KR20160000122A - Led 셀, led 어레이 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 및 상기 기판 상에 직선을 따라 배열된 복수개의 LED 셀을 포함하는 LED 어레이를 제공한다. 상기 복수개의 LED 셀 각각은 상기 기판 상에 구비된 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층 상에 구비된 발광층, 상기 발광층 상에 구비된 p형 반도체층 및 상기 p형 반도체층 상에 구비된 확산층을 포함하는 LED 소자부; 상기 LED 소자부의 측벽을 피복하는 절연층; 및 상기 절연층을 피복하며, 상기 LED 소자부의 측벽으로부터 방사되는 광을 차단하는 광 차단층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 LED 셀, 이를 구비하는 LED 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드층의 측벽을 피복하는 광 차단층을 구비하는 LED 셀, 이를 구비하는 LED 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래에, LED(Light Emitting Diode)는 조명 장치뿐 아니라 디스플레이 장치에도 널리 사용되고 있다.
그 하나의 예로서, 특허문헌 1은 LLA(Line LED Array) 및 진동 제어되는 미러를 이용한 디스플레이 장치를 개시한다.
그런데, LED에 의하여 생성된 광은 상하좌우의 모든 방향으로 방사되는 특징을 가지므로, LED 디스플레이(예를 들어 전술한 특허문헌 1의 디스플레이 장치)에 있어서 인접한 LED 셀 간에 크로스토크 현상이 발생할 수 있다.
크로스토크 현상은 점등된 인접 셀의 영향 때문에 점등되지 않은 LED 셀이 점등된 것처럼 보이거나 다른 색채의 광이 혼합되는 현상으로서, 화면의 선명도를 저하시킨다. 이는 LED 셀 간의 간격이 작을 경우에 특히 현저해진다.
도 1은 종래의 LED 디스플레이에서 사용되는 LED 셀을 모식적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 종래의 LED 디스플레이에서 사용되는 점등 상태의 LED 어레이를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, LED 셀(200)은 기판(100)의 상부에 구비된다. LED 셀(200)은 기판(100)의 상부에 구비된 n형 반도체층(210), n형 반도체층(210)의 상부에 구비된 발광층(220), 발광층(220)의 상부에 구비된 p형 반도체층(230) 및 p형 반도체층(230)의 상부에 구비된 확산층(240)을 포함하는 LED 소자부(250)를 포함한다.
LED 셀(200)은 n형 반도체층(210)에 전기적으로 연결된 캐소드 전극(260) 및 확산층(240)에 전기적으로 연결된 애노드 전극(270)을 더 포함한다.
도 2를 참조하면, LED 어레이는 기판(100) 및 그 상부에 구비된 복수의 LED 셀(200)을 포함한다.
도 2에 화살표로 도시된 바와 같이, 발광층(220)에 의하여 생성된 광은 모든 방향으로 방사된다. 따라서, 하나의 LED 셀(200)로부터 방사된 광 중에서 일부는 인접한 LED 셀(200)의 근방에 도달한다. 이는 크로스토크 현상을 발생시키는 원인이 된다.
이와 관련하여, 특허문헌 2는 인접 LED들 간의 크로스토크 현상을 방지하도록 그루브를 형성하고, 그 상부에 LED층을 형성한 구성을 개시한다. 그러나, 이러한 구성에 의하면, LED 셀 간의 간격이 증가하여 셀 집적도가 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명은 LED 셀의 집적도를 저하시키지 않으면서도 인접한 LED 셀 간의 크로스토크 현상을 방지할 수 있는 LED 셀, LED 어레이 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 관점에 의하면, 기판 및 상기 기판 상에 직선을 따라 배열된 복수개의 LED 셀을 포함하는 LED 어레이에 있어서, 상기 복수개의 LED 셀 각각은상기 기판 상에 구비된 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층 상에 구비된 발광층, 상기 발광층 상에 구비된 p형 반도체층 및 상기 p형 반도체층 상에 구비된 확산층을 포함하는 LED 소자부; 상기 LED 소자부의 측벽을 피복하는 절연층; 및 상기 절연층을 피복하며, 상기 LED 소자부의 측벽으로부터 방사되는 광을 차단하는 광 차단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 어레이가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 기판 상에 구비된 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층 상에 구비된 발광층, 상기 발광층 상에 구비된 p형 반도체층 및 상기 p형 반도체층 상에 구비된 확산층을 포함하는 LED 소자부; 상기 LED 소자부의 측벽을 피복하는 절연층; 및 상기 절연층을 피복하며, 상기 LED 소자부의 측벽으로부터 방사되는 광을 차단하는 광 차단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 셀이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, (a) 기판 상에 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층 상에 구비된 발광층, 상기 발광층 상에 구비된 p형 반도체층 및 상기 p형 반도체층 상에 구비된 확산층을 포함하는 LED 소자부를 형성하는 단계; (b) 상기 LED 소자부의 측벽을 피복하는 절연층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 절연층을 피복하며, 상기 LED 소자부의 측벽으로부터 방사되는 광을 차단하는 광 차단층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 셀 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 LED 셀, LED 어레이 및 그 제조 방법에 의하면, LED 셀의 집적도를 저하시키지 않으면서도 인접한 LED 셀 간의 크로스토크 현상을 방지하여 더 선명한 화질을 갖는 LED 디스플레이를 구현할 수 있다.
도 1은 종래의 LED 디스플레이에서 사용되는 LED 셀을 모식적으로 도시한 단면도.
도 2는 종래의 LED 디스플레이에서 사용되는 점등 상태의 LED 어레이를 모식적으로 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 셀을 모식적으로 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 셀을 모식적으로 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 어레이를 모식적으로 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 상태의 LED 어레이를 모식적으로 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 일 변형례에 따른 LED 어레이를 모식적으로 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 다른 변형례에 따른 LED 어레이를 모식적으로 도시한 평면도.
도 9는 본 발명에 따른 LED 셀의 제조 방법을 도시하는 플로우차트.
도 2는 종래의 LED 디스플레이에서 사용되는 점등 상태의 LED 어레이를 모식적으로 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 셀을 모식적으로 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 셀을 모식적으로 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 어레이를 모식적으로 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 상태의 LED 어레이를 모식적으로 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 일 변형례에 따른 LED 어레이를 모식적으로 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 다른 변형례에 따른 LED 어레이를 모식적으로 도시한 평면도.
도 9는 본 발명에 따른 LED 셀의 제조 방법을 도시하는 플로우차트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LED 셀 및 LED 어레이의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 셀을 모식적으로 도시한 단면도 및 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 셀(300)은 기판(100)의 상부에 구비된다. 기판(100)은 예를 들어 사파이어 기판이다.
LED 셀(300)은 기판(100)의 상부에 구비된 n형 반도체층(310), n형 반도체층(310)의 상부에 구비된 발광층(320), 발광층(320)의 상부에 구비된 p형 반도체층(330), p형 반도체층(330)의 상부에 구비된 확산층(340)을 포함하는 LED 소자부(350), LED 소자부(350)의 측벽을 피복하는 절연층(380) 및 절연층(380)을 피복하는 광 차단층(390)을 포함한다.
LED 셀(300)은 n형 반도체층(310)에 전기적으로 연결된 캐소드 전극(360) 및 확산층(340)에 전기적으로 연결된 애노드 전극(370)을 포함한다.
n형 반도체층(310) 및 p형 반도체층(330)은 예를 들어 질화갈륨(GaN)과 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다.
발광층(320)은 pn 접합에 해당하는 부분으로서, 캐소드 전극(360) 및 애노드 전극(370) 사이에 순방향 바이어스 전압이 인가되면 광을 생성하여 방사한다.
확산층(340)은 투광성 및 도전성을 가지며, 애노드 전극(370)으로부터 인가된 전류를 p형 반도체층(330)에 인가한다.
절연층(380)은 n형 반도체층(310), 발광층(320) 및 p형 반도체층(330)의 측벽을 피복하여 n형 반도체층(310), 발광층(320) 및 p형 반도체층(330)을 광 차단층(390)으로부터 전기적으로 절연한다.
광 차단층(390)은 LED 소자부(350)의 측벽으로부터 방사되는 광을 차단한다. 광 차단층(390)은 상기 광의 가시광선 성분을 차단하며, 추가적으로 상기 광의 적외선 성분 및 자외선 성분 중 적어도 하나를 차단할 수도 있다.
광 차단층(390)은 상온에서 기체 또는 액체인 물질은 포함하지 않는 것이 바람직하며, 상온에서 고체인 물질 중 가시광 영역 파장의 투과율이 낮은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
구체적으로, 광 차단층(390)은 티타늄, 크롬, 구리, 알루미늄, 금, 니켈, 은, 마그네슘 및 백금 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이들 중 선택된 2개 이상의 물질의 적층 구조를 포함할 수도 있다.
광 차단층(390)은 확산층(340)의 에지부(edge portion)를 피복하고, 확산층(340)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 광 차단층(390)은 확산층(340)을 통하여 애노드 전극(370)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 어레이를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 어레이는 기판(100) 및 기판(100)의 상부에 직선을 따라 배열된 복수의 LED 셀(300)을 포함한다.
