KR100901369B1 - 백색 발광다이오드 칩 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백색 발광다이오드 칩 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 백색 발광다이오드 칩 제조 방법은, 절연체 기판, 상기 절연체 기판 위에 형성되는 버퍼층, 상기 버퍼층 위에 형성되는 제1 클래드층, 상기 제1 클래드층의 상면 중 일부가 노출되도록 상기 제1 클래드층 위에 형성되는 활성층, 상기 활성층 위에 형성되는 제2 클래드층, 그리고 상기 제2 클래드층과 상기 제1 클래드층에 각각 형성되는 양극 전극과 음극 전극을 포함하는 청색 발광다이오드 칩에서 상기 절연체 기판을 제거하는 단계, 그리고 상기 버퍼층 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 하나 이상에 형광체층을 형성하는 단계를 포함한다.
청색 발광다이오드 칩, 백색, 형광체층, 연색성 지수, 휘도

Description

백색 발광다이오드 칩 및 그 제조 방법{WHITE LIGHT EMITTING DIODE CHIP AND MANUFACTURING METHOD THEROF}
본 발명은 백색 발광다이오드 칩 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 청색 발광다이오드 칩 내부에 형광체층을 형성하여 백색 광을 발산하는 백색 발광다이오드 칩을 제조하는 제조 방법 및 그에 따라 제조된 백색 발광다이오드 칩에 관한 것이다.
발광 다이오드 소자는 전기 신호를 광학 신호로 변환하는 장치이며, 전기 신호가 가해지면 발광 다이오드 소자는 빛을 발산하게 된다. 발광 다이오드 소자는 전극 리드를 포함하는 리드 프레임에 발광다이오드 칩을 장착하여 형성되는 것이 일반적이다. 발광다이오드 소자는 발광다이오드 칩의 종류에 따라 청색, 적색, 녹색의 발광 파장에 해당하는 빛을 발산한다.
발광다이오드 소자는 우수한 단색성 피크(peak) 파장을 가지며 광효율이 우수하고 소형화가 가능하다는 장점을 가지므로, 발광다이오드 소자는 다양한 디스플레이 장치 및 광원으로 널리 사용되고 있다. 특히 백색 발광다이오드는 조명 장치 또는 디스플레이 장치의 백라이트(backlight)를 대체할 수 있는 고출력 및 고효율 의 광원으로서 각광받고 있다.
이러한 백색 발광다이오드 소자를 구현하는 방법으로 종래에는 청색 발광다이오드 칩의 외부에 형광체를 도포하여 백색광으로 변환하는 방법이 주로 사용되고 있다.
한 예로, 청색 발광다이오드 칩의 주위 및 상부를 덮는 형광체 수지층을 형성하여 백색광을 발산하는 백색 발광다이오드 소자를 구현하는 방법이 있다. 이때, 형광체 수지층은 YAG(Y-Al-Ga계) 형광체와 에폭시 또는 실리콘을 섞은 형광체로 형성된다. 청색 발광다이오드 칩을 둘러싸는 사출 반사판에 의해 형성된 공간에 형광체 수지층을 채움으로써, 청색 발광다이오드 칩의 주위 및 상부를 덮는 형광체 수지층이 형성될 수 있다. 청색 발광다이오드 칩에 의해 발산된 청색 광 중 일부는 수지층에 함유된 YAG 형광체에 의해 피크(peak) 파장이 555㎚인 황록색 광으로 여기되며, 이 황록색 광과 청색 발광다이오드 칩에 의해 직접 발산되는 청색 광이 합성되어 원하는 백색 광이 발산된다.
그러나 이러한 방식으로 제조된 백색 발광다이오드 소자는 낮은 양자 효율 및 낮은 연색성 지수(CRI, Color Rendering Index)를 가지는 문제점이 있다. 또한 이러한 백색 발광다이오드 소자는 전류 밀도에 따라 연색성 지수가 변화하는 단점이 있어 태양광에 가까운 백색 광을 발산하기 어려운 단점이 있다.
