KR20070017030A - Manufacturing method of light source and edge-emitting LED light source - Google Patents

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KR20070017030A
KR20070017030A KR1020060073307A KR20060073307A KR20070017030A KR 20070017030 A KR20070017030 A KR 20070017030A KR 1020060073307 A KR1020060073307 A KR 1020060073307A KR 20060073307 A KR20060073307 A KR 20060073307A KR 20070017030 A KR20070017030 A KR 20070017030A
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스티븐 디 레스터
버지니아 엠 로빈스
제프리 엔 밀러
스코트 더블유 코진
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아바고 테크놀로지스 이씨비유 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드
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Abstract

본 발명은 에지-발광 LED 광원과, 에지-발광 LED 광원의 제조 방법에 관한 것이다. 에지-발광 LED 광원은 에지-발광 LED의 어레이를 정의하기 위해 서로 근접하게 배열된 복수의 에지-발광 LED을 갖는다. 어레이 내 복수의 에지-발광 LED 각각에 의해 개별적으로 방출되는 광선들은 예로서, 정사각형 또는 다른 직사각형과 같은, 일반적으로 2차원인 단면 형태와, 전반적으로 향상된 광속을 갖는 단일 광선을 함께 형성한다.The present invention relates to an edge-emitting LED light source and a method of manufacturing the edge-emitting LED light source. Edge-emitting LED light sources have a plurality of edge-emitting LEDs arranged in close proximity to each other to define an array of edge-emitting LEDs. The light rays individually emitted by each of the plurality of edge-emitting LEDs in the array together form a generally two-dimensional cross-sectional shape, such as, for example, a square or other rectangle, and a single light ray with an overall enhanced luminous flux.

Description

광원 및 에지-발광 ＬＥＤ 광원의 제조 방법{EDGE-EMITTING LED LIGHT SOURCE}Manufacturing method of light source and edge-emitting LED light source {EDGE-EMITTING LED LIGHT SOURCE}

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 설명을 돕기 위한 종래 기술의 에지-발광 LED의 개략적인 평면도,1 is a schematic plan view of a prior art edge-emitting LED to aid in the description of an embodiment according to the present invention;

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 에지-발광 LED 광원의 개략적인 측면도,2 is a schematic side view of an edge-emitting LED light source according to an exemplary embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 에지-발광 LED 광원의 개략적인 평면도,3 is a schematic plan view of an edge-emitting LED light source according to another exemplary embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 에지-발광 LED 광원의 개략적인 평면도,4 is a schematic plan view of an edge-emitting LED light source according to another exemplary embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 에지-발광 LED 광원의 개략적인 평면도,5 is a schematic plan view of an edge-emitting LED light source according to another exemplary embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 에지-발광 LED 광원의 제조 방법을 도시한 순서도.6 is a flow chart illustrating a method of manufacturing an edge-emitting LED light source in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.

기존 LED(light emitting diode)는 다양한 응용 기기에 사용되기에는 충분히 밝지 않고(즉, 충분한 단위 각당 단위 영역당 광을 발생시키지 않는다), 충분한 광속(light flux)(에너지 흐름의 시간비)을 갖지 않는다. 반면, 에지-발광 LED는, 상대적으로 밝은 광원을 제공할 수 있다. 예로서, AlGaInN 또는 InGaN에 기초하는 에지-발광 LED와 같은 GaN-기반의 에지-발광 LED는, 매우 밝은 파란색 또는 녹색 광선을 제공할 수 있다.Conventional light emitting diodes (LEDs) are not bright enough to be used in a variety of applications (i.e. they do not produce light per unit area per sufficient unit) and do not have sufficient light flux (time ratio of energy flow). . Edge-emitting LEDs, on the other hand, can provide a relatively bright light source. By way of example, GaN-based edge-emitting LEDs, such as edge-emitting LEDs based on AlGaInN or InGaN, can provide very bright blue or green light rays.

그러나, 에지-발광 LED는 매우 좁은 폭의 가늘고 긴(elongated) 단면 형태를 갖는 광선을 방출한다는 점에서 본질적으로 선형 광원이며, 결과적으로, 이 또한 다양한 응용 기기에 사용되기에 적합하지 않다. 예로서, 공간 광 변조기(spatial light modulator)에 이미징하거나 또는 광섬유에 연결하는 응용 기기는 한 개의 에지-발광 LED에 의해 제공될 수 있는 형태가 아닌 2차원 이상의 단면 형태를 갖는 광선을 방출하는 광원을 요구한다.However, edge-emitting LEDs are inherently linear light sources in that they emit light having a very narrow width of elongated cross-sectional shape, and as a result, they are also not suitable for use in a variety of applications. By way of example, an application for imaging or connecting to a spatial light modulator may include a light source that emits light having a cross-sectional shape of two or more dimensions other than that which can be provided by one edge-emitting LED. Require.

본 발명에 따르면, 에지-발광 LED 광원과 에지-발광 LED 광원의 제조 방법이 제공된다. 에지-발광 LED 광원은 에지-발광 LED의 어레이를 정의하기 위해 서로 근접하게 배열된 복수의 에지-발광 LED을 갖는다. 어레이 내 복수의 에지-발광 LED 각각에 의해 개별적으로 방출되는 광선들은 예로서, 일반적으로 정사각형 또는 다른 직사각형 등의 2차원인 단면 형태와, 전반적으로 향상된 광속을 갖는 단일 광선 을 함께 형성한다. 에지-발광 LED 광원은 광 변조기(light modulator) 상으로의 이미징, 광섬유로의 연결 및 광원을 필요로 하는 다른 응용 기기를 위하여 효과적으로 사용될 수 있다.According to the present invention, there is provided a method of manufacturing an edge-emitting LED light source and an edge-emitting LED light source. Edge-emitting LED light sources have a plurality of edge-emitting LEDs arranged in close proximity to each other to define an array of edge-emitting LEDs. The light rays individually emitted by each of the plurality of edge-emitting LEDs in the array together form a two-dimensional cross-sectional shape, such as, for example, square or other rectangle, and a single light beam with generally improved luminous flux. Edge-emitting LED light sources can be effectively used for imaging onto a light modulator, connecting to optical fibers, and other applications requiring light sources.

전술한 것에 추가하여 또는 전술한 것을 대신하여 본 발명은 실시예 및 기타 특성과 장점을 제공한다. 이러한 다양한 특성 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명에서 보다 명백해질 것이다.In addition to or in place of the foregoing, the present invention provides embodiments and other features and advantages. These various features and advantages will become more apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 예시적인 실시예들은 에지-발광 LED(light emitting diode) 광원과 에지-발광 LED의 제조 방법을 제공한다. Exemplary embodiments according to the present invention provide an edge-emitting LED light source and a method of manufacturing the edge-emitting LED.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 설명을 돕기 위한 당업계에 공지된 에지-발광 LED의 개략적인 평면도이다. 에지-발광 LED는 일반적으로 참조 번호(100)로 지정되며, GaN-기반(gallium nitride-based)의 에지-발광 LED, 특히, AlGaInN-기반의 에지-발광 LED를 포함한다. GaN-기반의 에지-발광 LED는 매우 밝은 파란색 또는 녹색 광선을 제공할 수 있기 때문에 다양한 응용 기기에 있어서 통상의 표면-방출 LED보다 바람직하다. 1 is a schematic plan view of an edge-emitting LED known in the art to assist in the description of an embodiment according to the present invention. Edge-emitting LEDs are generally designated by reference numeral 100 and include GaN-based edge-emitting LEDs, in particular AlGaInN-based edge-emitting LEDs. GaN-based edge-emitting LEDs are preferred over conventional surface-emitting LEDs in a variety of applications because they can provide very bright blue or green light.

에지 방출 LED(100)는 사파이어(Al2O3) 기판(102)과 GaN-기반의 에피택셜 층(104)들을 포함한다. 당업자에게 알려진 바와 같이, LED(100)에 의해 생성된 광의 상당량(~70%의 광)은 기판(102)과 에피택셜 층(104) 사이에 트랩되며(trapped), LED의 에지로 유도된다. (도 1에 도시되지 않은) 반사면은 밝은 파란색 또는 녹색의 광선(108)이 발광 에지(106)로부터 방출되도록 에지(110)로 유도된 광의 방향을 발광 에지(106)를 향해 변경시키기 위해 일반적으로 LED(100)의 발광하지 않는 에지(110) 상에 제공된다.Edge emitting LED 100 includes sapphire (Al 2 O 3 ) substrate 102 and GaN-based epitaxial layers 104. As is known to those skilled in the art, a significant amount (~ 70% of the light) generated by the LED 100 is trapped between the substrate 102 and the epitaxial layer 104 and directed to the edge of the LED. Reflective surfaces (not shown in FIG. 1) are generally used to change the direction of light directed to edge 110 toward emitting edge 106 such that light blue or green rays 108 are emitted from emitting edge 106. To the non-emitting edge 110 of the LED (100).

개략적으로 도시된 두 개의 콘택트(112)들은, LED에 전기적인 접속을 제공하기 위해 전형적으로 에피택셜 층(104)의 상부 표면(114) 상에 제공된다.Two contacts 112, shown schematically, are typically provided on the top surface 114 of the epitaxial layer 104 to provide electrical connection to the LEDs.