상기 LED 어레이는 예를 들어 전술한 특허문헌 1의 디스플레이 장치에 설치되어 사용될 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니며 다른 종류의 디스플레이 장치에도 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 상태의 LED 어레이를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 발광층(320)에 의하여 생성되어 LED 소자부(350)의 측벽으로부터 방사되는 광은 광 차단층(390)에 의하여 차단되므로, LED 셀(300)이 점등 상태이더라도 인접한 LED 셀(300)에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 인접한 LED 셀 간의 크로스토크 현상이 방지된다.
도 7은 본 발명의 일 변형례에 따른 LED 어레이를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 변형례에 따른 LED 어레이는 기판(100) 및 기판(100)의 상부에 일렬로 배열된 복수의 LED 셀(400)을 포함한다.
상기 LED 어레이는 절연층(480a, 480b)의 상부에서 각 LED 셀(400)의 캐소드 전극을 연결하는 공통 캐소드 전극(460)을 구비하고, LED 셀(400) 각각은 확산층(440)의 에지부를 피복하며 확산층(440)과 전기적으로 연결되어 애노드 전극으로서 기능하는 광 차단층(490)을 구비한다.
본 발명의 일 변형례에 따른 LED 어레이의 그밖의 구성 및 기능은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 어레이와 실질적으로 동일하므로, 전술한 바를 원용하여 그에 대한 반복을 생략한다.
도 8은 본 발명의 다른 변형례에 따른 LED 어레이를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 변형례에 따른 LED 어레이는 기판(100) 및 기판(100)의 상부에 일렬로 배열된 복수의 LED 셀(500)을 포함한다.
복수의 LED 셀(500)은 절연층(580)의 하측에 구비된 공통 캐소드 전극(560)을 구비하고, LED 셀(500) 각각은 확산층(540)의 에지부를 피복하며 확산층(540)과 전기적으로 연결되어 애노드 전극으로서 기능하는 광 차단층(590)을 구비한다.
본 발명의 다른 변형례에 따른 LED 어레이의 그밖의 구성 및 기능은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 어레이와 실질적으로 동일하므로, 전술한 바를 원용하여 그에 대한 반복을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 LED 셀의 제조 방법을 상세히 설명한다. 서술의 편의상, 이하에서는 전술한 LED 셀(300)을 본 발명에 따른 제조 방법에 의하여 제조되는 LED 셀의 예로서 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 LED 셀의 제조 방법을 도시하는 플로우차트이다.
도 9를 참조하면, 먼저 기판(100)의 상부에 n형 반도체층(310), n형 반도체층(310)의 상부에 구비된 발광층(320), 발광층(320)의 상부에 구비된 p형 반도체층(330) 및 p형 반도체층(330)의 상부에 구비된 확산층(340)을 포함하는 LED 소자부(350)를 형성한다(S100).
구체적으로, S100 단계에서는 기판(100)의 상부에 n형 반도체층(310)을 형성하고, 그 상부에 p형 반도체층(330)을 형성하고, 그 상부에 확산층(340)을 형성할 수 있다. n형 반도체층(310) 및 p형 반도체층(330)을 형성하면, 그 접합 부분에서 발광층(320)이 형성된다.
다음으로, LED 소자부(350)의 측벽을 피복하는 절연층(380)을 형성한다(S200).
다음으로, 절연층(380)을 피복하며, LED 소자부(350)의 측벽으로부터 방사되는 광을 차단하는 광 차단층(390)을 형성한다(S300).
S300 단계는 절연층(380) 및 확산층(340)의 에지부를 피복하며 확산층(340)과 전기적으로 연결되는 광 차단층(390)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
광 차단층(390)은 상기 광의 가시광선 성분을 차단하며, 추가적으로 상기 광의 적외선 성분 및 자외선 성분 중 적어도 하나를 차단할 수 있다.
광 차단층(390)은 티타늄, 크롬, 구리, 알루미늄, 금, 니켈, 은, 마그네슘 및 백금 중 적어도 하나를 포함하며, 이들 중 선택된 2개 이상의 물질의 적층 구조를 포함할 수도 있다. 광 차단층(390)이 상기 적층 구조를 포함하는 경우, S300 단계에서는 상기 적층 구조를 구성하는 2개 이상의 층을 순차적으로 또는 교대로 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 셀의 제조 방법은 n형 반도체층(310)에 전기적으로 연결되는 캐소드 전극(360)을 형성하는 단계 및 확산층(340)에 전기적으로 연결되는 애노드 전극(370)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 기판
200, 300, 400, 500 : LED 셀
210, 310 : n형 반도체층 220, 320 : 발광층
230, 330 : p형 반도체층 240, 340, 440, 540: 확산층
250, 350 : LED 소자부 260, 360, 460, 560 : 캐소드 전극
270, 370 : 애노드 전극 380, 480a, 480b, 580 : 절연층
390, 490, 590 : 광 차단층
210, 310 : n형 반도체층 220, 320 : 발광층
230, 330 : p형 반도체층 240, 340, 440, 540: 확산층
250, 350 : LED 소자부 260, 360, 460, 560 : 캐소드 전극
270, 370 : 애노드 전극 380, 480a, 480b, 580 : 절연층
390, 490, 590 : 광 차단층
Claims (15)
- 기판 및 상기 기판 상에 직선을 따라 배열된 복수개의 LED 셀을 포함하는 LED 어레이에 있어서,
상기 복수개의 LED 셀 각각은
상기 기판 상에 구비된 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층 상에 구비된 발광층, 상기 발광층 상에 구비된 p형 반도체층 및 상기 p형 반도체층 상에 구비된 확산층을 포함하는 LED 소자부;
상기 LED 소자부의 측벽을 피복하는 절연층; 및
상기 절연층을 피복하며, 상기 LED 소자부의 측벽으로부터 방사되는 광을 차단하는 광 차단층
을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 어레이. - 제1항에 있어서,
상기 광 차단층은 상기 확산층의 에지부를 피복하고, 상기 확산층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 LED 어레이. - 제1항에 있어서,
상기 광 차단층은 티타늄, 크롬, 구리, 알루미늄, 금, 니켈, 은, 마그네슘 및 백금 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 어레이. - 제1항에 있어서,
상기 광 차단층은 티타늄, 크롬, 구리, 알루미늄, 금, 니켈, 은, 마그네슘 및 백금 중 선택된 2개 이상의 물질의 적층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 어레이. - 제1항에 있어서,
상기 광 차단층은 상기 광의 적외선 성분 및 자외선 성분 중 적어도 하나 및 상기 광의 가시광선 성분을 차단하는 것을 특징으로 하는 LED 어레이. - 기판 상에 구비된 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층 상에 구비된 발광층, 상기 발광층 상에 구비된 p형 반도체층 및 상기 p형 반도체층 상에 구비된 확산층을 포함하는 LED 소자부;
상기 LED 소자부의 측벽을 피복하는 절연층; 및
상기 절연층을 피복하며, 상기 LED 소자부의 측벽으로부터 방사되는 광을 차단하는 광 차단층
을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 셀. - 제6항에 있어서,
상기 광 차단층은 상기 확산층의 에지부를 피복하고, 상기 확산층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 LED 셀. - 제6항에 있어서,
상기 광 차단층은 티타늄, 크롬, 구리, 알루미늄, 금, 니켈, 은, 마그네슘 및 백금 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 셀. - 제6항에 있어서,
상기 광 차단층은 티타늄, 크롬, 구리, 알루미늄, 금, 니켈, 은, 마그네슘 및 백금 중 선택된 2개 이상의 물질의 적층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 셀. - 제6항에 있어서,
상기 광 차단층은 상기 광의 적외선 성분 및 자외선 성분 중 적어도 하나 및 상기 광의 가시광선 성분을 차단하는 것을 특징으로 하는 LED 셀. - (a) 기판 상에 n형 반도체층, 상기 n형 반도체층 상에 구비된 발광층, 상기 발광층 상에 구비된 p형 반도체층 및 상기 p형 반도체층 상에 구비된 확산층을 포함하는 LED 소자부를 형성하는 단계;
(b) 상기 LED 소자부의 측벽을 피복하는 절연층을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 절연층을 피복하며, 상기 LED 소자부의 측벽으로부터 방사되는 광을 차단하는 광 차단층을 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 셀 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 (c) 단계는 상기 절연층 및 상기 확산층의 에지부를 피복하며 상기 확산층과 전기적으로 연결되는 상기 광 차단층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 셀 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 광 차단층은 티타늄, 크롬, 구리, 알루미늄, 금, 니켈, 은, 마그네슘 및 백금 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 셀 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 광 차단층은 티타늄, 크롬, 구리, 알루미늄, 금, 니켈, 은, 마그네슘 및 백금 중 선택된 2개 이상의 물질의 적층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 셀 제조 방법. - 제11항에 있어서,
상기 광 차단층은 상기 광의 적외선 성분 및 자외선 성분 중 적어도 하나 및 상기 광의 가시광선 성분을 차단하는 것을 특징으로 하는 LED 셀 제조 방법.
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