KR20150060223A - 에어로졸 증착법에 의한 형광체 패턴층을 구비하는 발광다이오드의 제조 방법 및 이에 의해 형성되는 발광다이오드 - Google Patents
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Abstract
일 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법에 있어서, 발광다이오드 칩을 준비한다. 상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 투광성 접착층을 형성한다. 상기 투광성 접착층 상에 에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체층을 형성한다.
Description
본 개시(disclosure)는 대체로(generally) 형광체 패턴층을 포함하는 발광다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에어로졸 증착법에 의한 형광체 패턴층을 구비하는 발광다이오드의 제조 방법 및 이에 의해 형성되는 발광다이오드에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 전기에너지를 광에너지로 변환하는 반도체 소자로서, 에너지 밴드갭에 따른 특정한 파장의 빛을 내는 화합물 반도체로 구성되며, 광통신 및 모바일 디스플레이, 컴퓨터 모니터 등과 같은 디스플레이, LCD용 평면광원(Back Light Unit: BLU)에서부터 조명의 영역까지 그 사용이 확대되고 있는 추세이다. 특히, 조명용 LED 개발은 기존의 LED에 비해 고전류, 고광량 및 균일한 발광특성을 요구하므로 새로운 디자인 및 공정 개발이 요구된다.
종래에는, 발광소자로서 백색 발광을 위해 형광체와 같은 파장변환물질과 투명 액상 수지의 혼합물을 디스펜싱(dispensing) 등과 같은 공지된 방법으로 발광다이오드칩 칩 주위에 도포하여 형광체층을 제조하여 왔다. 일 구체적인 예로서, 청색광을 발광하는 GaN 계열의 발광다이오드 칩과 YAG 계열의 황색 형광체을 이용하여, 청색광 및 황색광을 혼색을 유도하여 백색광을 만들어 냈다. 이때, 상술한 파장변환물질 내에서, 형광체의 분포 상태는 최종 백색광의 색온도 특성에 편차를 발생시킬 수 있으므로, 형광체층의 두께 및 배치는 중요한 공정 제어 요소로 작용하였다.
최근에는 형광체층의 형성에 에어로졸 증착법을 적용하는 기술에 제안되고 있다. 에어로졸 증착법은 서브 마이크로미터 크기의 원료분말을 노즐을 통하여 기판에 고속충돌시켜 상온에서 고밀도의 박막을 형성할 수 있는 공정이다. 기판 충돌시 원료 분말 입자가 극 미세 조각들로 분쇄되고 분쇄된 조각들이 기판에 코팅될 수 있다. 에어로졸 증착법에 의하면, 균일한 크기의 형광체를 포함하는 코팅막이 형성될 수 있으며, 형광체층의 두께를 용이하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.
이러한, 에어로졸 증착법에 의한 형광체층의 형성에 관하여는 일 예로서, 한국등록특허 0631845에 개시되고 있다.
본 개시의 실시예는, 발광다이오드의 형광체층을 에어로졸 증착법에 의해 형성할 때, 형광체층과 하부층 사이의 결합력을 증가시키는 방법을 제시한다.
본 개시의 일 측면에 따르는 발광다이오드의 제조 방법이 제공된다. 상기 발광다이오드의 제조 방법에 있어서, 발광다이오드 칩을 준비한다. 상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 투광성 접착층을 형성한다. 상기 투광성 접착층 상에 에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체층을 형성한다.
본 개시의 다른 측면에 따르는 발광다이오드의 제조 방법이 제공된다. 상기 발광다이오드의 제조 방법에 있어서, 발광다이오드 칩을 준비한다. 상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 투광성 접착 패턴층을 형성한다. 상기 투광성 접착 패턴층이 형성된 상기 발광다이오드 칩의 일면 상에 에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체 패턴층을 형성한다.
본 개시의 또다른 측면에 따르는 발광다이오드가 제공된다. 상기 발광다이오드는 발광다이오드 칩, 상기 발광다이오드 칩의 투광성 기판 상에 패턴으로 배치되며, 에어로졸 형태의 형광체가 고화된 형광체층, 및 상기 형광체층과 상기 투광성 기판 사이에 배치되고 상기 에어로졸 형태의 형광체와 상기 투광성 기판 사이의 접착력을 향상시키는 투광성 접착 패턴층을 포함한다.
