CN102468291B - 发光装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发光装置及其制造方法，所述发光装置包括：基底；发光元件，设置在所述基底上；波长转换单元，设置在所述基底上，以至少覆盖所述发光元件的上表面；反射单元，被形成为覆盖所述基底的侧表面和下表面，并具有树脂和分散在所述树脂中的反射填料。可以通过使白光相对于不同的发光装置的色度分布最小化来获得具有均一的特性的发光装置。

Description

发光装置及其制造方法
本申请要求于2010年11月10日在韩国知识产权局提交的第10-2010-0111705号韩国专利申请的优先权，该申请的公开内容通过引用被包含于此。
技术领域
本发明涉及一种发光装置及其制造方法。
背景技术
发光二极管(一种的半导体发光装置)是这样一种半导体装置，即，当将电流施加到该半导体装置时，该半导体装置能够根据p型和n型半导体结部分中的电子空穴复合来产生各种颜色的光。与基于灯丝的发光装置相比，半导体发光装置具有各种优点，例如长寿命、低功耗、优异的初始驱动特性、高抗震性等，因此对半导体发光装置的需求持续增加。具体地说，近来，能够发射短波长蓝光的第III族-氮化物半导体已经引起关注。
通常，LED以芯片状态或封装件状态安装在基底上，从而用作发光模块。发光模块包括荧光材料(或磷光体)等，因而可以获得与从LED发射的光的波长不同的波长的光。可以通过荧光材料实现白光发射。然而，虽然LED具有相同的特性，但是LED封装件中的荧光材料的位置或密度可能不是一致的，使得白光特性不同，从而导致色度分布(色度分散、颜色分散)。
发明内容
本发明的一方面提供了一种通过使白光相对于不同的发光装置的色度分布最小化而具有均一的特性的发光装置。
本发明的另一方面提供了一种用于有效地制造上述发光装置的方法。
根据本发明的一方面，提供了一种发光装置，该发光装置包括：基底；发光元件，设置在所述基底上；波长转换单元，设置在所述基底上，以至少覆盖所述发光元件的上表面；反射单元，被形成为覆盖所述基底的侧表面和下表面，并具有树脂和分散在所述树脂中的反射填料。
所述发光装置还可以包括：第一端子和第二端子，设置在所述发光元件上，所述波长转换单元可以被形成为覆盖所述第一端子和所述第二端子的侧面。
所述波长转换单元可以被形成为覆盖所述发光元件的侧面。
所述波长转换单元可以被形成为未覆盖所述基底的所述侧面。
所述波长转换单元的侧面与所述反射单元的侧面可以是共面的。
所述波长转换单元可以具有薄膜形状。
所述反射单元可以被形成为未覆盖所述发光元件的侧面。
根据本发明的一方面，提供了一种发光装置，所述发光装置包括：基底；发光元件，设置在所述基底上；波长转换单元，设置在所述基底上，以覆盖所述发光元件的上表面和侧表面；反射单元，被形成为覆盖所述基底的侧表面和下表面，并且所述反射单元具有被形成为与所述波长转换单元的侧面共面的一个侧面。
所述反射单元可以包括树脂和分散在所述树脂中的反射填料。
所述波长转换单元可以被形成为未覆盖所述基底的侧面。
所述反射单元可以被形成为未覆盖所述发光元件的侧面。
根据本发明的一方面，提供了一种用于制造发光装置的方法，该方法包括：在载片上布置均包括基底和设置在所述基底上的发光元件的多个发光结构，使得所述发光元件面向下侧；形成反射单元，以覆盖每个基底的上表面和侧表面；在每个发光元件的通过去除所述载片所暴露的至少一个表面上形成波长转换单元。
多个基底中的至少两个基底可以具有不同的厚度。
在所述载片上布置所述多个发光结构的步骤中，可以将所述发光元件的至少一部分埋置在所述载片中。
在所述载片上布置所述多个发光结构的步骤中，可以使每个基底的一个表面与所述载片接触。
在形成所述波长转换单元的步骤中，所述波长转换单元可以相对于每个发光元件具有相同的厚度。
所述方法还可以包括：在形成所述波长转换单元之前，在每个发光元件的通过去除所述载片所暴露的至少一个表面上形成第一端子和第二端子，其中，所述波长转换单元可以被形成为覆盖所述第一端子和所述第二端子的侧面。
形成所述波长转换单元的步骤可以包括：将所述波长转换单元形成为使得所述波长转换单元覆盖所述第一端子和所述第二端子的侧面；去除所述波长转换单元的一部分，以至少暴露所述第一端子和所述第二端子的上表面。
在去除所述波长转换单元的一部分的步骤中，还可以去除所述第一端子和所述第二端子的一部分。
当去除所述波长转换单元的一部分以及所述第一端子和所述第二端子的一部分时，所述波长转换单元与所述第一端子和所述第二端子的上表面可以是共面的。
在形成所述波长转换单元的步骤中，可以将所述波长转换单元与所述多个发光结构整体地形成。
每个发光元件可以具有第一电极和第二电极，并且所述波长转换单元可以被形成为覆盖所述第一电极和所述第二电极的侧面并暴露所述第一电极和所述第二电极中的每个电极的至少一个表面。
在形成所述反射单元的步骤中，可以将所述反射单元形成为相对于每个发光元件具有相同的厚度。
在形成所述反射单元的步骤中，可以将所述反射单元与所述多个发光结构整体地形成。
附图说明
根据结合附图进行的以下详细描述，本发明的以上和其它方面、特征及其它优点将更加易于理解，在附图中：
图1是根据本发明示例性实施例的发光装置的示意性剖视图；
图2是示出具有图1的发光装置的发光设备的示例的示意性剖视图；
图3至图9是顺序地示出根据本发明示例性实施例的用于制造发光装置的方法的工艺的示意图；
图10是示出根据本发明示例性实施例的发光装置的用途的示例的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。
然而，本发明可以以多种不同的形式来实施，而不应该被解释为局限于在此提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰起见，会夸大形状和尺寸，相同的标号将始终用于指示相同或类似的组件。
图1是根据本发明示例性实施例的发光装置的示意性剖视图。图2是示出具有图1的发光装置的发光设备的示例的示意性剖视图。首先，参照图1，根据本发明示例性实施例的发光装置100包括发光元件101、基底102、反射单元103、波长转换单元104以及端子105a和105b。参照各个组成部分的设置关系，发光元件101设置在基底102上，波长转换单元104设置在基底102上，以覆盖发光元件101的上表面和侧表面。另外，如图1所示，波长转换单元104覆盖第一端子105a和第二端子105b的侧面，并且第一端子105a和第二端子105b的上表面被暴露。反射单元103被形成为覆盖基底102的侧表面和下表面。
发光元件101可以是任何元件，只要其能够发射光即可，可以使用发光二极管(LED)作为发光元件101。在这种情况下，虽然未示出，但是发光元件101可以包括第一导电半导体层和第二导电半导体层以及设置在第一导电半导体层和第二导电半导体层之间的有源层。当电子和空穴在有源层中复合时，发光元件发射特定能量的光。基底102可以由诸如蓝宝石、Si、SiC等的材料制成，并可以设置成允许构成发光元件101的层在其上生长，基底102可以不是生长基底。即，基底102可以在发光元件101完全生长出之后与发光元件101结合。同时，构成发光元件101的层可以由氮化物半导体(例如，AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)制成。
除了氮化物半导体以外，还可以使用GaAs基半导体或GaP基半导体来形成发光元件101。发光元件101可以包括电连接到第一导电半导体层和第二导电半导体层的第一电极和第二电极(其对应于图9中的108a和108b)，第一电极和第二电极可以连接到第一端子105a和第二端子105b。第一电极和第二电极与第一端子105a和第二端子105b可以以分离的方式存在或者可以一体地形成。如图2所示，在图1中示出的发光装置100可以设置在基底106上，从而用作发光设备，在这种情况下，第一端子105a和第二端子105b可以通过导线(W)等连接到形成在基底106上的第一电极图案107a和第二电极图案107b。
反射单元103被形成为覆盖基底102的侧表面和下表面，并起到将从发光元件101发射的光向上引导的作用。在这种情况下，如图1所示，反射单元103被形成为未覆盖发光元件101的侧表面，并且反射单元103的侧面与波长转换单元104的至少一个侧面是共面的。可以通过相对于不同的发光元件101提供厚度一致的波长转换单元104的工艺(待描述)来获得该结构。为了执行反射功能，反射单元103可以由任何材料制成，只要该材料能够执行光反射功能即可，优选地，因为反射单元103可能与发光元件101等接触的可能性，所以反射单元103由电绝缘材料制成。例如，反射单元103可以包括低折射率的树脂和分散在该树脂中的反射填料。在这种情况下，反射填料可以由诸如TiO2、SiO2等的光反射氧化物制成。另外，构成反射单元103的树脂可以是硅树脂或环氧树脂，在这种情况下，该树脂可以具有低折射率，例如大约1.5或更低的折射率，从而改善其反射性能。
波长转换单元104用于将从发光元件101发射的光的波长转换为不同的波长。波长转换单元104可以具有薄膜的形式，以覆盖发光元件101的发光表面的至少一部分，例如，在当前示例性实施例中为上表面和侧表面。因为以薄膜的形式提供波长转换单元104，所以波长转换单元104可以具有相对一致的形状和厚度，从而使得白光沿发光方向的色差最小化，并且还减小了不同装置之间的颜色分散。另外，如图1所示，波长转换单元104可以被形成为覆盖第一端子105a和第二端子105b的侧面以及覆盖发光元件101。波长转换单元104不覆盖基底102的侧面，并且可以形成为使得其一个侧面与反射单元103的侧面共面。利用该结构，波长转换单元104可以以相对一致的厚度和形状应用于发光元件101，稍后将描述波长转换单元104的细节。
同时，为了执行光转换功能，波长转换单元104可以包括诸如磷光体、量子点等的波长转换材料。在这种情况下，波长转换材料可以用于具有单独地包括波长转换材料的板结构，或者可以用于具有波长转换材料分散在硅树脂中的膜结构等。在这种情况下，当波长转换材料是磷光体，并且从发光元件101发射蓝光时，红色磷光体可以包括MAlSiNx:Re(1≤x≤5)的氮化物磷光体、MD:Re的硫化物磷光体等。这里，M是从Ba、Sr、Ca和Mg中选择的至少一种，D是从S、Se和Te中选择的至少一种，Re是从Eu、Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br和I中选择的至少一种。另外，绿色磷光体可以包括M2SiO4:Re的硅酸盐磷光体、MA2D4:Re的硫化物磷光体、β-SiAlON:Re的磷光体和MA′2O4:Re′的氧化物基磷光体等。这里，M可以是从Ba、Sr、Ca和Mg中选择的至少一种，A可以是从Ga、Al和In中选择的至少一种，D可以是从S、Se和Te中选择的至少一种，A′可以是从Sc、Y、Gd、La、Lu、Al和In中选择的至少一种，Re可以是从Eu、Y、La、Ce、Nd、Pm、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、F、Cl、Br和I中选择的至少一种，Re′可以是从Ce、Nd、Pm、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、F、Cl、Br和I中选择的至少一种。
量子点是包括核和壳的纳米晶粒，核尺寸为2nm至100nm的范围。量子点可以作为发射诸如蓝色(B)、黄色(Y)、绿色(G)和红色(R)的各种颜色的磷光体，II-VI族化合物半导体(ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、MgTe等)、III-V族化合物半导体(GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlAs、AlP、AlSb、AlS等)或IV族半导体(Ge、Si、Pb等)中的至少两种类型的半导体可以形成异质结，以形成构成量子点的核壳结构。
在这种情况下，为了在壳的外边缘处使量子点的壳的表面上的分子结合终止，抑制量子点的凝聚，并提高树脂(例如硅树脂或环氧树脂等)的分散特性，或者提高磷光体功能，可以使用诸如油酸的材料来形成有机配体。
现在将描述用于制造具有上述结构的发光装置的方法。图3至图9是顺序地示出根据本发明示例性实施例的用于制造发光装置的方法的工艺的示意图。在根据当前示例性实施例的制造方法中，首先，如图3所示，在第一载片201上布置多个发光结构。这里，发光结构是指包括发光元件101和基底102的结构。在当前示例性实施例中，在多个发光结构中提供的发光元件101可以分类为具有类似的光发射波长、亮度等，但可以具有各自具有不同厚度的基底。虽然发光元件101的特性具有类似的特性，但是因为它们通过不同的工艺形成，所以发光元件101的基底102会分别具有不同的厚度，从而难以以相同的厚度和形状向其施加磷光体。另外，即使可以施加相同形状的磷光体，但是所获得的光的特性仍会是不同的。
