KR100450514B1 - White light emitting diode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 백색 발광 다이오드에 관한 것으로, 기판의 일면에 n타입 제 1 질화갈륨층, 청색광을 방출하는 제 1 양자 우물(quantum well) 적층 구조와 p 타입 제 1 질화갈륨층이 순차적으로 적층되어 있으며, 수직선상으로 상기 p 타입 제 1 질화갈륨층에서 n 타입 제 1 질화갈륨층의 일 부분까지 메사(Mesa) 식각되어 제거된 상기 n 타입 제 1 질화갈륨층의 상부에 n-전극을, p 타입 제 1 질화갈륨층의 상부에 각각 p-전극들이 형성되어 있는 청색 발광 다이오드와;상기 기판의 타면에 n타입 제 2 질화갈륨층, 노란색 광을 방출하는 제 2 양자 우물 적층 구조와 p 타입 제 2 질화갈륨층이 순차적으로 적층되어 있으며, 수직선상으로 상기 p 타입 제 2 질화갈륨층에서 n 타입 제 2 질화갈륨층의 일 부분까지 메사 식각되어 제거된 상기 n 타입 제 2 질화갈륨층의 하부에 n-전극을, p 타입 제 2 질화갈륨층의 하부에 n-전극이 각각 형성되어 있는 노란색 발광 다이오드로 구성함으로써, 양면 연마된(Double side polished) 사파이어 기판을 사용하여, 기판의 상부와 하부면에 청색과 노란색 발광다이오드 구조를 성장하여 백색광을 방출할 수 있어, 광 출력을 증가시키고, 제조 경비를 낮출 수 있으며, 조립을 간단히 할 수 있는 효과가 발생한다.The present invention relates to a white light emitting diode, wherein an n-type first gallium nitride layer, a first quantum well stack structure emitting blue light, and a p-type first gallium nitride layer are sequentially stacked on one surface of a substrate. A n-electrode on top of the n-type first gallium nitride layer removed by mesa etching from the p-type first gallium nitride layer to a portion of the n-type first gallium nitride layer in a vertical line; A blue light emitting diode having p-electrodes formed on top of the first gallium nitride layer, respectively; an n-type second gallium nitride layer and a second quantum well stacked structure and a p-type second emitting yellow light on the other surface of the substrate; The gallium nitride layer is sequentially stacked, and n is disposed below the n-type second gallium nitride layer which is mesa-etched from the p-type second gallium nitride layer to a portion of the n-type second gallium nitride layer in a vertical line. -Electrode, Blue and yellow light emission on the upper and lower surfaces of the substrate, using a double side polished sapphire substrate, consisting of yellow light emitting diodes each having n-electrodes formed under the p-type second gallium nitride layer. The diode structure can be grown to emit white light, increasing the light output, lowering the manufacturing cost, and simplifying assembly.
Description
본 발명은 백색 발광 다이오드(LED, Light emitting diode)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양면 연마된(Double side polished) 사파이어 기판을 사용하여, 기판의 상부와 하부면에 청색과 노란색 발광다이오드 구조를 성장하여 백색광을 방출할 수 있는 백색 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode (LED), and more specifically, using a double side polished sapphire substrate, to grow a blue and yellow light emitting diode structure on the upper and lower surfaces of the substrate The present invention relates to a white light emitting diode capable of emitting white light.
일반적으로, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체를 이용한 발광다이오드 기술의 발전으로 현재, 청색, 녹색, 적색과 황색 등 전 가시광 영역뿐만 아니라, 자외선(UV, Ultra Violet)과 백색(White) 발광다이오드의 개발도 진행되고 있다.In general, with the development of light emitting diode technology using III-V nitride semiconductors, the development of ultraviolet (UV) and white (LED) light emitting diodes as well as all visible light regions such as blue, green, red and yellow are also present. It's going on.
최근, 모든 발광다이오드에 적용되는 동향은 저소비 전력과 고 휘도의 제품을 요구하고 있다.In recent years, the trend applied to all light emitting diodes requires products with low power consumption and high brightness.
