KR20040009818A - A micro chip array including light emitting diode and a module for a full-color display including fluorescent light emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 다이오드를 포함하는 마이크로 칩 어레이 및 이를 포함하는 풀 칼라 표시 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a microchip array including a light emitting diode and a full color display module including the same.
일반적으로 발광 다이오드는 화합물 반도체의 PN 접합 다이오드로서, 전압을 가하면 빛을 방출하는 기능을 가진다. 즉, 발광 다이오드는 반도체의 접합 구조에 전압을 가하여 소수 캐리어 (전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 결합을 통하여 발광하는 반도체 소자이다.Generally, a light emitting diode is a PN junction diode of a compound semiconductor, and has a function of emitting light when a voltage is applied. That is, a light emitting diode is a semiconductor device that generates a minority carrier (electrons or holes) by applying a voltage to a junction structure of a semiconductor and emits light through a combination thereof.
이를 이용한 발광 다이오드 램프는 발광 다이오드의 발광부에서의 반도체 재료의 에너지 밴드 갭이나 양자우물 구조의 폭을 이용하여 발광하는 광의 에너지 및 색을 조정하였다. 또 이러한 발광 다이오드 램프를 이용한 표시 장치는 적색, 녹색, 청색의 기본 색을 띠는 발광 다이오드 소자를 기반으로 하여 화소를 제작하고, 적색, 녹색, 청색을 혼합하여 원하는 색을 구현한다.In the LED lamp using the same, an energy band gap of a semiconductor material and a width of a quantum well structure in the light emitting portion of the LED are used to adjust energy and color of light emitted. In addition, the display device using the light emitting diode lamp manufactures a pixel based on light emitting diode elements having a basic color of red, green, and blue, and implements a desired color by mixing red, green, and blue.
그러나, 또 청색을 비롯한 녹색 및 적색을 동시에 구현할 수 있는 반도체 재료의 개발이 이루어지지 못하고 있으며, 발광 램프를 이용한 표시 장치는 대형 또는 옥외용 전광판 형식의 디스플레이에의 응용에만 한정되어 왔다.However, the development of semiconductor materials capable of simultaneously implementing green and red colors, including blue, has not been achieved, and display devices using light emitting lamps have been limited to applications in displays of large or outdoor electronic display panels.
본 발명은 발광 다이오드를 포함하는 마이크로 칩 어레이 및 이를 포함하는 풀 칼라 표시 모듈을 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a microchip array including a light emitting diode and a full color display module including the same.
도 1은 본 발명에 사용되는 발광 다이오드의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a light emitting diode used in the present invention,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 형광발광 다이오드 램프의 구조를 도시한 구성도이고,2 is a block diagram showing the structure of a fluorescent light emitting diode lamp including a light emitting diode according to an embodiment of the present invention,
도 3은 적색, 녹색 및 청색의 형광체를 이용하여 발광 다이오드에서 방출되는 빛을 적색, 녹색 또는 청색의 파장대의 빛으로 변환하는 것을 그래프로 설명하기 위한 그래프이고,FIG. 3 is a graph for explaining graphically converting light emitted from a light emitting diode into light of a red, green, or blue wavelength band using red, green, and blue phosphors;
도 4는 본 발명에 사용되는 적색 형광체의 SEM 사진이고,4 is an SEM photograph of a red phosphor used in the present invention.
도 5 및 도 6은 본 발명에 사용되는 적색 형광체의 파장에 따른 여기 강도 및 발광 강도를 나타낸 그래프이고,5 and 6 are graphs showing the excitation intensity and the emission intensity according to the wavelength of the red phosphor used in the present invention,
도 7은 본 발명에 사용되는 녹색 형광체의 SEM 사진이고,7 is an SEM photograph of the green phosphor used in the present invention.
도 8 및 도 9는 본 발명에 사용되는 녹색 형광체의 파장에 따른 여기 강도 및 발광 강도를 나타낸 그래프이고,8 and 9 are graphs showing the excitation intensity and the emission intensity according to the wavelength of the green phosphor used in the present invention,
도 10은 본 발명에 사용되는 청색 형광체의 SEM 사진이고,10 is an SEM photograph of a blue phosphor used in the present invention.
도 11 및 도 12는 본 발명에 사용되는 청색 형광체의 파장에 따른 여기 강도 및 발광 강도를 나타낸 그래프이고,11 and 12 are graphs showing the excitation intensity and the emission intensity according to the wavelength of the blue phosphor used in the present invention,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 어레이를 이용한 디스플레이 모듈을 도시한 구성도이고,13 is a block diagram showing a display module using a light emitting diode array according to an embodiment of the present invention,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 이용한 표시 장치에서 화소의 구조를 상세하게 도시한 배치도이고,14 is a layout view illustrating in detail a structure of a pixel in a display device using a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 15는 도 14에서 XV-XV' 선을 따라 잘라 도시한 표시 장치용 소자의 단면도이고,FIG. 15 is a cross-sectional view of an element for a display device, taken along a line XV-XV ′ in FIG. 14.
도 16은 적색, 녹색 및 청색의 형광체를 포함하는 표시 장치용 소자에서 단위 화소의 구조를 도시한 단면도이다.16 is a cross-sectional view illustrating the structure of a unit pixel in a display device element including red, green, and blue phosphors.
본 발명은 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 발광 다이오드를 매트릭스 형태로 배치를 하는데, 각각의 발광 다이오드는 50㎛×50㎛ 이하의 범위로 형성하여 마이크로 칩 어레이를 제작하고, 이러한 마이크로 칩 어레이에 적색, 녹색, 청색의 형광체를 도포하여 형광 발광 다이오드를 형성하여 다양한 색을 구현할 수 있는 풀 칼라 표시 모듈을 제작한다.In order to solve the technical problem, the present invention arranges light emitting diodes in a matrix form, and each light emitting diode is formed in a range of 50 μm × 50 μm or less to fabricate a microchip array, and a red color is applied to the microchip array. By manufacturing green and blue phosphors, a fluorescent light emitting diode is formed to manufacture a full color display module capable of realizing various colors.
더욱 상세하게 본 발명에 따른 발광 소자는 자색 빛을 방출하는 발광 다이오드와 발광 다이오드에서 나오는 자색 빛을 흡수하여 소정의 파장을 가지는 빛으로 변환하여 방출하는 형광체를 포함한다.In more detail, the light emitting device according to the present invention includes a light emitting diode that emits purple light and a phosphor that absorbs the violet light emitted from the light emitting diode and converts the light into a light having a predetermined wavelength.
