KR20060058525A - Light emitting diode using nanocrystal - Google Patents
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Abstract
나노크리스털을 이용한 발광 다이오드 및 그 제조 방법이 개시된다.Disclosed are a light emitting diode using a nanocrystal and a method of manufacturing the same.
개시되는 발광 다이오드는 1차 광원(primary light source) 소자; 및 상기 1차 광원 소자 위에 마련되고, 밴드갭(bandgap)이 서로 다른 복수개의 발광 나노크리스털(photoluminescent nanocrystal)로 이루어지는 2차 발광부;를 구비하고, 상기 나노크리스털은 공간적으로 분리된 것을 특징으로 한다.The disclosed light emitting diode includes a primary light source element; And a secondary light emitting part provided on the primary light source element, the secondary light emitting part including a plurality of photoluminescent nanocrystals having different bandgaps, wherein the nanocrystals are spatially separated. .
상기 발광 다이오드의 제조 방법은 1차 광원(primary light source) 소자를 마련하는 단계; 및 밴드갭(bandgap)이 서로 다른 복수개의 발광 나노크리스털(photoluminescent nanocrystal)로 이루어지는 2차 발광부를 상기 1차 광원 소자 위에 형성하는 단계;를 포함한다.The method of manufacturing the light emitting diode includes the steps of providing a primary light source device; And forming a secondary light emitting part formed of a plurality of photoluminescent nanocrystals having different bandgaps on the primary light source device.
본 발명에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 의하면, 광자 비발광 흡수에 의한 발광 효율이 저하되는 현상을 방지할 수 있고, 나노크리스털들의 도포 용이성이 개선될 수 있으며, 나노크리스털들의 내구성과 발광 효율을 증대할 수 있는 장점이 있다.According to the light emitting diode using the nanocrystal according to the present invention and a method of manufacturing the same, it is possible to prevent the phenomenon that the luminous efficiency is lowered due to the non-photon emission absorption can be prevented, the ease of coating nanocrystals can be improved, the durability of the nanocrystal And there is an advantage that can increase the luminous efficiency.
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드를 개략적으로 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode using a nanocrystal according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드를 개략적으로 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode using a nanocrystal according to a second embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드를 개략적으로 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode using a nanocrystal according to a third embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드를 개략적으로 나타내는 사시도.Figure 4 is a perspective view schematically showing a light emitting diode using a nanocrystal according to a fourth embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 발광 다이오드에 대한 단면도.FIG. 5 is a cross-sectional view of the light emitting diode shown in FIG. 4. FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 20, 30, 40 : 발광 다이오드 11, 21, 31, 41 : 1차 광원 소자10, 20, 30, 40:
12, 22, 32, 42 : 레드 나노크리스털12, 22, 32, 42: red nanocrystals
13, 23, 33 : 그린 나노크리스털 14, 24, 34 : 블루 나노크리스털13, 23, 33:
43, 44 : 무기질 형광체 25 : 홈43, 44: inorganic phosphor 25: groove
26 : 격벽26: bulkhead
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly, to a light emitting diode using a nanocrystal and a method of manufacturing the same.
발광 다이오드(luminescent diode)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 것으로, LED(light emitting diode)라고도 한다.A light emitting diode generates a small number of carriers (electrons or holes) injected using a p-n junction structure of a semiconductor, and emits light by recombination thereof, also called a light emitting diode (LED).
이러한 발광 다이오드는 종래 레드(red) 계열, 그린(green) 계열, 블루(blue) 계열 형광체의 자발 발광을 이용하였으나, 최근 나노크리스털(nanocrystal)을 통한 여기광을 이용하는 발광 다이오드에 대한 연구가 진행되고 있다.Such light emitting diodes use spontaneous light emission of red, green, and blue phosphors, but researches on light emitting diodes using excitation light through nanocrystals have recently been conducted. have.
그러나, 상기와 같은 발광 다이오드는 몇가지 단점을 안고 있다.However, such light emitting diodes have some disadvantages.
