KR20120028715A - A structure of light-emitting diode using additional upper layer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광다이오드의 효율을 증대시키기 위한 발광다이오드 구조에 관한 것으로, 더 상세하게는, 발광다이오드의 출력효율 향상을 위해 발광다이오드 외부에 추가적인 상부층을 이용한 설계를 통해 발광다이오드의 효율을 개선시킨 새로운 상부 추가층을 이용한 발광다이오드의 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting diode structure for increasing the efficiency of a light emitting diode, and more particularly, to improve the efficiency of the light emitting diode by designing an additional upper layer outside the light emitting diode to improve the output efficiency of the light emitting diode. The structure of the light emitting diode using the upper additional layer.
종래, 각종 디스플레이나 전자기기에 있어서 발광다이오드(Light Emitting Diode ; LED)가 널리 이용되고 있다. Background Art Conventionally, light emitting diodes (LEDs) have been widely used in various displays and electronic devices.
이와 같이 통상적으로 사용되는 발광다이오드는, 예를 들면, 도 4에 나타낸 것과 유사한 형태의 구조를 가진다. Such a commonly used light emitting diode has, for example, a structure similar to that shown in FIG.
즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 종래에 널리 사용되고 있는 발광다이오드의 구조는, 상부전극(401)과 하부기판(407)을 포함하고, 상부전극(401)과 하부기판(407)의 사이에 투명전극(402), p-타입 영역(403), n-타입 영역(405), 하부전극(406)이 차례로 배치되어 전체적인 구조를 형성하며, 또한, p-타입 영역(403)과 n-타입 영역(405) 사이에 전기 발광효과를 얻기 위한 활성층(404)을 포함하여 구성되어 있다. That is, as shown in FIG. 4, the light emitting diode structure widely used in the related art includes an
이러한 형태의 발광구조는, 비록 널리 사용되는 구조이기는 하나, 한편으로는 개선의 여지가 많은 구조이기도 하다. Although this type of light emitting structure is a widely used structure, it is also a structure with much room for improvement.
즉, 이러한 종래 기술에서의 구조적 결점을 해소하고 광 방출량을 증대시키기 위해, 기존에는 외곽부분의 표면을 거칠게 하거나, 기판에 요철을 도입하여 내부 반사를 줄이려는 시도가 있었다. That is, in order to solve the structural defects and increase the amount of light emission in the prior art, there have been attempts to reduce the internal reflection by roughening the surface of the outer portion or introducing irregularities in the substrate.
또한, 나노 가공기술의 발달과 더불어서 광자결정 구조를 도입하는 방법이 제시되기도 하였다. In addition, with the development of nano-processing technology, a method of introducing a photonic crystal structure has been suggested.
아울러, 기존의 일반적인 구조를 벗어나 기판이 위로 올라가 기판 쪽으로 빛이 방출되는 플립칩 구조나, 기판을 제거하거나 다른 기판 위에 본딩된 수직형 구조들이 고출력 발광을 위한 구조로서 제시되고 있다. In addition, a flip chip structure in which a substrate is lifted up and emitting light toward the substrate, or a vertical structure in which a substrate is removed or bonded onto another substrate is proposed as a structure for high output light emission.
더 상세하게는, 예를 들면, 한국 등록특허 제10-0801617호(2008.01.30. 등록)의 "광추출을 위한 나노구조체들을 갖는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법"에는, 내부 전반사에 의한 광손실을 방지하여 광추출 효율을 개선시키되, 제조공정을 단순화시킬 수 있는 발광 다이오드 및 그 제조방법에 대하여 개시되어 있다. More specifically, for example, Korean Patent No. 10-0801617 (registered on Jan. 30, 2008) includes a light emitting diode having nanostructures for light extraction and a method of manufacturing the same. Disclosed is a light emitting diode and a method for manufacturing the same, which can improve light extraction efficiency by simplifying the manufacturing process and simplify the manufacturing process.