특히, 선진 각국에서 에너지 절약 문제가 대두되면서 일반 조명으로 사용될 수 있는 백색 발광다이오드의 개발에 초점이 모아지고 있다.In particular, as energy saving issues arise in developed countries, the focus is on developing white light emitting diodes that can be used as general lighting.
도 1은 일반적인 발광 다이오드가 패키징된 부분 단면도로써, 발광 다이오드가 접시 모양의 반사도가 높은 제 1 리드프레임(40)에 솔더(30)로 부착되어 있고, 발광 다이오드의 전극 패드들(22,23)은 제 1 리드프레임(40)과 제 2 리드프레임(41)에 와이어(35)로 본딩되어 있다.FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a typical light emitting diode packaged. The light emitting diode is attached to the first lead frame 40 having high reflectivity in the shape of a plate by solder 30, and the electrode pads 22 and 23 of the light emitting diode are shown. Is bonded to the first lead frame 40 and the second lead frame 41 by a wire 35.
발광다이오드와 본딩 부위를 외부로부터 보호하고자, 투명 에폭시(50)로 밀봉되고, 상기 제 1, 2 리드프레임(40,41)과 연결된 제 1,2 리드(10.11)만 외부에노출된다.In order to protect the light emitting diode and the bonding part from the outside, only the first and second leads 10.11 connected to the first and second lead frames 40 and 41 are sealed with the transparent epoxy 50 and exposed to the outside.
상기 발광다이오드는 사파이어 기판(28)의 상부에 N-GaN층(27),활성층(26),P-GaN층(25)이 적층되어 있고, 상기 P-GaN층(25)의 상부에는 투명전극(21)이 형성되어 있으며, 상기 투명전극(21)의 상부에 P전극패드(22)가 형성되어 있고, 상기 N-GaN층(27)의 상부에는 N전극패드(23)가 형성되어 있다.The light emitting diode includes an N-GaN layer 27, an active layer 26, and a P-GaN layer 25 stacked on the sapphire substrate 28, and a transparent electrode on the P-GaN layer 25. A 21 is formed, a P electrode pad 22 is formed on the transparent electrode 21, and an N electrode pad 23 is formed on the N-GaN layer 27.
상기 P,N 전극패드(22,23)를 통하여 전류가 주입되면, 상기 활성층(26)에서는 광이 발생되고, 이 광은 투명전극(21)을 통하여 외부로 방출된다.When current is injected through the P and N electrode pads 22 and 23, light is generated in the active layer 26, and the light is emitted to the outside through the transparent electrode 21.
이러한, 발광 다이오드로 백색 발광 다이오드의 제조하기 위해서는 여러 가지 방법이 사용되고 있지만, 먼저, 청색 발광다이오드에 YAG((Y3Al5O12가넷(Garnet), 이하 'YAG'라 약칭함)) 포스퍼(Phosphor)가 포함된 노란색 형광물질(60)을 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 리드프레임(40)상의 접시모양의 반사판에 청색 발광다이오드를 감싸며 도포하면, 백색 발광 다이오드가 구현된다.In order to manufacture a white light emitting diode using such a light emitting diode, various methods are used, but first, a YAG ((Y 3 Al 5 O 12 Garnet, hereinafter abbreviated as 'YAG')) phosphor is used as a blue light emitting diode. As shown in FIG. 1, a yellow phosphor 60 including (Phosphor) is coated on a plate-shaped reflector on a first lead frame 40 to cover a blue light emitting diode, thereby implementing a white light emitting diode.
즉, 청색 발광 다이오드의 청색광이 노란색 형광물질을 투과하여 백색광으로 외부로 방출되는 방법이다.That is, the blue light of the blue light emitting diode is transmitted through the yellow fluorescent material is emitted to the outside as white light.
또 다른 방법으로는, 자외선 발광 다이오드에는 R.G.B(Red.Green.Blue) 포스퍼가 포함된 형광물질로 백색광을 구현하는 방식이 있다.As another method, an ultraviolet light emitting diode may implement a white light with a fluorescent material containing a R.G.B (Red. Green.Blue) phosphor.
그러나, 이러한 종래의 방식으로 백색 발광다이오드를 만들 경우, 청색 발광 다이오드 또는 자외선 발광다이오드에서 발광한 빛이 포스퍼를 형광시켜 백색광을 만들기 때문에, 효율이 많이 저하되게 되며, 또한 조립에도 많은 어려움이 있다.However, when the white light emitting diode is manufactured by such a conventional method, since the light emitted from the blue light emitting diode or the ultraviolet light emitting diode fluoresces the phosphor to produce white light, the efficiency is greatly reduced, and there are also many difficulties in assembly. .
더욱이 형광물질을 어떻게 적절히 조절하는 가에 따라, 최종 방출되는 빛의 색깔이 변경될 소지가 많으며, 휘도와 광출력에도 영향을 주게 된다.Moreover, depending on how the phosphor is properly controlled, the color of the final emitted light is likely to change, affecting the brightness and light output.
따라서, 대량 생산시 이러한 변수를 줄이고, 일정한 특성의 백색 발광다이오드의 제작이 어려우며, 높은 생산 수율도 얻기가 어렵다.Therefore, it is difficult to reduce these variables in mass production, to manufacture a white light emitting diode having a certain characteristic, and to obtain a high production yield.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 양면 연마된(Double side polished) 사파이어 기판을 사용하여, 기판의 상부와 하부면에 청색과 노란색 발광다이오드 구조를 성장하여 백색광을 방출할 수 있으며, 광 출력을 증가시키고, 제조 경비를 낮출 수 있으며, 조립을 간단히 할 수 있어 대량생산을 할 수 있는 백색 발광 다이오드를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described above, using a double side polished sapphire substrate, to grow a blue and yellow light emitting diode structure on the upper and lower surfaces of the substrate to emit white light The purpose of the present invention is to provide a white light emitting diode that can increase the light output, lower the manufacturing cost, and simplify the assembly, thereby enabling mass production.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 기판의 일면에 n타입 제 1 질화갈륨층, 청색광을 방출하는 제 1 양자 우물(quantum well) 적층 구조와 p 타입 제 1 질화갈륨층이 순차적으로 적층되어 있으며, 수직선상으로 상기 p 타입 제 1 질화갈륨층에서 n 타입 제 1 질화갈륨층의 일 부분까지 메사(Mesa) 식각되어 제거된 상기 n 타입 제 1 질화갈륨층의 상부에 n-전극을, p 타입 제 1 질화갈륨층의 상부에 각각 p-전극들이 형성되어 있는 청색 발광 다이오드와;A preferred aspect for achieving the above object of the present invention is an n-type first gallium nitride layer on one surface of the substrate, a first quantum well stacked structure for emitting blue light and a p-type first nitride Gallium layers are sequentially stacked, and an upper portion of the n-type first gallium nitride layer removed by mesa etching from the p-type first gallium nitride layer to a portion of the n-type first gallium nitride layer in a vertical line. A blue light emitting diode in which n-electrodes are formed on the p-type first gallium nitride layer, respectively;
상기 기판의 타면에 n타입 제 2 질화갈륨층, 노란색 광을 방출하는 제 2 양자 우물 적층 구조와 p 타입 제 2 질화갈륨층이 순차적으로 적층되어 있으며, 수직선상으로 상기 p 타입 제 2 질화갈륨층에서 n 타입 제 2 질화갈륨층의 일 부분까지 메사 식각되어 제거된 상기 n 타입 제 2 질화갈륨층의 하부에 n-전극을, p 타입 제 2 질화갈륨층의 하부에 n-전극이 각각 형성되어 있는 노란색 발광 다이오드로 구성된 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드가 제공된다.The n-type second gallium nitride layer, a second quantum well stack structure that emits yellow light, and a p-type second gallium nitride layer are sequentially stacked on the other surface of the substrate, and the p-type second gallium nitride layer is arranged vertically. N-electrodes are formed below the n-type second gallium nitride layer, which is mesa-etched to a portion of the n-type second gallium nitride layer, and n-electrodes are formed below the p-type second gallium nitride layer, respectively. A white light emitting diode is provided, comprising a yellow light emitting diode.
도 1은 일반적인 발광 다이오드가 패키징된 부분 단면도이다.1 is a partial cross-sectional view of a typical light emitting diode packaged.
