KR101263934B1

KR101263934B1 - 발광다이오드 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR101263934B1
Application number: KR1020060046213A
Authority: KR
Inventors: 김철세; 소회섭
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2013-05-10
Also published as: US8247834B2; KR20070113406A; US20070272933A1; CN100539222C; CN101079463A

Abstract

본 발명은 발광다이오드에 관한 것으로, 특히 편광된 빛을 발산하는 발광다이오드에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 빛이 발산되는 발광다이오드 칩의 적층 구조의 상부에 그리드(grid) 형태의 전극을 구성함으로써, 반사형 편광기능이 구비된 발광다이오드를 제공하는 것이다.

이로 인하여, 상기 발광다이오드 내부에서 빛의 선택적 투과와 반사에 의해 상기 발광다이오드에서 발산된 빛은 특정 수평성분의 선형편광을 갖게 되어, 특정 선형편광을 얻기 위한 별도의 부자재가 필요치 않으므로, 공정비용 절감 및 공정의 생산성이 향상되게 된다.

또한, 상기 발광다이오드 그 내부에서 빛의 선택적 투과와 반사에 의한 재생이 반복되어 높은 광효율을 얻을 수 있다.

질화 갈륨 발광다이오드, 그리드 전극, 액정표시장치

Description

발광다이오드 및 그의 제조방법{Light emitting diode and method of manufacturing thesame }

도 1은 질화물 반도체 발광다이오드 칩의 적층구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드의 모습을 개략적으로 도시한 도면.

도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편광특성을 갖는 발광다이오드 적층구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 도 3의 발광다이오드 적층구조에서 빛이 발산되는 모습을 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예의 구체적인 일례로써 상술한 발광다이오드를 이용한 액정표시장치의 분해 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

121 : 사파이어 기판 123 : 버퍼층

125 : n형 GaN층 127 : InGaN/GaN활성층

129 : p형 GaN층 131 : 투명전극

133 : 그리드(grid) 전극 135 : n형 금속전극

137 : 발광다이오드 칩 139 : 반사판

최근 새로운 영상매체의 비약적인 발전에 있어서, 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 소형, 저소비전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있다.

실용화되어 있는 발광다이오드의 재료로서 AlGaAs, GaAlp, GaP, InGaAlP등의 5족원소로 As, P를 사용한 3-5족 화합물 반도체가 적색, 황색, 녹색 발광용으로서 이용되고, 녹색, 청색용으로서는 GaN계 화합물 반도체가 이용된다.

도 1은 질화물 반도체 발광다이오드 칩의 적층구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 일반적인 질화 갈륨계 발광다이오드 칩(37)은 사각형 형상을 가지며, 사파이어 기판(21) 상에 버퍼층(23), n형 GaN층(25), InGaN/GaN활성층(27), p형 GaN층(29), 투명전극(31), n형 금속전극(35) 및 p형 금속전극(33)으로 구성된다.

질화 갈륨계 발광다이오드 칩(37)은 절연체인 사파이어 기판(21)을 사용하므로, 전극(33, 35)을 형성하기 위해 n형 GaN층(25)을 계단형 형태로 일부 식각하여 Top-Top방법으로 전극을 배치한다.

즉, 상기 n형 금속전극(35)은 상기 노출된 n형 GaN층(25)의 일 모서리에 구성되며, 상기 p형 금속전극(33)은 상기 투명전극(31) 상에 구성된다.

상기 사파이어 기판(21) 대신에 실리콘 카바이드(SiC)를 사용하여 구성할 수도 있으며, 상기 버퍼층(23)으로는 GaN, AlN, AlGaN 또는 InGaN 등이 이용되나 일반적으로는 사파이어 절연기판(21) 상에 유기금속화학기상증착방법(metal organic chemical vapor deposition : MOCVD)을 이용한 GaN를 증착하여 버퍼층(23)을 형성한다.

또한, 상기 n형 전극(35)으로는 Ti/Al을, p형 전극(33)으로는 Ni/Au를 이용하여 형성하며, 상기 투명전극(31)은 투과도가 높은 ITO를 사용하여 형성한다.