첫째, 광자가 다량 비발광 흡수되어 발광 효율이 저하되는 단점이다. 예를 들어,백색 발광 다이오드는 레드, 그린, 블루 계열 형광체를 혼합하여 1차 광원(primary light source) 소자 위에 도포되어 있다. 상기 1차 광원 소자를 발광시켜 상기 형광체들을 여기시킴으로써 백색 발광을 구현할 수 있다. 상기 형광체들 중 레드 계열의 밴드갭(bandgap)이 가장 작고, 블루 계열의 밴드갭이 가장 큰데, 상기 그린, 블루 계열의 형광체에서 나온 높은 에너지의 광자가 상기 레드 계열의 형광체에서 다량 비발광 흡수된다. 따라서, 발광의 효율이 저하된다.First, it is a disadvantage that photon is absorbed in large amounts of non-emission and thus the luminous efficiency is lowered. For example, a white light emitting diode is coated on a primary light source device by mixing red, green, and blue phosphors. By emitting the primary light source element to excite the phosphors, white light emission may be realized. Among the phosphors, the red bandgap is the smallest and the blue band is the largest, and high energy photons emitted from the green and blue phosphors are absorbed by the red phosphor. . Therefore, the efficiency of light emission is lowered.
둘째, 반도체 칩 표면에 도포하는 것이 어려운 단점이다. 나노크리스털을 반 도체 칩 표면에 도포하기 위해 CdSe, ZnS, Epoxy와 혼합하여 몰딩(molding) 공정을 수행한다. 그런데, 상기 몰딩 공정 중, 상기 나노크리스털이 뭉치면서 전체적으로 뿌옇게 될 뿐만 아니라, 상기 나노크리스털이 주형의 바닥에 침전되어, 반도체 칩 표면에 제대로 도포되지 않는다.Second, it is difficult to apply on the surface of the semiconductor chip. The nanocrystal is mixed with CdSe, ZnS, and Epoxy to apply a molding process to the semiconductor chip surface. By the way, during the molding process, not only the nanocrystals are swollen as a whole, but also the nanocrystals are deposited on the bottom of the mold and are not properly applied to the surface of the semiconductor chip.
셋째, 몰딩 재료로 사용되는 유기물(organic) 수지의 낮은 열전전도로 인해 열이 외부로 잘 발산되지 못하여, 발광체의 내구성과 발광 효율이 저하되는 단점이 있다.Third, due to the low thermal conductivity of the organic resin used as the molding material, heat is hardly dissipated to the outside, thereby degrading durability and luminous efficiency of the light emitting body.
본 발명은 나노크리스털을 이용하여 발광 효율을 증대할 수 있는 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a light emitting diode and a method of manufacturing the same that can increase the light emitting efficiency using nanocrystals.
본 발명에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드는 1차 광원(primary light source) 소자; 및 상기 1차 광원 소자 위에 마련되고, 밴드갭(bandgap)이 서로 다른 복수개의 발광 나노크리스털(photoluminescent nanocrystal)로 이루어지는 2차 발광부;를 구비하고, 상기 나노크리스털은 공간적으로 분리된 것을 특징으로 한다.The light emitting diode using the nanocrystal according to the present invention includes a primary light source device; And a secondary light emitting part provided on the primary light source element, the secondary light emitting part including a plurality of photoluminescent nanocrystals having different bandgaps, wherein the nanocrystals are spatially separated. .
상기 1차 광원은 410nm 보다 작은 파장을 가지는 질화물 반도체 물질인 것이 바람직하다.The primary light source is preferably a nitride semiconductor material having a wavelength smaller than 410 nm.
상기 나노크리스털은 3-5족 화합물 반도체 물질 또는 2-6족 화합물 반도체 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. The nanocrystal is preferably made of a group 3-5 compound semiconductor material or a group 2-6 compound semiconductor material.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는 1차 광원(primary light source) 소자; 및 상기 1차 광원 소자 위에 마련되고, 밴드갭(bandgap)이 서로 다른 복수개의 발광 나노크리스털(photoluminescent nanocrystal)이 공간적으로 분리된 2차 발광부;를 구비하고, 상기 나노크리스털이 상기 1차 광원 소자로부터 밴드갭이 작은 것부터 밴드갭의 크기 순서로 적층된 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a light emitting diode includes a primary light source device; And a secondary light emitting part provided on the primary light source element and having a plurality of photoluminescent nanocrystals having different bandgaps from each other spatially separated from each other, wherein the nanocrystal is the primary light source element. From the smallest band gap to the band gap size is characterized in that the stacking.
상기 나노크리스털은 상기 1차 광원 소자로부터 레드(red) 계열, 그린(green) 계열, 블루(blue) 계열 순서로 적층될 수 있다.The nanocrystals may be stacked in the order of red series, green series, and blue series from the primary light source device.