본 개시의 또다른 측면에 따르는 발광다이오드가 제공된다. 상기 발광다이오드는 발광다이오드 칩, 상기 발광다이오드 칩의 외부로 노출된 버퍼층 상에 패턴으로 배치되며, 에어로졸 형태의 형광체가 고화된 형광체층, 및 상기 형광체층과 상기 버퍼층 사이에 배치되고, 상기 에어로졸 형태의 형광체와 상기 버퍼층 사이의 접착력을 향상시키는 투광성 접착 패턴층을 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 형광체층을 에어로졸 증착법에 의해 형성할 때, 상기 형광체층이 형성될 발광다이오드 칩의 일 표면에 대하여 투광성 접착층 또는 투광성 접착 패턴층을 형성할 수 있다. 상기 투광성 접착층 또는 상기 투광성 접착 패턴층은 상기 발광다이오드 칩의 일 표면과 에어로졸 형태의 형광체 사이의 접착력을 증가시켜, 상기 형광체층이 신뢰성 있게 형성될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 다른 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 또다른 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 또다른 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 형광체 패턴층을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 에어로졸 증착 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 다른 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 또다른 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 또다른 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 형광체 패턴층을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 에어로졸 증착 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 개시에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다.
복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다. 또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 경우에 따라 반대의 순서대로 수행되는 경우를 배제하지 않는다.
상술한 바와 같이, 형광체층을 에어로졸 증착법에 의해 형성하는 경우, 상온에서도 결정질의 특성을 갖는 고밀도의 박막을 형성할 수 있다는 점, 분말 형태의 원료를 사용함으로써, 금속, 세라믹, 폴리머 등의 다양한 물성의 재료를 적용할 수 있다는 점, 다양한 재질의 기판 상에 박막을 형성할 수 있다는 점, 증착된 박막 내의 구성 성분간 화학양론비가 원료분말의 화학양론비와 실질적으로 동일하도록 제어할 수 있다는 점 등의 장점을 구비할 수 있다.
하지만, 일반적으로 에어로졸 증착법은 금속 기판 상에 박막을 형성시킬 때 적용되는데, 그 이유는 기판의 강성이 높고 기판 표면이 매끄러울 경우, 에어로졸 형태의 미립자와 기판 간의 접착력이 약해져서 증착이 용이하지 않기 때문이다. 또한, 이를 극복하기 위해 과도한 압력으로 상기 미립자를 분사하는 경우, 기판이 파손될 우려가 있다.
본 개시의 실시 예의 발광다이오드 칩에 형광체를 형성하는 경우, 에어로졸 증착법에 의한 증착면은 사파이어와 같은 투광성 기판 또는 질화갈륨계 반도체층일 수 있다. 상술한 투광성 기판 또는 질화갈륨계 반도체층은 상기 금속 기판에 비해 강성이 높아서, 에어로졸 증착시 분사되는 형광체와의 접착력이 양호하지 않을 수 있다.
본 개시의 발명자는 이러한 단점을 해결하기 위해 후술하는 것과 같은 형광체층 또는 형광체 패턴층을 형성하는 새로운 방법을 포함하는 발광다이오드의 제조 방법을 개시한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다. 도 1의 110 단계를 참조하면, 발광다이오드 칩을 준비한다. 상기 발광다이오드 칩은 일 예로서, 가시광선 또는 자외선 파장 영역의 광을 발생시킬 수 있다. 상기 발광다이오드 칩은 일 예로서, 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 빛을 발광할 수 있다.
구체적으로, 상술한 발광다이오드 칩을 준비하는 단계는 다음과 같이 진행될 수 있다. 제1 실시 예에 의하면, 투광성 기판 상에 버퍼층, 제1 전도성 반도체층, 활성층 및 제2 전도성 반도체층을 구비하며, 상기 투광성 기판을 통해 외부로의 발광을 구현하는 발광다이오드 칩을 준비할 수 있다. 제2 실시 예에 의하면, 투광성 기판 상에 버퍼층, 제1 전도성 반도체층, 활성층 및 제2 전도성 반도체층을 순차적으로 형성하여 발광구조체를 형성하고, 상기 발광구조체로부터 상기 투광성 기판을 제거하는 순으로 진행될 수 있다. 이로 인해, 상기 버퍼층이 외부로 노출될 수 있다. 이 경우에도, 상기 활성층으로부터 생성되는 광은 상기 버퍼층을 통해 외부로 방출될 수 있다.