GaN-기반의 에지-발광 LED는 예로서, 약 500㎛의 폭과 약 4㎛의 두께를 갖는 광선과 같이, 매우 좁은 폭의 가늘고 긴(1차원의) 단면 형태를 갖는 광선을 방출한다. 결과적으로, 에지-발광 LED(100)는 본질적으로 선형 광원이며, 사각형 또는 다른 직사각형 형태와 같은, 2차원 이상의 단면 형태를 갖는 광선이 필요한 응용 기기들에서의 사용에는 적합하지 않다. 그러므로, GaN-기반의 에지-발광 LED(100)가 밝은 광원임에도 불구하고, 이것의 용도는 방출되는 광선의 형태에 의해 엄격하게 제한된다. GaN-based edge-emitting LEDs emit light having a very narrow, long (one-dimensional) cross-sectional shape, such as, for example, light having a width of about 500 μm and a thickness of about 4 μm. As a result, the edge-emitting LEDs 100 are essentially linear light sources and are not suitable for use in applications where light beams having two or more cross-sectional shapes, such as square or other rectangular shapes, are required. Therefore, although GaN-based edge-emitting LEDs 100 are bright light sources, their use is strictly limited by the type of light rays emitted.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 에지-발광 LED 광원의 개략적인 측면도이다. 광원은 일반적으로 참조 번호(200)로 지정되며, 에지-발광 LED 어레이를 정의하기 위해 서로 근접하게 배열된 복수의 에지-발광 LED를 포함한다. 도 2에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예에서, 광원(200)은 서로 간에 좁은 갭(212)으로 이격된 에지-발광 LED의 수직의 스택을 포함하는 어레이(array)(210)를 정의하기 위해 차례로 배열된 세 개의 에지-발광 LED(202, 204, 206)을 포함한다. 그러나, 본 명세서에 명백히 후술되는 바와 같이, 도 2에 도시된 어레이(210)는 단지 예시 적인 것이며 본 발명에 따른 에지-발광 LED 광원은 임의의 원하는 구성의 어레이로 배열된 임의의 원하는 수만큼의 에지-발광 LED를 포함할 수 있다. 2 is a schematic side view of an edge-emitting LED light source according to an exemplary embodiment of the present invention. The light source is generally designated 200 and includes a plurality of edge-emitting LEDs arranged in close proximity to each other to define an edge-emitting LED array. In the exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the light source 200 defines an array 210 comprising a vertical stack of edge-emitting LEDs spaced apart from each other by a narrow gap 212. Three edge-emitting LEDs 202, 204 and 206 arranged in turn. However, as will be explicitly described herein below, the array 210 shown in FIG. 2 is merely exemplary and an edge-emitting LED light source according to the present invention may be provided with any desired number of arrays arranged in an array of any desired configuration. Edge-emitting LEDs.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 에지-발광 LED(202, 204, 206)은 예로서 도 1에 도시된 AlGaInN-기반의 에지-발광 LED와 같은, GaN-기반의 에지-발광 LED를 포함한다. GaN-기반의 에지-발광 LED는 밝은 파란색 또는 녹색의 광선을 방출하기 때문에 다양한 응용 기기에 적합한 광원이다. 그러나, 본 발명이 어떠한 특정 유형의 에지-발광 LED 또는 어떠한 특정 색의 광을 방출하는 에지-발광 LED에 제한되는 것은 아니라는 점을 이해해야 한다.According to an exemplary embodiment of the invention, the edge-emitting LEDs 202, 204, 206 include GaN-based edge-emitting LEDs, such as, for example, the AlGaInN-based edge-emitting LEDs shown in FIG. 1. do. GaN-based edge-emitting LEDs are suitable light sources for a variety of applications because they emit light blue or green light. However, it should be understood that the present invention is not limited to any particular type of edge-emitting LED or edge-emitting LED that emits light of any particular color.

에지-발광 LED(202, 204, 206)는 서로 간에 약 1㎛ 내지 50㎛의 거리를 두고 배치되는 것이 바람직하다. 갭은 각 LED가 그들의 콘택트(즉, 도 1에 도시된 콘택트(112))를 통해 외부 소스에 전기적으로 접속될 수 있도록 하기 위해 충분해야 하지만, 반면 광원(200)에 의해 방출되는 광선이 원하는 정도만큼 밝도록 충분히 작아야 한다(일반적으로, LED(202, 204, 206)가 서로 가까울수록, 광원(200)에 의해 방출되는 광선은 더 밝다).The edge-emitting LEDs 202, 204 and 206 are preferably arranged at a distance of about 1 to 50 micrometers from each other. The gap should be sufficient to allow each LED to be electrically connected to an external source through their contact (ie, contact 112 shown in FIG. 1), while the amount of light emitted by light source 200 is desired. Should be small enough to be as bright (generally, the closer the LEDs 202, 204, 206 are to each other, the brighter the light rays emitted by the light source 200 are).

도 2에 도시된 바와 같이, 에지-발광 LED(202, 204, 206)는 광원(200)의 발광 에지(230)로부터, 각각 별개의 광선(232, 234, 236)을 방출하며, 각 광선은 에지-발광 LED의 전형적인 가늘고 긴, 좁은 단면 형태를 갖는다. 각각의 광선은 대체로 서로 평행하며 그들이 LED에서 이탈함과 동시에 발산한다. LED(202, 204, 206)가 서로 매우 근접하기 때문에, 일반적으로 정사각형 또는 다른 직사각형과 같은 2차원의 단면 형태를 가지고, 전반적으로 향상된 광속을 갖는 단일의, 균일한 광 선(240)을 정의하기 위해 각각의 광선은 LED로부터 적당한 거리에서 함께 섞이게 된다. 결과적으로, 에지-발광 LED 광원(200)은 밝으며, 2차원 광원을 요구하거나 필요로 하는 응용 기기에서 효율적으로 사용될 수 있는, 대체로 직사각형인 2차원 에지-발광 LED 광원을 포함한다.As shown in FIG. 2, the edge-emitting LEDs 202, 204, 206 emit separate light rays 232, 234, 236, respectively, from the light emitting edge 230 of the light source 200, each of which It has the typical elongated, narrow cross-sectional shape of edge-emitting LEDs. Each ray is generally parallel to one another and diverges simultaneously as they break off the LED. Since the LEDs 202, 204, 206 are very close to each other, they generally have a two-dimensional cross-sectional shape, such as square or other rectangle, and define a single, uniform light line 240 with an overall improved luminous flux. Each ray is mixed together at an appropriate distance from the LED. As a result, the edge-emitting LED light source 200 is bright and includes a generally rectangular two-dimensional edge-emitting LED light source that can be efficiently used in applications that require or require a two-dimensional light source.

근접하게 배치된 복수의 에지-발광 LED들은 광원(200)을 제공하는 다양한 방법 중 하나로 함께 패키징(packaged) 될 수 있다. 예로서, 도 2에 도시된 바와 같은 LED 적층, 또는 2차원 LED 어레이는 본 명세서에서 후술되는 바와 같이, 열 싱크(heat sink)로 부착될 수 있다. LED 어레이는 또한 원하는 방향이 아닌 다른 방향을 향해 LED에서 방출되는 광의 방향을 변경시키기 위해, 반사성의 공동, 또는 컵 내에 배치될 수도 있다.The plurality of closely spaced edge-emitting LEDs may be packaged together in one of various ways to provide a light source 200. By way of example, an LED stack, or two-dimensional LED array, as shown in FIG. 2, may be attached to a heat sink, as described later herein. The LED array may also be disposed in a reflective cavity, or cup, to change the direction of light emitted from the LED toward a direction other than the desired direction.

도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 에지-발광 LED 광원의 개략적인 평면도이다. 이 광원은 일반적으로 참조 번호(300)로서 지정되며, 도 2에 도시된 에지-발광 LED 광원(200)과 유사하고, 수직의 에지-발광 LED 스택을 포함하는 어레이(array)(310)를 정의하기 위해 차례로 배열된 세 개의 에지-발광 LED(302, 304, 306)를 포함한다. 광원(200)에서와 같이 각 에지-발광 LED 사이에 좁은 갭(212)을 제공하는 대신, 광원(300)은 복수의 LED를 전기적으로 연결하기 위해 각각의 에지-발광 LED(302, 304, 306) 사이의 콘택트 부재(312)를 포함한다는 점에서 에지-발광 LED 광원(300)은 에지-발광 LED 광원(200)과 다르다. 도 3에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예에서, 콘택트(312)는 얇은 은 층을 포함하지만, 만약 필요로 한다면, 예로서 한쪽 면에는 알루미늄과 반대편 면에 금을 갖는 콘택트 부재와 같은 다른 재료로 형성된 콘택트 부재가 사용될 수도 있다. 3 is a schematic plan view of an edge-emitting LED light source according to another exemplary embodiment of the present invention. This light source is generally designated as reference number 300 and defines an array 310 similar to the edge-emitting LED light source 200 shown in FIG. 2 and comprising a vertical edge-emitting LED stack. Three edge-emitting LEDs 302, 304, 306 arranged one after the other. Instead of providing a narrow gap 212 between each edge-emitting LED as in the light source 200, the light source 300 uses each edge-emitting LED 302, 304, 306 to electrically connect the plurality of LEDs. Edge-emitting LED light source 300 differs from edge-emitting LED light source 200 in that it includes a contact member 312 between. In the exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 3, the contact 312 includes a thin layer of silver, but if desired, for example, another material such as a contact member having aluminum on one side and gold on the opposite side, for example. A contact member formed of a may also be used.

콘택트 부재(312)는 LED 상의 콘택트들을 통해 복수의 LED를 효율적이며 근접하게, 전기적으로 직렬 연결하기 위해 에지-발광 LED(302, 304, 306)의 사이에 위치된다. (도 3에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예에서, 은 층과 전기적으로 접촉하기 위해 LED의 양쪽 면에 단일 콘택트가 제공된다.) 또한, 외부의 소스로의 전기적인 접속을 제공하기 위해 은 콘택트 부재(312)가 하부 LED(202)의 하부 표면 상에 또한 상부 LED(206)의 상부 표면 상에 제공된다. 에지-발광 LED 광원(200)과 유사한 방법으로, 에지-발광 LED 광원(300) 내의 각각의 에지-발광 LED(302, 304, 306)는 좁고 가늘고 긴 단면 형태를 갖는 광원(300)의 발광 에지(330)로부터 개별의, 근접한 광선을 방출할 것이고, 일반적으로 정사각형 또는 다른 직사각형과 같은 2차원 단면 형태를 가지며, 전반적으로 향상된 광속을 갖는 단일 광선(340)을 형성하기 위해 함께 섞이게 된다. The contact member 312 is positioned between the edge-emitting LEDs 302, 304, 306 to efficiently and in close, electrically series connect a plurality of LEDs via contacts on the LEDs. (In the exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 3, a single contact is provided on both sides of the LED to make electrical contact with the silver layer.) In addition, silver is provided to provide electrical connection to an external source. Contact member 312 is provided on the bottom surface of bottom LED 202 and on the top surface of top LED 206. In a manner similar to the edge-emitting LED light source 200, each edge-emitting LED light source 302, 304, 306 in the edge-emitting LED light source 300 has an emissive edge of the light source 300 having a narrow, elongated cross-sectional shape. It will emit a separate, adjacent light beam from 330, generally having a two-dimensional cross-sectional shape such as a square or other rectangle, and blended together to form a single light beam 340 with an overall enhanced luminous flux.

도 3에 도시된 바와 같이, 은으로 콘택트 부재(312)를 형성하는 것은 콘택트 부재가 일부 LED에 대해서는 p-콘택트로서, 다른 LED에 대해서는 n-콘택트로서의 역할을 할 수 있다는 장점을 제공한다. 또한, 은 콘택트 부재들은 LED 광원(300)으로부터 열을 효과적으로 제거할 수 있으며, 그들이 훌륭한 반사면이기 때문에 광원으로부터의 벗어난 광을 흡수하지 않는다는 다른 장점을 제공한다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 은 콘택트 부재(312)는 약 1㎛ 내지 수십㎛의 예로서 약 10-20㎛과 같은 두께를 갖는다. 일반적으로, 은 콘택트 부재가 얇을수록, LED(302, 304, 306)들은 서로 더 가까워지며 광원(300)으로부터 방출되는 광선은 보다 밝아 진다. 한편, 두꺼운 은 콘택트 부재는 보다 많은 광원으로부터의 열을 제거할 수 있다. 그러므로, 증가된 열을 제거해야할 때에는 두꺼운 은 콘택트 부재가 제공되며, 보다 밝은 광원이 필요할 때에는 얇은 콘택트 부재가 제공된다. As shown in FIG. 3, forming the contact member 312 with silver provides the advantage that the contact member can serve as p-contact for some LEDs and n-contact for other LEDs. In addition, the silver contact members can effectively remove heat from the LED light source 300 and provide another advantage that they do not absorb off-light from the light source because they are good reflecting surfaces. According to an exemplary embodiment of the present invention, the silver contact member 312 has a thickness such as about 10-20 μm as an example of about 1 μm to several tens of μm. In general, the thinner the silver contact member, the closer the LEDs 302, 304, and 306 are to each other, and the brighter the light rays emitted from the light source 300 become. On the other hand, thick silver contact members can remove heat from more light sources. Therefore, thick silver contact members are provided when the increased heat is to be removed, and thin contact members are provided when a brighter light source is needed.

광원(300)은 LED(302, 304, 306)들을 서로 차례로 위치시키고 LED들의 사이와 LED의 스택 위아래에 은 콘택트 부재를 위치시킴으로써 간단히 제조될 수 있다. 스택의 LED들은 예로서, LED의 표면의 은 콘택트 부재를 융해시킴으로써, 서로 접착될 수도 있다.The light source 300 can be manufactured simply by placing the LEDs 302, 304, 306 in turn and by placing silver contact members between the LEDs and above and below the stack of LEDs. The LEDs in the stack may be adhered to each other, for example, by melting the silver contact members on the surface of the LEDs.

도 4는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 에지-발광 LED 광원의 개략적인 평면도이다. 에지-발광 LED 광원은 일반적으로 참조 번호(400)로서 지정되며, 도 3에 도시된 에지-발광 LED 광원(300)과 유사하고, 수직의 LED의 스택으로 배열된 에지-발광 LED(402, 404, 406)의 어레이(410)를 포함한다. 또한 에지-발광 LED 광원(300)과 유사하게, 각각의 에지-발광 LED(402, 404, 406)는 좁고 가늘고 긴 단면 형태를 갖는 광원(400)의 발광 에지(430)로부터 개별의, 근접한 광선을 방출할 것이고, 일반적으로 정사각형 또는 다른 직사각형과 같은 2차원 단면 형태를 가지며, 전반적으로 향상된 광속을 갖는 단일 광선(440)을 정의하기 위해 함께 섞이게 된다. 4 is a schematic plan view of an edge-emitting LED light source according to another exemplary embodiment of the present invention. An edge-emitting LED light source is generally designated as reference numeral 400 and is similar to the edge-emitting LED light source 300 shown in FIG. 3 and is arranged in a stack of vertical LEDs. 406, an array 410. Also similar to the edge-emitting LED light source 300, each edge-emitting LED 402, 404, 406 has a separate, adjacent light beam from the emitting edge 430 of the light source 400 having a narrow, elongated cross-sectional shape. Will have a two-dimensional cross-sectional shape, such as a square or other rectangle, and are mixed together to define a single light ray 440 with an overall enhanced luminous flux.

에지-발광 LED 광원(400)은 광원(300) 내 복수의 은 콘택트 부재(312)가 복수의 터널 접합(412)으로 대체된다는 점에서 에지-발광 LED 광원(300)과 다르다. 특히, 복수의 에지-발광 LED들은 LED의 에피택셜 층 내부에 형성된 터널 접합(412)을 사용하는 직렬의 어레이로 스택된다. Edge-emitting LED light source 400 differs from edge-emitting LED light source 300 in that a plurality of silver contact members 312 in light source 300 are replaced with a plurality of tunnel junctions 412. In particular, the plurality of edge-emitting LEDs are stacked in a series array using tunnel junctions 412 formed inside the epitaxial layer of the LEDs.

에지-발광 LED(402, 404, 406)가 GaN-기반의 에지-발광 LED를 포함하는 본 발명의 예시적인 실시예에서, 터널 접합(412) 각각은 p++ AlGaInN 층(442) 및 n++ AlGaInN 층(444)을 포함한다. 층(442)은 예로서, 마그네슘을 이용하여, 약 6·1019/㎤ 내지 약 1·1020/㎤의 범위의 농도로 강하게 p 도핑 된다. 층(444)은 전형적으로 실리콘을 이용하여, 1·1020/㎤보다 훨씬 큰, 예로서 약 2·1020/㎤ 내지 약 3·1020/㎤의 범위의 농도로 강하게 n 도핑 된다.In an exemplary embodiment of the invention wherein the edge-emitting LEDs 402, 404, 406 include GaN-based edge-emitting LEDs, each of the tunnel junctions 412 is a p ++ AlGaInN layer 442 and n +. + AlGaInN layer 444. Layer 442 is strongly p-doped using, for example, magnesium, in concentrations ranging from about 6 · 10 19 / cm 3 to about 1 · 10 20 / cm 3. Layer 444 is typically heavily doped with silicon to a concentration much greater than 1 · 10 20 / cm 3, for example in the range of about 2 · 10 20 / cm 3 to about 3 · 10 20 / cm 3.

도 2 내지 도 4의 예시적인 실시예에서, 에지-발광 LED 광원(200, 300, 400)은 개별적인 에지-발광 LED의 수직의 스택으로 형성되는 어레이를 각각 포함한다. 이러한 스택은 일반적으로 각 LED의 폭에 일치하는 폭과 스택 내 LED의 수에 해당하는 높이를 갖는 직사각형 단면의 광선을 제공할 것이다. 예로서, 3개의 근접한 에지-발광 LED들로 구성되는 광원은 폭이 약 200-500㎛이고 높이가 약 0.1㎛인 단면 형태를 갖는 광선을 방출할 것이고, 이것은 하나의 연속적인 광원처럼 보일 것이다. 그러나, 본 발명에 따르면, 에지-발광 LED 광원은 원하는 어떠한 2차원 단면 형태도 가지는 광선을 제공하기 위해 서로 다른 구성들을 갖는 어레이로 배열된 복수의 에지-발광 LED를 갖도록 제조될 수 있다. In the exemplary embodiment of FIGS. 2-4, the edge-emitting LED light sources 200, 300, 400 each comprise an array formed of a vertical stack of individual edge-emitting LEDs. Such a stack will typically provide light rays of rectangular cross section with a width corresponding to the width of each LED and a height corresponding to the number of LEDs in the stack. By way of example, a light source consisting of three adjacent edge-emitting LEDs will emit light having a cross-sectional shape of about 200-500 μm in width and about 0.1 μm in height, which will look like one continuous light source. However, according to the present invention, an edge-emitting LED light source can be manufactured with a plurality of edge-emitting LEDs arranged in an array with different configurations to provide light rays having any desired two-dimensional cross-sectional shape.

도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 에지-발광 LED 광원의 개략적인 평면도이다. 광원은 일반적으로 참조 번호(500)로서 지정되며, 예로서 도 2-4에 도시된 스택(210, 310, 410) 중 하나와 같이, 차례로 배열된 두 개의 에지-발광 LED 스택(510, 520)을 포함한다. 스택(510, 520)은 스택 내의 에지-발광 LED의 수에 대응하는 높이와 두 개의 에지-발광 LED가 결합된 폭에 대응하는 폭을 갖는 광원(500)의 발광 에지(530)로부터 방출된 광선(540)을 제공하기 위해 서로 매우 근접하여 나란히 위치된다. Fig. 5 is a schematic plan view of an edge-emitting LED light source according to another exemplary embodiment of the present invention. The light source is generally designated as reference number 500, and two edge-emitting LED stacks 510, 520 arranged in sequence, such as one of the stacks 210, 310, 410 shown in FIGS. 2-4, for example. It includes. The stacks 510, 520 emit light rays from the light emitting edge 530 of the light source 500 having a height corresponding to the number of edge-emitting LEDs in the stack and a width corresponding to the combined width of the two edge-emitting LEDs. Located side by side in close proximity to each other to provide 540.

