽힘 시험을 통해서 입증되었다. 1.5cm 반경의 곡률로 구부러질 때도, 그들의 출력은 유지되었다. 이 장비는 또한 와트당 120루멘(lumens)의 광 효율성을 드러냈다. “이러한 모든 구성 요소들이 현재의 기술로도 가능하므로, 통합된 신뢰성 또한 매우 훌륭하다. 새로운 과정이나 재료 모두 그들의 신뢰성을 확인하기 위한 긴 과정을 요구하지만, 우리의 장비는 오직 이러한 문제를 피하고자 가능한 부품만을 사용한다”고 Lin이 말했다. 

(그림) 굽힘 능력을 갖춘 온백색 광원의 모습이다. 
출처 KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

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