120 단계를 참조하면, 발광다이오드 칩의 일 표면에 투광성 접착층을 형성한다. 여기서, "발광다이오드 칩의 일 표면 상"이라고 함은 후술하는 형광체층이 상기 발광다이오드 칩으로부터 방출되는 광과 파장 변환 반응을 할 수 있는 위치를 모두 포괄하는 개념으로 이해될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 발광다이오드 칩의 일 표면은, 상기 제1 실시 예에서의, 발광다이오드 칩의 투광성 기판의 표면일 수 있다. 따라서, 상기 투광성 접착층은 상기 투광성 기판 상에 형성될 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 상기 발광다이오드 칩의 일 표면은, 상기 제2 실시 예에서 상기 투광성 기판이 제거된 발광구조체의 상기 버퍼층의 표면일 수 있다. 따라서, 상기 투광성 접착층은 상기 버퍼층 상에 형성될 수 있다.
상기 투광성 접착층은 일 예로서, 실리콘 또는 폴리이미드 등과 같은 투광성 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 투광성 접착층은 다른 예로서, 투광성을 가지도록 형성되는 산화막 또는 질화막을 포함할 수 있다. 상기 산화막 또는 질화막은 약 10 nm 이하의 두께를 가지는 다공성 구조로 이루어질 수 있다. 상기 산화막은 일 예로서, 실리콘 산화물 또는 타이타늄 산화물을 포함할 수 있다. 상기 질화막은 일 예로서, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산질화물을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 투광성 접착층을 형성하는 공정은 일 예로서, 증착법, 코팅법, 및 인쇄법 중 적어도 하나의 방법을 적용할 수 있다.
130 단계를 참조하면, 상기 투광성 접착층 상에 에어로졸 증착법을 사용하여 형광체층을 형성한다. 상기 에어로졸 증착 방법은 일 실시 예에 있어서, 다음과 같은 방법으로 진행될 수 있다. 먼저, 형광체의 분말을 준비한다. 상기 형광체의 분말을 진동 및 교반시켜 에어로졸을 형성한다. 캐리어 기체를 이용하여, 상기 에어로졸을 분사 노즐을 통해 상기 발광다이오드 칩의 상기 투광성 접착층 상에 분사한다. 분사된 형광체는 상기 투광성 접착층 상에 부착된 후에 고형화되어 형광체층으로 형성된다. 상기 형광체는 일 예로서, 실리케이트계 형광체, 산화물계 형광체, 질화물계 형광체, 가넷계 형광체 또는 황화물계 형광체를 포함할 수 있다. 상술한 형광체는 단독으로 또는 둘이상의 조합으로 적용될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 형광체층을 형성한 후에, 상기 형광체층을 패터닝하여, 상기 발광다이오드 칩의 일 표면 상에 형광체 패턴층을 형성하는 단계를 더 진행할 수 있다.
몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 상기 120 단계에서, 투광성 접착층을 패턴형태로 상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 형성할 수 있다. 이어서, 130 단계에서, 에어로졸 증착법에 의하여 에어로졸 형태의 형광체를 상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 분사할 때, 상기 투광성 접착층 상에서만 상기 형광체층이 형성되도록 할 수 있다. 이로서, 패턴 형태의 형광체층을 형성할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 발광다이오드(200)의 제조 방법에 있어서, 도 2a를 참조하면, 투광성 기판(210), 투광성 기판(210)의 일면 상에 형성되는 버퍼층(220), 제1 도전성 반도체층(230), 제1 도전성 반도체층(230) 상에 배치되는 메사 구조물(240), 및 메사 구조물(240) 상에 배치되는 패시베이션층(250)을 포함하는 발광다이오드 칩을 준비한다. 메사 구조물(240)은 제1 도전성 반도체층(230) 상의 활성층(242) 및 제2 도전성 반도체층(244)를 포함할 수 있다. 도면에서는 설명의 편의상, 제1 도전성 반도체층(230)과 연결되는 전극 패드 및 제2 도전성 반도체층(244)과 연결되는 전극 패드를 생략하여 도시하고 있다. 또한, 발광효율을 향상시키기 위한 공지의 각종 기능성 층 또는 구조를 생략하여 도시하고 있으나, 이들을 반드시 배제하는 것은 아니다.