에지-발광 LED 광원(500)은 실질적으로 CRT 스크린 또는 그와 비슷한 디스플레이와 동일한 단면 형태를 갖는 광선을 필요로 하는 응용 기기에 유용하게 사용될 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 에지-발광 LED 광원은 나란하게 배열된 임의의 원하는 수의 개별적인 에지-발광 LED 스택 또는 다른 어떠한 구성도 포함하도록 설계될 수 있다. 예로서, 에지-발광 LED는 필요하다면 하나 이상의 수평의 열로서 배열될 수도 있다.The edge-emitting LED light source 500 can be usefully used in applications that require light rays having substantially the same cross-sectional shape as a CRT screen or similar display. In general, the edge-emitting LED light sources according to the present invention can be designed to include any desired number of individual edge-emitting LED stacks or any other configuration arranged side by side. By way of example, the edge-emitting LEDs may be arranged as one or more horizontal rows if desired.

도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 에지-발광 LED 광원의 제조 방법을 도시한 순서도이다. 방법은 일반적으로 참조 번호(600)로서 지정되며 복수의 에지-발광 LED를 제공함으로써 시작된다(단계(602)). 그 다음 복수의 에지-발광 LED는 에지-발광 LED의 어레이를 정의하기 위해 서로 근접하게 배열되며 이때 어레이 내 복수의 에지-발광 LED 각각에 의해 개별적으로 방출되는 광선은 일반적으로 2차원 단면 형태를 갖는 단일 광선을 함께 형성한다(단계(604)).6 is a flow chart illustrating a method of manufacturing an edge-emitting LED light source in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The method is generally designated as reference numeral 600 and begins by providing a plurality of edge-emitting LEDs (step 602). The plurality of edge-emitting LEDs are then arranged in close proximity to each other to define an array of edge-emitting LEDs, wherein the light rays individually emitted by each of the plurality of edge-emitting LEDs in the array generally have a two-dimensional cross-sectional shape. Form a single ray together (step 604).

본 발명에 따른 예시적인 실시예가 기술되었지만, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 다양한 방법으로 변경이 가능하다. 본 발명에 따른 실시예는 다양한 방법으로 변경될 수 있기 때문에, 본 발명은 후술될 청구 범위에 의해 요구되는 바에 있어서는 제한된다는 것을 이해할 것이다. While exemplary embodiments in accordance with the present invention have been described, modifications may be made in various ways without departing from the scope of the present invention. Since embodiments in accordance with the present invention may be modified in various ways, it is to be understood that the present invention is limited as required by the claims that follow.

에지-발광 LED 광원은 광 변조기(light modulator) 상으로의 이미징, 광섬유로의 연결 및 광원을 필요로 하는 다른 응용 기기를 위하여 효과적으로 사용될 수 있다.Edge-emitting LED light sources can be effectively used for imaging onto a light modulator, connecting to optical fibers, and other applications requiring light sources.

Claims (20)