발광 다이오드를 지지하며 발광 다이오드의 제1 패드와 전기적으로 연결되는제1 몸체와 제1 몸체와 소정의 간격으로 분리되어 있으며 발광 다이오드의 제2 패드와 전기적으로 연결되어 있는 제2 몸체를 포함하는 리드 프레임과 발광 다이오드 및 형광체를 몰딩하는 수지를 더 포함할 수 있다.A lid including a first body supporting the light emitting diode and electrically connected to the first pad of the light emitting diode and separated from the first body at a predetermined distance and electrically connected to the second pad of the light emitting diode. The frame may further include a resin molding the light emitting diode and the phosphor.
이때, 형광체는 적색 형광체, 녹색 형광체 또는 청색 형광체이거나, 이들 형광체 중 적어도 두 개를 혼합하여 만들어지는 형광체인 것이 바람직하며, 적색 형광체는 K(WO4)1.25:Eu,Sm 또는 Li(WO4)1.25:Eu,Sm 계열로 구성되가나, 녹색 형광체는 (BaSr)2SiO4:Eu 계열로 구성되거나, 청색 형광체는 (SrMg)5(PO4)3Cl:Eu 또는 (SrBa)5(PO4)3Cl:Eu 계열로 구성되어 있는 것이 바람직하다.In this case, the phosphor is preferably a red phosphor, a green phosphor or a blue phosphor, or a phosphor made by mixing at least two of these phosphors, and the red phosphor is K (WO 4 ) 1.25 : Eu, Sm or Li (WO 4 ) 1.25 : Eu, Sm series, but green phosphor is (BaSr) 2 SiO 4 : Eu series, or blue phosphor is (SrMg) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu or (SrBa) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu series is preferable.
발광 다이오드는 InGaN를 포함하는 활성층을 포함할 수 있으며, 이러한 발광 소자를 이용하여 다수의 화소에 매트릭스 배열로 제작하여 표시 장치를 구성할 수 있다.The light emitting diode may include an active layer including InGaN, and the display device may be configured by fabricating a matrix array on a plurality of pixels using the light emitting device.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치용 기판에는, 매트릭스 배열의 화소를 가지는 기판의 상부 화소에 제1 도전형의 불순물로 도핑되어 있는 전자 생성층이 형성되어 있으며, 각 화소의 전자 생성층 상부에는 제2 도전형의 불순물로 도핑되어 있는 정공 생성층이 형성되어 있다. 전자 생성층 및 정공 생성층의 상부에는 각각 제1 및 제2 패드가 각각 형성되어 있으며, 제1 패드를 통하여 화소의 전자 생성층과 전기적으로 공통으로 연결되어 있는 제1 신호선이 형성되어 있으며, 제1 신호선과 절연되어 교차하며, 제2 패드를 통하여 화소의 정공 생성층과 전기적으로 공통으로 연결되어 있는 제2 신호선이 형성되어 있다.In the display device substrate according to the present invention, an electron generation layer doped with impurities of a first conductivity type is formed in an upper pixel of a substrate having pixels of a matrix array, and an electron generation layer is formed on the electron generation layer of each pixel. A hole generating layer doped with an impurity of two conductivity type is formed. First and second pads are respectively formed on the electron generation layer and the hole generation layer, respectively, and a first signal line electrically connected to the electron generation layer of the pixel is formed through the first pad. The second signal line is insulated from and intersects with the first signal line and electrically connected to the hole generating layer of the pixel in common through the second pad.
전자 생성층 또는 상기 정공 생성층은 GaN를 포함하는 것이 바람직하며, 전자 생성층은 화소의 열 방향으로 뻗어 있는 것이 바람직하다.The electron generating layer or the hole generating layer preferably includes GaN, and the electron generating layer preferably extends in the column direction of the pixel.
기판과 전자 생성층 사이에는 GaN를 포함하는 버퍼층이 형성될 수 있으며, 전자 생성층과 정공 생성층 사이에는 InGaN를 포함하는 활성층과 제2 도전형의 불순물이 도핑되어 있는 AlGaN를 포함하는 제2 도전형 클래드층이 형성될 수 있다.A buffer layer including GaN may be formed between the substrate and the electron generating layer, and an active layer including InGaN and an AlGaN containing AlGaN doped with a second conductivity type between the electron generating layer and the hole generating layer. A type clad layer can be formed.
정공 생성층 상부에는 투명한 도전 물질로 이루어진 전극층이 형성되는 것이 바람직하며, 정공 생성층은 상기 화소에서 각각 절연되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that an electrode layer made of a transparent conductive material is formed on the hole generation layer, and the hole generation layers are insulated from the pixels, respectively.
화소에 동일하게 또는 순차적으로 형성되어 있는 적색, 녹색 또는 청색의 형광체를 더 포함할 수 있으며, 적색 형광체는 K(WO4)1.25:Eu,Sm 또는 Li(WO4)1.25:Eu,Sm 계열로 구성되거나, 녹색 형광체는 (BaSr)2SiO4:Eu 계열로 구성되거나, 청색 형광체는 (SrMg)5(PO4)3Cl:Eu 또는 (SrBa)5(PO4)3Cl:Eu 계열로 구성되어 있는 것이 바람직하다.It may further include a red, green or blue phosphor formed in the same or sequentially in the pixel, the red phosphor is K (WO 4 ) 1.25 : Eu, Sm or Li (WO 4 ) 1.25 : Eu, Sm Or the green phosphor consists of (BaSr) 2 SiO 4 : Eu series, or the blue phosphor consists of (SrMg) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu or (SrBa) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu series It is preferable that it is done.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only being "on top of" another part but also having another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 마이크로 칩 어레이 및 이를 포함하는 풀 칼라 표시 모듈에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a microchip array including a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention and a full color display module including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예에서는 반도체를 이용하는 고해상도의 표시 장치로서 자외선 광원의 재료로 이용되고 있는 GaN 반도체 재료를 포함하는 자외선 발광 다이오드를 마이크로 칩 어레이로 구성하고 이에 형광체를 직접 도포한 고해상도 풀 칼라 형광 표시 장치를 제작한다.In the embodiment of the present invention, a high-resolution full color fluorescent display device comprising a microchip array composed of an ultraviolet light emitting diode including a GaN semiconductor material, which is used as a material for an ultraviolet light source, as a high resolution display device using a semiconductor and directly applying phosphors thereto. To produce.