즉, 상기한 등록특허 제10-0801617호의 "광추출을 위한 나노구조체들을 갖는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법"은, 제 1 도전형 반도체층, 제 2 도전형 반도체층 및 상기 제 1 도전형 반도체층과 상기 제 2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하여, 나노구조체들이 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 성장되며, 상기 나노구조체들은 상기 활성층에서 생성된 광이 상기 제 2 반도체층의 표면에서 전반사되는 것을 방지하여 광추출효율을 향상시키며, 상기 나노구조체들이 상기 제 2 도전형 반도체층 상에서 성장되므로, 레이저 리프트-오프(LLO) 기술 및 표면을 거칠게 하는 공정들(surface roughening processes)을 수행할 필요가 없어 제조공정을 단순화할 수 있는 발광 다이오드 제조방법을 제공하고자 하는 것이다. That is, the above-described Patent No. 10-0801617 "Light-emitting diode having nanostructures for light extraction and a method of manufacturing the same", the first conductive semiconductor layer, the second conductive semiconductor layer and the first conductive semiconductor Including an active layer interposed between the layer and the second conductive semiconductor layer, nanostructures are grown on the second conductive semiconductor layer, the nanostructures are light generated in the active layer of the second semiconductor layer The light extraction efficiency is improved by preventing total reflection on the surface, and since the nanostructures are grown on the second conductive semiconductor layer, laser lift-off (LLO) technology and surface roughening processes are performed. There is no need to perform it is to provide a light emitting diode manufacturing method that can simplify the manufacturing process.
그러나 상기한 등록특허 제10-0801617호의 방법은, 외부의 표면처리를 주로 사용하며, 나노구조체는 광 공진효과보다 산란효과에 의존하는 것으로, 즉, 상기한 등록특허는 주로 외부 형상을 개선하거나 나노구조들을 배치하여 광 추출효율 개선을 도모하는 것으로, 직접적으로 광 이득을 얻을 수 있는 활성층 구조에서의 광 공진을 통한 이득의 향상이나, 내부 양자효율을 향상시켜 발광 다이오드의 효율 자체를 개선시키는 방법에 대하여는 개시되어 있지 않았다. However, the method of Patent No. 10-0801617 described above mainly uses an external surface treatment, and the nanostructures depend on the scattering effect rather than the optical resonance effect, that is, the above-mentioned patent mainly improves the external shape or By arranging the structures to improve the light extraction efficiency, the method can improve the gain through optical resonance in the active layer structure which can directly obtain the optical gain, or improve the efficiency of the light emitting diode by improving the internal quantum efficiency. It is not disclosed.
또한, 종래기술의 다른 예로서, 예를 들면, "Increase in the extraction efficiency of GaN-based light-emitting diodes via surface roughening", Appl. Phys. Lett. 84, 855 (2004), pp. 855-857.에 개시된 바와 같은 방법이 있다. In addition, as another example of the prior art, for example, "Increase in the extraction efficiency of GaN-based light-emitting diodes via surface roughening", Appl. Phys. Lett. 84, 855 (2004), pp. There is a method as disclosed in 855-857.
더 상세하게는, 상기 문헌에 개시된 방법은, 발광다이오드 표면에 요철 구조를 형성하여 광추출 효율을 개선하고자 하는 것으로, 즉, 발광다이오드의 광추출 효율을 개선하기 위해 발광다이오드 표면에 미세 요철구조를 형성하여 산란효과나 GaN 필름에서 빛의 전파를 감소시킨 구조를 제시하고 있다. More specifically, the method disclosed in the document is to form an uneven structure on the surface of the light emitting diode to improve the light extraction efficiency, that is, to provide a fine uneven structure on the surface of the light emitting diode to improve the light extraction efficiency of the light emitting diode. It is proposed to form a structure by reducing the scattering effect or the propagation of light in the GaN film.
그러나 상기 문헌에 개시된 방법은, 미세 요철구조 형성시 별도의 다소 복잡한 공정이 수반되므로, 발광다이오드의 제작에 있어서 복잡도가 증가한다는 단점이 있는 것이었다. However, the method disclosed in the above document has a disadvantage in that the complexity is increased in the fabrication of the light emitting diode, since a somewhat complicated process is involved in forming the fine concavo-convex structure.