상기에서 n형 GaN층(25)은 주로 Si를 도핑하여 형성하며, p형 GaN층(29)과, InGaN/GaN 활성층(27)은 주로 Mg를 도핑하여 형성한다.

이로 인하여, 상기 질화 갈륨계 발광다이오드 칩(37)은 p형 금속전극(33)을 통해 들어오는 정공과 n형 금속전극(35)을 통해 들어오는 전자가 InGaN/GaN 활성층(27)에서 결합하여 빛을 방출하게 된다.

이러한 질화 갈륨계 발광다이오드 칩(37)을 사용하는 발광다이오드는 자체 발광요소를 갖지 못하여 별도의 광원을 요구하는 각종 광고판이나, 액정표시장치 등 다양한 분야에 폭넓게 사용되고 있다.

그러나, 상기 발광다이오드 칩(37)에서 발산된 빛은 여러 가지 선형편광이 혼재된 자연 산란광으로, 액정표시장치 등과 같이 특정 편광성분만을 선택적으로 필요로 할 시에는 편광판과 같은 별도의 부자재를 구성해야 한다.

그러나 이 역시, 발광다이오드 칩(37)으로부터 출사된 산란광 내에는 여러 가지 선형편광이 혼재되어 있으므로, 발광다이오드 칩(37)으로부터 출사된 광은 제일 처음 접하게 되는 편광판을 통과하면서 50% 정도가 손실되고, 편광판을 비롯한 액정층을 통과하는 과정 중에 흡수 및 반사되어 또 다시 일부가 손실되어, 휘도 면에서 매우 취약한 단점을 나타낸다.

본 발명은 특정 편광성분을 갖는 발광다이오드를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 공정비용 절감 및 공정의 생산성 향상을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 투명기판 상에 적층되어 있는 버퍼층과; 상기 버퍼층 상부에 적층되며, 일측 모서리가 노출된 n형 GaN층과; 상기 n형 GaN층 상부에 구성되는 InGaN/GaN활성층과; 상기 InGaN/GaN활성층 상부에 위치하는 p형 GaN층과; 상기 p형 GaN층 상부에 위치하는 투명전극과; 상기 투명전 극 상에 형성되는 그리드(grid) 전극과; 상기 n형 GaN층의 노출된 일측 모서리에 구성된 n형 금속전극과; 상기 투명기판의 배면에 구성된 반사판을 포함하는 발광다이오드 칩을 제공한다.

상기 InGaN/GaN활성층에 의해 빛이 방출되는 것을 특징으로 하며, 상기 방출된 빛은 상기 그리드 전극의 배열방향과 평행한 P파와, 상기 P파와 수직한 S파가 1:1로 혼재되어 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 P파는 상기 그리드 전극을 투과하며, 상기 S파는 반사되는 것을 특징으로 하며, 상기 반사된 S파는 상기 투명기판의 배면에 구성되는 반사판에 의해 재반사되고, 재반사된 상기 S파성분 중 상기 그리드 전극과 평행한 편광성분을 잃은 반은 상기 그리드 전극을 투과하고 재반사된 상기 S파성분 중 상기 그리드 전극과 평행한 편광성분을 잃지 않은 나머지 반은 상기 그리드 전극에서 다시 반사되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제조방법을 살펴보면, 투명기판을 준비하는 단계와; 상기 투명기판 상에 버퍼층을 성장시키는 단계와; 상기 버퍼층이 형성된 기판의 상부에 n형 GaN층을 결정성장 시키는 단계와; 상기 n형 GaN층을 마스크를 사용하여 일측 모서리가 노출된 계단형으로 식각하는 단계와; 상기 n형 GaN층 상부에 InGaN/GaN활성층을 형성하는 단계와; 상기 InGaN/GaN활성층 상부에 p형 GaN층을 형성하는 단계와; 상기 p형 GaN층 상부에 투명전극을 형성하는 단계와; 상기 n형 GaN층의 노출된 일측 모서리에 n형 금속전극을, 투명전극 상부에 그리드 전극을 각각 형성하는 단계와; 상기 투명기판의 하부에 반사판을 형성하는 단계를 포함하는 발광다이오드 칩 제조방법을 제공한다.