在当前示例性实施例中，由基底101的厚度偏差(或变化)导致的影响被最小化。为此，如图4所示，将多个发光结构转印在第二载片202上，使得发光元件101布置为面对第二载片202。在这种情况下，为了使基底102的厚度的影响最小化，将每个发光元件101的至少一部分埋置在第二载片202中，因而基底102的一个表面可以与第二载片202接触。可以使用UV片作为第二载片202，在将发光结构转印到第二载片20之后，可以执行将光照射到第二载片202上的固化工艺，从而有助于在后续工艺中发光元件101的分离。
接下来，如图5所示，将反射单元103形成为覆盖基底102的上表面和侧表面，在这种情况下，反射单元103可以与多个发光结构一体地形成。另外，当将发光元件101埋置在第二载片202中时，可以将反射单元103形成为未覆盖发光元件101的侧面。如上所述，反射单元103可以具有反射填料分散在树脂中的结构，并可以通过使用在本领域中传统上已知的成型工艺来形成反射单元103。在当前示例性实施例中，反射单元103覆盖基底102的上表面，从而相对于多个发光结构具有相同的厚度，由此将装置实现为具有总体上一致的厚度，尽管基底102的厚度不同。
然后，如图6所示，将第一端子105a和第二端子105b形成为连接到发光元件101，可以通过使用掩蔽工艺、涂镀工艺等来执行该工艺。详细地说，在发光装置的通过去除第二载片202暴露的至少一个表面上形成第一端子105a和第二端子105b，如上所述，即使在基底102的厚度不同的情况下，多个发光元件101可以借助于反射单元103而仍具有高度一致的上表面。在这种情况下，虽然未示出，但是可以使用另一载片，以设置在反射单元103的下部处，以去除第二载片202，并形成第一端子105a和第二端子105b。
然后，如图7所示，将波长转换单元104形成为覆盖发光元件101。在这种情况下，可以将波长转换单元104形成为甚至覆盖第一端子105a和第二端子105b以及发光元件101。另外，与反射单元103类似，波长转换单元104可以与多个发光结构整体地形成。可以如下获得波长转换单元104：将通过在树脂中分散磷光体或量子点所形成的材料施加到发光元件101；然后使该材料固化。可选地，可以单独地制造波长转换单元104，并使波长转换单元104与发光元件101接触。在当前示例性实施例中，多个发光元件101具有类似的发光特性，因为将波长转换单元104提供为相对于多个发光元件104具有一致的厚度，所以每个发光装置可以具有偏差被最小化的白光特性。
随后，如图8所示，去除波长转换单元104的一部分，以暴露第一端子105a和第二端子105b。在这种情况下，如果将波长转换单元104形成为使得第一端子105a和第二端子105b在先前工艺中被暴露，则可以省略当前工艺。在当前示例性实施例中，在去除波长转换单元104的工艺中也可以去除第一端子105a和第二端子105b的一部分，因此，波长转换单元104的上表面与第一端子105a和第二端子105b的上表面可以是共面的。然后，切割反射单元103和波长转换单元104，从而以发光元件100为单元进行划分，因而获得具有在图1中示出的结构的发光装置。在当前示例性实施例中，采用形成波长转换单元104以使波长转换单元104比第一端子105a和第二端子105b高且去除波长转换单元104的一部分的工艺，但是如图9所示，可以通过丝网印刷工艺等仅在期望的区域处选择性地形成波长转换单元104`。在这种情况下，可以省略形成第一端子105a和第二端子105b的工艺，并可以使用设置在发光元件101上的第一电极108a和第二电极108b作为端子。
同时，具有上述结构的发光装置可应用于各种领域。图10是示出根据本发明示例性实施例的发光装置的用途的示例的示意图。参照图10，照明装置(或调光器)400被构造为包括发光模块401、发光模块401设置在其中的结构404和功率供给单元403。根据本发明的示例性实施例获得的一个或多个发光装置可以设置在发光模块401中。在这种情况下，发光装置402可以独自安装在发光模块401上或可以以封装件的形式设置。功率供给单元403可以包括接口405和用于控制向发光模块401的功率供给的功率控制器406。在这种情况下，接口405可以包括用于阻断过电流的保险丝和用于屏蔽电磁干扰信号的电磁屏蔽填料。
当将交流(AC)功率作为功率输入时，功率控制器406可以包括用于将AC功率转换为直流(DC)功率的整流单元和用于将电压转换为适合于发光模块401的电压的恒压控制器。当功率自身是具有适合于发光模块401的电压的DC源(例如，电池)时，可以省略整流单元或恒压控制器。另外，当发光模块401采用诸如AC-LED的元件时，AC功率可以直接供给到发光模块401，另外，在这种情况下，可以省略整流单元或恒压控制器。另外，功率控制器可以控制色温等，从而根据人的敏感性来提供照明。此外，功率供给单元403可以包括反馈电路装置和存储装置，反馈电路装置将发光装置402的光发射的水平与光的预设量进行比较，存储装置存储与期望的亮度、显色性能等有关的信息。
调光设备400可以作为用于显示装置(例如，具有图像面板的液晶显示装置)的背光单元，作为室内照明装置(例如，灯、LED平面照明设备等)，或者作为室外照明装置(例如，路灯、广告牌、警示(标志)柱等)。另外，调光设备400可以作为用于各种交通工具(例如，道路用车、船、航行器等)的照明装置。另外，调光设备400也可以用于家用电器(例如TV、电冰箱等)或医疗器械等。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，可以使得白光相对于不同的发光装置的色度分布最小化，因而发光装置可以展现一致的特性。
根据本发明的示例性实施例，能够实现用于有效地制造上述发光装置的方法。
虽然已经结合示例性实施例示出并描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说将显然的是，在不脱离由权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出修改和改变。

Claims (9)

1.一种制造发光装置的方法，所述方法包括：
在载片上布置均包括基底和设置在所述基底上的发光元件的多个发光结构，使得所述发光元件面向下侧；
形成反射单元，以覆盖每个基底的上表面和侧表面；以及
在每个发光元件的通过去除所述载片所暴露的至少一个表面上形成波长转换单元，
其中，在所述载片上布置所述多个发光结构的步骤中，将所述发光元件埋置在所述载片中，使每个基底的一个表面与所述载片接触，在所述形成波长转换单元的步骤中，所述波长转换单元相对于每个发光元件具有相同的厚度，在所述形成反射单元的步骤中，将所述反射单元形成为相对于每个发光元件具有相同的厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，多个基底中的至少两个基底具有不同的厚度。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在形成所述波长转换单元之前，在每个发光元件的通过去除所述载片所暴露的至少一个表面上形成第一端子和第二端子。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述形成波长转换单元的步骤包括：
将所述波长转换单元形成为使得所述波长转换单元覆盖所述第一端子的侧面和所述第二端子的侧面；以及
去除所述波长转换单元的一部分，以至少暴露所述第一端子的上表面和所述第二端子的上表面。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在去除所述波长转换单元的一部分的步骤中，还去除所述第一端子的一部分和所述第二端子的一部分。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，当去除所述波长转换单元的一部分以及所述第一端子的一部分和所述第二端子的一部分时，所述波长转换单元的上表面与所述第一端子的上表面和所述第二端子的上表面是共面的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述形成波长转换单元的步骤中，将所述波长转换单元与所述多个发光结构一体地形成。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，每个发光元件具有第一电极和第二电极，并且所述波长转换单元被形成为覆盖所述第一电极的侧面和所述第二电极的侧面并暴露所述第一电极和所述第二电极中的每个电极的至少一个表面。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述形成反射单元的步骤中，将所述反射单元与所述多个发光结构一体地形成。
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