GaN/InGaN 재료는 전자의 확산 계수가 작아 어느 정도의 결함이 소자의 활성층 내에 존재하더라도 주변에서 빛이 발광하는데 문제가 없다. 또한, GaN/InGaN 재료를 이용하는 경우에는 광 대역의 에너지 금지 대역을 이용하여 가시광선보다 큰 에너지의 발광 다이오드의 제작이 가능하여 형광체를 이용하면 원하는 가시광선을 얻을 수 있다.GaN / InGaN materials have a small diffusion coefficient of electrons, so that even if some defects exist in the active layer of the device, there is no problem of light emission from the surroundings. In addition, in the case of using GaN / InGaN material, it is possible to fabricate a light emitting diode having a larger energy than visible light by using an energy prohibition band of a wide band, so that a desired visible light can be obtained by using a phosphor.
도 1은 본 발명에 사용되는 발광 다이오드의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a light emitting diode used in the present invention,
사파이어로 알려진 알루미늄 산화물(Al2O3) 등으로 구성된 결정 성장의 기판(10) 위에 반도체 재료인 GaN 등으로 이루어진 버퍼층(20), N형 불순물이 도핑되어 있는 GaN 등으로 이루어진 전자 생성층(30), InGaN 등으로 이루어진 활성층(40), P형 불순물이 도핑되어 있는 AlGaN으로 이루어진 P형 클래드층(50), P형 GaN으로 이루어진 정공 생성층(60)이 순차적으로 형성되어 있다.On the substrate 10 of crystal growth composed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or the like, known as sapphire, a buffer layer 20 made of a semiconductor material GaN or the like, an electron generating layer 30 made of GaN or the like doped with N-type impurities ), An active layer 40 made of InGaN, or the like, a P-type cladding layer 50 made of AlGaN doped with P-type impurities, and a hole generating layer 60 made of P-type GaN are sequentially formed.
이러한 다층 구조에서의 각 층(20, 30, 40, 50, 60)은 사파이어로 구성된 결정 성장의 기판(10) 위에 에피택셜 성장을 통하여 형성된다.Each layer 20, 30, 40, 50, 60 in this multilayer structure is formed through epitaxial growth on the substrate 10 of crystal growth composed of sapphire.
여기서, 결정 성장의 기판(10)의 종류는 에피택셜 성장으로 형성될 후속 층(20, 30, 40, 50, 60)의 물질 특성에 따라 적절한 것을 선택한다. 예를 들어, 이 실시예에서와 같이, GaN 계열의 반도체층(20, 30, 40, 50, 60)을 성장시킬 경우에는 결정 성장의 기판(10)으로 사파이어 기판을 사용하는 것이 적절하다.Here, the type of substrate 10 for crystal growth is selected as appropriate according to the material properties of the subsequent layers 20, 30, 40, 50, 60 to be formed by epitaxial growth. For example, when growing GaN-based semiconductor layers 20, 30, 40, 50, 60, as in this embodiment, it is appropriate to use a sapphire substrate as the substrate 10 for crystal growth.
이 때, 버퍼층(20)은 결정 성장시에 기판(10)과 후속층(30, 40, 50, 60)의 격자 부정합을 줄이는 역할을 한다.At this time, the buffer layer 20 serves to reduce the lattice mismatch between the substrate 10 and the subsequent layers 30, 40, 50, 60 during crystal growth.
정공 생성층(60) 위에는 Ni/Au의 이중층 구조를 가지는 투명한 도전 물질로 이루어진 전극층(70)이 형성되어 있다. 그리고, P형 패드(81)가 투명 전극층(70)에 접촉되어 있고, N형 패드(82)가 전자 생성층(30)에 접촉되어 있다.The electrode layer 70 made of a transparent conductive material having a double layer structure of Ni / Au is formed on the hole generating layer 60. The P-type pad 81 is in contact with the transparent electrode layer 70, and the N-type pad 82 is in contact with the electron generating layer 30.
여기서, P형 패드(81)는 Ti/Au의 적층 구조로 형성될 수 있고, N형 패드(82)는 Ti/Al의 적층 구조로 형성될 수 있다.Here, the P-type pad 81 may be formed in a stacked structure of Ti / Au, and the N-type pad 82 may be formed in a stacked structure of Ti / Al.
P형 패드(81)에는 정공 생성층(60)에 정공을 생성하는데 필요한 전압이 인가되고, N형 패드(82)에는 전자 생성층(30)에 전자를 생성하는데 필요한 전압이 인가된다.The voltage required to generate holes in the hole generation layer 60 is applied to the P-type pad 81, and the voltage required to generate electrons in the electron generation layer 30 is applied to the N-type pad 82.
여기서, 투명 전극층(70)은 P형 패드(81)를 통하여 들어온 전압을 정공 생성층(60)에 균일하게 전달하는 기능을 가진다.Here, the transparent electrode layer 70 has a function of uniformly transferring the voltage input through the P-type pad 81 to the hole generating layer 60.
활성층(40)은 언급한 바와 같이, InGaN으로 형성되어 있는데, InN의 밴드 갭인 1.9eV와 GaN의 밴드 갭인 3.4eV를 이용하여 3.06eV의 밴드 갭과 양자우물을 만들어서 전자 및 정공 재결합시에 405nm 정도 대역의 발광 파장을 만들어 낸다.As mentioned, the active layer 40 is formed of InGaN, and a band gap of 3.06 eV and a quantum well are formed by using 1.9 eV, which is a band gap of InN, and 3.4 eV, which is a band gap of GaN. Generates the emission wavelength of the band.
여기서, 활성층(40)을 이루는 물질의 종류에 따라 전자 및 정공이 결합하여 발생하는 발광 파장이 달라진다. 따라서, 어느 대역의 파장을 이용할 것인가에 따라 활성층(40)을 이루는 반도체 재료를 조절하여 발광 다이오드를 형성하는 것이 바람직하다.Here, the emission wavelength generated by the combination of electrons and holes varies according to the type of material constituting the active layer 40. Therefore, it is preferable to form a light emitting diode by adjusting the semiconductor material constituting the active layer 40 according to which band wavelength is used.
이러한 발광 다이오드의 구조는 일 실시예에 불과하며, 어떤 발광 다이오드 장치를 제작할 것인가에 따라 PN 접합을 기본으로 하여 다양하게 변경하여 형성할 수 있다.The structure of such a light emitting diode is only one embodiment, and may be variously changed based on a PN junction according to which light emitting diode device is to be manufactured.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 형광 발광 다이오드 램프의 구조를 도시한 구성도이다.2 is a block diagram showing the structure of a fluorescent LED lamp including a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 형과 발광 램프는, 움푹 패인 트랜치(trench) 구조를 가지는 함몰부(103)가 형성되어 있는 제1 몸체(101)와 제1 몸체(101)와 소정의 간격을 두고 위치하는 제2 몸체(102)로 이루어진 리드 프레임(100)을 포함한다.As shown in FIG. 2, a type including a light emitting diode according to an embodiment of the present invention and a light emitting lamp include: a first body 101 having a depression 103 having a recessed trench structure; It includes a lead frame 100 consisting of a second body 102 positioned at a predetermined distance from the first body 101.