에지-발광 LED의 어레이(an array of edge-emitting LEDs)를 정의하도록 서로 근접하게 배열된 복수의 에지-발광 LED를 포함하되, A plurality of edge-emitting LEDs arranged in close proximity to one another to define an array of edge-emitting LEDs, 상기 어레이 내의 복수의 에지-발광 LED 각각에 의해 개별적으로 방출되는 광선들은 일반적으로 2차원의 단면 형태를 갖는 단일 광선을 함께 형성하는The light rays individually emitted by each of the plurality of edge-emitting LEDs in the array generally together form a single light ray having a two-dimensional cross-sectional shape. 광원.Light source. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 에지-발광 LED는 적어도 하나의 에지-발광 LED의 스택(stack)을 정의하도록 배열된The plurality of edge-emitting LEDs are arranged to define a stack of at least one edge-emitting LED. 광원.Light source. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 적어도 하나의 에지-발광 LED의 스택은 나란히 배열된 복수의 에지-발광 LED 스택을 포함하는The stack of at least one edge-emitting LED includes a plurality of edge-emitting LED stacks arranged side by side. 광원.Light source. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 적어도 하나의 에지-발광 LED의 스택 내의 각 에지-발광 LED 사이의 갭(gap)을 더 포함하는 Further comprising a gap between each edge-emitting LED in the stack of at least one edge-emitting LED. 광원.Light source. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 갭은 약 1㎛ 내지 약 50㎛의 폭을 갖는The gap has a width of about 1 μm to about 50 μm 광원.Light source. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 적어도 하나의 스택 내의 복수의 LED들을 전기적으로 직렬 접속시키기 위해 상기 적어도 하나의 에지-발광 LED의 스택 내의 각 에지-발광 LED 사이에 콘택트 부재(contact member)를 더 포함하는Further comprising a contact member between each edge-emitting LED in the stack of at least one edge-emitting LED to electrically connect the plurality of LEDs in the at least one stack. 광원.Light source. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 콘택트 부재는 은(silver) 콘택트 부재를 포함하는The contact member includes a silver contact member 광원.Light source. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 은 콘택트 부재는 약 1㎛ 내지 약 20㎛의 두께를 갖는The silver contact member has a thickness of about 1 μm to about 20 μm 광원.Light source. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 광원을 전원에 전기적으로 접속시키기 위해 상기 적어도 하나의 에지-발광 LED의 스택의 대향하는 면 각각에 콘택트 부재를 더 포함하는Further comprising contact members on each opposing face of the stack of at least one edge-emitting LED to electrically connect the light source to a power source. 광원.Light source. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 적어도 하나의 에지-발광 LED의 스택 내의 각 에지-발광 LED 사이에 터널 접합(tunnel junction)을 더 포함하는Further comprising a tunnel junction between each edge-emitting LED in the stack of at least one edge-emitting LED. 광원.Light source. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 에지-발광 LED는 복수의 GaN-기반의 에지-발광 LED를 포함하는The plurality of edge-emitting LEDs includes a plurality of GaN-based edge-emitting LEDs. 광원.Light source. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 복수의 GaN-기반의 에지-발광 LED는 AlGaInN 및 InGaN 중 적어도 하나의 복수의 에지-발광 LED를 포함하는The plurality of GaN-based edge-emitting LEDs includes a plurality of edge-emitting LEDs of at least one of AlGaInN and InGaN. 광원.Light source. 에지-발광 LED의 어레이를 정의하기 위해 복수의 에지-발광 LED를 서로 근접하게 배열하는 단계를 포함하되, Arranging a plurality of edge-emitting LEDs in close proximity to each other to define an array of edge-emitting LEDs, 상기 어레이 내의 복수의 에지-발광 LED 각각에 의해 개별적으로 방출되는 광선들은 일반적으로 2차원의 단면 형태를 갖는 단일 광선을 함께 형성하는The light rays individually emitted by each of the plurality of edge-emitting LEDs in the array generally together form a single light ray having a two-dimensional cross-sectional shape. 에지-발광 LED 광원의 제조 방법.Method of manufacturing an edge-emitting LED light source. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 에지-발광 LED의 어레이를 정의하도록 복수의 에지-발광 LED를 서로 근접하게 배열하는 단계는, 적어도 하나의 에지-발광 LED의 스택을 정의하도록 복수의 에지-발광 LED를 배열하는 단계를 포함하는Arranging the plurality of edge-emitting LEDs in close proximity to each other to define the array of edge-emitting LEDs comprises arranging the plurality of edge-emitting LEDs to define a stack of at least one edge-emitting LED. 에지-발광 LED 광원의 제조 방법.Method of manufacturing an edge-emitting LED light source. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 적어도 하나의 에지-발광 LED의 스택을 정의하도록 복수의 에지-발광 LED를 배열하는 단계는, 나란히 배열된 복수의 에지-발광 LED의 스택을 정의하도록 복수의 에지-발광 LED를 배열하는 단계를 포함하는Arranging the plurality of edge-emitting LEDs to define the stack of at least one edge-emitting LED includes arranging the plurality of edge-emitting LEDs to define a stack of the plurality of edge-emitting LEDs arranged side by side. Containing 에지-발광 LED 광원의 제조 방법.Method of manufacturing an edge-emitting LED light source. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 적어도 하나의 스택 내의 각 에지-발광 LED 사이에 갭을 제공하는 단계를 더 포함하는Providing a gap between each edge-emitting LED in the at least one stack; 에지-발광 LED 광원의 제조 방법.Method of manufacturing an edge-emitting LED light source. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 적어도 하나의 스택 내의 복수의 LED들을 전기적으로 직렬 접속시키기 위해 상기 적어도 하나의 스택 내의 각 에지-발광 LED 사이에 콘택트 부재를 제공하는 단계를 더 포함하는Providing a contact member between each edge-emitting LED in the at least one stack for electrically series connecting the plurality of LEDs in the at least one stack. 에지-발광 LED 광원의 제조 방법.Method of manufacturing an edge-emitting LED light source. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 적어도 하나의 스택 내의 복수의 LED들을 전기적으로 직렬 접속시키기 위해 상기 적어도 하나의 스택 내의 각 에지-발광 LED 사이에 콘택트 부재를 제공하는 단계는, 적어도 하나의 스택 내의 각각의 에지-발광 LED를 전기적으로 직렬 접속시키기 위해 적어도 하나의 스택 내의 각 에지-발광 LED 사이에 은 콘택트 부재를 제공하는 단계를 포함하는 Providing a contact member between each edge-emitting LED in the at least one stack to electrically connect the plurality of LEDs in the at least one stack to electrically connect each edge-emitting LED in the at least one stack. Providing a silver contact member between each edge-emitting LED in the at least one stack to serially connect 에지-발광 LED 광원의 제조 방법.Method of manufacturing an edge-emitting LED light source. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 광원을 전원에 전기적으로 접속시키기 위해 상기 적어도 하나의 에지-발광 LED 스택의 대향하는 면 각각에 콘택트 부재를 제공하는 단계를 더 포함하는Providing contact members on each opposing face of the at least one edge-emitting LED stack to electrically connect the light source to a power source; 에지-발광 LED 광원의 제조 방법.Method of manufacturing an edge-emitting LED light source. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 적어도 하나의 스택 내의 각 에지-발광 LED 사이에 터널 접합을 제공하는 단계를 더 포함하는Providing a tunnel junction between each edge-emitting LED in the at least one stack; 에지-발광 LED 광원의 제조 방법.Method of manufacturing an edge-emitting LED light source.
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