또한, 이러한 종래의 제조 방법은 발광다이오드 칩의 상부에 형광체를 도포하는 공정이 필요하므로 제조 원가가 상승하는 문제가 있다.
또한, 종래의 백색 발광다이오드 소자 제조 방법에 따르면, 사출 반사판 내 부에 채워지는 수지의 양, 시간, 및 점도의 변화에 민감하여 작업 시의 조건에 따라 다른 색의 광을 발산하는 다이오드 소자가 만들어질 수 있어 공정의 수율을 떨어뜨릴 수 있다.
또한, 청색 발광다이오드 칩의 상부에 형광체층이 형성됨으로써 백색 발광다이오드 소자의 전체적인 두께가 커지는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 청색 발광다이오드 칩의 효율을 최대한 이용하면서 간단한 공정으로 고연색성 지수를 갖는 고효율의 백색 발광다이오드 칩 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 과제는 청색 발광다이오드 칩을 백색 광을 발산하는 다이오드 칩으로 변환함으로써 이 칩이 적용되는 백색 발광다이오드 소자의 두께를 획기적으로 줄일 수 있는 백색 발광다이오드 칩 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩 제조 방법은, 절연체 기판, 상기 절연체 기판 위에 형성되는 버퍼층, 상기 버퍼층 위에 형성되는 제1 클래드층, 상기 제1 클래드층의 상면 중 일부가 노출되도록 상기 제1 클래드층 위에 형성되는 활성층, 상기 활성층 위에 형성되는 제2 클래드층, 그리고 상기 제2 클래드층과 상기 제1 클래드층에 각각 형성되는 양극 전극과 음극 전극을 포함하는 청색 발광다이오드 칩에서 상기 절연체 기판을 제거하는 단계, 그리고 상기 버퍼층 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 하나 이상에 형광체층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 형광체층을 형성하는 단계에서 상기 버퍼층 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 어느 하나에만 형광체층이 형성될 수 있고, 상기 형광체층은 적색 형광체층 또는 녹색 형광체층일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩 제조 방법은 반사층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 반사층은, 상기 버퍼층 아래에 상기 형광체층이 형성된 경우 상기 형광체층 아래에 형성될 수 있고, 상기 버퍼층 아래에 상기 형광체층이 형성되지 아니한 경우 상기 버퍼층 아래에 형성될 수 있다.
상기 형광체층을 형성하는 단계는 상기 버퍼층 아래에 제1 형광체층을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 클래드층 위 중 상기 양극 전극을 제외한 부분에 제2 형광체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 형광체층과 상기 제2 형광체층 중 어느 하나는 적색 형광체층이고 나머지 하나는 녹색 형광체층일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩 제조 방법은, 절연체 기판, 상기 절연체 기판 위에 형성되는 버퍼층, 상기 버퍼층 위에 형성되는 제1 클래드층, 상기 제1 클래드층의 상면 중 일부가 노출되도록 상기 제1 클래드층 위에 형성되는 활성층, 상기 활성층 위에 형성되는 제2 클래드층, 그리고 상기 제2 클래드층과 상기 제1 클래드층에 각각 형성되는 양극 전극과 음극 전극을 포함하는 청색 발광다이오드 칩을 이용하여 백색 발광다이오드 칩을 제조한다. 백색 발광다이오드 칩 제조 방법은 상기 절연체 기판 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 하나 이상에 형광체층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 형광체층을 형성하는 단계에서 상기 절연체 기판 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 어느 하나에만 형광체층이 형성될 수 있고, 상기 형광체층은 적색 형광 체층 또는 녹색 형광체층일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩 제조 방법은 반사층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 반사층은, 상기 절연체 기판 아래에 상기 형광체층이 형성된 경우 상기 형광체층 아래에 형성될 수 있고, 상기 절연체 기판 아래에 상기 형광체층이 형성되지 아니한 경우 상기 절연체 기판 아래에 형성될 수 있다.
상기 형광체층을 형성하는 단계는 상기 절연체 기판 아래에 제1 형광체층을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 클래드층 위 중 상기 양극 전극을 제외한 부분에 제2 형광체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 형광체층과 상기 제2 형광체층 중 어느 하나는 적색 형광체층이고 나머지 하나는 녹색 형광체층일 수 있다.
상기 적색 형광체층은 CaAlSiN3에 유로퓸(Eu)을 활성화제로 사용하는 적색 여기 형광체로 형성될 수 있고, 상기 녹색 형광체층은 CaSc2O4에 세륨(Ce)을 활성화제로 사용하는 녹색 여기 형광체 또는 (BaSr)SiO4에 유로퓸(Eu)을 활성화제로 사용하는 녹색 여기 형광체로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩 제조 방법은 상기 제1 형광체층 아래에 반사층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩은 상기한 본 발명의 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩 제조 방법 중 어느 하나의 제조 방법에 의해 제조된다.
본 발명의 한 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩은 청색 발광다이오드 칩과 형광체층을 포함한다. 청색 발광다이오드 칩은, 버퍼층, 상기 버퍼층 위에 형성되는 제1 클래드층, 상기 제1 클래드층의 상면 중 일부가 노출되도록 상기 제1 클래드층 위에 형성되는 활성층, 상기 활성층 위에 형성되는 제2 클래드층, 그리고 상기 제2 클래드층과 상기 제1 클래드층에 각각 형성되는 양극 전극과 음극 전극을 포함한다. 형광체층은 상기 버퍼층 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 하나 이상에 형성된다.
상기 형광체층은 상기 버퍼층 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 어느 하나에만 형성될 수 있고, 상기 형광체층은 적색 형광체층 또는 녹색 형광체층일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩은 반사층을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 반사층은, 상기 버퍼층 아래에 상기 형광체층이 형성된 경우 상기 형광체층 아래에 형성될 수 있고, 상기 버퍼층 아래에 상기 형광체층이 형성되지 아니한 경우 상기 버퍼층 아래에 형성될 수 있다.
상기 형광체층은 상기 버퍼층 아래에 형성되는 제1 형광체층, 그리고 상기 제2 클래드층 위 중 상기 양극 전극을 제외한 부분에 형성되는 제2 형광체층을 포함할 수 있다.
상기 제1 형광체층과 상기 제2 형광체층 중 어느 하나는 적색 형광체층이고 나머지 하나는 녹색 형광체층일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩은 청색 발광다이오드 칩과 형광체층을 포함한다. 청색 발광다이오드 칩은 절연체 기판, 상기 절연체 기 판 위에 형성되는 버퍼층, 상기 버퍼층 위에 형성되는 제1 클래드층, 상기 제1 클래드층의 상면 중 일부가 노출되도록 상기 제1 클래드층 위에 형성되는 활성층, 상기 활성층 위에 형성되는 제2 클래드층, 그리고 상기 제2 클래드층과 상기 제1 클래드층에 각각 형성되는 양극 전극과 음극 전극을 포함한다.
형광체층은 상기 절연체 기판 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 하나 이상에 형성된다.
상기 형광체층은 상기 절연체 기판 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 어느 하나에만 형성될 수 있고, 상기 형광체층은 적색 형광체층 또는 녹색 형광체층일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩은 반사층을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 반사층은, 상기 절연체 기판 아래에 상기 형광체층이 형성된 경우 상기 형광체층 아래에 형성될 수 있고, 상기 절연체 기판 아래에 상기 형광체층이 형성되지 아니한 경우 상기 절연체 기판 아래에 형성될 수 있다.
상기 형광체층은 상기 절연체 기판 아래에 형성되는 제1 형광체층, 그리고 상기 제2 클래드층 위 중 상기 양극 전극을 제외한 부분에 형성되는 제2 형광체층을 포함할 수 있다.
상기 제1 형광체층과 상기 제2 형광체층 중 어느 하나는 적색 형광체층이고 나머지 하나는 녹색 형광체층일 수 있다.
상기 적색 형광체층은 CaAlSiN3에 유로퓸(Eu)을 활성화제로 사용하는 적색 여기 형광체로 형성될 수 있고, 상기 녹색 형광체층은 CaSc2O4에 세륨(Ce)을 활성화 제로 사용하는 녹색 여기 형광체 또는 (BaSr)SiO4에 유로퓸(Eu)을 활성화제로 사용하는 녹색 여기 형광체로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩은 상기 제1 형광체층 아래에 형성되는 반사층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 백색 발광다이오드 칩 자체가 청색 광자, 적색 광자, 및 녹색 광자를 모두 발산되는 고 연색성 지수(CRI)를 갖는 고 휘도의 백색광을 발산할 수 있으며 이에 따라 종래의 YAG계 형광체를 사용하여 만든 백색 발광다이오드 소자가 갖지 못하는 90 이상의 높은 연색성 지수를 가질 수 있다.
또한 칩 자체에 형광체층을 형성함으로써 종래의 형광 에폭시 수지를 발광다이오드 칩 위에 디스펜싱(dispending)하는 공정이 생략될 수 있어 제조 원가를 절감할 수 있고 공정 투자 비용을 줄일 수 있다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 붙였다. 층이나 막 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 또는 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 또는 "바 로 아래에" 있다고 할 때에는 그 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩 및 그 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩의 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩은 종래의 청색 발광다이오드 칩의 상단과 하단 중 어느 하나 이상에 형광체층을 형성하여 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 한 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩은 종래의 청색 발광다이오드 칩의 가장 하단에 있는 절연체 기판(도 1에 도시되지 아니함)을 제거한 후 칩의 하단 및 상단에 각각 형성된 적색 형광체층(1171)과 녹색 형광체층(1131)을 포함한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩의 제조에 사용되는 종래의 청색 발광다이오드 칩에 대해 설명하기로 한다.
청색 발광다이오드 칩은 그 가장 하단에 절연체 기판을 포함한다. 절연체 기판은 사파이어(Al2O3)와 같은 절연체로 형성될 수 있다.
버퍼층(buffer layer)(115), 제1 클래드층(first clad layer)(114), 활성층(active layer)(1137, 1136, 1135, 1134), 그리고 제2 클래드층(second clad layer)(1133, 113)이 절연체 기판 위에 순차적으로 형성된다. 버퍼층(115), 제1 클래드층(114), 활성층(1137, 1136, 1135, 1134), 그리고 제2 클래드층(1133, 113)을 MOCVD(Metal Oxide Chemical Vapor Deposition)와 같은 방법으로 차례로 성장시 킨 후 반응 이온 에칭(reaction ion etching)과 같은 방법으로 제2 클래드층(1133, 113)과 활성층(1137, 1136, 1135, 1134)의 설정된 부분을 식각함으로써, 도 1에 도시된 바와 같은 형태의 층상 구조가 만들어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(115)은 AlGaN계, GaN계, 또는 AlInN계를 성장시켜 형성될 수 있으며, 도면에는 버퍼층(115)이 세 개의 층으로 이루어진 경우가 도시되어 있으나 버퍼층(115)의 개수가 이에 한정되지는 않는다. 제1 클래드층(114)은 규소(Si)가 도핑(doped)된 GaN계로 형성될 수 있다. 활성층(1137, 1136, 1135, 1134)은 GaN계 또는 InGaN계의 더블 헤테로(double hetero) 구조로 형성될 수 있다. 제2 클래드층(1133, 113)은 마그네슘(Mg)이 도핑된 AlGaN계와 GaN계로 형성될 수 있다.