도면을 다시 참조하면, 투광성 기판(210)의 노출된 일 면 상에 투광성 접착층(260)을 형성한다. 투광성 접착층(260)은 일 예로서, 실리콘 또는 폴리이미드 등과 같은 투광성 폴리머를 포함할 수 있다. 투광성 접착층(260)은 다른 예로서, 투광성을 가지도록 형성되는 산화막 또는 질화막을 포함할 수 있다. 상기 산화막 또는 질화막은 약 10 nm 이하의 두께를 가지는 다공성 구조로 이루어질 수 있다. 상기 산화막은 일 예로서, 실리콘 산화물 또는 타이타늄 산화물을 포함할 수 있다. 상기 질화막은 일 예로서, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산질화물을 포함할 수 있다. 투광성 접착층(260)은 일 예로서, 증착법, 코팅법, 및 인쇄법 중 적어도 하나의 방법을 적용함으로써 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 투광성 접착층(260) 상에, 에어로졸 증착 방법에 의해 형광체층(270)을 형성한다. 에어로졸 증착 방법은 도 1를 참조하여 상술한 에어로졸 증착 방법을 따를 수 있다. 투광성 접착층(260)은 형광체층(270)과 투광성 기판(210) 일 면과의 접착력을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
몇몇 다른 실시 예에 의하면, 형광체층(270)을 형성한 후에, 형광체(270)을 패터닝하여, 투광성 기판(210)의 일부분 상에만 박막이 위치하는 형광체 패턴층을 형성할 수 있다. 이 경우, 활성층(242)에서 생성되는 광 중 일부분은 상기 형광체 패턴층을 통과하며 파장 변환될 수 있으며, 다른 일부분은 상기 형광체 패턴층 사이를 통과하며 파장 변화되지 않을 수 있다. 따라서, 파장 변환된 광의 부분과 파장 변환되지 않는 광의 부분이 서로 혼색 작용을 하여 원하는 색지수를 가지는 빛을 구현할 수 있다. 형광체 패턴층을 형성할 때, 패턴의 크기 및 배치는 상기 혼색 작용을 통해 구현되는 색지수를 고려하여 결정될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 다른 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시 예의 발광다이오드(300)의 제조 방법은, 투광성 기판(210)의 일 표면에, 투광성 접착 패턴층(262)을 형성하는 것을 일 구성상 특징으로 한다. 일 실시 예에 있어서, 투광성 접착 패턴층(262)을 형성하는 방법은 다음과 같이 진행될 수 있다. 먼저, 투광성 기판(210)의 일 표면에 투광성 접착막을 증착법 또는 코팅법 등을 적용하여 형성한다. 상기 투광성 접착막을 선택적으로 식각하여 패터닝한다. 상기 식각법은 일 예로서, 건식 식각법 또는 습식 식각법 등을 적용할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 투광성 접착 패턴층(262)을 형성하는 방법은 인쇄법을 이용하여, 투광성 접착막을 패턴 형태로 투광성 기판(210)의 일 표면 상에 형성할 수 있다. 구체적인 일 예로, 투광성 기판(210)의 일 표면에 패턴이 형성된 쉬도우(Shadow) 마스크를 배치하고, 상기 쉬도우 마스크 상에서 투광성 접착물질을 코팅 또는 인쇄함으로써, 투광성 접착 패턴층(262)을 형성할 수 있다.