상기 투명기판은 사파이어 기판 또는 실리콘 카바이드(SiC) 중 하나를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하며, 상기 그리드 전극은 도전성 금속을 증착하여 포 토리소그라피(photo lithography) 공정을 통해 그리드 형태로 패터닝하여 구성하는 것을 특징으로 한다. ,

또한, 상기 반사판은 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착(evaporation) 등을 통해 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 각 층들은 앞서 전술한 식각공정 외에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy), VPE(Vapor Phase Epitaxy)등의 선택된 하나의 방법을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 발광다이오드 칩을 포함하는 발광다이오드에 있어서, 제어부가 실장된 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판과 와이어링부을 사이에 두고 연결되며, 그리드 전극이 형성된 상기 발광다이오드 칩과; 상기 발광다이오드 칩의 주변부를 감싸는 형광물질과; 상기 발광다이오드 칩을 포함하여, 형광물질 상부에 구성되는 렌즈와; 상기 렌즈를 사이에 두고 이격되어 구성되는 반사프레임을 포함하는 발광다이오드를 제공한다.

상기 인쇄회로기판은 발광다이오드 구동 시 발생되는 열을 방출시키기 위하여 메탈코어로 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 발광다이오드를 포함하는 액정표시장치에 있어서, 커버버툼과; 상기 커버버툼 내면에 배치되며, 특정 편광특성을 갖는 다수개의 발광다이오드와; 상기 발광다이오드 상부에 형성되며, 상기 각각의 발광다이오드가 관통되는 관통홀이 구성되어 있는 반사시트와, 양면에 각각 피라미드 패턴과 엠보싱 패턴이 구성된 혼합판, 그리고 확산판과 다수의 광학시트를 더욱 포함하는 백라이트 유 닛과; 상기 백라이트 유닛을 테두리하는 사각테 형상의 서포트메인과; 상기 백라이트 유닛 상에 안착되며, 일측에 인쇄회로기판이 구성된 액정패널과; 상기 액정패널의 가장자리를 테두리하며, 상기 서포트메인 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드의 모습을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 단면구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 발광다이오드(141)는 제어부가 실장된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB(149)) 상에 양측으로 이격된 공간을 가지며, 반사프레임(143)이 형성되고, 상기 반사프레임(143)의 이격된 공간에는 편광특성을 갖는 발광다이오드 칩(137)이 와이어링부(150)를 사이에 두고 인쇄회로기판(149)과 맞닿아 있으며, 상기 발광다이오드 칩(137)의 주변에는 형광물질(147)이 감싸고 있다.

또한, 상기 형광물질(147) 및 발광다이오드 칩(137) 상부에는 발광다이오드 칩(137)에서 나오는 빛을 균일하게 발산하기 위하여 렌즈(145)가 구비된다.

상기 발광다이오드 칩(137)에 전압전류가 인가되면 빛이 방출되는데, 상기 방출된 빛은 형광물질(147)에 입사된 후 다시 렌즈(145)를 통해 외부로 발산된다.

이때, 상기 반사프레임(143)은 상기 발광다이오드 칩(137)의 발광 시 수반되는 고온의 열을 외부로 배출하며, 반사효율이 높은 재질로 구성한다.

또한, 인쇄회로기판(149)으로 방열 기능을 겸비한 메탈코어(metal core) 인쇄회로기판이 사용될 수 있으며, 상기 발광다이오드(141)는 각각 적, 녹, 청색 등의 착색된 투명 합성수지로 이루어질 수 있다.

상기 전술한 구성은 일반적인 발광다이오드(141)의 구조와 유사하지만 본 발명은 특히 발광다이오드 칩(137)이 특정 편광특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

이에 대해서는 도 3에 도시한 발광다이오드 칩(137)의 적층구조를 참조하여 자세하게 설명하도록 하겠다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편광특성을 갖는 발광다이오드 적층구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 발광다이오드 칩(137)은 사각형 형상을 가지며, 사파이어 기판(121) 상에 버퍼층(123), n형 GaN층(125), InGaN/GaN활성층(127), p형 GaN층(129), 투명전극(131), n형 금속전극(135) 및 그리드(grid) 전극(133)으로 구성된다.

상기 질화 갈륨계 발광다이오드 칩(137)은 절연체인 사파이어 기판(121)을 사용하므로, 전극(133, 135)을 형성하기 위해 n형 GaN층(125)을 계단형 형태로 일부 식각하여 Top-Top방법으로 전극을 배치한다.

즉, 상기 n형 금속전극(135)은 상기 노출된 n형 GaN층(125)의 일 모서리에 구성되며, 상기 그리드 전극(133)은 상기 투명전극(131) 상에 그리드(grid) 형태로 구성하는 것을 특징으로 하며, 상기 사파이어 기판(121)의 배면에는 반사판(139)을 더욱 구성한다.

이때, 상기 n형 금속전극(135)과 그리드 전극(133)은 InGaN/GaN 활성층(127)을 발광시키기 위한 구동전원의 인가 수단으로, 반도체의 일함수와 잘 맞는 일함수를 가지는 오믹(ohmic) 접촉용 금속으로 형성한다.

이로 인하여, 상기 질화 갈륨계 발광다이오드 칩(137)은 그리드 전극(133)을 통해 들어오는 정공과 n형 금속전극(135)을 통해 들어오는 전자가 InGaN/GaN 활성층(127)에서 결합하여 빛을 방출하게 되며, 상기 방출된 빛은 선형편광된 빛만을 방출하게 된다.

이에 대하여 좀더 자세하게 살펴보면, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 발광다이오드 칩(137)의 n형 금속전극(135)과 그리드 전극(133)을 통해서 전원이 인가되면 p형 GaN층(129)을 통해 들어오는 정공이 n영역으로, n형 GaN층(125)을 통해 들어오는 전자가 p영역으로 침투하게 되면, InGaN/GaN 활성층(127)에서 결합하면서 빛을 방출하게 된다. 이 빛은 비편광되어 있어 그리드 전극(133)과 평행한 S파성분과 그리드 전극(133)과 수직인 P파성분이 혼재되어 있다.

이때, P파성분의 경우 전기장 방향이 그리드 전극(133)과 수직이므로 P파성분은 그리드 전극(133)을 느끼지 못하고 통과하게 되는 반면, S파성분의 경우 반사되게 된다.

상기 반사된 S파성분의 빛은 상기 기판(121) 하부에 구성된 반사판(139)에 의한 반사를 통해 또 다시 P파성분과 혼재된 산란광으로 재생되어 방출하게 되어, 이의 P파성분은 다시 투과되고 S파성분은 다시 반사된다.

그러나, 상기 S파성분은, 기판(121)의 두께가 빛이 매질내에서 다른 입자와 충돌하지 않고 갈 수 있는 평균 거리(coherence length)보다 클 경우에 그리드 전극(133)과 평행한 편광성분을 잃게 되어 반사된 빛의 반은 다시 투과하게 된다.

이로 인하여, 본 발명에 따른 발광다이오드 칩(137)은 그 내부에서 빛의 편광특성에 따른 선택적 투과와 반사에 의한 재생이 끊임없이 반복된다. 이 같은 빛의 편광특성에 따른 선택적 투과와 반사에 의한 재생이 끊임없이 반복되어, 광 효율이 크게 향상되게 된다.

이때, 도시하지는 않았지만 본 발명에 따른 발광다이오드 칩(137)의 형성과정을 살펴보면, 상기 버퍼층(123)은 전위(dislocation)같은 결함의 생성을 최소화하고 결함의 전파를 억제하기 위한 기능을 하며 저온 버퍼층 성장기술을 사용하여 형성할 수 있다.