여기서, 발광 다이오드(C)는 리드 프레임(100)의 함몰부(103)에 다이 본딩되어 있고, 발광 다이오드(C)의 P형 패드(도 1참조)와 N형 패드(도 1 참조) 중 하나의 패드는 리드 프레임(100)의 제1 몸체(101)에 와이어 본딩되어 전기적으로 연결되어 있고, 나머지 다른 하나의 패드는 리드 프레임(100)의 제2 몸체(102)에 와이어 본딩되어 전기적으로 연결되어 있다. 도면 부호 201 및 202는 와이어를 나타내는데, 통상의 경우 전성, 연성과 전도성이 우수한 Au 계열의 도전 물질을 포함하여 사용한다.Here, the light emitting diode C is die-bonded to the depression 103 of the lead frame 100, and one of the P-type pad (see FIG. 1) and the N-type pad (see FIG. 1) of the light emitting diode C is shown. Pad is wire-bonded to the first body 101 of the lead frame 100 and electrically connected, and the other pad is wire-bonded to the second body 102 of the lead frame 100 to be electrically connected. It is. Reference numerals 201 and 202 denote wires, and in general, Au-based conductive materials having excellent malleability, ductility, and conductivity are used.
발광 다이오드(C)에서 P형 패드로부터 N형 패드로 전류를 흘리면, 활성층(도 1 참조)의 전자 및 정공이 결합하면서 발광을 한다. 도 1을 참조하여 설명한 발광 다이오드의 경우에는 활성층은 InGaN으로 이루어져 자색 광을 방출한다.When a current flows from the P-type pad to the N-type pad in the light emitting diode C, electrons and holes of the active layer (see FIG. 1) are combined to emit light. In the light emitting diode described with reference to FIG. 1, the active layer is formed of InGaN to emit purple light.
발광 다이오드(C)가 본딩되어 있는 리드 프레임(100)의 함몰부(103)에는 적색 형광체 또는, 녹색 형광체, 또는 청색 형광체, 또는 이들이 적절한 비율로 혼합된 형광체 및 에폭시 수지의 혼합물(200)이 충진되어 있다.The recess 103 of the lead frame 100 to which the light emitting diode C is bonded is filled with a red phosphor, a green phosphor, or a blue phosphor, or a mixture 200 of a phosphor and an epoxy resin mixed in an appropriate ratio. It is.
이를 위하여, 발광 다이오드를 포함하는 발광 램프를 제작하는 과정 중에, 리드 프레임(100)의 함몰부(103)에 형광체 및 에폭시 수지의 혼합물(200)을 도포한 후, 경화한다. 여기서, 리드 프레임(100)의 함몰부(103)의 깊이 및 너비는 도포하고자 하는 형광체의 양에 따라 다양하게 조절할 수 있다.To this end, during the fabrication of a light emitting lamp including a light emitting diode, the mixture 200 of phosphor and an epoxy resin is applied to the recess 103 of the lead frame 100 and then cured. Here, the depth and width of the depression 103 of the lead frame 100 can be adjusted in various ways depending on the amount of the phosphor to be applied.
그리고, 에폭시 수지로 이루어진 에폭시 렌즈(300)가 발광 다이오드(C)와 리드 프레임(100)의 함몰부(103)를 충진하는 형광체 및 에폭시 수지의 혼합물(200)을 밀봉하고 있다. 에폭시 렌즈(300)는 형광체를 통하여 방출되는 빛을 원하는 각도로 모으는 역할을 한다. 여기서, 에폭시 렌즈(300)는 도 2에 도시한 바와 같이, 램프 형상으로 형성될 수 있으며, 그 외에 원하는 여러 가지 형태로 제작이 가능하다.The epoxy lens 300 made of an epoxy resin seals the mixture 200 of the phosphor and the epoxy resin filling the recess 103 of the light emitting diode C and the lead frame 100. The epoxy lens 300 collects light emitted through the phosphor at a desired angle. Here, the epoxy lens 300 may be formed in a lamp shape, as shown in Figure 2, in addition to the desired various forms can be manufactured.
이러한 발광 다이오드를 포함하는 형광 발광 램프는, 발광 다이오드(C)에 소정의 전압을 인가하면, 발광 다이오드(C)가 소정의 파장 대역을 방출한다. 이 파장은 모두 형광체(200)에 흡수되어 형광체(200)를 여기하는데 사용되며, 형광체(200)의 종류에 따라 적색, 녹색, 혹은, 청색의 파장을 각각 낸다.In a fluorescent light emitting lamp including such a light emitting diode, when a predetermined voltage is applied to the light emitting diode C, the light emitting diode C emits a predetermined wavelength band. All of these wavelengths are absorbed by the phosphor 200 and used to excite the phosphor 200, and emit red, green, or blue wavelengths depending on the type of the phosphor 200, respectively.
본 발명의 실시예에서 각 형광체는 도 3에 보인 바와 같이, 발광 다이오드에서 방출한 자색 파장대의 빛 또는 에너지를 흡수하여 적색, 또는, 녹색 또는, 청색의 빛 또는 에너지로 바꾸는 역할을 한다. 이를 위해 각 형광체는 발광 다이오드에서 방출하는 에너지를 모두 흡수해야 하므로, 형광체의 농도 및 두께를 적절하게 조절할 필요가 있다.In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, each phosphor absorbs light or energy of the violet wavelength band emitted from the light emitting diode and converts the light or energy into red, green, or blue light. To this end, since each phosphor must absorb all the energy emitted from the light emitting diode, it is necessary to appropriately adjust the concentration and thickness of the phosphor.
본 발명의 실시예에서는 발광 다이오드와 적색, 녹색 또는 청색의 형광체를 이용하여 적색, 녹색 또는 청색 파장 대역 범위의 빛을 내는 형광 발광 램프를 제작할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a fluorescent light emitting lamp that emits light in a red, green, or blue wavelength band range may be manufactured using a light emitting diode and a red, green, or blue phosphor.
또한, 본 발명의 실시예에서 형광체는 발광 다이오드에서 출력되는 빛을 여기하는데 사용하는데 형광체로부터 발광하는 빛을 표시 장치에서 화상을 표시하는데 이용하기 위해 적색, 녹색 또는 청색의 형광체는 발광 다이오드가 매트릭스 모양으로 배열되어 있는 마이크로 칩 어레이의 상부에 도포하여 사용한다.In addition, in an embodiment of the present invention, the phosphor is used to excite the light output from the light emitting diode, and in order to use the light emitted from the phosphor to display an image on the display device, the phosphor of red, green, or blue color is formed in a matrix shape. It is applied to the upper part of the microchip array arranged in order to use.