상기 나노크리스털은 스크린 프린팅(screen printing), 스핀 코팅(spin coating) 중 어느 하나에 의하여 형성될 수 있다.The nanocrystals may be formed by any one of screen printing and spin coating.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는 밴드갭(bandgap)이 서로 다른 복수개의 발광 나노크리스털(photoluminescent nanocrystal)로 이루어지는 2차 발광부; 및 상기 2차 발광부가 삽입되는 홈이 형성된 1차 광원(primary light source) 소자;를 구비하고, 상기 나노크리스털이 상기 홈의 저면으로부터 밴드갭이 작은 것부터 밴드갭의 크기 순서로 적층된 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a light emitting diode includes a secondary light emitting part including a plurality of light emitting nanocrystals having different bandgaps; And a primary light source element having a groove into which the secondary light emitting part is inserted, and wherein the nanocrystals are stacked in order from the bottom of the groove to the band gap in the order of the size of the band gap. do.
상기 홈은 복수개인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 홈은 상호간에 소정 간격으로 이격된 것이 바람직하다.Preferably, the groove is plural. The grooves may be spaced apart from each other at predetermined intervals.
상기 나노크리스털은 상기 홈의 저면으로부터 레드(red) 계열, 그린(green) 계열, 블루(blue) 계열 순서로 적층될 수 있다.The nanocrystals may be stacked in the order of red, green, and blue from the bottom of the groove.
상기 나노크리스털은 스핀 코팅, 스크린 프린팅, 디핑(dipping) 중 어느 하나에 의하여 형성될 수 있다. The nanocrystals may be formed by any one of spin coating, screen printing, and dipping.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는 1차 광원(primary light source) 소자; 및 상기 1차 광원 소자 위에 마련되고, 밴드갭(bandgap)이 서로 다른 복수개의 발광 나노크리스털(photoluminescent nanocrystal)로 이루어지는 2차 발광부;를 구비하고, 상기 나노크리스털들이 수평으로 정렬된 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a light emitting diode may include a primary light source device; And a secondary light emitting part provided on the primary light source element and formed of a plurality of photoluminescent nanocrystals having different bandgaps, wherein the nanocrystals are horizontally aligned. .
상기 나노크리스털들은 일정한 순서로 반복 정렬된 것이 바람직하다.The nanocrystals are preferably repeatedly arranged in a certain order.
상기 나노크리스털은 레드(red) 계열, 그린(green) 계열, 블루(blue) 계열이 반복적으로 정렬될 수 있다.The nanocrystals may be repeatedly arranged in a red series, a green series, and a blue series.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는 1차 광원(primary light source) 소자; 상기 1차 광원 소자 위에 마련되는 적어도 한 종류 이상의 무기질 형광체와, 발광 나노크리스털(photoluminescent nanocrystal)로 이루어지는 2차 발광부;를 구비하고, 상기 발광 나노크리스털과 상기 무기질 형광체가 수평으로 정렬된 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a light emitting diode may include a primary light source device; At least one inorganic phosphor provided on the primary light source element, and a secondary light emitting unit including a light emitting nanocrystal, and the light emitting nanocrystal and the inorganic phosphor are horizontally aligned. do.
상기 발광 나노크리스털과 상기 무기질 형광체는 반복 정렬된 것이 바람직하다. 상기 발광 나노크리스털의 양측에 정렬된 무기질 형광체는 다른 종류인 것이 바람직하다. 상기 무기질 형광체는 각각 블루(blue) 계열과 그린(green) 계열일 수 있다.Preferably, the light emitting nanocrystals and the inorganic phosphors are repeatedly aligned. It is preferable that the inorganic phosphors arranged on both sides of the light emitting nanocrystals are different kinds. The inorganic phosphor may be a blue series and a green series, respectively.
상기 발광 나노크리스털은 레드(red) 계열일 수 있다.The light emitting nanocrystals may be a red series.
상기 나노크리스털은 가로누운 기둥(column)형으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 나노크리스털은 복수개의 기둥형으로 형성되는 것을 바람직하다.Preferably, the nanocrystals are formed in a column-shaped column. The nanocrystals are preferably formed in a plurality of columnar shapes.
본 발명에 따른 발광 다이오드의 제조 방법은 1차 광원(primary light source) 소자를 마련하는 단계; 및 밴드갭(bandgap)이 서로 다른 복수개의 발광 나노크리스털(photoluminescent nanocrystal)로 이루어지는 2차 발광부를 상기 1차 광원 소자 위에 형성하는 단계;를 포함한다.Method of manufacturing a light emitting diode according to the present invention comprises the steps of providing a primary light source (primary light source) element; And forming a secondary light emitting part formed of a plurality of photoluminescent nanocrystals having different bandgaps on the primary light source device.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는 1차 광원(primary light source) 소자를 마련하는 단계; 및 상기 1차 광원 소자 위에 상기 1차 광원 소자로부터 밴드갭(bandgap)이 작은 것부터 밴드갭의 크기 순서로 나노크리스털(nanocrystal)들을 적층하는 단계;를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a light emitting diode comprising: providing a primary light source device; And laminating nanocrystals on the primary light source element from the primary light source element in the order of the band gap to the size of the band gap.
상기 나노크리스털들을 적층하는 단계는 상기 1차 광원 소자 위에 밴드갭이 작은 제 1 나노크리스털을 적층하는 단계와, 상기 제 1 나노크리스털 위에 상기 제 1 나노크리스털보다 밴드갭이 더 큰 제 2 나노크리스털을 적층하는 단계와, 상기 제 2 나노크리스털 위에 상기 제 2 나노크리스털보다 밴드갭이 더 큰 제 3 나노크리스털을 적층하는 단계를 포함할 수 있다. The stacking of the nanocrystals may include stacking a first nanocrystal having a smaller band gap on the primary light source device, and depositing a second nanocrystal having a larger band gap than the first nanocrystal on the first nanocrystal. And laminating a third nanocrystal having a band gap larger than that of the second nanocrystal on the second nanocrystal.
상기 제 1 나노크리스털은 레드(red) 계열이고, 상기 제 2 나노크리스털은 그린(green) 계열이며, 상기 제 3 나노크리스털은 블루(blue) 계열일 수 있다.The first nanocrystals may be red based, the second nanocrystals may be green based, and the third nanocrystals may be blue based.
상기 나노크리스털들을 적층하는 단계는 스크린 프린팅(screen printing), 스핀 코팅(spin coating) 중 어느 하나에 의하여 수행할 수 있다.The stacking of the nanocrystals may be performed by one of screen printing and spin coating.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 제조 방법은 1차 광원(primary light source) 소자를 마련하는 단계; 상기 1차 광원 소자에 홈을 형성하는 단계; 및 상기 홈에 상기 홈의 저면으로부터 밴드갭(bandgap)이 작은 것부터 밴드갭의 크기 순서로 나노크리스털(nanocrystal)들을 적층하는 단계;를 포함한다. Method of manufacturing a light emitting diode according to another embodiment of the present invention comprises the steps of providing a primary light source (primary light source) element; Forming a groove in the primary light source element; And laminating nanocrystals in the grooves from the bottom of the groove to the band gap in order of size.
상기 나노크리스털들을 적층하는 단계는 상기 홈의 저면에 밴드갭이 작은 제 1 나노크리스털을 적층하는 단계와, 상기 제 1 나노크리스털 위에 상기 제 1 나노크리스털보다 밴드갭이 더 큰 제 2 나노크리스털을 적층하는 단계와, 상기 제 2 나노크리스털 위에 상기 제 2 나노크리스털보다 밴드갭이 더 큰 제 3 나노크리스털을 적층하는 단계를 포함할 수 있다. Laminating the nanocrystals may include laminating a first nanocrystal having a small bandgap on the bottom of the groove, and laminating a second nanocrystal having a larger bandgap than the first nanocrystal on the first nanocrystal. And stacking a third nanocrystal having a larger band gap than the second nanocrystal on the second nanocrystal.
상기 제 1 나노크리스털은 레드(red) 계열이고, 상기 제 2 나노크리스털은 그린(green) 계열이며, 상기 제 3 나노크리스털은 블루(blue) 계열일 수 있다.The first nanocrystals may be red based, the second nanocrystals may be green based, and the third nanocrystals may be blue based.
상기 나노크리스털들을 적층하는 단계는 스크린 프린팅(screen printing), 스핀 코팅(spin coating) 중 어느 하나에 의하여 수행할 수 있다.The stacking of the nanocrystals may be performed by one of screen printing and spin coating.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 제조 방법은 1차 광원(primary light source) 소자를 마련하는 단계; 및 상기 1차 광원 소자 위에 상호간에 밴드갭(bandgap)이 다른 나노크리스털(nanocrystal)들을 수평으로 정렬하는 단계;를 포함한다.Method of manufacturing a light emitting diode according to another embodiment of the present invention comprises the steps of providing a primary light source (primary light source) element; And horizontally aligning nanocrystals having different bandgaps on the primary light source element.
상기 나노크리스털들을 정렬하는 단계는 상기 1차 광원 소자 위에 제 1 나노크리스털을 정렬하는 단계와, 상기 제 1 나노크리스털의 측면에 제 2 나노크리스털을 정렬하는 단계와, 상기 제 2 나노크리스털의 측면에 제 3 나노크리스털을 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. Aligning the nanocrystals may include arranging a first nanocrystal on the primary light source device, arranging a second nanocrystal on a side of the first nanocrystal, and on a side of the second nanocrystal. Aligning the third nanocrystals.
상기 제 1 나노크리스털은 레드(red) 계열이고, 상기 제 2 나노크리스털은 그린(green) 계열이며, 상기 제 3 나노크리스털은 블루(blue) 계열일 수 있다.The first nanocrystals may be red based, the second nanocrystals may be green based, and the third nanocrystals may be blue based.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 제조 방법은 1차 광원 (primary light source) 소자를 마련하는 단계; 상기 1차 광원 소자 위에 적어도 한 종류 이상의 무기질 형광체를 배치하는 단계; 및 상기 무기질 형광체와 수평으로 발광 나노크리스털(photoluminescent nanocrystal)을 정렬하는 단계;를 포함한다.Method of manufacturing a light emitting diode according to another embodiment of the present invention comprises the steps of providing a primary light source (primary light source) element; Disposing at least one inorganic phosphor on the primary light source element; And aligning the photoluminescent nanocrystals horizontally with the inorganic phosphor.
상기 발광 나노크리스털을 정렬하는 단계는 상기 발광 나노크리스털과 상기 무기질 형광체를 반복 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 발광 나노크리스털과 상기 무기질 형광체를 반복 정렬하는 단계는 상기 발광 나노크리스털의 양측에 다른 종류의 무기질 형광체를 정렬하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 무기질 형광체는 각각 블루(blue) 계열과 그린(green) 계열일 수 있다.Aligning the light emitting nanocrystals may include repeating alignment of the light emitting nanocrystals with the inorganic phosphor. Repeatingly aligning the luminescent nanocrystals with the inorganic phosphor may include aligning different kinds of inorganic phosphors on both sides of the luminescent nanocrystals. The inorganic phosphor may be a blue series and a green series, respectively.
상기 발광 나노크리스털은 레드(red) 계열일 수 있다.The light emitting nanocrystals may be a red series.
상기 발광 나노크리스털을 정렬하는 단계는 상기 나노크리스털을 복수개의 기둥형으로 형성하는 단계와, 상기 기둥형 나노크리스털을 가로누운 형태로 배열하는 단계를 포함할 수 있다.Arranging the light emitting nanocrystals may include forming the nanocrystals in a plurality of columnar shapes, and arranging the columnar nanocrystals in a horizontally laid shape.
본 발명에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 의하면, 광자 비발광 흡수에 의한 발광 효율이 저하되는 현상을 방지할 수 있고, 나노크리스털들의 도포 용이성이 개선될 수 있으며, 나노크리스털들의 내구성과 발광 효율을 증대할 수 있다.According to the light emitting diode using the nanocrystal according to the present invention and a method of manufacturing the same, it is possible to prevent the phenomenon that the luminous efficiency is lowered due to the non-photon emission absorption can be prevented, the ease of coating nanocrystals can be improved, the durability of the nanocrystal And luminous efficiency can be increased.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다. Hereinafter, a light emitting diode using a nanocrystal and a method of manufacturing the same according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the following drawings indicate like elements.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드를 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode using a nanocrystal according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(10)는 1차 광원(primary light source) 소자(11)와, 그 위에 순서대로 적층된 레드 나노크리스털(red nanocrystal)(12), 그린 나노크리스털(green nanocrystal)(13), 블루 나노크리스털(blue nanocrystal)(14)을 구비한다. 상기 나노크리스털(12, 13, 14)은 2차 발광부를 이룬다.Referring to FIG. 1, the
상기 1차 광원 소자(11)는 전원이 인가되면 발광하여 상기 나노크리스털들(12, 13, 14)을 여기시킨다. 상기 1차 광원 소자(11)는 410nm 보다 작은 파장을 가지는 질화물 반도체 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.The primary
상기 나노크리스털들(12, 13, 14)은 3-5족 화합물 반도체 물질 또는 2-6족 화합물 반도체 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, GaN, GaAs, ZnS, ZnSe, MgZnS, MgZnSe 등의 물질이 해당된다.The
본 실시예에 따르면, 상호간에 밴드갭(bandgap)이 다른 상기 나노크리스털들(12, 13, 14)은 공간적으로 분리되어 적층된다. 즉, 상기 1차 광원 소자(11)를 기점으로 밴드갭이 작은 상기 레드 나노크리스털(12), 상기 그린 나노크리스털(13), 상기 블루 나노크리스털(14) 순서로 상기 1차 광원 소자(11) 위에 적층된다.According to the present exemplary embodiment, the
상기와 같이, 상기 나노크리스털들(12, 13, 14)이 혼합되지 아니하고 공간적으로 분리되면, 상기 나노크리스털들(12, 13, 14)을 적절히 배치할 경우, 밴드갭이 상대적으로 큰 나노크리스털에서 나온 높은 에너지의 광자가 밴드갭이 상대적으로 작은 나노크리스털에 비발광 흡수되지 않는다. 예를 들어, 밴드갭이 상기 레드 나노크리스털(12)에 비해 상대적으로 큰 그린, 블루 나노크리스털들(13, 14)에서 나온 광자가 밴드갭이 상대적으로 작은 레드 나노크리스털(12)에 비발광 흡수되지 않을 수 있다. 따라서, 종래 각 형광체를 혼합 사용할 때 발생하던 광자 비발광 흡수에 의한 발광 효율의 저하 문제를 개선할 수 있다. As described above, when the
상호간에 밴드갭이 다른 나노크리스털들을 공간적으로 분리하여 광자 비발광 흡수에 의한 발광 효율의 저하 문제를 개선하는 상기 특징은 이하에서 설명되는 본 발명의 다른 실시예에도 동일하게 적용된다.The above-mentioned feature of spatially separating nanocrystals having different bandgaps from each other to improve the problem of lowering the luminous efficiency by photon non-emitting absorption is equally applicable to other embodiments of the present invention described below.
상기와 같은 광자 비발광 흡수에 의한 발광 효율의 저하 문제를 개선할 수 있는 본 발명의 효과를 더욱 증대하기 위하여, 본 실시예에서는 상기 1차 광원 소자(11) 위에 상기 레드 나노크리스털(12), 상기 그린 나노크리스털(13), 상기 블루 나노크리스털(14)이 순서대로 적층되어 있다. 상기 적층 순서는 상기 1차 광원 소자(11)를 기점으로 밴드갭이 작은 것부터 큰 순서이다. In order to further increase the effect of the present invention which can improve the problem of lowering the luminous efficiency by photon non-emission absorption as described above, in the present embodiment, the
상기와 같은 상태에서, 상기 1차 광원 소자(11)에 전원이 인가되어 발광하면, 상기 1차 광원 소자(11)에서 나온 에너지가 상기 나노크리스털들(12, 13, 14)에 전달되어 각 나노크리스털들(12, 13, 14)을 발광시킨다. 이 때, 상기 레드 나노크리스털(12)에서 나온 광자는 상기 그린, 블루 나노크리스털(13, 14)에 흡수되지 아니하고 외부로 전달되고, 상기 그린 나노크리스털(13)에서 나온 광자는 상기 블루 나노크리스털(14)에 흡수되지 아니하고 외부로 전달된다. 그리고, 상기 블루 나노크리스털(14)은 최상층이므로, 상기 블루 나노크리스털(14)에서 나온 광자는 그 대로 외부로 전달된다. 따라서, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(10)는 광자 비발광 흡수에 의해 발광 효율이 저하되는 문제가 더욱 효과적으로 개선된다. In the above state, when power is applied to the primary
그리고, 상기와 같이, 상기 레드, 그린, 블루 나노크리스털들(12, 13, 14)에서 나온 광자가 모두 외부로 전달되어, 레드, 그린, 블루 세 가지 빛이 외부에서 인지될 수 있다. 따라서, 상기 레드, 그린, 블루 나노크리스털들(12, 13, 14)의 비율을 조절하여 상기 레드, 그린, 블루 세 가지 빛의 비율을 조절할 수 있으므로, 요구되는 색을 자유로이 실현할 수 있다.As described above, photons from the red, green, and
또한, 본 실시예에서는, 상기 나노크리스털들(12, 13, 14)을 스크린 프린팅(screen printing), 스핀 코팅(spin coating) 중 어느 하나에 의하여 순차적으로 적층함으로써, 상기 발광 다이오드(10)를 형성할 수 있다. 상기와 같이 적층하면, 각 나노크리스털들(12, 13, 14)이 뭉치지 않고, 상기 나노크리스털들(12, 13, 14)이 침전되지 않는다. 따라서, 상기 나노크리스털들(12, 13, 14)의 도포 용이성이 개선된다.In the present embodiment, the
또한, 본 실시예에서는, 상기 나노크리스털들(12, 13, 14)이 다른 물질, 예를 들어 유기(organic) 계열의 수지와 혼합되지 않는다. 따라서, 열전전도가 좋아 상기 나노크리스털들(12, 13, 14)의 내구성과 발광 효율을 증대할 수 있다. 이러한 본 실시예의 특징은 이하에서 설명되는 본 발명의 다른 실시예에도 동일하게 적용된다.In addition, in the present embodiment, the
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view schematically showing a light emitting diode using nanocrystal according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(20)는 소정의 홈(25)이 형성된 1차 광원 소자(21)와, 상기 홈(25) 내부에 적층된 레드 나노크리스털(22), 그린 나노크리스털(23), 블루 나노크리스털(24)을 구비한다. 여기서, 상기 나노크리스털들(22, 23, 24)은 상기 홈(25)의 저면을 기점으로 레드 나노크리스털(22), 그린 나노크리스털(23), 블루 나노크리스털(24) 순서로 적층된다. 상기 적층 순서는 상기 홈(25)의 저면을 기점으로 밴드갭이 작은 것부터 밴드갭이 큰 순서이다. Referring to FIG. 2, the
본 실시예에서는, 상기 1차 광원 소자(21)에 상기 홈(25)이 형성되어, 상기 나노크리스털들(22, 23, 24)이 적층됨으로써, 광자 비발광 흡수에 의한 발광 효율의 저하 문제를 개선하고, 상기 레드, 그린, 블루 세 가지 빛의 비율을 조절하여 요구되는 색을 자유로이 실현할 수 있다. 상기 나노크리스털들(22, 23, 24)의 적층에 따른 상기 효과는 제 1 실시예에서 설명한 바와 같다.In the present exemplary embodiment, the
본 실시예에서, 상기 홈(25)은 요구되는 개수만큼 다수개 형성될 수 있다. 그리고, 상기 다수개의 홈(25)은 상호간에 소정 간격으로 이격되는 것이 바람직하다. 상기와 같이, 상기 홈(25) 사이가 이격되면, 상기 홈(25) 사이에 격벽(26)이 형성된다. 상기 발광 다이오드(20)가 작동할 때, 상기 나노크리스털들(22, 23, 24)에서 발산된 광자는 상기 홈(25)의 개구면을 통해 외부로 전달된다. 이 때, 상기 광자 중의 일부는 상기와 같은 경로가 아닌, 상기 격벽(26) 내로 입사한다. 상기 격벽(26) 내로 입사한 상기 광자는 상기 격벽(26) 내벽에서 반사되어, 상기 격벽(26)의 상단면을 통해 외부로 전달된다. 따라서, 상기 나노크리스털들(22, 23, 24)에서 발산된 광자의 손실을 감소시킬 수 있어, 상기 발광 다이오드(20)의 발광 효 율을 증대시킬 수 있다.In the present embodiment, a plurality of
상기 나노크리스털들(22, 23, 24)을 스크린 프린팅(screen printing), 스핀 코팅(spin coating), 디핑(dipping) 중 어느 하나에 의하여 상기 홈(25)에 순차적으로 적층함으로써, 상기 발광 다이오드(20)를 형성할 수 있다. 상기와 같이 적층하면, 각 나노크리스털들(22, 23, 24)이 뭉치지 않고, 상기 나노크리스털들(22, 23, 24)이 침전되지 않는다. 따라서, 상기 나노크리스털들(22, 23, 24)의 도포 용이성이 개선된다.The
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드를 개략적으로 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically illustrating a light emitting diode using nanocrystal according to a third embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(30)는 1차 광원 소자(31)와, 상기 1차 광원 소자(31) 위에 수평으로 정렬된 레드 나노크리스털(32), 그린 나노크리스털(33), 블루 나노크리스털(34)을 구비한다.Referring to FIG. 3, the
본 실시예에서, 상기 나노크리스털들(32, 33, 34)은 일정한 순서로 반복 정렬될 수 있다. 예를 들어, 밴드갭이 크기 순서대로 상기 레드 나노크리스털(32), 상기 그린 나노크리스털(33), 상기 블루 나노크리스털(34) 순으로 정렬될 수 있다. In this embodiment, the
상기와 같이, 상기 나노크리스털들(32, 33, 34)이 상기 1차 광원 소자(31) 위에 반복적으로 수평 정렬되면, 각 나노크리스털들(32, 33, 34)의 비율을 조절함으로써 다양한 색을 구현할 수 있다. 따라서, 상기 발광 다이오드(30)는 디스플레이(display)로 이용될 수 있다.As described above, when the
상기 나노크리스털들(32, 33, 34)이 각각 공간적으로 분리되어 일정한 순서 로 반복 정렬되므로, 상기 나노크리스털들(32, 33, 34)이 뭉치거나 침전되지 않는다. 따라서, 상기 나노크리스털들(32, 33, 34)의 도포 용이성이 개선된다.Since the
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 발광 다이오드에 대한 단면도이다.4 is a perspective view schematically illustrating a light emitting diode using nanocrystals according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the light emitting diode shown in FIG. 4.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드(40)는 1차 광원 소자(41)와, 상기 1차 광원 소자(41) 위에 마련된 나노 크리스털(42) 및 무기질 형광체(43, 44)를 구비한다.4 and 5, the
상기 나노크리스털(42) 및 상기 무기질 형광체(43, 44)는 반복 정렬된다. 일반적으로 무기질 형광체는 레드 계열의 발광 성능이 그린, 블루 계열의 발광 성능에 비해 떨어진다. 본 실시예에서는, 그린 계열 및 블루 계열은 무기질 형광체(43, 44)을 이용하고, 레드 계열은 나노크리스털(42)을 이용한다. 상기와 같이 구성됨으로써, 상기 발광 다이오드(40)의 발광 효율을 증대시킬 수 있다.The
또한, 상기 나노크리스털(42) 및 상기 무기질 형광체(43, 44)는 상기 1차 광원 소자(41) 위에 수평으로 정렬된다. 상기한 바와 같이, 레드 계열의 상기 나노크리스털(42)과, 그린, 블루 계열의 상기 무기질 형광체(43, 44)가 사용되고, 상기 나노크리스털(42) 및 상기 무기질 형광체(43, 44)가 수평으로 정렬되면, 상기 발광 다이오드(40)는 다양한 색을 구현할 수 있다. 따라서, 상기 발광 다이오드(40)는 디스플레이로 이용될 수 있다.In addition, the
상기 나노크리스털(42)은 가로누운 기둥(column)형을 이루는 것이 바람직하 다. 상기 기둥형 나노크리스털(42)은 복수개가 마련되어, 레드 계열의 발광을 하는 나노크리스털부를 구성한다. 상기 나노크리스털(42)이 기둥형으로 형성된 다음, 상기 무기질 형광체(43, 44) 사이에 가로누운 형태로 마련될 수 있으므로, 상기 나노크리스털(42)의 도포 용이성이 개선된다.The nanocrystals 42 preferably form a horizontal columnar (column) type. The
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 나노크리스털을 이용한 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 의하면, 상호간에 밴드갭이 다른 나노크리스털들이 공간적으로 분리되어 마련됨으로써, 밴드갭이 큰 나노크리스털에서 나온 높은 에너지의 광자가 밴드갭이 작은 나노크리스털에 비발광 흡수되지 않는다. 따라서, 광자 비발광 흡수에 의한 발광 효율이 저하되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the light emitting diode using the nanocrystal according to the present invention configured as described above and a method of manufacturing the same, nanocrystals having different band gaps are provided spatially separated from each other, thereby providing high energy photons from the nanocrystals having a large band gap. There is no luminescence absorption in nanocrystals with a small band gap. Therefore, there is an effect that can prevent the phenomenon that the luminous efficiency by the photon non-luminescence absorption is lowered.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 의하면, 나노크리스털들이 1차 광원 소자 위에 적층되거나 수평적으로 정렬되므로, 나노크리스털들이 몰딩 중에 뭉치거나 침전되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 나노크리스털들의 도포 용이성이 개선될 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the light emitting diode and the method of manufacturing the same according to the present invention, since the nanocrystals are stacked or aligned horizontally on the primary light source device, it is possible to prevent the nanocrystals from being agglomerated or precipitated during molding. Therefore, there is an effect that the ease of application of nanocrystals can be improved.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 의하면, 나노크리스털들이 다른 물질, 예를 들어 유기물(organic) 수지와 혼합되지 않으므로, 형광체를 유기 계열의 수지와 혼합하여 낮은 열전전도로 인해 열이 외부로 잘 발산되지 못하는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 나노크리스털들의 내구성과 발광 효율을 증대할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the light emitting diode and the method of manufacturing the same according to the present invention, since the nanocrystals are not mixed with other materials, for example, organic resins, the phosphors are mixed with the organic-based resins and thus heat is reduced due to low thermal conductivity. It can prevent the phenomenon that it does not diverge well to the outside. Therefore, there is an effect that can increase the durability and luminous efficiency of the nanocrystals.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것 에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.
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