상기 기판으로는 사파이어 기판(121) 대신에 실리콘 카바이드(SiC)를 사용하여 구성할 수도 있으며, 상기 버퍼층(123)으로는 GaN, AlN, AlGaN 또는 InGaN 등이 이용되나, 일반적으로는 사파이어 절연기판(121) 상에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 나 MBE(Molecular Beam Epitaxy)나 VPE(Vapor Phase Epitaxy)등의 방법을 사용하여 GaN를 증착하여 버퍼층(123)을 형성한다.

상기 질화 갈륨계 발광다이오드 칩 형성방법은 사파이어 기판(121) 상에 버퍼층(123), n형 GaN층(125)을 결정성장 시킨 다음 n형 GaN층(125)의 일정영역 상부에 마스크를 위치하여 n형 GaN층(125)의 마스크 외의 영역을 식각한다. 이때, n형 GaN층(125)의 마스크 외의 영역을 완전히 식각하지 않고 일정 영역 남겨두어 일측 모서리가 개구된 계단형 형태로 형성한다.

이때, 개구된 부분은 이후 전극이 형성될 영역에 해당한다.

다음으로, 상기 n형 GaN층(125)의 상부에 InGaN/GaN 활성층(127)을 결정성장 시킨다.

다음으로 마스크공정을 이용하여 상기 n형 GaN층(125)의 개구된 모서리가 노출되도록 일부를 제거한다.

다음으로 상기 InGaN/GaN 활성층(127)의 상부에 p형 GaN층(129)을 형성하는데, p형 GaN층(129)은 마스크공정을 통해 상기 InGaN/GaN 활성층(127)과 평면적으로 동일한 형상이 되도록 한다.

이때, 상기 사파이어 기판(121) 상에 형성되는 버퍼층(123), n형 GaN층(125), InGaN/GaN활성층(127), p형 GaN층(129)을 순차적으로 결정성장 시킨 후 한번에 식각하여 구성할 수도 있다.

다음으로, p형 GaN층(129) 전면에 투명전극(131)을 형성한다.

다음으로, 상기 투명전극(131)의 상부에 그리드 전극(133)을 형성하고, 상기 n형 GaN층(125)의 개구된 일측 모서리에 n형 금속전극(135)을 형성한다.

상기 그리드 전극(133) 및 n형 금속전극은 도전성 금속물질을 증착한 후에, 포토리소그라피(photo lithography)공정을 통해 형성할 수 있다.

또한, 상기 그리드 전극(133)과 p형 GaN층(129)층 사이에 형성되는 투명전극은 p형 GaN층(129)에서의 수평방향으로의 전류흐름을 원활하게 하기 위함으로, ITO(indium tin oxide)을 이용하여 형성한다.

이때, n형 GaN층(125)은 주로 Si를 도핑하여 낮은 접촉저항이 구현되도록 하며, 상기 n형 금속전극(135)으로는 Ti/Al을, 그리드 전극(133)으로는 Ni/Au를 이용 하여 형성한다.

또한, 상기 p형 GaN층(129)과, InGaN/GaN 활성층(127)은 주로 Mg를 도핑하여 형성한다.

상기 기판(121)의 배면에 구성되는 반사판(139)은 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착(evaporation) 등의 방법을 통해 형성한다.

이때, 상기 반사된 빛의 효율을 더욱 증가시키고자 할 경우 기판(121)과 반사판(139) 사이에 λ/4 플레이트(plate)와 같은 보상판을 사용하여 반사된 빛을 모두 투과시킬 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 발광다이오드 칩(137)에 그리드 전극(133)을 형성함으로써, 기존보다 개선된 광효율을 갖게 된다.

때문에 이러한 발광다이오드 칩(137)을 이용한 발광다이오드(도 2a의 141)는 액정표시장치와 같은 편광특성을 원하는 표시장치의 광원으로 사용할 경우에 광효율을 크게 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예의 구체적인 일례로써 상술한 발광다이오드를 이용한 액정표시장치의 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정패널(151) 그리고 이의 배면에 위치하는 백라이트 유닛(161)을 포함하며, 이중 백라이트 유닛(161)은 본 발명에 따른 발광다이오드(141)가 광원으로 사용된 직하형의 구조를 나타낸다.

먼저, 일측에 인쇄회로기판(153, 155)이 연결된 액정패널(151) 그리고 백라이트 유닛(161)과, 이들의 가장자리를 테두리하는 사각테 형상의 서포트메인(171)과, 백라이트 유닛(161)의 배면을 덮으면서 서포트메인(171)과 결합되는 커버버툼(181) 그리고 액정패널(151)의 전면 가장자리를 테두리하며 서포트메인(171)과 결합되는 사각테 형상의 탑커버(191)를 포함한다.

상기 백라이트 유닛(161)은 커버버툼(181)의 내면을 따라 다수개의 발광다이오드 인쇄회로기판(149)이 일정한 이격공간을 갖도록 배열하며, 그리고 이들 각각에는 본 발명에 따른 다수의 적, 녹, 청의 발광다이오드(141)를 차례로 실장한다.

또한, 이들 다수의 발광다이오드(141)가 통과할 수 있는 복수개의 관통홀(167)이 구성되어 적, 녹, 청의 발광다이오드(141)를 제외한 발광다이오드 인쇄회로기판(149)과 커버버툼(181) 내면 전체를 덮는 백색 또는 은색의 반사시트(169)를 포함하며, 다수의 적, 녹, 청의 발광다이오드(141)와 각각 대응되는 반사도트(163)가 부착된 투명아크릴판(165)과, 이의 상부로 개재된 복수장의 광학시트(157)를 포함한다. 그리고, 복수장의 광학시트(157)는 프리즘시트와 확산시트 등을 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 액정표시장치에서 액정패널(151)의 제 1 기판(미도시)의 외면에는 상기 발광다이오드(141)의 그리드 전극(도 3의 133)의 배열방향과 동일한 편광축을 갖는 제 1 편광판(미도시)이 부착될 수 있고, 제 2 기판(미도시)의 외면에는 제 1 편광판(미도시)과 수직한 편광축을 갖는 제 2 편광판(미도시)이 부착될 수 있다.

이때, 상기 그리드 전극(도 3의 133)의 배열방향과 상기 제 1 편광판(미도시)의 편광축을 동일하게 구성하게 되면, 기존의 제 1 편광판(미도시)만을 구성하여 특정 선형편광만 통과함으로써 광 로스(loss)가 발생하였을 경우에 비해 광효율을 2배 이상으로 증가시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 발광다이오드 칩(137)에 그리드 전극(133)을 형성함으로써, 상기 발광다이오드 칩(137)에서 발산되는 빛은 특정 편광특성을 갖게 되어 선택적 투과와 반사에 의한 재생을 통해 광효율이 크게 향상되게 된다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 발광다이오드 칩에 그리드 전극을 형성함으로써, 상기 발광다이오드에서 발산된 빛은 특정 수평성분의 선형편광을 얻을 수 있는 효과가 있어, 특정 선형편광 특성을 얻기 위한 별도의 부자재가 필요치 않으므로, 공정비용 절감 및 공정의 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 발광다이오드 그 내부에서 빛의 선택적 투과와 반사에 의한 재생이 반복되게 되어 높은 광효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims

투명기판 상에 적층되어 있는 버퍼층과;

상기 버퍼층 상부에 적층되며, 일측 모서리가 노출된 n형 GaN층과;

상기 n형 GaN층 상부에 구성되는 InGaN/GaN활성층과;

상기 InGaN/GaN활성층 상부에 위치하는 p형 GaN층과;

상기 p형 GaN층 상부 전면에 형성되는 투명전극과;

상기 투명전극 상에 형성되는 그리드(grid) 전극과;

상기 n형 GaN층의 노출된 일측 모서리에 구성된 n형 금속전극과;

상기 투명기판의 배면에 구성된 반사판

을 포함하는 발광다이오드 칩.
제 1 항에 있어서,

상기 InGaN/GaN활성층에 의해 빛이 방출되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 칩.
제 2 항에 있어서,

상기 방출된 빛은 상기 그리드 전극의 배열방향과 평행한 P파성분과, 상기 P파성분과 수직한 S파성분이 혼재되어 구성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 칩.
제 3 항에 있어서,

상기 P파성분은 상기 그리드 전극을 투과하며, 상기 S파성분은 상기 그리드 전극에서 반사되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 칩.
제 4 항에 있어서,

상기 반사된 S파성분은 상기 투명기판의 배면에 구성되는 반사판에 의해 재반사되고, 재반사된 상기 S파성분 중 상기 그리드 전극과 평행한 편광성분을 잃은 반은 상기 그리드 전극을 투과하고 재반사된 상기 S파성분 중 상기 그리드 전극과 평행한 편광성분을 잃지 않은 나머지 반은 상기 그리드 전극에서 다시 반사되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 칩.
투명기판을 준비하는 단계와;

상기 투명기판 상에 버퍼층을 성장시키는 단계와;

상기 버퍼층이 형성된 기판의 상부에 n형 GaN층을 결정성장 시키는 단계와;

상기 n형 GaN층을 마스크를 사용하여 일측 모서리가 노출된 계단형으로 식각하는 단계와;

상기 n형 GaN층 상부에 InGaN/GaN활성층을 형성하는 단계와;

상기 InGaN/GaN활성층 상부에 p형 GaN층을 형성하는 단계와;

상기 p형 GaN층 상부 전면에 투명전극을 형성하는 단계와;

상기 n형 GaN층의 노출된 일측 모서리에 n형 금속전극을, 상기 투명전극 상부에 그리드 전극을 각각 형성하는 단계와;

상기 투명기판의 하부에 반사판을 형성하는 단계

를 포함하는 발광다이오드 칩 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 투명기판은 사파이어 기판 또는 실리콘 카바이드(SiC) 중 하나를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 칩 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 그리드 전극은 도전성 금속을 증착하여 포토리소그라피(photo lithography) 공정을 통해 그리드 형태로 패터닝하여 구성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 칩 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 반사판은 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착(evaporation) 등을 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 칩 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 각 층들은 앞서 전술한 식각공정 외에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy), VPE(Vapor Phase Epitaxy)등의 선택된 하나의 방법을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 칩 제조방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 선택된 기재에 따른 발광다이오드 칩을 포함하는 발광다이오드에 있어서,

제어부가 실장된 인쇄회로기판과;

상기 인쇄회로기판과 와이어링부을 사이에 두고 연결되며, 그리드 전극이 형성된 상기 발광다이오드 칩과;

상기 발광다이오드 칩의 주변부를 감싸는 형광물질과;

상기 발광다이오드 칩을 포함하여, 형광물질 상부에 구성되는 렌즈와;

상기 렌즈를 사이에 두고 이격되어 구성되는 반사프레임을 포함하는 발광다이오드.
제 11 항에 있어서,

상기 인쇄회로기판은 발광다이오드 구동 시 발생되는 열을 방출시키기 위하여 메탈코어로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제 11 항에 기재된 발광다이오드를 포함하는 액정표시장치에 있어서,

커버버툼과;

상기 커버버툼 내면에 배치되며, 특정 편광특성을 갖는 다수개의 발광다이오드와;

상기 발광다이오드 상부에 형성되며, 상기 각각의 발광다이오드가 관통되는 관통홀이 구성되어 있는 반사시트와, 양면에 각각 피라미드 패턴과 엠보싱 패턴이 구성된 혼합판, 그리고 확산판과 다수의 광학시트를 더욱 포함하는 백라이트 유닛과;

상기 백라이트 유닛을 테두리하는 사각테 형상의 서포트메인과;

상기 백라이트 유닛 상에 안착되며, 일측에 인쇄회로기판이 구성된 액정패널과;

상기 액정패널의 가장자리를 테두리하며, 상기 서포트메인 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버

를 포함하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,

상기 투명기판과 상기 반사판 사이에 형성되는 λ/4 플레이트(plate)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 칩.