우선, 본 발명의 실시예에 따른 형광 발광 램프 또는 이를 포함하는 풀 칼라 표시 모듈에서 사용되는 적색, 녹색 및 청색의 형광체에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.First, red, green, and blue phosphors used in a fluorescent light emitting lamp according to an embodiment of the present invention or a full color display module including the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서의 적색의 형광체는 예로써, K(WO4)1.25:Eu,Sm 또는 Li(WO4)1.25:Eu,Sm로 구성되어 있다. K(WO4)1.25또는 Li(WO4)1.25는 형광체의 모체로써 작용하고, Eu, Sm는 도핑 물질이다. 여기서, 모체는 405nm 정도의 파장대를 가진 발광 다이오드로부터 빛을 흡수 및 여기를 하고, 도핑 물질은 농도의 조절을 통하여 적색 형광체의 발광 피크를 조절할 수 있다.The red phosphor in the present invention is composed of, for example, K (WO 4 ) 1.25 : Eu, Sm or Li (WO 4 ) 1.25 : Eu, Sm. K (WO 4 ) 1.25 or Li (WO 4 ) 1.25 acts as the parent of the phosphor and Eu, Sm is the doping material. Here, the mother absorbs and excites light from the light emitting diode having a wavelength band of about 405 nm, and the doping material may adjust the emission peak of the red phosphor by adjusting the concentration.
도 4는 이러한 적색 형광체의 SEM사진을 나타낸 것이고 도 5 및 도 6은 적색 형광체의 파장에 따른 여기 강도 및 발광 강도를 그래프로 각각 나타낸 것이다.4 is a SEM photograph of such a red phosphor, and FIGS. 5 and 6 are graphs showing excitation intensity and emission intensity according to wavelengths of the red phosphor, respectively.
도 5 및 도 6에 보인 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 적색 형광체의 여기 광원으로 360~410nm 파장대의 빛을 사용할 수 있다. 따라서, 이러한 적색의 형광체는 360~410nm 범위의 파장대를 가지는 빛을 방출하는 모든 발광 다이오드를 사용하여 적색의 발광 램프 또는 표시 모듈에서 적색의 화소를 구현할 수 있다.As shown in FIG. 5 and FIG. 6, it is possible to use the light of the wavelength band of 360 ~ 410nm as the excitation light source of the red phosphor according to the embodiment of the present invention. Therefore, the red phosphor may implement a red pixel in a red light emitting lamp or a display module by using all light emitting diodes emitting light having a wavelength range of 360 to 410 nm.
본 발명의 실시예에서 녹색 형광체는 예로써, (BaSr)2SiO4:Eu로 구성되어 있다. 마찬가지로, (BaSr)2SiO4는 모체로써 작용하여 405nm 빛을 흡수하고 여기하며, Eu는 도핑 물질로 사용되며, 이러한 도핑 물질의 농도의 조절을 통하여 녹색 형광체의 발광 피크를 조절할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the green phosphor is composed of, for example, (BaSr) 2 SiO 4 : Eu. Similarly, (BaSr) 2 SiO 4 acts as a parent to absorb and excite 405 nm light, and Eu is used as a doping material, and the emission peak of the green phosphor can be controlled by adjusting the concentration of such doping material.
도 7은 이러한 녹색 형광체의 SEM사진을 나타낸다. 그리고, 도 8과 도 9는 이러한 녹색 형광체의 파장에 따른 여기 강도 및 발광 강도를 그래프로 각각 나타낸 것이다. 이러한 녹색 형광체는 410nm 이하의 발광 다이오드로부터 여기된 빛을 녹색 파장대를 가지는 빛으로 변환한다. 따라서, 이러한 녹색의 형광체는 410nm 이하의 파장대 빛을 방출하는 모든 발광 램프 또는 풀 칼라 표시 모듈에서 녹색의 화소를 구현하는데 사용한다.7 shows an SEM photograph of this green phosphor. 8 and 9 are graphs showing the excitation intensity and the emission intensity according to the wavelength of the green phosphor, respectively. The green phosphor converts light excited from a light emitting diode of 410 nm or less into light having a green wavelength band. Therefore, this green phosphor is used to implement green pixels in all light emitting lamps or full color display modules that emit light in the wavelength range of 410 nm or less.
본 발명의 실시예에서 청색 형광체는 (SrMg)5(PO4)3Cl:Eu 또는 (SrBa)5(PO4)3Cl:Eu로 구성되어 있다. 마찬가지로, (SrMg)5(PO4)3Cl 또는 (SrBa)5(PO4)3Cl:Eu은 모체로써 작용하고, Eu는 도핑 물질이다. 이 도핑 물질의 농도의 조절을 통하여 청색 형광체의 발광 피크를 조절할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the blue phosphor is composed of (SrMg) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu or (SrBa) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu. Likewise, (SrMg) 5 (PO 4 ) 3 Cl or (SrBa) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu acts as a parent and Eu is a doping material. The emission peak of the blue phosphor can be controlled by adjusting the concentration of the doping material.
도 10은 이러한 청색 형광체의 SEM사진을 나타낸다. 그리고, 도 11과 도 12는 이러한 청색 형광체의 파장에 따른 여기 강도 및 발광 강도를 그래프로 각각 나타낸 것이다. 이러한 청색 형광체는 여기 광원으로 410nm 이하의 파장대를 가지는 빛을 청색으로 변환하는데 사용할 수 있다. 따라서, 이러한 청색의 형광체는 410nm 이하의 파장대를 가지는 빛을 방출하는 모든 발광 램프 또는 청색의 발광 다이오드를 이용하는 풀 칼라 표시 모듈 제작할 수 있다.10 shows an SEM photograph of such a blue phosphor. 11 and 12 are graphs showing the excitation intensity and the emission intensity according to the wavelength of the blue phosphor, respectively. Such a blue phosphor may be used to convert light having a wavelength band of 410 nm or less into an excitation light source into blue. Therefore, such a blue phosphor can be manufactured using a full color display module using all light emitting lamps or blue light emitting diodes emitting light having a wavelength band of 410 nm or less.
상술한 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체는 모두 360~410nm 파장의 광원을 여기할 수 있기 때문에, 이들을 물리적으로 혼합한 형광체 역시 이 대역을 여기광원으로 사용할 수 있다. 따라서, 빛의 삼원색인 이들 형광체의 조합으로 모든 색을 나타낼 수 있는 풀 칼라 표시 모듈의 제조가 가능하며, 모든 색을 나타낼 수 있는 발광 램프의 제조도 가능하다.Since the above-mentioned red phosphor, green phosphor, and blue phosphor can all excite a light source having a wavelength of 360 to 410 nm, the phosphor that is physically mixed with them can also use this band as an excitation light source. Therefore, the combination of these phosphors, which are the three primary colors of light, makes it possible to manufacture a full color display module capable of displaying all colors, and to produce a light emitting lamp that can exhibit all colors.
본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 및 형광체를 이용한 표시 장치는 적색, 녹색, 청색 형광체 각각의 도핑 물질을 조절을 통하여 파장대 이동이 가능하므로, 이를 통하여 자연광과 거의 흡사한 광을 얻을 수 있다.In the display device using the light emitting diode and the phosphor according to the exemplary embodiment of the present invention, the dopant of each of the red, green, and blue phosphors can be moved to adjust the wavelength band, and thus light similar to natural light can be obtained.
이러한 본 발명의 실시예에서는 발광 다이오드와 형광체를 함께 이용함으로써 종래의 기술에서와 같이 하나의 반도체 재료만으로 특정 색을 구현한 것에 비해 색 재현이 우수하며, 형광체를 이용하여 반도체 재료의 특성의 미세한 차이에도 크게 영향을 받지 않기 때문에 제조 공정시 공정 수율을 증대시킬 수 있다. 또한, 자연광과 거의 비슷한 광 특성을 가지고 있기 때문에 조명 및 백라이트 광원으로서 표현하고자 하는 원색의 손상을 최대한 줄일 수 있다.In this embodiment of the present invention, by using a light emitting diode and a phosphor together, color reproduction is superior to a specific color using only one semiconductor material as in the prior art, and the fine difference in the characteristics of the semiconductor material using the phosphor In addition, since it is not significantly affected, the process yield can be increased during the manufacturing process. In addition, since it has an optical characteristic almost similar to that of natural light, damage to the primary color to be expressed as an illumination and backlight light source can be minimized.
그러면, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 마이크로 칩 어레이 및 풀 칼라 표시 모듈에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Next, a microchip array and a full color display module including a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 마이크로 칩 에레이의 구조를 도시한 구성도이다.13 is a block diagram showing the structure of a microchip array including a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 13에서 보는 바와 같이 마이크로 칩 어레이는 16×16의 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 있으며, 각각의 화소에는 발광을 유도하는 발광 다이오드가 배치되어 있으며, 적색, 녹색 또는 청색의 형광체가 동일하게 또는 순차적으로 배치되어 있을 수 있다. 도면 부호 A1~A16은 세로 방향으로 형성되어 있는 제1 신호선(170)의 한쪽 끝부분에 연결되어 있으며 외부로부터 전기적인 신호를 입력받아 각각의 발광 다이오드의 N형 패드(82, 도 1 참조)에 전기적인 신호를 전달하기 위한 N형 모 패드이고, 도면 부호 B1~B16은 가로 방향으로 형성되어 있는 제2 신호선(120)의 끝부분에 연결되어 있으며 P형 패드(81, 도 1 참조)에 전기적인 신호를전달하기 위한 P형 모 패드이다. 이때, 각각의 화소를 구동하기 위해서는 펄스형의 전기적인 신호가 어드레스 방식으로 인가된다.As shown in FIG. 13, in the microchip array, 16 × 16 pixels are arranged in a matrix form, and light emitting diodes for inducing light emission are disposed in each pixel, and red, green, or blue phosphors are the same or sequentially. It may be arranged. Reference numerals A1 to A16 are connected to one end of the first signal line 170 formed in the vertical direction, and receive electrical signals from the outside to N-type pads 82 (see FIG. 1) of each light emitting diode. An N-type mother pad for transmitting an electrical signal, B1-B16 is connected to the end of the second signal line 120 formed in the horizontal direction and is electrically connected to the P-type pad 81 (see FIG. 1). It is a P-type mother pad to transmit a normal signal. At this time, in order to drive each pixel, a pulse type electrical signal is applied in an address manner.
이때, 화소의 크기는 40um x 40um인 것이 바람직하며 패드들이 형성되어 있는 패드 영역(A1~A16, B1~B16)을 제외한 표시 크기는 640um×640um이며 패드 영역을 감안하면 표시 장치의 크기는 약 1mm×1mm 이내로 제작이 가능하다. 12 x 9 (108) 모듈을 배열하면 27,848 픽셀의 모노 디스플레이를 구성할 수 있으며 크기는 12mm x 9mm로 매우 작게 할 수 있다.In this case, the size of the pixel is preferably 40um x 40um, and the display size is 640um × 640um except for the pad areas A1 to A16 and B1 to B16 where the pads are formed, and considering the pad area, the size of the display device is about 1 mm. It can be manufactured within × 1mm. The 12 x 9 (108) module arrangement allows for a 27,848-pixel mono display and can be as small as 12mm x 9mm.
다양한 색을 표시할 수 있는 고해상도의 풀 칼라 표시 모듈을 구현하기 위해서는 최소 1개씩의 적색, 녹색, 청색의 단위 화소가 필요하다.In order to implement a high resolution full color display module capable of displaying various colors, at least one unit pixel of red, green, and blue is required.
본 발명의 실시예에서는 발광 다이오드의 상부에 직접 형광체를 도포하는 방법을 사용한다. 화상이 표시되는 기본 화소는 적어도 인접한 적색, 녹색, 청색의 세 단위 화소가 필요하다. 또한 일반적으로 사용되는 형광체의 크기는 약 5um 정도로 약 40um x 40um 이하의 면적에 일반 LED의 형광체 도포 방법 및 디스펜서 사용법으로는 정확한 두께 및 면적을 조절하기가 어렵다. 따라서 본 발명에서는 360~410nm 대역의 빛을 발하는 발광 다이오드 제작시 직접 형광체를 증착하는 방법을 사용할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a method of applying a phosphor directly on top of a light emitting diode is used. The basic pixel on which the image is displayed needs at least three unit pixels of adjacent red, green, and blue. In addition, the size of phosphors generally used is about 5 um and less than about 40 um x 40 um, and it is difficult to control the thickness and area accurately by the method of applying phosphors and dispensers of general LEDs. Therefore, in the present invention, a method of directly depositing a phosphor when manufacturing a light emitting diode emitting light in a 360 to 410 nm band can be used.
다음은 도 14 및 도 15를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 마이크로 칩 어레이의 화소 구조에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Next, a pixel structure of a microchip array including a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 14 and 15.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 마이크로 칩 어레이에서 화소의 구조를 상세하게 도시한 배치도이고, 도 15는 도 14에서 XV-XV' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 14 is a layout view illustrating in detail a structure of a pixel in a microchip array including a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line XV-XV ′ of FIG. 14.
도 13 내지 도 15에서 보는 바와 같이, 사파이어로 알려진 알루미늄 산화물(Al2O3) 등으로 구성된 결정 성장의 기판(10) 위에 N형 불순물이 도핑되어 있는 GaN 등으로 이루어진 전자 생성층(30)이 세로 방향으로 형성되어 있다. 이때, 기판(10)과 전자 생성층(30) 사이에는 반도체 재료인 GaN 등으로 이루어진 버퍼층이 형성될 수 있다. 전자 생성층(30) 상부에는 P형 불순물이 도핑되어 있는 GaN으로 이루어진 정공 생성층(60)이 각각의 화소당 하나씩 형성되어 있다. 전자 생성층(30)과 정공 생성층(60) 사이에는 InGaN 등으로 이루어진 활성층과 P형 불순물이 도핑되어 있는 AlGaN 등으로 이루어진 P형 클래드층이 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 13 to 15, an electron generation layer 30 made of GaN or the like doped with N-type impurities is formed on a substrate 10 of crystal growth composed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or the like, known as sapphire. It is formed in the vertical direction. In this case, a buffer layer made of GaN, which is a semiconductor material, may be formed between the substrate 10 and the electron generating layer 30. On the electron generation layer 30, a hole generation layer 60 made of GaN doped with P-type impurities is formed for each pixel. An active layer made of InGaN or the like and a P-type cladding layer made of AlGaN or the like doped with P-type impurities may be formed between the electron generation layer 30 and the hole generation layer 60.
여기서, 결정 성장의 기판(10)의 종류는 에피택셜 성장으로 형성될 후속 층(30, 60)의 물질 특성에 따라 적절한 것을 선택한다. 예를 들어, 이 실시예에서와 같이, GaN 계열의 반도체층(30, 60)을 성장시킬 경우에는 결정 성장의 기판(10)으로 사파이어 기판을 사용하는 것이 적절하다.Here, the type of substrate 10 for crystal growth is selected as appropriate depending on the material properties of the subsequent layers 30 and 60 to be formed by epitaxial growth. For example, as in this embodiment, when growing the GaN-based semiconductor layers 30 and 60, it is appropriate to use a sapphire substrate as the substrate 10 for crystal growth.
정공 생성층(60) 위에는 Ni/Au의 이중층 구조를 가지는 투명한 도전 물질로 이루어진 전극층(70)이 형성되어 있고, 그 상부에는 Ti/Au의 적층 구조로 가지는 P형 패드(81)가 형성되어 있다. 또한, 전자 생성층(30) 상부에는 Ti/Al의 적층 구조를 가지는 N형 패드(82)가 접촉되어 있다.An electrode layer 70 made of a transparent conductive material having a double layer structure of Ni / Au is formed on the hole generating layer 60, and a P-type pad 81 having a stacked structure of Ti / Au is formed thereon. . In addition, an N-type pad 82 having a stacked structure of Ti / Al is in contact with the electron generating layer 30.
P형 및 N형 패드(81, 82)의 상부에는 절연 물질로 이루어진 제1 층간절연막(150)이 형성되어 있으며, 제1 층간 절연막(150)에는 N형 패드(82)를 드러내는 제1 접촉 구멍(152)이 형성되어 있다.A first interlayer insulating film 150 made of an insulating material is formed on the P-type and N-type pads 81 and 82, and a first contact hole exposing the N-type pad 82 is formed in the first interlayer insulating film 150. 152 is formed.
제1 층간 절연막(150)의 상부에는 제1 접촉 구멍(152)을 통하여 N형 패드(82)와 연결되며, 세로 방향으로 뻗어 있는 제1 신호선(170)이 형성되어 있다.The first signal line 170 connected to the N-type pad 82 through the first contact hole 152 and extending in the vertical direction is formed on the first interlayer insulating layer 150.
제1 층간 절연막(150)의 상부에는 제1 신호선(170)을 덮는 제2 층간 절연막(160)이 형성되어 있으며, 제2 층간 절연막(160)에는 제1 층간 절연막(150)과 함께 P형 패드(81)를 드러내는 제2 접촉 구멍(161)이 형성되어 있다.The second interlayer insulating layer 160 covering the first signal line 170 is formed on the first interlayer insulating layer 150, and the P-type pad is formed on the second interlayer insulating layer 160 together with the first interlayer insulating layer 150. A second contact hole 161 exposing the 81 is formed.
제2 층간 절연막(160)의 상부에는 제2 접촉 구멍(161)을 통하여 P형 패드(81)와 연결되어 있으며, 가로 방향으로 뻗어 있는 제2 신호선(120)이 형성되어 있다.A second signal line 120 connected to the P-type pad 81 through the second contact hole 161 and extending in the horizontal direction is formed on the second interlayer insulating layer 160.
이러한 발광 다이오드의 구조는 일 실시예에 불과하며, 어떤 발광 다이오드 장치를 제작할 것인가에 따라 PN 접합을 기본으로 하여 다양하게 변경하여 형성할 수 있다.The structure of such a light emitting diode is only one embodiment, and may be variously changed based on a PN junction according to which light emitting diode device is to be manufactured.
도 16은 적색, 녹색 및 청색의 형광체를 포함하는 형광 발광 다이오드를 포함하는 풀 칼라 표시 모듈에서 단위 화소의 구조를 도시한 단면도이다.16 is a cross-sectional view illustrating a structure of a unit pixel in a full color display module including a fluorescent light emitting diode including red, green, and blue phosphors.
도 16에서 보는 바와 같이 대부분의 구조는 도 14와 동일하다.As shown in FIG. 16, most of the structures are the same as in FIG.
하지만, 기판(10)의 상부에 적색, 녹색 및 청색의 형광체(R, G, B)가 순차적으로 형성되어 있다.However, red, green, and blue phosphors R, G, and B are sequentially formed on the substrate 10.
이러한 구조는 도 14와 같이 제작된 발광 다이오드를 포함하는 마이크로 칩 어레이의 상부에 사진 식각 공정 및 리프트-오프(lift-off)공정을 이용하여 적색,녹색 및 청색의 형광체(R, G, B)가 순차적으로 형성한 구조이다.This structure is a red, green and blue phosphor (R, G, B) using a photolithography process and a lift-off process on the microchip array including the light emitting diode fabricated as shown in FIG. Is a structure formed sequentially.
이 때 형광체의 증착은 전자빔 또는 열 증착기를 이용할 수 있으며, 동일한 공정을 통하여 추가로 2회 반복하여 각각 적색, 녹색, 청색의 형광체를 형성한다.At this time, the deposition of the phosphor may be an electron beam or a thermal evaporator, it is repeated two more times through the same process to form red, green, blue phosphors, respectively.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 풀 칼라 모듈에서는, 원하는 발광 다이오드에 전류를 인가하면 그 발광 다이오드에서 발광하게 되고, 발광하는 빛은 형광체에 흡수되어 형광체의 종류에 따른 정해진 색을 방출한다. 이 때 자외선 파장을 모두 흡수하는 것이 중요하며 원하는 색을 나타내기 위해서는 형광체의 두께 조절이 매우 중요하다.In the full-color module including the light emitting diode according to the embodiment of the present invention, when a current is applied to a desired light emitting diode, the light emitting diode emits light, and the emitted light is absorbed by the phosphor to determine a predetermined color according to the type of the phosphor. Release. At this time, it is important to absorb all of the ultraviolet wavelength, and to control the thickness of the phosphor is very important to display the desired color.
한편, 다른 한가지의 방법으로는 형광체가 도포되지 않은 도 14와 같은 구조의 기판 상부에 적색, 녹색, 청색 각각 3층의 형광 도트 또는 스트립 필름을 사용하는 방법도 가능하다.On the other hand, another method may be a method of using three layers of fluorescent dots or strip films of red, green, and blue, respectively, on a substrate having a structure as shown in FIG. 14, in which phosphors are not applied.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 표시 모듈에서는 구동 전압이 색과 관계없이 독립적으로 인가할 수 있기 때문에 구동 회로가 간단하게 제작될 수 있다. 또한 시간-출력 특성 역시 색과 관계없이 비슷하기 때문에 시간이 흐른 후에도 색의 균형이 깨질 염려가 없다. 그리고, 다양한 색의 표현이 가능하기 때문에 지하철 등에서 볼 수 있는 안내용 표시 장치에 사용할 수 있다.In the display module including the light emitting diode according to the exemplary embodiment of the present invention, since the driving voltage can be applied independently regardless of the color, the driving circuit can be simply manufactured. In addition, the time-output characteristics are similar regardless of color, so there is no fear of color balance after time passes. In addition, since various colors can be expressed, the present invention can be used for a guide display device that can be seen in a subway.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 이용한 풀 칼라 표시 모듈의 제조 공정 순서는 다음과 같다.The manufacturing process sequence of the full color display module using the light emitting diode according to the embodiment of the present invention is as follows.
우선, 사파이어 기판(10)상에 버퍼층 및 전자 생성층(30)과 활성층 및 정공 생성층(60)을 연속으로 결정 성장시킨 웨이퍼를 마스크를 이용한 사진 식각 공정을통하여 전자 생성층(30)의 중간부분까지 식각을 하고 다시 사진 식각 공정을 통하여 전자 생성층(30)을 사파이어 기판(10)이 드러날 때까지 제거하여 각각의 화소에 위치하는 발광 다이오드를 절연시킨다. 이때, 도 13 및 도 14에서 보는 바와 같이 세로 방향의 배열에 있어서는 발광 다이오드간의 고립화가 필요치 않으며, 이를 통하여 사진 식각 공정을 단순화할 수 있다. 이어, SiO2또는 SiN 등의 절연 물질을 적층하여 제1 층간 절연막(150)을 형성한 후 반도체와 외부에 연결할 부분을 식각하여 제1 접촉 구멍(152)을 형성한다. 도전 물질을 적층하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 제1 신호선(170)을 형성한다. 이어, 제2 층간 절연막(160)을 적층하고 패터닝하여 제2 접촉 구멍(161)을 형성한 다음, 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 제2 신호선(120)을 형성한다. 이때, 제1 신호선(170)과 제2 신호선(120)은 서로 교차하며, 제2 층간 절연막(160)에 의해 서로 절연되어 있다. 화상으로 표시되는 발광은 세 화소에서 일어나며 각각의 화소의 발광면적은 약 20um×20um 정도의 크기로 제작이 가능하다. P-N 접합영역이 일반 발광 다이오드에 비해 1/100~200이므로 전류 밀도를 고려하면 각 화소의 발광 다이오드마다 구동 전류는 0.1~0.2mA 정도로 가능하고 0.35~0.7mW 범위의 소비 전력이 요구된다.First, the wafer in which the crystal layer is successively grown on the sapphire substrate 10 with the buffer layer, the electron generating layer 30, and the active layer and the hole generating layer 60 is subjected to a photolithography process using a mask in the middle of the electron generating layer 30. The portion is etched and the electron generating layer 30 is removed again through the photolithography process until the sapphire substrate 10 is exposed to insulate the light emitting diodes positioned in the respective pixels. In this case, as shown in FIGS. 13 and 14, the isolation between the light emitting diodes is not required in the vertical alignment, and thus the photolithography process may be simplified. Subsequently, an insulating material such as SiO 2 or SiN is stacked to form the first interlayer insulating layer 150, and then portions to be connected to the semiconductor and the outside are etched to form the first contact holes 152. The first signal line 170 is formed by stacking a conductive material and patterning the photolithography process using a mask. Subsequently, the second contact hole 161 is formed by stacking and patterning the second interlayer insulating layer 160, and then the second signal line 120 is formed by stacking and patterning a conductive material. In this case, the first signal line 170 and the second signal line 120 cross each other and are insulated from each other by the second interlayer insulating layer 160. The light emitted by the image is generated in three pixels, and the light emitting area of each pixel can be produced in a size of about 20 μm × 20 μm. Since the PN junction region is 1/100 to 200 compared to the general light emitting diode, considering the current density, the driving current of each light emitting diode of each pixel is about 0.1 to 0.2 mA and power consumption in the range of 0.35 to 0.7 mW is required.
이러한 본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용한 마이크로 칩 어레이 및 풀 칼라 표시 모듈은 소형, 내구성, 및 고 분해능 등의 특성으로 고해상도의 표시 능력을 가질 수 있다. 특히 최근의 각종 휴대용 정보 통신 및 정보처리 기기나 기기의 소형화에 따라 높은 에너지의 자외선 영역의 발광 다이오드를 이용하여 소자기술의 발전에 많은 파급 효과가 있을 것으로 기대된다.The microchip array and the full color display module using the light emitting diode according to the present invention may have a high resolution display capability due to small size, durability, and high resolution. In particular, according to the recent miniaturization of various portable information communication and information processing devices or devices, it is expected that there will be many ripple effects in the development of device technology by using light emitting diodes of high energy ultraviolet region.
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