또한, 상기한 바와 같은 종래기술의 또 다른 예로서, 예를 들면, "Light-Extraction Enhancement of GaInN Light-Emitting Diodes by Graded-Refractive-Index Indium Tin Oxide Anti-Reflection Contact", Advanced Materials Volume 20 Issue 4, Pages 801 - 804, 2008.에 개시된 바와 같은 방법이 있다. In addition, as another example of the prior art as described above, for example, "Light-Extraction Enhancement of GaInN Light-Emitting Diodes by Graded-Refractive-Index Indium Tin Oxide Anti-Reflection Contact", Advanced Materials Volume 20 Issue 4 , Pages 801-804, 2008.
더 상세하게는, 상기 방법은, 투명전극에 해당하는 ITO 층의 굴절률을 조절하여 무반사막 역할의 구조를 만들어 광추출 효율을 개선하고 있는 것으로, 즉, ITO 증착시 경사지게 증착하여 ITO의 굴절률을 조절함으로써 궁극적으로 무반사막의 구조를 형성하고, 그것에 의해 반사율을 감소시켜 더 많은 양의 빛이 투과되도록 하는 것이다. More specifically, the method is to improve the light extraction efficiency by adjusting the refractive index of the ITO layer corresponding to the transparent electrode to make the structure of the anti-reflection film, that is, by depositing obliquely during ITO deposition to control the refractive index of ITO This ultimately forms the structure of the antireflective film, thereby reducing the reflectance so that a greater amount of light is transmitted.
그러나 상기한 문헌에 기재된 방법도, 실제 구현에 있어서는 별도의 비교적 복잡한 공정이 추가로 요구된다는 단점이 존재하는 것이었다. However, the method described in the above-mentioned document also has the disadvantage that additional comparatively complicated processes are additionally required in actual implementation.
따라서 상기한 바와 같은 종래기술들의 문제점들을 해결하기 위하여는, 전반사 효과의 감소나 광 경로를 바꾸어 광추출 효율을 개선하는 구조를 이용하여 매우 간단한 공정을 가지는 새로운 발광다이오드의 구조를 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 발광다이오드의 구조나 제조방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다. Therefore, in order to solve the problems of the prior art as described above, it is desirable to provide a structure of a new light emitting diode having a very simple process by using a structure that improves the light extraction efficiency by reducing the total reflection effect or by changing the light path. However, a structure or a manufacturing method of a light emitting diode that satisfies all such requirements has not been provided.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술들의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 따라서 본 발명은, 기존의 발광다이오드의 구조에서, 상부에 추가적인 상부층을 형성하여 발광다이오드 소재와 공기와의 굴절률 차이를 감소시키고, 추가 상부층에서 측면반사를 통해 빛을 외부로 더 많이 방출시킬 수 있도록 하는 발광다이오드의 구조 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, according to the present invention, in the structure of the conventional light emitting diode, by forming an additional upper layer on the top to reduce the difference in refractive index between the light emitting diode material and air To provide a structure and a method of manufacturing a light emitting diode that can emit more light to the outside through the side reflection in the additional upper layer.
즉, 본 발명의 목적은, 직접적으로 광 이득을 얻을 수 있는 활성층 구조를 다층화하여, 광 공진을 통해 이득을 향상하고, 내부 양자효율을 향상시켜 발광 다이오드의 효율 자체를 개선시킬 수 있는 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조를 제공하고자 하는 것이다. That is, an object of the present invention is to further multiply the active layer structure which can directly obtain the optical gain, to improve the gain through the optical resonance, and to improve the internal quantum efficiency to further improve the efficiency of the light emitting diode itself It is to provide a light emitting diode structure using.
따라서 본 발명은, 광 공진효과를 중시하여 활성층과의 소산장 면적 및 소산장 내 광 밀도 증가를 통한 이득 극대화를 목적으로 하는 것이며, 아울러, 다층구조의 활성층 및 구조간 금속 나노입자의 도입을 통해 상기한 목적의 최대화를 또한 도모하는 것을 그 목적으로 하는 것이다. Accordingly, the present invention aims at maximizing the gain by increasing the light diffusion area with the active layer and increasing the light density in the evanescent field by focusing on the optical resonance effect, and by introducing the active layer and the inter-structure metal nanoparticles of the multilayer structure. It is also aimed at maximizing the above object.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 하부기판과, n-타입 영역과, 하부전극과, 활성층과, p-타입 영역과, 투명전극 및 상부전극이 차례대로 적층되듯이 구성되는 발광다이오드의 발광효율을 개선하기 위한 발광다이오드 구조에 있어서, 상기 투명전극 위에 상부 추가층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구조가 제공된다. According to the present invention, the lower substrate, the n-type region, the lower electrode, the active layer, the p-type region, the transparent electrode, and the upper electrode are sequentially stacked in order to achieve the object as described above. In the light emitting diode structure for improving the light emitting efficiency of the light emitting diode, the light emitting diode structure is provided further comprising an upper additional layer on the transparent electrode.
여기서, 상기 상부 추가층은, 1.5 이하의 낮은 굴절률 값을 가지는 유전체 물질로 형성되고, 그것에 의해, 상기 발광다이오드와 공기와의 높은 굴절률 차이로 인한 전반사 효과를 감소시키고 탈출각(escape cone)을 넓게 하여 광 방출 효율을 개선하며, 상기 상부 추가층의 두께는 100㎛ ~ 10,000㎛로 형성되고, 그것에 의해, 상기 상부 추가층의 측면에서도 빛이 반사되어 상기 발광다이오드 표면으로 더 많은 빛을 방출할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. Here, the upper additional layer is formed of a dielectric material having a low refractive index value of 1.5 or less, thereby reducing the total reflection effect due to the high refractive index difference between the light emitting diode and air and widening the escape cone. Thereby improving light emission efficiency, and the thickness of the upper additional layer is formed to be 100 μm to 10,000 μm, whereby light is reflected from the side of the upper additional layer to emit more light to the light emitting diode surface. It is characterized in that configured to.
또한, 상기 구조는, 상기 상부 추가층 위에 보호층을 더 포함하는 추가하는 것을 특징으로 한다. In addition, the structure is characterized in that further comprising a protective layer on the upper additional layer.
아울러, 상기 보호층은, 1 마이크로미터 이하의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the protective layer is characterized in that it is formed with a thickness of 1 micrometer or less.
더욱이, 본 발명에 따르면, 하부기판과, n-타입 영역과, 하부전극과, 활성층과, p-타입 영역과, 투명전극 및 상부전극이 차례대로 적층되듯이 구성되는 발광다이오드의 발광효율을 개선하기 위한 발광다이오드 구조에 있어서, 상기 발광다이오드 구조는, 상기 상부전극에 연결된 상부전극 와이어와, 상기 하부전극에 연결된 하부전극 와이어와, 상기 상부전극 와이어 및 상기 하부 전극 와이어로 와이어 본딩된 상기 발광다이오드 전체를 덮고 있는 형태로 형성되는 상부 추가층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구조가 제공된다. Furthermore, according to the present invention, the luminous efficiency of the light emitting diode composed of a lower substrate, an n-type region, a lower electrode, an active layer, a p-type region, a transparent electrode, and an upper electrode is sequentially improved. The light emitting diode structure according to claim 1, wherein the light emitting diode structure includes: an upper electrode wire connected to the upper electrode, a lower electrode wire connected to the lower electrode, and the light emitting diode wire bonded to the upper electrode wire and the lower electrode wire. There is provided a light emitting diode structure, characterized in that it further comprises an upper additional layer formed in a shape covering the whole.
여기서, 상기 상부 추가층은 1.5 이하의 낮은 굴절률 값을 가지는 유전체 물질로 형성되고, 그것에 의해, 상기 발광다이오드와 공기와의 높은 굴절률 차이로 인한 전반사 효과를 감소시키고 탈출각을 넓게 하여 광 방출 효율을 개선하며, 상기 상부 추가층의 두께는 100㎛ ~ 10,000㎛로 형성되고, 그것에 의해, 상기 상부 추가층의 측면에서도 빛이 반사되어 상기 발광다이오드 표면으로 더 많은 빛을 방출할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. Here, the upper additional layer is formed of a dielectric material having a low refractive index value of 1.5 or less, thereby reducing the total reflection effect due to the high refractive index difference between the light emitting diode and air and widening the escape angle to increase the light emission efficiency. In addition, the thickness of the upper additional layer is formed of 100㎛ ~ 10,000㎛, whereby the light is reflected from the side of the upper additional layer is configured to emit more light to the light emitting diode surface do.
또한, 본 발명에 따르면, 반사컵을 이용한 발광다이오드의 패키징 방법에 있어서, 상기 발광다이오드에 유전체 물질을 추가로 도포 또는 코팅하여 상부 추가층을 형성하는 단계와, 상기 상부 추가층을 형성한 후, 봉지재를 이용하여 패키징하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 패키징 방법이 제공된다. Further, according to the present invention, in the method of packaging a light emitting diode using a reflective cup, further comprising applying or coating a dielectric material on the light emitting diode to form an upper additional layer, and after forming the upper additional layer, There is provided a packaging method comprising the steps of packaging using an encapsulant.
상기 패키징하는 단계에서, 상기 봉지재는 에폭시와 같은 재료를 사용하여 패키징하는 것을 특징으로 한다. In the packaging step, the encapsulant is packaged using a material such as epoxy.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기존의 발광다이오드의 구조의 상부에 추가적인 상부층을 형성하여 발광다이오드 소재와 공기와의 굴절률 차이를 감소시키고, 추가 상부층에서 측면반사를 통해 빛을 외부로 더 많이 방출시킬 수 있도록 하는 발광다이오드의 구조 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, by forming an additional upper layer on top of the structure of the conventional light emitting diode to reduce the refractive index difference between the light emitting diode material and the air, more light to the outside through the side reflection in the additional upper layer It is possible to provide a structure of a light emitting diode and a method of manufacturing the same that can emit.
또한, 본 발명에 따르면, 직접적으로 광 이득을 얻을 수 있는 활성층 구조를 다층화하여 광 공진을 통해 이득을 향상하고, 내부 양자효율을 향상시켜 발광 다이오드의 효율 자체를 개선시킬 수 있는 상부 추가층을 이용한 새로운 발광다이오드의 구조가 제공되며, 그것에 의해, 광 공진효과를 중시하여 활성층과의 소산장 면적 및 소산장 내 광 밀도 증가를 통해 이득을 극대화하며, 다층구조의 활성층 및 구조간 금속 나노입자의 도입을 통해 그러한 이득의 최대화를 또한 도모할 수 있다. In addition, according to the present invention, by using a multi-layered active layer structure that can directly obtain the optical gain to improve the gain through the optical resonance, by using an upper additional layer that can improve the efficiency of the light emitting diode itself by improving the internal quantum efficiency The structure of the new light emitting diode is provided, thereby maximizing the gain by increasing the scattering area with the active layer and the light density within the scattering field by focusing on the optical resonance effect, and introducing the multi-layered active layer and inter-structure metal nanoparticles. Can also maximize the gain.
따라서 본 발명에 따르면, 간단한 공정으로 추가 상부층을 형성함으로써, 발광다이오드의 구조적 개선을 통하여 기존의 구조에 비해 발광다이오드의 효율을 증가시킬 수 있다. Therefore, according to the present invention, by forming an additional upper layer in a simple process, it is possible to increase the efficiency of the light emitting diode compared to the conventional structure through the structural improvement of the light emitting diode.
도 1은 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조에 따라 개선된 발광다이오드의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조의 다른 적용예를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조를 반사컵을 이용한 패키징에 적용한 모습을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 4는 종래의 발광다이오드의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing a structure of an improved light emitting diode according to a light emitting diode structure using an upper additional layer according to the present invention.
2 is a schematic diagram schematically showing another application example of the light emitting diode structure using the upper additional layer according to the present invention.
3 is a schematic diagram showing a state in which a light emitting diode structure using an upper additional layer according to the present invention is applied to packaging using a reflective cup.
4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a conventional light emitting diode.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of a light emitting diode structure using an upper additional layer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예들의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다. Here, it should be noted that the contents described below are only examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.
즉, 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조는, 기존의 일반적인 구조에서 발광다이오드의 표면 즉, 투명전극 위에 추가적으로 상부 추가층을 형성하여 발광다이오드와 공기와의 굴절률 차이를 감소시키는 구조를 제공하고자 하는 것이다. That is, the light emitting diode structure using the upper additional layer according to the present invention has a structure in which the upper additional layer is additionally formed on the surface of the light emitting diode, that is, the transparent electrode, to reduce the refractive index difference between the light emitting diode and the air. It is to provide.
여기서, 상부 추가층의 굴절률은 1.5 이하의 낮은 굴절률을 가지도록 구성되고, 즉, 상기한 상부 추가층은 기존의 봉지재나 보호층으로 사용되는 소재보다 낮은 굴절률을 가지며, 또한, 상부 추가층의 두께는 수십 마이크로미터 이상으로, 예를 들면, 100㎛ ~ 10,000㎛로 형성되고, 두꺼울수록 좋다. Here, the refractive index of the upper additional layer is configured to have a low refractive index of 1.5 or less, that is, the upper additional layer has a lower refractive index than the material used as a conventional encapsulant or protective layer, and also, the thickness of the upper additional layer Is formed in several tens of micrometers or more, for example, 100 µm to 10,000 µm, and thicker is better.
아울러, 상부 추가층은 보호층의 역할도 할 수 있으며, 또는, 상부 추가층 위에 추가적으로 1 마이크로미터 이하의 두께로 보호층을 형성할 수도 있다. In addition, the upper additional layer may also serve as a protective layer, or may form a protective layer on the upper additional layer with a thickness of 1 micrometer or less.
계속해서, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조의 구체적인 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. Subsequently, with reference to FIG. 1, the specific Example of the light emitting diode structure using the upper additional layer which concerns on this invention is described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조에 따라 형성된 발광다이오드 구조의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a light emitting diode structure formed according to a light emitting diode structure using an upper additional layer according to the present invention.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조에 따라 구성된 발광다이오드의 구조는, 하부기판(108)의 위에, n-타입 영역(106), 하부전극(107), 활성층(105), p-타입 영역(104), 투명전극(103) 및 상부전극(101)이 차례대로 적층되듯이 구성되는 기존의 발광다이오드 구조의 투명전극(103) 위에 상부추가층(102)을 더 포함하는 구조이다. As shown in FIG. 1, the structure of the light emitting diode according to the light emitting diode structure using the upper additional layer according to the present invention includes an n-
이때, 상기한 상부 추가층(102)의 굴절율은 1.5 미만의 낮은 굴절률을 가지며, 그 두께는 수십 마이크로미터 이상의 다소 두꺼운 높이를 가지도록 형성된다. At this time, the refractive index of the upper
즉, 더 상세하게는, 상기한 상부 추가층(102)은 1.5 이하의 낮은 굴절률 값을 가지는 유전체 물질로 형성하며, 그 두께는 100㎛ ~ 10,000㎛로, 두꺼울수록 좋다. That is, in more detail, the upper
따라서 상기한 바와 같이, 상부 추가층(102)의 낮은 굴절률에 의해, 발광다이오드와 공기와의 높은 굴절률 차이로 인한 전반사 효과를 감소시키고 탈출각(escape cone)을 넓혀 광 방출 효율을 개선하며, 100㎛ ~ 10,000㎛의 높은 두께로 인해 상부 추가층(102)의 측면에서도 빛이 반사되어 발광다이오드 표면으로 더 많은 빛을 방출할 수 있다. Therefore, as described above, the low refractive index of the upper
여기서, 상부 추가층(102)의 굴절률이 1.5보다 높을 경우는, 발광다이오드와 상부 추가층(102)의 경계면에서 전반사로 인한 탈출각 감소는 개선되나, 상부 추가층(102)과 공기와의 경계면에서 높은 굴절률 차이로 다시 탈출각이 작아져 최종적으로 발광다이오드의 효율은 크게 개선되지 않으므로, 상부 추가층(102)의 굴절률이 1.5보다 작은 것이 바람직하다. Here, when the refractive index of the upper
또한, 상부 추가층(102)이 보호층의 역할을 함께 수행하도록 구성할 수도 있으며, 또는, 도시하지는 않았으나, 상부 추가층(102) 위에 추가적으로 1 마이크로미터 이하의 두께로 보호층을 더 형성할 수도 있다. In addition, the upper
다음으로, 도 2를 참조하면, 도 2는 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조의 다른 예를 나타내고 있다. Next, referring to FIG. 2, FIG. 2 shows another example of the light emitting diode structure using the upper additional layer according to the present invention.
즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상부 추가층의 형성에 있어서, 상부전극 와이어(301) 및 하부 전극 와이어(302)로 와이어 본딩된 발광다이오드 전체를 상부 추가층(302)이 덮고 있는 형태로 상부 추가층(302)을 형성하여도 무방하다. That is, as shown in FIG. 2, in the formation of the upper additional layer, the upper
다음으로, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명에 따른 추가층을 이용한 발광다이오드 구조를 반사컵을 이용한 패키징에 적용한 모습을 나타내는 도면이다. Next, referring to FIG. 3, FIG. 3 is a view showing a state in which a light emitting diode structure using an additional layer according to the present invention is applied to packaging using a reflective cup.
즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 반사컵(304)을 이용한 패키징시, 발광다이오드(301)의 위쪽을 1차적으로 상부 추가층(303) 소재로 덮고, 그 위에 최종 봉지재(302)를 덮는 형태로 발광다이오드의 구조를 구성할 수도 있다. That is, as shown in FIG. 3, during packaging using the
따라서 상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드 구조를 용이하게 형성할 수 있다. Therefore, as described above, the light emitting diode structure using the upper additional layer according to the present invention can be easily formed.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 간단한 공정으로 추가 상부층을 형성하는 것만으로, 발광다이오드의 구조를 개선하여 기존의 발광다이오드 구조에 비해 발광다이오드의 효율을 증가시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, by simply forming an additional upper layer in a simple process, the structure of the light emitting diode can be improved to increase the efficiency of the light emitting diode compared to the conventional light emitting diode structure.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 상부 추가층을 이용한 발광다이오드의 효율증대기법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예들에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다. As mentioned above, although the details of the efficiency increase method of the light emitting diode using the upper additional layer according to the present invention have been described through the embodiments of the present invention as described above, the present invention is limited only to the contents described in the above embodiments. Therefore, it is a matter of course that the present invention can be variously modified, changed, combined and replaced by those skilled in the art according to the design needs and various other factors. would.
101. 상부 전극 102. 상부 추가층
103. 투명전극 104. p-GaN
105. 활성층 106. n-GaN
107. 하부 전극 108. 하부기판
201. 상부 전극 와이어 202. 상부 추가층
203. 하부 전극 와이어 301. 발광 다이오드
302. 패키징 물질 303. 상부 추가층
304. 반사컵 401. 상부 전극
402. 투명전극 403. p-GaN
404. 활성층 405. n-GaN
406. 하부 전극 407. 하부기판 101.
103.
105.
107.
201.
203.
302.
304.
402.
404.
406.
Claims (8)
상기 투명전극 위에 상부 추가층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구조. In the light emitting diode structure for improving the luminous efficiency of the light emitting diode which is composed of the lower substrate, the n-type region, the lower electrode, the active layer, the p-type region, the transparent electrode, and the upper electrode are sequentially stacked ,
The light emitting diode structure further comprising an upper additional layer on the transparent electrode.
상기 상부 추가층은, 1.5 이하의 낮은 굴절률 값을 가지는 유전체 물질로 형성되고, 그것에 의해, 상기 발광다이오드와 공기와의 높은 굴절률 차이로 인한 전반사 효과를 감소시키고 탈출각(escape cone)을 넓게 하여 광 방출 효율을 개선하며,
상기 상부 추가층의 두께는 100㎛ ~ 10,000㎛로 형성되고, 그것에 의해, 상기 상부 추가층의 측면에서도 빛이 반사되어 상기 발광다이오드 표면으로 더 많은 빛을 방출할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구조. The method of claim 1,
The upper additional layer is formed of a dielectric material having a low refractive index value of 1.5 or less, thereby reducing the total reflection effect due to the high refractive index difference between the light emitting diodes and the air and widening the escape cone. Improve the emission efficiency,
The upper additional layer has a thickness of 100 μm to 10,000 μm, whereby light is reflected from the side surface of the upper additional layer so as to emit more light to the light emitting diode surface. rescue.
상기 상부 추가층 위에 보호층을 더 포함하는 추가하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구조. The method of claim 1,
Light emitting diode structure further comprises a protective layer on the upper additional layer.
상기 보호층은, 1 마이크로미터 이하의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구조. The method of claim 3,
The protective layer is a light emitting diode structure, characterized in that formed in a thickness of 1 micrometer or less.
상기 발광다이오드 구조는,
상기 상부전극에 연결된 상부전극 와이어와,
상기 하부전극에 연결된 하부전극 와이어와,
상기 상부전극 와이어 및 상기 하부 전극 와이어로 와이어 본딩된 상기 발광다이오드 전체를 덮고 있는 형태로 형성되는 상부 추가층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구조. In the light emitting diode structure for improving the luminous efficiency of the light emitting diode which is composed of the lower substrate, the n-type region, the lower electrode, the active layer, the p-type region, the transparent electrode, and the upper electrode are sequentially stacked ,
The light emitting diode structure,
An upper electrode wire connected to the upper electrode,
A lower electrode wire connected to the lower electrode,
And an upper additional layer formed to cover the entire light-emitting diode wire-bonded with the upper electrode wire and the lower electrode wire.
상기 상부 추가층은, 1.5 이하의 낮은 굴절률 값을 가지는 유전체 물질로 형성되고, 그것에 의해, 상기 발광다이오드와 공기와의 높은 굴절률 차이로 인한 전반사 효과를 감소시키고 탈출각을 넓게 하여 광 방출 효율을 개선하며,
상기 상부 추가층의 두께는 100㎛ ~ 10,000㎛로 형성되고, 그것에 의해, 상기 상부 추가층의 측면에서도 빛이 반사되어 상기 발광다이오드 표면으로 더 많은 빛을 방출할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구조. 6. The method of claim 5,
The upper additional layer is formed of a dielectric material having a low refractive index value of 1.5 or less, thereby reducing the total reflection effect due to the high refractive index difference between the light emitting diode and air and widening the escape angle to improve light emission efficiency. ,
The upper additional layer has a thickness of 100 μm to 10,000 μm, whereby light is reflected from the side surface of the upper additional layer so as to emit more light to the light emitting diode surface. rescue.
상기 발광다이오드에 유전체 물질을 추가로 도포 또는 코팅하여 상부 추가층을 형성하는 단계와,
상기 상부 추가층을 형성한 후, 봉지재를 이용하여 패키징하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 패키징 방법. In the method of packaging a light emitting diode using a reflective cup,
Further applying or coating a dielectric material on the light emitting diodes to form an upper additional layer;
After forming the upper additional layer, the packaging method comprising the step of packaging using an encapsulant.
상기 패키징하는 단계에서, 상기 봉지재는 에폭시와 같은 재료를 사용하여 패키징하는 것을 특징으로 하는 패키징 방법.
The method of claim 7, wherein
In the packaging step, the encapsulant is packaged using a material such as epoxy.
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