이어서, 투광성 접착 패턴층(262) 상에 에어로졸 증착법에 의해, 에어로졸 형태의 형광체를 분사하게 되면, 투광성 접착 패턴층(262) 상에서만 형광체층이 증착되도록 제어할 수 있다. 즉, 접착력이 상대적으로 약한 투광성 기판(210)의 표면에는 형광체층이 형성되지 않도록 제어할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 투광성 접착 패턴층(262) 상에 형광체 패턴층(272)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 투광성 접착 패턴층(262)의 일부분에만 형광체 패턴층(272)을 형성함으로써, 최종 광의 색지수 조절이 용이할 수 있다. 즉, 활성층(242)에서 생성되는 광 중 일부분이 상기 형광체 패턴층을 통과하며 파장 변환 되도록 할 수 있으며, 다른 일부분은 상기 형광체 패턴층 사이를 통과하며 파장 변화되지 않게 할 수 있다. 파장 변환된 광의 부분과 파장 변환되지 않는 광의 부분이 서로 혼색 작용을 하여 최종 광의 색지수를 결정하며, 따라서, 투광성 접착 패턴층(262) 및 형광체 패턴층(272)의 크기 및 배치를 제어하여, 상기 혼색 작용을 통해 구현되는 광의 색지수를 제어할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 또다른 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 발광다이오드(400)의 제조 방법에 있어서, 투광성 기판(210) 상에 버퍼층(220), 제1 도전성 반도체층(230), 메사 구조물(240) 및 패시베이션층(250)을 순차적으로 형성하여 발광구조체인 발광다이오드 칩을 형성한다. 이어서, 상기 발광구조체로부터 투광성 기판(210)을 제거하여 버퍼층(220)을 노출시킨다.
그리고, 도 2a 및 도 2b와 관련하여 상술한 공정을 버퍼층(220)의 노출된 일 면 상에서 진행한다. 공정의 편의를 위해, 투광성 기판(210)이 제거된 상기 발광구조체를 지지 기판(410) 상에 배치한 후에, 투광성 접착층(260) 및 형광체층(270)을 형성할 수 있다.
투광성 기판(210)을 제거함으로써, 보다 두께가 감소된 발광다이오드를 제조할 수 있게 되며, 활성층(242)으로부터 생성된 빛이 외부로 방출되는 과정에서 거쳐야하는 박막층의 개수가 줄어듬으로써, 발광다이오드 내부에서의 반사 및 굴절에 따라 발생하는 발광효율의 감소를 줄일 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 또다른 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다. 발광다이오드(500)의 제조 방법에 있어서, 도 4a 및 도 4b와 관련하여 상술한 발광구조체의 버퍼층(220) 상에, 투광성 접착 패턴층(262) 및 형광체 패턴층(272)을 형성한다. 투광성 접착 패턴층(262) 및 형광체 패턴층(272)을 형성하는 방법은 도 3a 및 도 3b와 관련하여 상술한 공정을 따를 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 형광체 패턴층을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 본 실시 예의 형광체 패턴층은 도 3a 및 도 3b 또는 도 5a 및 도 5b와 관련되어 상술한 실시 예의 형광체 패턴층(272)일 수 있다. 다르게는 본 실시 예의 형광체 패턴층은 상기 도 2a 및 도 2b 또는 도 4a 및 도 4b의 형광체층(270)을 후속 공정에서 패터닝함으로써 형성할 수도 있다.
먼저, 도 6a를 참조하면, 외부로 노출되는 발광다이오드 칩의 일면(610a) 상에 형광체층(610b)의 패턴이 선택적으로 형성될 수 있다. 일 예로서, 외부로 노출되는 발광다이오드 칩의 일면(610a)은 발광다이오드 칩의 투광성 기판 또는 버퍼층일 수 있다. 형광체층(610b)의 패턴은 도시되는 바와 같이, 원형 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 삼각형, 사각형, 다이아몬드형 등 다양한 형태의 다각형 일 수 있다. 또는, 형광체층(610b)의 패턴은 도시되는 바와 같이, 도트 형태일 수도 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 스트라이프 형태 등 다양한 변형이 가능하다. 도면에서는 형광체층(610b)의 패턴으로서 서로 다른 크기의 원형 패턴을 도시하고 있다.
몇몇 다른 실시 예에 있어서, 도시된 610a 영역이 형광체층의 패턴일 수 있으며, 도시된 610b의 영역이 발광다이오드 칩의 일면일 수 있다.
다른 실시 예로서, 도 6b를 참조하면, 620b 영역은 형광체층일 수 있으며, 620a는 외부로 노출되는 발광다이오드 칩의 일면일 수 있다. 형광체층(620b)은 서로 동일한 크기를 복수의 원형 패턴으로서, 도시될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 도시되는 바와 같이, 형광체층(620b)은 복수의 열과 행으로 배열될 수도 있다. 또한, 도 6a에서 설명한 바와 같이, 620b 영역이 외부로 노출되는 발광다이오드 칩의 일면일 수 있으며, 620a 영역이 형광체층일 수도 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 에어로졸 증착 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다. 도 7을 참조하여, 형광체층의 에어로졸 증착 방법을 개략적으로 설명하면, 먼저, 형광체층의 형성면으로서, 투광성 기판의 일 면 또는 버퍼층의 일면으로 가지는 발광다이오드 칩(714)를 준비한다.
이어서, 발광다이오드 칩(714)을 증착 챔버(710) 내에 배치한다. 증착 챔버(710)는 진공 장치(770)에 의해, 증착 챔버(710) 내부가 진공으로 유지될 수 있다. 증착 챔버(710)의 일 측벽과 연결되어 진공 게이지(762)가 배치되어, 증착 챔버(710) 내부의 진공 상태를 모니터할 수 있다. 증착 챔버(710) 내에는 발광다이오드 칩(714)을 위치시킬 수 있는 스테이지(712)가 배치될 수 있다. 스테이지(712)는 발광다이오드 칩(714)을 상하좌우로 이동시킬 수 있도록 동작할 수 있다. 스테이지(712)의 맞은 편에는 에어로졸 분사 노즐(716)이 배치될 수 있다.
이어서, 형광체(722)를 포함하는 원재료를 원료 챔버(720) 내에 제공한다. 도시되지는 않았지만, 형광체(722)는 수 나노미터 내지 수십 마이크로 미터 크기를 가지는 분말 형태로 준비될 수 있다. 형광체(722)는 일 예로서, 실리케이트계 형광체, 산화물계 형광체, 질화물계 형광체, 가넷계 형광체 및 황화물계 형광체로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 원료 챔버(720) 내에서 형광체(722)를 진동교반하여 미립자의 형태를 가지는 에어로졸을 형성한다. 이어서, 기체 제공부(730) 내에 위치하는 캐리어 가스(732)로 상기 에어로졸을 원료 챔버(730)로부터 증착 챔버(710) 내의 분사 노즐(716)로 운반하고 분사 노즐(716)을 통해 상기 에어로졸을 분사시켜 상기 발광다이오드 칩(714) 상에 형광체층을 형성한다. 캐리어 가스(732)는 비활성 가스일 수 있으며, 일 예로서, 질소, 아르곤 등을 포함할 수 있다. 캐리어 가스(732)가 공급되는 가스 라인에는 밸브(741, 742)가 배치되어 가스 공급을 온-오프 제어할 수 있다. 또한, 가스 라인에는 질량유량계(750)가 배치되어, 캐리어 가스(732)의 유량을 조절할 수 있다. 원료 챔버(720)의 후단부에는 진공 게이지(761)가 추가로 배치되어, 원료 챔버(720) 내의 압력을 모니터할 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 명세서에 개시된 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
200 300 400 500: 발광다이오드,
210: 투광성 기판, 220: 버퍼층,
230: 제1 도전성 반도체층, 240: 메사 구조물,
242: 활성층, 244: 제2 도전성 반도체층,
250: 패시베이션층, 260: 투광성 접착층, 262: 투광성 접착 패턴층,
270: 형광체층, 272: 형광체 패턴층, 410: 지지 기판,
610a 620a: 발광다이오드 칩의 일면, 610b 620b: 형광체층,
710: 증착 챔버, 720: 원료 챔버, 730: 기체 제공부,
714: 발광다이오드 칩, 716: 에어로졸 분사 노즐.
210: 투광성 기판, 220: 버퍼층,
230: 제1 도전성 반도체층, 240: 메사 구조물,
242: 활성층, 244: 제2 도전성 반도체층,
250: 패시베이션층, 260: 투광성 접착층, 262: 투광성 접착 패턴층,
270: 형광체층, 272: 형광체 패턴층, 410: 지지 기판,
610a 620a: 발광다이오드 칩의 일면, 610b 620b: 형광체층,
710: 증착 챔버, 720: 원료 챔버, 730: 기체 제공부,
714: 발광다이오드 칩, 716: 에어로졸 분사 노즐.