도 2a 내지 2g는 본 발명에 따른 백색광 발광 다이오드의 제조 공정도이다.2A to 2G are manufacturing process diagrams of a white light emitting diode according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드에서 구현된 백색광이 출력되는 상태를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a state in which white light implemented in a white light emitting diode according to the present invention is output.
도 4는 청색 발광 다이오드의 양자 우물 적층 구조를 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a quantum well stack structure of a blue light emitting diode.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
40 : 반도체 레이저 다이오드 어레이 71,72 : n 타입 제 1과 2 질화갈륨층40 semiconductor laser diode array 71,72 n-type first and second gallium nitride layers
73,75 : 양자 우물 적층 구조 74,76 : p 타입 제 1과 2 질화갈륨층73, 75 quantum well laminated structure 74, 76 p-type first and second gallium nitride layer
83,84,111,121 : n-전극 81,82,111,122 : p-전극83,84,111,121: n-electrode 81,82,111,122: p-electrode
91,93,95 : 양자우물층 92,94 : 배리어층91,93,95: quantum well layer 92,94: barrier layer
110 : 노란색 발광다이오드 120 : 청색 발광다이오드110: yellow light emitting diode 120: blue light emitting diode
125 : 절연성 접착제 130 : 청색광125: insulating adhesive 130: blue light
140 : 노란색광 150 : 백색광140: yellow light 150: white light
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 사파이어(Al2O3)기판, 실리콘 카바이드(SiC)기판과 질화갈륨 기판 등 중 어느 하나의 기판의 상, 하면을 연마하여, 상면에는 노란색(Yellow) 발광다이오드를 제조하고, 하면에는 청색(Blue) 발광다이오드를 제조하여, 노란색 광과 청색 광이 합쳐져 백색광을 구현하는 것을 특징으로 한다.The present invention is to polish the upper and lower surfaces of any one of a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, silicon carbide (SiC) substrate, gallium nitride substrate, and the like, to produce a yellow light emitting diode on the upper surface, By manufacturing a blue light emitting diode, yellow light and blue light are combined to implement white light.
도 2a 내지 2g는 본 발명에 따른 백색광 발광 다이오드의 제조 공정도로서, 기판(70)의 상, 하부에 실리콘으로 n 타입 도핑된 n타입 제 1과 2 질화갈륨층(71,72)을 각각 성장시킨다.(도 2a) 이때, 성장되는 n타입 제 1과 2 질화갈륨층(71,72)의 두께는 1 ~ 4 ㎛이다.2A to 2G illustrate a manufacturing process diagram of a white light emitting diode according to the present invention, in which n-type first and gallium nitride layers 71 and 72 doped with n-type doped with silicon are respectively grown on and under the substrate 70. (FIG. 2A) At this time, the thicknesses of the n-type first and second gallium nitride layers 71 and 72 to be grown are 1 to 4 μm.
그 후에, 상기 n 타입 제 1 질화갈륨층(71)의 상부에 청색광을 방출하는 양자 우물적층 구조(73)를 성장시키고, 상기 양자 우물(quantum well: QW) 적층 구조(73)의 상부에 마그네슘(Mg)으로 p 타입 도핑된 p 타입 제 1 질화갈륨층(74)을성장시켜 청색 발광다이오드의 기본적인 구조 완성시킨다.(도 2b)Thereafter, a quantum well stack structure 73 emitting blue light is grown on the n-type first gallium nitride layer 71, and magnesium is deposited on the quantum well (QW) stacked structure 73. The p-type doped p-type gallium nitride layer 74 is grown to Mg to complete the basic structure of the blue light-emitting diode (FIG. 2B).
그런 다음, 온도를 내리고, n 타입 제 2 질화갈륨층(72)의 하부에 노란색 광을 방출하는 양자 우물 적층 구조(75)를 성장시키고, 상기 노란색 광을 방출하는 양자 우물 적층 구조(75)의 하부에 마그네슘(Mg)으로 p 타입 도핑된 p 타입 제 2 질화갈륨층(76)을 성장시켜 노란색 발광다이오드의 기본적인 구조 완성시킨다.(도 2c)Then, the temperature is lowered, a quantum well stack structure 75 for emitting yellow light is grown under the n-type second gallium nitride layer 72, and the yellow quantum well stack structure 75 for emitting the yellow light is formed. The p-type second gallium nitride layer 76 doped with magnesium (Mg) at the bottom is grown to complete the basic structure of the yellow light emitting diode (FIG. 2C).
여기서, 상기 도 2b에 도시된 공정 후, n 타입 제 2 질화갈륨층(72)이 상부에 위치하도록 제조된 소자를 180° 회전시켜, 도 2c의 노란색 발광다이오드를 제조하는 것이 공정 상 수월하다.Here, after the process illustrated in FIG. 2B, it is easy to manufacture the yellow light emitting diode of FIG. 2C by rotating the device manufactured so that the n-type second gallium nitride layer 72 is positioned at an upper angle of 180 °.
이와 같이, 청색 광을 방출하는 양자 우물 적층 구조(73)는 In을 18 ~ 25%로 하고, Ga을 82 ~ 75%의 조성을 갖는 통상 사용되는 InGaN의 반도체 화합물의 적층 구조로 제조하면 청색 광이 방출된다.As described above, when the quantum well stacking structure 73 emitting blue light is made of a laminated structure of a conventionally used InGaN semiconductor compound having an In of 18 to 25% and a Ga of 82 to 75%, Is released.
그리고, 노란색 광을 방출하는 양자 우물 적층 구조(75)는 In을 65 ~ 70%로 하고, Ga을 35 ~ 30%의 조성을 갖는 InGaN의 반도체 화합물의 적층 구조로 제조하면 노란색 광이 방출된다.In the quantum well stack structure 75 emitting yellow light, yellow light is emitted when In is made of 65 to 70% of In, and Ga is made of a stacked structure of InGaN semiconductor compound having a composition of 35 to 30%.
상기 기본적인 청색 및 노란색 발광다이오드의 구조를 제조한 후, 청색 발광 다이오드의 구조에서 수직선상으로 p 타입 제 1 질화갈륨층(74)에서 n 타입 제 1 질화갈륨층(71)의 일 부분까지 메사(Mesa) 식각하여 제거하고, 노란색 발광 다이오드의 구조에서도 수직선상으로 p 타입 제 2 질화갈륨층(76)에서 n 타입 제 2 질화갈륨층(72)의 일 부분까지 메사(Mesa) 식각하여 제거한다.(도 2d)After fabricating the basic blue and yellow light emitting diode structures, the mesa (p-type first gallium nitride layer 74 to a portion of the n-type first gallium nitride layer 71 in a vertical line in the structure of the blue light emitting diode) Mesa) is removed and removed from the p-type second gallium nitride layer 76 to a portion of the n-type second gallium nitride layer 72 in a vertical line in the structure of the yellow light emitting diode. (FIG. 2D)
마지막으로, 청색 및 노란색 발광 다이오드의 구조에서 메사 식각된 상기 n 타입 제 1 질화갈륨층(71)의 상부와 n 타입 제 2 질화갈륨층(72)의 하부에 각각 n-전극들(83,84)을 형성하고, 상기 p 타입 제 1 질화갈륨층(74)의 상부와 p 타입 제 2 질화갈륨층(76)의 하부에 각각 p-전극들(81,82)을 형성하면, 본 발명의 백색 발광 다이오드의 제조는 완료된다.(도 2e)Finally, the n-electrodes 83 and 84 are respectively disposed on the upper portion of the n-type first gallium nitride layer 71 and the lower n-type second gallium nitride layer 72 mesa-etched in the blue and yellow light emitting diode structures. ) And p-electrodes 81 and 82 are formed above the p-type first gallium nitride layer 74 and below the p-type second gallium nitride layer 76, respectively. Fabrication of the light emitting diode is complete (FIG. 2E).
이렇게 청색 양자 우물 적층 구조를 먼저 성장시키고, 노란색 양자 우물 적층 구조를 나중에 성장시키는 것은 노란색 양자 우물 적층 구조의 조성이 In의 함유량이 많고, 성장 온도가 상대적으로 낮기 때문에, 노란색 양자 우물 적층 구조를 나중에 성장시키는 것이 바람직하다.The blue quantum well stack structure is grown first, and the yellow quantum well stack structure is later grown because the yellow quantum well stack structure has a high In content and relatively low growth temperature. It is desirable to grow.
여기에, 백색 발광 다이오드를 패키징하기 위해서는, 도 2f에 도시된 바와 같이, 청색 발광 다이오드의 전극들(82,84)이 패키징되는 접착면과 수평을 유지하기 위하여, 벌크(Bulk) 금속(90,91)을 상기 전극들(82)과 전기적 접속 및 접착시켜 패키징하는 것이 바람직하다.Here, in order to package the white light emitting diode, as shown in FIG. 2F, in order to keep the electrodes 82 and 84 of the blue light emitting diode horizontal with the packaged adhesive surface, the bulk metal 90, It is preferable to package 91 by electrically connecting and bonding the electrodes 82.
도 3은 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드에서 구현된 백색광이 출력되는 상태를 도시한 도면으로서, 기판(70)의 양면에 제조된 노란색 발광 다이오드(110)와 청색 발광 다이오드(120)의 p 전극들(112,122)과 n 전극들(111,121)은 각각 외부의 전원과 전기적으로 접속되어 있고, 청색 발광 다이오드(120)의 전극들(121,122)은 절연성 접착제(125)에 의해 리드프레임(40)의 접시모양의 광 반사판에 접착되어 있다.FIG. 3 is a view illustrating a state in which white light implemented in a white light emitting diode according to the present invention is output, and p electrodes of a yellow light emitting diode 110 and a blue light emitting diode 120 manufactured on both surfaces of a substrate 70. The 112 and 122 electrodes and the n electrodes 111 and 121 are electrically connected to an external power source, respectively, and the electrodes 121 and 122 of the blue light emitting diode 120 are formed in the shape of a plate of the lead frame 40 by the insulating adhesive 125. It is adhere | attached on the light reflection plate of.
노란색 발광 다이오드(110)와 청색 발광 다이오드(120)가 동작되어, 노란색광(140)과 청색 광(130)을 방출되는데, 노란색 광(140)과 청색 광(130)은 합쳐져 백색광(150)으로 패키징 외부로 방출된다.The yellow light emitting diode 110 and the blue light emitting diode 120 are operated to emit the yellow light 140 and the blue light 130. The yellow light 140 and the blue light 130 are combined to form the white light 150. Emitted out of the packaging.
물론, 상기 절연성 접착제(125)는 청색 발광 다이오드(120)에서 방출되는 청색광(130)을 투과할 수 있는 물질이어야 하며, 이렇게 투과된 청색광(130)은 리드프레임(40)의 접시모양의 광 반사판에서 반사되어, 노란색광(140)과 합쳐져 백색광(150)으로 외부로 방출된다.Of course, the insulating adhesive 125 should be a material that can transmit the blue light 130 emitted from the blue light emitting diode 120, the blue light 130 thus transmitted is a plate-shaped light reflector of the lead frame 40 Reflected in, is combined with the yellow light 140 is emitted to the outside as white light (150).
이와 같이, 본 발명은 청색 및 노란색 발광 다이오드를 기판의 양면에 제조하여, 백색 발광다이오드로 구현하기 위해서는, 실제로 청색광과 노란색광의 휘도 조절이 필요하다.As described above, in the present invention, blue and yellow light emitting diodes are manufactured on both sides of a substrate, and thus, to realize a white light emitting diode, it is necessary to actually adjust luminance of blue light and yellow light.
두 광의 휘도를 조절하는 방법은 하기와 같이 여러 가지 방법이 있다.There are various ways to adjust the brightness of the two lights as follows.
1. 각 광의 웰(Well) 수를 조절한다.1. Adjust the number of wells of each light.
즉, 청색광의 휘도가 높아 최종적으로 발광되는 색이 푸른빛을 나타내면, 청색 발광 다이오드의 웰 수를 줄이고, 노란색 광의 웰 수를 증가시킨다. 반대의 경우에도 역시, 두 광의 웰 수를 조절하여 백색광을 구현할 수 있는 것이다.That is, when the luminance of blue light is high and the color finally emitted is blue, the number of wells of the blue light emitting diode is reduced and the number of wells of yellow light is increased. In the opposite case, too, the white light may be realized by adjusting the number of wells of the two lights.
2. 청색 발광다이오드의 광이 강할 경우, 청색 발광다이오드의 칩 사이즈를 줄여 광 출력을 조절할 수 있다. 반대의 경우는, 노란색 발광다이오드의 칩 사이즈로 조절할 수 있다.2. When the light of the blue light emitting diode is strong, the light output can be adjusted by reducing the chip size of the blue light emitting diode. In the opposite case, the chip size of the yellow light emitting diode can be adjusted.
3. 청색 발광다이오드의 광이 강할 경우, 청색 발광다이오드의 광 출력 부분의 사이즈를 줄여 광을 조절할 수 있다.3. When the light of the blue light emitting diode is strong, it is possible to control the light by reducing the size of the light output portion of the blue light emitting diode.
4. 상기 1 ~ 3의 방법을 적절히 조합하여, 백색 발광다이오드의 광의 색깔을백색이 되도록 조절한다.4. By appropriately combining the methods of 1 to 3, the color of the light of the white light emitting diode is adjusted to be white.
도 4는 청색 발광 다이오드의 양자 우물 적층 구조를 도시한 단면도로서, 양자 우물 적층 구조는 n 타입 질화갈륨층(71)의 상부에 제 1 양자 우물층(91), 제 1 배리어(Barrier)층(92), 제 2 양자 우물층(93), 제 2 배리어층(94)과 제 3 양자 우물(95)로 이루어져 있다.4 is a cross-sectional view illustrating a quantum well stack structure of a blue light emitting diode, and the quantum well stack structure includes a first quantum well layer 91 and a first barrier layer (above the n-type gallium nitride layer 71). 92), a second quantum well layer 93, a second barrier layer 94 and a third quantum well 95.
이러한, 양자 우물층은 전술된 백색광을 구현하기 위하여, 조절되는 웰을 지칭하며, 도 4에서 하나의 웰을 증가시키려면, 배리어층을 성장시키고, 그 상부에 양자 우물층을 성장시키면 된다.Such a quantum well layer refers to a well that is controlled to realize the above-described white light. To increase one well in FIG. 4, a barrier layer may be grown and a quantum well layer may be grown thereon.
만약, 기존의 R.G.B 발광 다이오드를 사용하여, 본 발명의 사상을 적용하여 백색 발광 다이오드를 구현하면, 3개의 발광 다이오드를 동작시키기 위한 전원이 본 발명보다 더 많이 필요로 하게 되는 문제점이 있고, 기존의 형광 물질을 사용하는 경우, 형광 물질을 통하여 백색광이 출력되기 때문에, 본 발명에 따른 백색 발광 다이오드의 백색광 출력보다는 낮다.If using a conventional RGB light emitting diode, if the white light emitting diode is implemented by applying the idea of the present invention, there is a problem that requires more power than the present invention to operate three light emitting diodes, When using a fluorescent material, since white light is output through the fluorescent material, it is lower than the white light output of the white light emitting diode according to the present invention.
더불어, 비용적인 측면에서도, 본 발명은 R.G.B 발광 다이오드 및 형광 물질을 사용한 기존의 백색 다이오드보다 저렴하여 제조 원가를 낮출 수 있는 장점이 있다.In addition, in terms of cost, the present invention has the advantage that the manufacturing cost is lower than the conventional white diode using the R.G.B light emitting diode and the fluorescent material.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 양면 연마된(Double side polished) 사파이어 기판을 사용하여, 기판의 상부와 하부면에 청색과 노란색 발광다이오드 구조를 성장하여 백색광을 방출할 수 있어, 광 출력을 증가시키고, 제조 경비를 낮출 수 있으며, 조립을 간단히 할 수 있어 대량 생산을 할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention uses a double side polished sapphire substrate to grow blue and yellow light emitting diode structures on the upper and lower surfaces of the substrate to emit white light, thereby increasing light output. It is possible to reduce the manufacturing cost, and to simplify the assembly, there is an effect that can be mass-produced.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.
Claims (4)
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