그리고 음극 전극(N형 전극)(112)과 양극 전극(P형 전극)(111)이 제1 클래드층(114)과 제2 클래드층(1133, 113)에 각각 형성된다. 음극 전극(112)은 제1 클래드층(114)의 상면 중 노출된 부분에 형성되며 활성층(1137, 1136, 1135, 1134)으로부터 이격되도록 형성된다.
한편, 도면에는 도시되지 아니하였으나, 청색 발광다이오드 칩은 제2 클래드층(113) 위에 형성되는 정전기 방전으로부터 칩을 보호하기 위한 ESD(electrostatic discharge)층을 더 포함할 수 있다. 이 경우 청색 발광다이오드 칩의 상단에 형성되는 형광체층(도 1에서 1131에 의해 지시된 층)은 ESD층 위에 형성될 수 있으며, 이 경우도 본 발명의 보호 범위에 속하는 것은 물론이다.
먼저, 위에서 설명한 바와 같은 청색 발광다이오드 칩의 가장 하단에 위치하는 절연체 기판(도 1에 도시되지 아니함)을 제거한다. 예를 들어, 절연체 기판은 그라인딩(grinding)에 의해 제거될 수 있다. 절연체 기판이 제거됨으로써 그 위에 있는 버퍼층(115)의 하면이 노출된다. 절연체 기판은 그 재질의 특성상 광의 휘도를 떨어뜨리는데, 절연체 기판이 제거됨으로써 백색 발광다이오드 칩에서 발산되는 광의 휘도가 개선될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 버퍼층(115)의 아래와 제2 클래드층(1133, 113) 위 중 하나 이상에 형광체층이 형성된다.
적색 형광체층(1171)이 노출된 버퍼층(115)의 하면에 형성된다. 적색 형광체층(1171)은 적색 여기 형광체(CaAlSiN3:Eu)를 증착하거나 코팅하여 형성될 수 있다.
한편, 녹색 형광체층(1131)이 청색 발광다이오드 칩의 상면, 즉 제2 클래드층(1133, 113)의 상면에 형성된다. 녹색 형광체층(1131)은 녹색 여기 형광체(CaSc2O4:Ce)를 증착하거나 코딩하여 형성될 수 있다.
이에 따라 도 1에 도시된 바와 같이, 버퍼층(115) 아래에 적색 형광체층(1171)이 형성되고 제2 클래드층(1133, 113) 위에 녹색 형광체층(1131)이 형성되어 있는 백색 발광다이오드 칩이 구현된다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 반사층(118)이 적색 형광체층(1171) 아래에 더 형성될 수 있다. 반사층(118)은 알루미늄과 같은 빛을 반사할 수 있는 임의의 소재를 증착하여 형성될 수 있다. 반사층(118)이 설치됨으로써, 아래 방향으로 진행하는 빛이 위 방향으로 반사되어 발광다이오드 칩의 광 효율이 개선될 수 있다.
도 1에는 버퍼층(115)의 아래와 제2 클래드층(1133, 113)의 위 모두에 형광 체층(1171, 1131)이 형성된 경우가 도시되어 있으나, 이 두 개의 형광체층(1171, 1131) 중 어느 하나가 생략될 수 있다. 또한, 도 1에는 버퍼층(115) 아래에 적색 형광체층(1171)이 형성되고 제2 클래드층(1133, 113) 위에 녹색 형광체층(1131)이 형성된 경우가 도시되어 있으나, 버퍼층(115) 아래에 녹색 형광체층이 형성되고 제2 클래드층(1133, 113) 위에 적색 형광체층이 형성될 수도 있다.
버퍼층(115) 아래에 형광체층이 형성되지 아니하는 경우, 반사층(118)은 버퍼층(115) 바로 아래에 형성될 수 있다.
이하에서, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩의 사시도이다.
본 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩은 종래의 청색 발광다이오드 칩의 절연체 기판이 제거되지 아니한 상태에서 칩의 하단 및 상단에 각각 형성된 적색 형광체층(1171)과 녹색 형광체층(1131)을 포함한다.
도 1을 참조로 설명한 실시예와는 달리, 청색 발광다이오드 칩의 절연체 기판(116)이 제거되지 아니한 상태에서 적색 형광체층(1171)이 절연체 기판(116)의 하면에 형성된다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 반사층(118)이 적색 형광체층(1171) 아래에 더 형성될 수 있다.
도 2에는 절연체 기판(116)의 아래와 제2 클래드층(1133, 113)의 위 모두에 형광체층(1171, 1131)이 형성된 경우가 도시되어 있으나, 이 두 개의 형광체 층(1171, 1131) 중 어느 하나가 생략될 수 있다. 또한, 도 2에는 절연체 기판(116) 아래에 적색 형광체층(1171)이 형성되고 제2 클래드층(1133, 113) 위에 녹색 형광체층(1131)이 형성된 경우가 도시되어 있으나, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 절연체 기판(116) 아래에 녹색 형광체층이 형성되고 제2 클래드층(1133, 113) 위에 적색 형광체층이 형성될 수도 있다.
절연체 기판(116) 아래에 형광체층이 형성되지 아니하는 경우, 반사층(118)은 절연체 기판(116) 바로 아래에 형성될 수 있다.
상기한 실시예들에서, 적색 형광체층(1171)은 CaAlSiN3에 유로퓸(Eu, europium)을 활성화제로 사용하는 적색 여기 형광체(CaAlSiN3:Eu)로 형성될 수 있고, 녹색 형광체층(1131)은 CaSc2O4에 세륨(Ce, cerium)을 활성화제로 사용하는 녹색 여기 형광체(CaSc2O4:Ce) 또는 (BaSr)SiO4에 유로퓸(Eu)을 활성화제로 사용하는 녹색 여기 형광체((BaSr)SiO4:Eu)로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 활성층(1137, 1136, 1135, 1134)은 430 내지 465㎚ 대의 청색 광자를 발광하고, 이 청색 광자는 적색 형광체층(1171)을 통과하면서 적색 여기 형광체에 의하여 620 내지 650㎚대의 스펙트럼 피크(peak) 파장으로 여기되며, 이 청색 광자는 녹색 형광체층(1131)을 통과하면서 녹색 여기 형광체에 의하여 500 내지 580㎚대의 파장으로 여기된다. 이에 따라 자주 빛(430 내지 650㎚대 파장의 빛)과 시안(cyan) 빛(430 내지 580㎚대 파장의 빛)이 동시에 발광 되며 전 가시영역(400 내지 800㎚ 파장)이 발광된다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따르면 고 연색성 지수(CRI, Color Rendering Index)의 고 휘도의 광을 발산하는 백색 발광다이오드 칩이 구현될 수 있다.
또한, 적색 형광체층과 녹색 형광체층 중 어느 하나만 형성되는 경우, 자주 빛(430 내지 650㎚대 파장의 빛)과 시안(cyan) 빛(430 내지 580㎚대 파장의 빛) 중 어느 하나의 영역의 가시광 영역이 발광되는 백색 발광다이오드 칩이 구현될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광다이오드 칩의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
111: 양극 전극 112: 음극 전극
115: 버퍼층 116: 절연체 기판
114: 제1 클래드층 1134, 1135, 1136, 1137: 활성층
1133, 113: 제2 클래드층 1171: 적색 형광체층
1131: 녹색 형광체층 118: 반사층

Claims (25)

  1. 절연체 기판, 상기 절연체 기판 위에 형성되는 버퍼층, 상기 버퍼층 위에 형성되는 제1 클래드층, 상기 제1 클래드층의 상면 중 일부가 노출되도록 상기 제1 클래드층 위에 형성되는 활성층, 상기 활성층 위에 형성되는 제2 클래드층, 그리고 상기 제2 클래드층과 상기 제1 클래드층에 각각 형성되는 양극 전극과 음극 전극을 포함하는 청색 발광다이오드 칩에서 상기 절연체 기판을 제거하는 단계, 그리고
    상기 버퍼층 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 하나 이상에 형광체층을 형성하는 단계를 포함하는 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 형광체층을 형성하는 단계에서 상기 버퍼층 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 어느 하나에만 형광체층이 형성되고,
    상기 형광체층은 적색 형광체층 또는 녹색 형광체층인 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    반사층을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 반사층은, 상기 버퍼층 아래에 상기 형광체층이 형성된 경우 상기 형광체층 아래에 형성되고, 상기 버퍼층 아래에 상기 형광체층이 형성되지 아니한 경우 상기 버퍼층 아래에 형성되는 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 형광체층을 형성하는 단계는
    상기 버퍼층 아래에 제1 형광체층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 제2 클래드층 위 중 상기 양극 전극을 제외한 부분에 제2 형광체층을 형성하는 단계를 포함하는 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 형광체층과 상기 제2 형광체층 중 어느 하나는 적색 형광체층이고 나머지 하나는 녹색 형광체층인 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  6. 절연체 기판, 상기 절연체 기판 위에 형성되는 버퍼층, 상기 버퍼층 위에 형성되는 제1 클래드층, 상기 제1 클래드층의 상면 중 일부가 노출되도록 상기 제1 클래드층 위에 형성되는 활성층, 상기 활성층 위에 형성되는 제2 클래드층, 그리고 상기 제2 클래드층과 상기 제1 클래드층에 각각 형성되는 양극 전극과 음극 전극을 포함하는 청색 발광다이오드 칩을 이용하여 백색 발광다이오드 칩을 제조하는 백색 발광다이오드 칩 제조 방법으로서,
    상기 절연체 기판 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 하나 이상에 형광체층을 형성하는 단계를 포함하는 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 형광체층을 형성하는 단계에서 상기 절연체 기판 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 어느 하나에만 형광체층이 형성되고,
    상기 형광체층은 적색 형광체층 또는 녹색 형광체층인 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  8. 제6항에서,
    반사층을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 반사층은, 상기 절연체 기판 아래에 상기 형광체층이 형성된 경우 상기 형광체층 아래에 형성되고, 상기 절연체 기판 아래에 상기 형광체층이 형성되지 아니한 경우 상기 절연체 기판 아래에 형성되는 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  9. 제6항에서,
    상기 형광체층을 형성하는 단계는
    상기 절연체 기판 아래에 제1 형광체층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 제2 클래드층 위 중 상기 양극 전극을 제외한 부분에 제2 형광체층을 형성하는 단계를 포함하는 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 형광체층과 상기 제2 형광체층 중 어느 하나는 적색 형광체층이고 나머지 하나는 녹색 형광체층인 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  11. 제2항, 제5항, 제7항, 그리고 제10항 중 어느 한 항에서,
    상기 적색 형광체층은 CaAlSiN3에 유로퓸(Eu)을 활성화제로 사용하는 적색 여기 형광체로 형성되고,
    상기 녹색 형광체층은 CaSc2O4에 세륨(Ce)을 활성화제로 사용하는 녹색 여기 형광체 또는 (BaSr)SiO4에 유로퓸(Eu)을 활성화제로 사용하는 녹색 여기 형광체로 형성되는 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  12. 제4항, 제5항, 제9항, 그리고 제10항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 형광체층 아래에 반사층을 형성하는 단계를 더 포함하는 백색 발광다이오드 칩 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 버퍼층, 상기 버퍼층 위에 형성되는 제1 클래드층, 상기 제1 클래드층의 상면 중 일부가 노출되도록 상기 제1 클래드층 위에 형성되는 활성층, 상기 활성층 위에 형성되는 제2 클래드층, 그리고 상기 제2 클래드층과 상기 제1 클래드층에 각각 형성되는 양극 전극과 음극 전극을 포함하는 청색 발광다이오드 칩, 그리고
    상기 버퍼층 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 하나 이상에 형성되는 형광체층을 포함하는 백색 발광다이오드 칩.
  15. 제14항에서,
    상기 형광체층은 상기 버퍼층 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 어느 하나에만 형성되고,
    상기 형광체층은 적색 형광체층 또는 녹색 형광체층인 백색 발광다이오드 칩.
  16. 제14항 또는 제15항에서,
    반사층을 더 포함하되,
    상기 반사층은, 상기 버퍼층 아래에 상기 형광체층이 형성된 경우 상기 형광체층 아래에 형성되고, 상기 버퍼층 아래에 상기 형광체층이 형성되지 아니한 경우 상기 버퍼층 아래에 형성되는 백색 발광다이오드 칩.
  17. 제14항에서,
    상기 형광체층은
    상기 버퍼층 아래에 형성되는 제1 형광체층, 그리고
    상기 제2 클래드층 위 중 상기 양극 전극을 제외한 부분에 형성되는 제2 형 광체층을 포함하는 백색 발광다이오드 칩.
  18. 제17항에서,
    상기 제1 형광체층과 상기 제2 형광체층 중 어느 하나는 적색 형광체층이고 나머지 하나는 녹색 형광체층인 백색 발광다이오드 칩.
  19. 절연체 기판, 상기 절연체 기판 위에 형성되는 버퍼층, 상기 버퍼층 위에 형성되는 제1 클래드층, 상기 제1 클래드층의 상면 중 일부가 노출되도록 상기 제1 클래드층 위에 형성되는 활성층, 상기 활성층 위에 형성되는 제2 클래드층, 그리고 상기 제2 클래드층과 상기 제1 클래드층에 각각 형성되는 양극 전극과 음극 전극을 포함하는 청색 발광다이오드 칩, 그리고
    상기 절연체 기판 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 하나 이상에 형성되는 형광체층을 포함하는 백색 발광다이오드 칩.
  20. 제19항에서,
    상기 형광체층은 상기 절연체 기판 아래와 상기 제2 클래드층 위 중 어느 하나에만 형성되고,
    상기 형광체층은 적색 형광체층 또는 녹색 형광체층인 백색 발광다이오드 칩.
  21. 제19항에서,
    반사층을 더 포함하되,
    상기 반사층은, 상기 절연체 기판 아래에 상기 형광체층이 형성된 경우 상기 형광체층 아래에 형성되고, 상기 절연체 기판 아래에 상기 형광체층이 형성되지 아니한 경우 상기 절연체 기판 아래에 형성되는 백색 발광다이오드 칩.
  22. 제19항에서,
    상기 형광체층은
    상기 절연체 기판 아래에 형성되는 제1 형광체층, 그리고
    상기 제2 클래드층 위 중 상기 양극 전극을 제외한 부분에 형성되는 제2 형광체층을 포함하는 백색 발광다이오드 칩.
  23. 제22항에서,
    상기 제1 형광체층과 상기 제2 형광체층 중 어느 하나는 적색 형광체층이고 나머지 하나는 녹색 형광체층인 백색 발광다이오드 칩.
  24. 제15항, 제18항, 그리고 제20항 중 어느 한 항에서,
    상기 적색 형광체층은 CaAlSiN3에 유로퓸(Eu)을 활성화제로 사용하는 적색 여기 형광체로 형성되고,
    상기 녹색 형광체층은 CaSc2O4에 세륨(Ce)을 활성화제로 사용하는 녹색 여기 형광체 또는 (BaSr)SiO4에 유로퓸(Eu)을 활성화제로 사용하는 녹색 여기 형광체로 형성되는 백색 발광다이오드 칩.
  25. 제17항, 제18항, 제22항, 그리고 제23항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 형광체층 아래에 형성되는 반사층을 더 포함하는 백색 발광다이오드 칩.
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