Claims (21)
- 발광다이오드 칩을 준비하는 단계; 및
상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 투광성 접착층을 형성하는 단계;
상기 투광성 접착층 상에 에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체층을 형성하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 형광체층을 패터닝하여, 상기 발광다이오드 칩의 일면 상에, 형광체 패턴층을 형성하는 단계를 더 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 발광다이오드 칩을 준비하는 단계는
투광성 기판 상에 버퍼층, 제1 전도성 반도체층, 활성층 및 제2 전도성 반도체층을 구비하며, 상기 투광성 기판을 통해 외부로의 발광을 구현하는 발광다이오드 칩을 준비하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제3 항에 있어서,
상기 투광성 접착층은
상기 발광다이오드 칩의 상기 투광성 기판 상에 형성되는
발광다이오드의 제조 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 투광성 접착층은 증착법, 코팅법, 및 인쇄법 중 적어도 하나의 방법을 적용함으로써 형성되는
발광다이오드의 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체층을 형성하는 단계는
형광체의 분말을 준비하는 단계;
상기 형광체의 분말을 진동 및 교반시켜 에어로졸을 형성하는 단계;
캐리어 기체를 이용하여, 상기 에어로졸을 분사 노즐을 통해 상기 발광다이오드 칩의 상기 일면 상에 분사하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제6 항에 있어서,
상기 형광체는
실리케이트계 형광체, 산화물계 형광체, 질화물계 형광체, 가넷계 형광체 및 황화물계 형광체로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 발광다이오드 칩을 준비하는 단계는
투광성 기판 상에 버퍼층, 제1 전도성 반도체층, 활성층 및 제2 전도성 반도체층을 순차적으로 형성하여 발광구조체를 형성하는 단계;
상기 발광구조체로부터 상기 투광성 기판을 제거하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 투광성 접착층은
상기 발광다이오드 칩의 상기 버퍼층 상에 형성되는
발광다이오드의 제조 방법. - 발광다이오드 칩을 준비하는 단계; 및
상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 투광성 접착 패턴층을 형성하는 단계;
상기 투광성 접착 패턴층이 형성된 상기 발광다이오드 칩의 일면 상에 에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체 패턴층을 형성하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 형광체 패턴층은 상기 투광성 접착 패턴층 상에 형성되는
발광다이오드의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 투광성 접착 패턴층을 형성하는 단계는
상기 투광성 접착 패턴층을 도트 또는 스트라이프 패턴을 가지도록 형성하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 도트는 다각형 또는 원형의 평면 형상을 가지는
발광다이오드의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 투광성 접착 패턴층을 형성하는 단계는
투광성 접착막을 상기 발광다이오드 칩의 일면 상에 형성하는 단계; 및
상기 투광성 접착막을 선택적으로 패터닝하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체 패턴층을 형성하는 단계는
형광체의 분말을 준비하는 단계;
상기 형광체의 분말을 진동 및 교반시켜 에어로졸을 형성하는 단계;
캐리어 기체를 이용하여, 상기 에어로졸을 분사 노즐을 통해 상기 발광다이오드 칩의 상기 일면 상에 분사하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 형광체는
실리케이트계 형광체, 산화물계 형광체, 질화물계 형광체, 가넷계 형광체 및 황화물계 형광체로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 발광다이오드 칩;
상기 발광다이오드 칩의 투광성 기판 상에 패턴으로 배치되며, 에어로졸 형태의 형광체가 고화된 형광체층; 및
상기 형광체층과 상기 투광성 기판 사이에 배치되고, 상기 에어로졸 형태의 형광체와 상기 투광성 기판 사이의 접착력을 향상시키는 투광성 접착 패턴층을 포함하는
발광다이오드. - 발광다이오드 칩;
상기 발광다이오드 칩의 외부로 노출된 버퍼층 상에 패턴으로 배치되며, 에어로졸 형태의 형광체가 고화된 형광체층; 및
상기 형광체층과 상기 버퍼층 사이에 배치되고, 상기 에어로졸 형태의 형광체와 상기 버퍼층 사이의 접착력을 향상시키는 투광성 접착 패턴층을 포함하는
발광다이오드. - 제17 항 또는 제18 항에 있어서,
상기 발광다이오드 칩은 가시광선 또는 자외선 파장 영역의 광을 발생시키는
발광다이오드. - 제17 항 또는 제18 항에 있어서,
상기 형광체층은
도트 또는 스트라이프 패턴을 구비하는
발광다이오드. - 제17 항 또는 제18 항에 있어서,
상기 형광체는
실리케이트계 형광체, 산화물계 형광체, 질화물계 형광체, 가넷계 형광체 및 황화물계 형광체로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는
발광다이오드.
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|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |