KR20150064884A - 에어로졸 증착법에 의한 형광체층의 패턴 형성 방법을 포함하는 발광다이오드의 제조 방법 및 이에 의해 형성되는 형광체층의 패턴을 포함하는 발광다이오드 - Google Patents
에어로졸 증착법에 의한 형광체층의 패턴 형성 방법을 포함하는 발광다이오드의 제조 방법 및 이에 의해 형성되는 형광체층의 패턴을 포함하는 발광다이오드 Download PDFInfo
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Abstract
일 실시예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법에 있어서, 발광다이오드 칩을 준비한다. 상기 발광다이오드 칩의 일면의 적어도 일부분에 대한 표면 거칠기를 변화시킨다. 상기 발광다이오드 칩의 상기 일면에 에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체층을 형성한다.
Description
본 개시(disclosure)는 대체로(generally) 형광체층을 포함하는 발광다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에어로졸 증착법에 의한 형광체층의 패턴 형성 방법을 포함하는 발광다이오드의 제조 방법 및 이에 의해 형성되는 형광체층의 패턴을 포함하는 발광다이오드에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하, 'LED'라고 함)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, 발광다이오드 칩으로부터 발생되는 광 중 형광체층을 통과하지 않는 광의 부분을 충분히 확보하는 방법을 제공한다.
본 개시의 일 측면에 따르는 발광다이오드의 제조 방법이 제공된다. 상기 발광다이오드의 제조 방법에 있어서, 발광다이오드 칩을 준비한다. 상기 발광다이오드 칩의 일면의 적어도 일부분에 대한 표면 거칠기를 변화시킨다. 상기 발광다이오드 칩의 상기 일면에 에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체층을 형성한다.
본 개시의 다른 측면에 따르는 발광다이오드의 제조 방법이 제공된다. 상기 발광다이오드의 제조 방법에 있어서, 표면의 적어도 일부분에 대한 거칠기가 변화된 발광다이오드 칩을 준비한다. 상기 발광다이오드 칩을 증착 챔버 내에 배치한다. 형광체를 포함하는 원재료를 원료 챔버 내에 제공한다. 원료 챔버 내에서 상기 형광체를 진동교반하여 에어로졸을 형성하고 캐리어 가스로 상기 에어로졸을 분사 노즐을 통해 상기 에어로졸을 분사시켜 상기 발광다이오드 칩 상에 형광체층을 형성한다.
본 개시의 또다른 측면에 따르는 발광다이오드가 제공된다. 상기 발광다이오드는 발광다이오드 칩; 및 상기 발광다이오드 칩의 투광성 기판 상에 패턴 형태로 배치되는 형광체층을 포함한다. 상기 형광체층이 형성된 상기 투광성 기판의 부분과 상기 형광체층 사이의 계면 거칠기는 상기 형광체층이 형성되지 않은 상기 투광성 기판의 부분의 표면 거칠기보다 크다.
본 개시의 또다른 측면에 따르는 발광다이오드가 제공된다. 상기 발광다이오드는 발광다이오드 칩; 및 상기 발광다이오드 칩의 외부로 노출된 버퍼층 상에 패턴 형태로 배치되는 형광체층을 포함한다. 상기 형광체층이 형성된 상기 버퍼층의 부분과 상기 형광체층 사이의 계면 거칠기는 상기 형광체층이 형성되지 않은 상기 버퍼층의 부분의 표면 거칠기보다 크다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 형광체층을 에어로졸 증착법에 의해 형성할 때, 상기 형광체층이 형성될 발광다이오드 칩의 표면에 대하여 표면 거칠기를 변화시킬 수 있다. 표면 거칠기가 상대적으로 큰 부분과 상대적으로 작은 부분을 차별되도록 형성한 후에, 에어로졸 증착법에 의해 형광체를 상기 표면에 분사시켜 형광체층을 형성할 수 있다. 표면 거칠기가 큰 부분은 상기 형광체와의 접착력이 상대적으로 커서, 상기 형광체층이 상기 표면 거칠기가 큰 부분에 선택적으로 형성될 수 있다.
발광다이오드 칩으로부터 생성되는 광 중 일부분은 패턴 형태로 형성되는 상기 형광체층에 의해 파장 변환되며, 나머지 일부분은 상기 형광체층을 거치지 않고 파장 변환 없이 방출될 수 있다. 이로서, 파장 변환된 광과 파장 변환되지 않은 광 사이의 혼색 작용이 원활하게 진행됨으로써, 최종적으로 원하는 색상의 광을 발광다이오드로부터 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따르는 발광다이오드를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 형광체층의 패턴을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 에어로졸 증착 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 5의 에어로졸 증착 장치를 이용하는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따르는 발광다이오드를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 형광체층의 패턴을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 에어로졸 증착 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 5의 에어로졸 증착 장치를 이용하는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
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.
다만, 에어로졸 증착법에 의한 형광체층은 고밀도의 박막의 형태로 발광다이오드 칩 상에 형성될 수 있는데, 이로 인해, 발광다이오드 칩으로부터 생성되는 광 중 형광체층과 반응하지 않고 투과되는 광의 비율이 감소할 수 있다. 즉, 일 예로서, 최종 백색광을 방출하는 발광다이오드를 제조하기 위해, 청색광을 발광하는 발광다이오드 칩 상에 황색 계열의 형광체층을 에어로졸 증착법에 의해 형성되는 경우, 발광다이오드 칩으로부터 방출되는 청색광 중 대부분이 상기 형광체층에 의해 황색으로 파장변환될 수 있다. 즉, 고밀도의 형광체층이 청색광이 그대로 외부로 방출되는 것을 방해함으로써, 최종적으로 발광다이오드로부터 방출되는 광이 황색에 가까운 색상을 가지는 등, 원하는 색온도의 백색광을 낼 수 없게 될 가능성이 있다.
본 개시의 발명자는 이러한 단점을 해결하기 위해 후술하는 것과 같은 형광체층을 형성하는 새로운 방법을 포함하는 발광다이오드의 제조 방법을 개시한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다. 도의 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. 일 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. 다른 실시 예에 의하면, 먼저, 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.
120 단계를 참조하면, 발광다이오드 칩의 일면의 적어도 일부분에 대한 표면 거칠기를 변화시킨다. 여기서, "발광다이오드 칩의 일면 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 표면 거칠기를 변화시키는 단계는 일 예로서, 상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 대하여, 건식 식각, 습식 식각, 그라인딩 및 샌드 블라스팅 중 적어도 하나를 선택적으로 수행하는 단계로 진행될 수 있다. 상기 공정을 수행함에 있어, 마스크 패턴을 상기 발광다이오드 칩의 일 표면 상에 미리 형성하여, 발광다이오드 칩의 일 표면 상의 영역의 일부분에 대하여 선택적으로 표면 거칠기를 변화시킬 수 있다.
구체적인 일 실시 예에 따르면, 상기 표면 거칠기를 변화시키는 공정은 상기 투광성 기판의 표면에 대해 진행될 수 있다. 이에 의해, 상기 투광성 기판에 표면 거칠기가 서로 다른 영역에 형성될 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 의하면, 상기 표면 거칠기를 변화시키는 공정은 상기 투광성 기판이 제거된 후에 노출되는 상기 버퍼층의 표면에 대해 진행될 수 있다. 이에 의해, 상기 버퍼층에 표면 거칠기가 서로 다른 영역에 형성될 수 있다.
구체적인 일 실시 예에 따르면, 상기 표면 거칠기를 변화시키는 공정은 상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 대하여, 표면 거칠기가 차별되는 도트 또는 스트라이프 패턴을 형성하는 공정으로 진행될 수 있다. 이때, 상기 도트는 일 예로서, 다각형 또는 원형의 평면 형상을 가질 수 있다.
130 단계를 참조하면, 상기 발광다이오드 칩의 상기 일면에 에어로졸 증착 방법을 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 일면 상에 분사한다. 분사된 형광체는 상기 발광다이오드 칩의 상기 일면에 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.
본 실시 예에서, 에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체층을 형성할 때, 표면 거칠기가 상대적으로 큰 상기 일면의 부분은 상기 에어로졸 증착법에 의해 분사되는 형광체와의 접착력이 크고, 표면 거칠기가 상대적으로 작은 상기 일면의 부분은 상기 에어로졸 증착법에 의해 분사되는 형광체와의 접착력이 작음으로써, 상기 형광체층은 패턴 형태로 상기 일면 상에 형성될 수 있다. 즉, 상기 표면 거칠기를 따라, 상기 형광체층은 도트 또는 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있으며, 상기 도트는 일 예로서, 다각형 또는 원형의 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 형광체층이 패턴의 형태로 형성됨으로써, 발광다이오드 칩으로부터 방출되는 광의 일부분은 상기 형광체층의 패턴과 반응하여 파장 변환될 수 있다. 상기 발광다이오드 칩으로부터 방출되는 광의 일부분은 상기 형광체층의 패턴 사이를 파장 변환 없이 통과할 수 있다. 이로써, 상기 형광체에 의해 파장이 변환된 광과 상기 발광다이오드 칩으로부터 발생된 원래 파장의 광이 충분히 효율적으로 혼색 반응함으로써, 발광다이오드는 최종적으로 원하는 파장의 광을 생성해낼 수 있게 된다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 발광다이오드를 개략적으로 나타내는 도면이다. 발광다이오드(200)는 발광다이오드 칩 및 형광체층(260)을 포함할 수 있다. 먼저, 상기 발광다이오드 칩은 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 발광구조체일 수 있다. 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.
본 실시 예의 발광다이오드 칩은 외부로 노출된 투광성 기판(210)의 일 표면의 거칠기가 영역별로 선택적으로 변화되었다. 상기 표면 거칠기의 변화는 일 예로서, 상기 투광성 기판(210)의 표면에 대해 건식 식각, 습식 식각, 그라인딩 및 샌드 블라스팅 중 적어도 하나를 선택적으로 수행함으로써, 이루어질 수 있다. 이에 의해, 표면 거칠기가 상대적으로 큰 부분(210a)와 상대적으로 작은 부분(210b)이 형성될 수 있다. 이어서, 형광체층(260)이 에어로졸 증착 방법에 의해 형성될 때, 형광체층(260)은 표면 거칠기가 상대적으로 큰 부분(210a)에 선택적으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따르는 발광다이오드를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3의 발광다이오드(300)의 형성 방법은, 먼저, 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, 버퍼층(220)의 표면 거칠기를 선택적으로 변화시킨다. 이에 의해, 표면 거칠기가 상대적으로 큰 부분(220a)와 상대적으로 작은 부분(220b)이 형성될 수 있다.
지지 기판(310) 상에 상기 발광구조체를 부착시킨 후, 표면 거칠기가 선택적으로 변화된 버퍼층(220)의 표면에 에어로졸 증착법에 의해 형광체층(430)을 형성한다. 이때, 형광체층(260)은 표면 거칠기가 상대적으로 큰 부분(210a)에 선택적으로 형성될 수 있다. 이후에, 상기 지지 기판(310)을 분리함으로써, 도 2의 발광다이오드(200)보다 두께가 감소된 발광다이오드(300)를 제조할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 형광체층의 패턴을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 먼저, 도 4a를 참조하면, 외부로 노출되는 발광다이오드 칩의 일면(410a) 상에 형광체층(410b)의 패턴이 선택적으로 형성될 수 있다. 일 예로서, 외부로 노출되는 발광다이오드 칩의 일면(410a)은 발광다이오드 칩의 투광성 기판 또는 버퍼층일 수 있다. 형광체층(410b)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(410b)의 패턴은 도시되는 바와 같이, 도트 형태일 수도 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 스트라이프 형태 등 다양한 변형이 가능하다. 도면에서는 형광체층(410b)의 패턴으로서 서로 다른 크기의 원형 패턴을 도시하고 있다.
일 실시 예에서, 형광체층(410b)이 형성된 하부의 투광성 기판의 부분과 상기 형광체층(410b) 사이의 계면 거칠기는, 형광체층(410b)이 형성되지 않은 투광성 기판의 부분의 표면 거칠기보다 클 수 있다. 또는 다른 실시 예에서, 형광체층(410b)이 형성된 하부의 버퍼층의 부분과 상기 형광체층(410b) 사이의 계면 거칠기는, 형광체층(410b)이 형성되지 않은 버퍼층의 부분의 표면 거칠기보다 클 수 있다.
몇몇 다른 실시 예에 있어서, 도시된 410a 영역이 형광체층의 패턴일 수 있으며, 도시된 410b의 영역이 발광다이오드 칩의 일면일 수 있다. 이 경우, 형광체층이 형성된 410a 영역의 하부면과 발광다이오드 칩의 일면 사이의 계면 거칠기가, 410b 영역의 표면 거칠기보다 더 클 수 있다.
다른 실시 예로서, 도 4b를 참조하면, 420b 영역은 형광체층일 수 있으며, 420a는 외부로 노출되는 발광다이오드 칩의 일면일 수 있다. 형광체층(420b)은 서로 동일한 크기를 복수의 원형 패턴으로서, 도시될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 도시되는 바와 같이, 형광체층(420b)은 복수의 열과 행으로 배열될 수도 있다. 또한, 도 4a에서 설명한 바와 같이, 420b 영역이 외부로 노출되는 발광다이오드 칩의 일면일 수 있으며, 420a 영역이 형광체층일 수도 있다.
상술한 바와 같이, 형광체층이 패턴의 형태로 형성됨으로써, 발광다이오드 칩으로부터 방출되는 광의 일부분은 상기 형광체층의 패턴과 반응하여 파장 변환될 수 있다. 상기 발광다이오드 칩으로부터 방출되는 광의 일부분은 상기 형광체층의 패턴 사이를 파장 변환 없이 통과할 수 있다. 이로써, 상기 형광체에 의해 파장이 변환된 광과 상기 발광다이오드 칩으로부터 발생된 원래 파장의 광이 충분히 효율적으로 혼색 반응함으로써, 발광다이오드는 최종적으로 원하는 파장의 광을 생성해낼 수 있게 된다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따르는 에어로졸 증착 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다. 도 6은 도 5의 에어로졸 증착 장치를 이용하는 발광다이오드의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 발광다이오드의 제조 방법을 설명하면, 도 6의 610 단계에서, 표면의 적어도 일부분에 대한 거칠기가 변화된 발광다이오드 칩(514)를 준비한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 발광다이오드 칩(514)를 준비하는 단계는 다음과 같이 진행될 수 있다. 투광성 기판 상에 버퍼층, 제1 전도성 반도체층, 활성층 및 제2 전도성 반도체층을 구비하며, 상기 투광성 기판을 통해 외부로의 발광을 구현하는 발광구조체를 준비한다. 상기 투광성 기판의 표면에 대하여 건식 식각, 습식 식각, 그라인딩 및 샌드 블라스팅 중 적어도 하나를 선택적으로 수행하여, 상기 투광성 기판의 표면에 표면 거칠기가 서로 다른 영역을 형성한다. 표면 거칠기가 서로 다른 영역을 형성하는 공정은 도 1 내지 도 3, 도 4a 및 도 4b와 관련되어 상술한 실시 예의 공정과 실질적으로 동일하다.
다른 실시 예에 있어서, 상기 발광다이오드 칩(514)를 준비하는 단계는 다음과 같이 진행될 수 있다. 투광성 기판 상에 버퍼층, 제1 전도성 반도체층, 활성층 및 제2 전도성 반도체층을 구비하며, 상기 투광성 기판을 통해 외부로의 발광을 구현하는 발광구조체를 준비한다. 상기 발광구조체로부터 상기 투광성 기판을 제거하여 상기 버퍼층을 노출시킨다. 상기 노출된 버퍼층의 표면에 대하여 건식 식각, 습식 식각, 그라인딩 및 샌드 블라스팅 중 적어도 하나를 선택적으로 수행하여, 상기 버퍼층의 표면에 표면 거칠기가 서로 다른 영역을 형성한다. 표면 거칠기가 서로 다른 영역을 형성하는 공정은 도 1 내지 도 3, 도 4a 및 도 4b와 관련되어 상술한 실시 예의 공정과 실질적으로 동일하다.
도 6의 620 단계에서, 발광다이오드 칩(514)을 증착 챔버(510) 내에 배치한다. 증착 챔버(510)는 진공 장치(570)에 의해, 증착 챔버(510) 내부가 진공으로 유지될 수 있다. 증착 챔버(510)의 일 측벽과 연결되어 진공 게이지(562)가 배치되어, 증착 챔버(510) 내부의 진공 상태를 모니터할 수 있다. 증착 챔버(510) 내에는 발광다이오드 칩(514)을 위치시킬 수 있는 스테이지(512)가 배치될 수 있다. 스테이지(512)는 발광다이오드 칩(514)을 상하좌우로 이동시킬 수 있도록 동작할 수 있다. 스테이지(512)의 맞은 편에는 에어로졸 분사 노즐(516)이 배치될 수 있다.
도 6의 630 단계에서, 형광체(522)를 포함하는 원재료를 원료 챔버(520) 내에 제공한다. 도시되지는 않았지만, 형광체(522)는 수 나노미터 내지 수십 마이크로 미터 크기를 가지는 분말 형태로 준비될 수 있다. 형광체(522)는 일 예로서, 실리케이트계 형광체, 산화물계 형광체, 질화물계 형광체, 가넷계 형광체 및 황화물계 형광체로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 6의 640 단계에서, 원료 챔버(520) 내에서 형광체(522)를 진동교반하여 미립자의 형태를 가지는 에어로졸을 형성한다. 이어서, 기체 제공부(530) 내에 위치하는 캐리어 가스(532)로 상기 에어로졸을 원료 챔버(530)로부터 증착 챔버(510) 내의 분사 노즐(516)로 운반하고 분사 노즐(516)을 통해 상기 에어로졸을 분사시켜 상기 발광다이오드 칩(514) 상에 형광체층을 형성한다. 캐리어 가스(532)는 비활성 가스일 수 있으며, 일 예로서, 질소, 아르곤 등을 포함할 수 있다. 캐리어 가스(532)가 공급되는 가스 라인에는 밸브(541, 542)가 배치되어 가스 공급을 온-오프 제어할 수 있다. 또한, 가스 라인에는 질량유량계(550)가 배치되어, 캐리어 가스(532)의 유량을 조절할 수 있다. 원료 챔버(520)의 후단부에는 진공 게이지(561)가 추가로 배치되어, 원료 챔버(520) 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: 발광다이오드,
210: 투광성 기판, 210a: 투광성 기판의 표면거칠기가 상대적으로 큰 부분, 210b: 투광성 기판의 표면거칠기가 상대적으로 작은 부분,
220: 버퍼층, 220a: 버퍼층의 표면거칠기가 상대적으로 큰 부분, 220b: 버퍼층의 표면거칠기가 상대적으로 작은 부분,
230: 제1 도전성 반도체층, 240: 메사 구조물,
242: 활성층, 244: 제2 도전성 반도체층,
250: 패시베이션층, 260: 형광체층,
310: 지지 기판,
410a 420a: 발광다이오드 칩의 일면, 410b 420b: 형광체층,
510: 증착 챔버, 520: 원료 챔버, 530: 기체 제공부,
514: 발광다이오드 칩, 516: 에어로졸 분사 노즐.
210: 투광성 기판, 210a: 투광성 기판의 표면거칠기가 상대적으로 큰 부분, 210b: 투광성 기판의 표면거칠기가 상대적으로 작은 부분,
220: 버퍼층, 220a: 버퍼층의 표면거칠기가 상대적으로 큰 부분, 220b: 버퍼층의 표면거칠기가 상대적으로 작은 부분,
230: 제1 도전성 반도체층, 240: 메사 구조물,
242: 활성층, 244: 제2 도전성 반도체층,
250: 패시베이션층, 260: 형광체층,
310: 지지 기판,
410a 420a: 발광다이오드 칩의 일면, 410b 420b: 형광체층,
510: 증착 챔버, 520: 원료 챔버, 530: 기체 제공부,
514: 발광다이오드 칩, 516: 에어로졸 분사 노즐.
Claims (20)
- 발광다이오드 칩을 준비하는 단계; 및
상기 발광다이오드 칩의 일면의 적어도 일부분에 대한 표면 거칠기를 변화시키는 단계;
상기 발광다이오드 칩의 상기 일면에 에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체층을 형성하는 단계를 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. - 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; 및
상기 발광구조체로부터 상기 투광성 기판을 제거하는 단계를 포함하는
밞광다이오드의 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 발광다이오드 칩의 일면의 적어도 일부분에 대한 표면 거칠기를 변화시키는 단계는
상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 대하여, 건식 식각, 습식 식각, 그라인딩 및 샌드 블라스팅 중 적어도 하나를 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 발광다이오드 칩의 일면의 적어도 일부분에 대한 표면 거칠기를 변화시키는 단계는
상기 발광다이오드 칩의 일 표면에 대하여, 표면 거칠기가 차별되는 도트 또는 스트라이프 패턴을 형성하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제5 항에 있어서,
상기 도트는 다각형 또는 원형의 평면 형상을 가지는
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. - 제7 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,
에어로졸 증착 방법을 사용하여 형광체층을 형성하는 단계는
표면 거칠기가 상대적으로 큰 상기 일면의 부분은 상기 에어로졸 증착법에 의해 분사되는 형광체와의 접착력이 크고, 표면 거칠기가 상대적으로 작은 상기 일면의 부분은 상기 에어로졸 증착법에 의해 분사되는 형광체와의 접착력이 작음으로써, 상기 형광체층은 패턴 형태로 상기 일면 상에 형성되는
발광다이오드의 제조 방법. - 표면의 적어도 일부분에 대한 거칠기가 변화된 발광다이오드 칩을 준비하는 단계; 및
상기 발광다이오드 칩을 증착 챔버 내에 배치하는 단계;
형광체를 포함하는 원재료를 원료 챔버 내에 제공하는 단계;
원료 챔버 내에서 상기 형광체를 진동교반하여 에어로졸을 형성하고 캐리어 가스로 상기 에어로졸을 분사 노즐을 통해 상기 에어로졸을 분사시켜 상기 발광다이오드 칩 상에 형광체층을 형성하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 표면의 적어도 일부분에 대한 표면 거칠기가 변화된 발광다이오드 칩을 준비하는 단계는
투광성 기판 상에 버퍼층, 제1 전도성 반도체층, 활성층 및 제2 전도성 반도체층을 구비하며, 상기 투광성 기판을 통해 외부로의 발광을 구현하는 발광구조체를 준비하는 단계; 및
상기 투광성 기판의 표면에 대하여 건식 식각, 습식 식각, 그라인딩 및 샌드 블라스팅 중 적어도 하나를 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 표면의 적어도 일부분에 대한 표면 거칠기가 변화된 발광다이오드 칩을 준비하는 단계는
상기 투광성 기판의 표면에 대하여, 표면 거칠기가 차별되는 도트 또는 스트라이프 패턴을 형성하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 표면의 적어도 일부분에 대한 표면 거칠기가 변화된 발광다이오드 칩을 준비하는 단계는
투광성 기판 상에 버퍼층, 제1 전도성 반도체층, 활성층 및 제2 전도성 반도체층을 구비하며, 상기 투광성 기판을 통해 외부로의 발광을 구현하는 발광구조체를 준비하는 단계;
상기 발광구조체로부터 상기 투광성 기판을 제거하여 상기 버퍼층을 노출시키는 단계;
상기 노출된 버퍼층의 표면에 대하여 건식 식각, 습식 식각, 그라인딩 및 샌드 블라스팅 중 적어도 하나를 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 표면의 적어도 일부분에 대한 표면 거칠기가 변화된 발광다이오드 칩을 준비하는 단계는
상기 투광성 기판의 표면에 대하여, 표면 거칠기가 차별되는 도트 또는 스트라이프 패턴을 형성하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 발광다이오드 칩을 증착 챔버 내에 배치하는 단계는
상기 표면 거칠기가 변화된 상기 발광다이오드 칩의 상기 표면을 상기 분사 노즐과 대면하도록 배치하는 단계를 포함하는
발광다이오드의 제조 방법. - 발광다이오드 칩; 및
상기 발광다이오드 칩의 투광성 기판 상에 패턴 형태로 배치되는 형광체층을 포함하되,
상기 형광체층이 형성된 상기 투광성 기판의 부분과 상기 형광체층 사이의 계면 거칠기는 상기 형광체층이 형성되지 않은 상기 투광성 기판의 부분의 표면 거칠기보다 큰
발광다이오드. - 발광다이오드 칩; 및
상기 발광다이오드 칩의 외부로 노출된 버퍼층 상에 패턴 형태로 배치되는 형광체층을 포함하되,
상기 형광체층이 형성된 상기 버퍼층의 부분과 상기 형광체층 사이의 계면 거칠기는 상기 형광체층이 형성되지 않은 상기 버퍼층의 부분의 표면 거칠기보다 큰
발광다이오드. - 제16 항 또는 제17 항에 있어서,
상기 발광다이오드 칩은 가시광선 또는 자외선 파장 영역의 광을 발생시키는
발광다이오드. - 제16 항 또는 제17 항에 있어서,
상기 형광체층은
도트 또는 스트라이프 패턴을 구비하는
발광다이오드. - 제16 항 또는 제17 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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- 2013-12-04 KR KR1020130149742A patent/KR20150064884A/ko not_active Application Discontinuation
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |