JP2011171740A - 発光素子パッケージ及び照明システム - Google Patents

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ワン，スンミン
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ソン，ヒュンドン
Woon Kyung Choi
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Abstract

【課題】本発明は、効果的な演色指数を得ることができる発光素子パッケージ及び照明システムを提供するためのものである。
【解決手段】本発明に従う発光素子パッケージは、サブマウントと、上記サブマウントの上の発光素子チップと、上記発光素子チップとの間に空間を含むようにして上記サブマウントの上に形成された波長フィルタと、上記波長フィルタの上の蛍光体層と、を含み、上記空間は、空気（air）、アルゴンガス（Ar gas）、窒素ガス（N2 gas）、真空のうち、少なくとも１つによって満たされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子パッケージ及び照明システムに関するものである。
発光素子（Light Emitting Device）は、電気エネルギーが光エネルギーに変換される特性のｐ−ｎ接合ダイオードを周期律表上でＩＩＩ族とＶ族の元素が化合して生成できる。ＬＥＤは化合物半導体の組成比を調節することによって多様なカラー具現が可能である。
発光素子は、順方向電圧印加時、ｎ層の電子とｐ層の正孔（hole）とが結合して伝導帯（Conduction band）と価電帯（Valance band）のエネルギーギャップに対応するだけのエネルギーを発散するが、このエネルギーは主に熱や光の形態で放出され、光の形態で発散されれば発光素子となるものである。
例えば、窒化物半導体は高い熱的安定性と幅広いバンドギャップエネルギーにより光素子及び高出力電子素子開発分野で大いなる関心を受けている。特に、窒化物半導体を用いた青色（Blue）発光素子、緑色（Green）発光素子、紫外線（ＵＶ）発光素子などは常用化されて広く使われている。
従来技術による白色（White）ＬＥＤモジュールは、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の個々の光源を組合せる方法と、青色（blue）または紫外線光源と蛍光体とを組合せて具現する方法とがある。
一方、青色ＬＥＤの外郭に黄色（yellow）蛍光体を塗布した既存の蛍光体変換法では、蛍光体で変換された光が自然発光されるため、全方向に光が放出する。この際、発光素子の内部に再進入した光は素子の内部に吸収されて光損失を引き起こして発光効率を低下させる短所がある。
本発明の目的は、効果的な演色指数を得ることができる発光素子パッケージ及び照明システムを提供することをその目的とする。
本発明に従う発光素子パッケージは、サブマウントと、上記サブマウントの上の発光素子チップと、上記発光素子チップとの間に空間を含むようにして上記サブマウントの上に形成された波長フィルタと、上記波長フィルタの上の蛍光体層と、を含み、上記空間は、空気（air）、アルゴンガス（Ar gas）、窒素ガス（N2 gas）、真空のうち、少なくとも１つによって満たされることができる。
また、本発明に従う照明システムは、上記発光素子パッケージを具備する発光モジュール部を含む。
本発明に従う発光素子パッケージ及び照明システムによれば、発光素子チップと蛍光体層との間に位置した選択的波長フィルタが青色（Blue）可視光または紫外線のような高いエネルギーを有する短波長の光は通過する一方、蛍光体から励起された低いエネルギーを有する長波長の光は反射させることによって、効果的な演色指数を得ることができる。
本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。 本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの光特性に対する図表である。 本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの光特性に対する図表である。 本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの光特性に対する図表である。 本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの光特性に対する図表である。 本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの発光例示図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。 本発明の実施形態に従う発光素子の製造方法の工程図である。 本発明の実施形態に従う照明ユニットの斜視図である。 本発明の実施形態に従うバックライトユニットの分解斜視図である。
以下、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージ及び照明システムを添付の図面を参照しつつ説明する。
本発明を説明するに当たって、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するのではない。
［実施形態］
図１は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージ２００の断面図である。
実施形態に従う発光素子パッケージ２００は、サブマウント２１０と、上記サブマウント２１０の上に発光素子チップ１００と上記発光素子チップ１００との間に空間（space）（Ｓ）を含んで上記サブマウント２１０の上に形成された波長フィルタ３２０、及び上記波長フィルタ３２０の上に形成された蛍光体層３３０を含むことができる。
上記蛍光体層３３０は、均一な厚さを有する蛍光体層でありうるが、これに限定されるのではない。実施形態によれば、上記波長フィルタ３２０が均一な上面を有することによってコンフォーマルコーティング（conformal coating）蛍光体層の形成が容易でありうる。
上記波長フィルタ３２０は、互いに異なる屈折率を有する複数の誘電体層を含むことができる。例えば、上記波長フィルタ３２０は第１屈折率を有する第１誘電体層３２１と上記第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、上記第１誘電体層３２１の上に形成された第２誘電体層３２２を含むことができる。
この際、上記第１誘電体層３２１と上記第２誘電体層３２２の厚さはλ／（４n×cosθ）（但し、λは光の波長、ｎは各誘電体層の屈折率、θは光の入射角）でありうる。
図２乃至図５は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの光特性に対する図表である。また、図６は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの発光例示図である。
具体的に、図２は本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの内部から外部への、波長に対する透過率を示す図であり、図３は本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの外部から内部への、波長に対する反射率を示す図表である。
実施形態によれば、発光素子チップ１００と蛍光体層３３０との間に位置した選択的波長フィルタ３２０が屈折率の低い物質と高い物質とを積層した構造で形成されることによって、発光素子パッケージの内部から外部へ透過される短波長の光はよく通過する一方（図２参照）、蛍光体層から変換された長波長の光を再反射させることによって、発光素子パッケージ内部への進入を止める特性を表す（図３参照）。
また、実施形態に従う発光素子パッケージによれば、上記選択的波長フィルタ３２０と発光素子チップ１００との間の空間（space：Ｓ）が設けられ、上記空間（Ｓ）は、空気（air）、アルゴンガス（Ar gas）、窒素ガス（N2 gas）、真空のうち、少なくとも１つにより満たされる。これによって、図６に示すように、発光素子チップ１００から出る短波長の光（Ｌ１）はフィルタを介して外部に抽出され易い一方、蛍光体から変換された長波長の光（Ｌ２）は高い屈折率から低い屈折率への内部全反射効果を用いてより効率的に反射率を増加させることができる。
例えば、図４は、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージにおいて空気層有／無（with air gap ／ w/o air gap）によって発光素子の内部で発生した短波長光の透過率を示す図表である。図４に示すように、空気層がある場合（with air gap）に入射角が３０゜以上の全体的な領域で光の透過率が高まる。
特に、図５は本発明の実施形態に従う発光素子パッケージにおいて空気層の有／無（with air gap ／ w/o air gap）によって発光素子の外部の蛍光体で発生した長波長光の反射率を示す図表であって、空気層がある場合（with air gap）の入射角が４０゜より若干高い領域を除いて全体領域で長波長の反射率が高まる。
実施形態に従う発光素子パッケージによれば、発光素子チップと蛍光体層との間に位置した選択的波長フィルタが青色（Blue）可視光または紫外線のように高いエネルギーを有する短波長の光は通過する一方、蛍光体から励起された低いエネルギーを有する長波長の光は反射させることによって、効果的な演色指数を得ることができる。
以下、図７乃至図１６を参照して本発明の実施形態に従う発光素子パッケージの製造方法を説明する。
まず、図７のようにサブマウント２１０を用意する。
上記サブマウント２１０は、熱膨張係数が発光素子チップ材料の熱膨張係数と類似し、熱伝導度に優れる材質でありうる。例えば、上記サブマウント２１０は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成できる。例えば、サブマウント２１０はシリコン（Ｓｉ）で形成できるが、これに限定されるのではなく、サブマウント２１０にＰＣＢまたは低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）などが利用できる。
以後、図８のように上記サブマウント２１０を一部除去してキャビティー（Ｃ）を形成することができる。上記キャビティー（Ｃ）が形成されたサブマウント２１０に対し、単位チップ別にアイソレーション工程（図示せず）が進行できる。
次に、図９のように上記サブマウント２１０に第１電極層２２０及び第２電極層２３０を形成することができる。上記第１電極層２２０及び第２電極層２３０は互いに電気的に分離され、上記発光素子チップ１００に電源を提供する役割をする。また、上記第１電極層２２０及び第２電極層２３０は、上記発光素子チップ１００で発生した光を反射させて光効率を増加させる役割をすることができ、上記発光素子チップ１００で発生した熱を外部に排出させる役割をすることもできる。
上記サブマウント２１０は別途の反射カップ（reflector cup）（図示せず）を含むことができ、上記サブマウント２１０の内にツェナダイオード等の静電気（ＥＳＤ）の防止のための素子を含むことができる。
以後、図１０のように発光素子チップ１００を製造し、上記サブマウント２１０の上に発光素子チップ１００を付着する。
上記発光素子チップ１００は、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰなどの物質で形成できる。例えば、Green〜Blue ＬＥＤはＧａＮ（ＩｎＧａＮ）、Yellow〜Red ＬＥＤはＩｎＧａＡＩＰ、ＡｌＧａＡｓを使用することができ、物質の組成の変更に従ってフルカラー（Full Color）具現も可能である。
以下、発光素子チップ１００の製造工程を説明するが、実施形態がこれに限定されるのではない。
まず、第１基板（図示せず）を用意する。上記第１基板（図示せず）は伝導性基板または絶縁性基板を含み、例えば上記第１基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、及びＧａ２Ｏ３のうち、少なくとも１つを使用することができる。 上記第１基板に対して湿式洗浄を行って表面のドーパントを除去することができる。
以後、上記第１基板の上に、第１導電型半導体層１１２、活性層１１４、及び第２導電型半導体層１１３を含む発光構造物１１０を形成することができる。
上記第１導電型半導体層１１２は、第１導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族化合物半導体で具現されることができ、上記第１導電型半導体層１１２がＮ型半導体層の場合、上記第１導電型ドーパントはＮ型ドーパントであって、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、及びＴｅを含むことができるが、これに限定されるのではない。
上記第１導電型半導体層１１２は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。
上記第１導電型半導体層１１２は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰのうち、いずれか１つ以上で形成できる。
上記第１導電型半導体層１１２は、化学蒸着方法（ＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、スパッタリング、または水酸化物気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）など方法を使用してＮ型ＧａＮ層を形成することができる。また、上記第１導電型半導体層１１２は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びシリコン（Ｓｉ）のようなｎ型ドーパントを含むシランガス（ＳｉＨ４）が注入されて形成できる。
上記活性層１１４は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）、量子線（Quantum-Wire）構造、または量子点（Quantum Dot）構造のうち、少なくともいずれか１つで形成できる。例えば、上記活性層１１４は、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）が注入されて多重量子井戸構造が形成できるが、これに限定されるのではない。
上記活性層１１４の井戸層／障壁層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ、／ＡｌＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）、ＧａＰ／ＡｌＧａＰ（ＩｎＧａＰ）のうち、いずれか１つ以上のペア構造で形成できるが、これに限定されるのではない。上記井戸層は、上記障壁層のバンドギャップより低いバンドギャップを有する物質で形成できる。
上記活性層１１４の上または／及び下には導電型クラッド層が形成できる。上記導電型クラッド層は、ＡｌＧａＮ系半導体で形成されることができ、上記活性層１１４のバンドギャップよりは高いバンドギャップを有することができる。
上記第２導電型半導体層１１３は、第２導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族元素の化合物半導体、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。上記第２導電型半導体層１１３は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択できる。上記第２導電型半導体層１１３がＰ型半導体層の場合、上記第２導電型ドーパントはＰ型ドーパントであって、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができる。上記第２導電型半導体層１１３は単層または多層で形成されることができるが、これに対して限定するのではない。
上記第２導電型半導体層１１３はチャンバーに、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びマグネシウム（Ｍｇ）のようなｐ型ドーパントを含むビセチルサイクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）｛Ｍｇ（Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４）２｝が注入されてｐ型ＧａＮ層が形成できるが、これに限定されるのではない。
実施形態において、上記第１導電型半導体層１１２はＮ型半導体層、上記第２導電型半導体層１１３はＰ型半導体層で具現できるが、これに限定されるのではない。また、上記第２導電型半導体層１１３の上には上記第２導電型と反対の極性を有する半導体、例えばＮ型半導体層（図示せず）を形成することができる。これによって、発光構造物１１０は、Ｎ−Ｐ接合構造、Ｐ−Ｎ接合構造、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合構造、Ｐ−Ｎ−Ｐ接合構造のうち、いずれか１つ構造で具現できる。
以後、上記発光構造物１１０の上に第２電極層１２０を形成する。
上記第２電極層１２０は、オーミック層（図示せず）、反射層（図示せず）、接合層（図示せず）、支持基板（図示せず）などを含むことができる。
例えば、上記第２電極層１２０はオーミック層（図示せず）を含むことができ、上記オーミック層は上記発光構造物１１０にオーミック接触されて発光構造物に電源が円滑に供給されるようにすることができ、単一金属または金属合金、金属酸化物などを多重で積層して形成できる。
例えば、上記オーミック層（図示せず）は、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、ＩＺＴＯ（indium zinc tin oxide）、ＩＡＺＯ（indium aluminum zinc oxide）、ＩＧＺＯ（indium gallium zinc oxide）、ＩＧＴＯ（indium gallium tin oxide）、ＡＺＯ（aluminum zinc oxide）、ＡＴＯ（antimony tin oxide）、ＧＺＯ（gallium zinc oxide）、ＩＺＯＮ（IZO Nitride）、ＡＧＺＯ（Al-Ga ZnO）、ＩＧＺＯ（In-Ga ZnO）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つを含んで形成されることができ、このような材料に限定されるのではない。
また、上記第２電極層１２０は、反射層（図示せず）を含んで上記発光構造物１１０から入射される光を反射させて、光抽出効率を改善させることができる。
例えば、上記反射層（図示せず）は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つを含む金属または合金で形成できる。また、上記反射層は、上記金属または合金とＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯなどの透光性伝導性物質を用いて多層で形成することができ、例えば、ＩＺＯ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ、ＩＺＯ／Ａｇ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ／Ｎｉなどで積層できる。
また、上記第２電極層１２０は、接合層を含む場合、上記反射層が接合層の機能をするか、バリアー金属またはボンディング金属などを含むことができる。例えば、上記接合層は、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＴａのうち、少なくとも１つを含むことができる。
また、第２電極層１２０は支持基板（図示せず）を含むことができる。上記支持基板は上記発光構造物１１０を支持し、上記発光構造物１１０に電源を提供することができる。上記支持基板は、電気伝導性に優れる金属、金属合金、または伝導性半導体物質からなることができる。
例えば、上記支持基板（図示せず）は、銅（Ｃｕ）、銅合金（Ｃｕ Ａｌｌｏｙ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、キャリヤウエーハ（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ等）のうち、少なくとも１つを含むことができる。
上記支持基板を形成させる方法は、電気化学的な金属蒸着方法、メッキ方法やユーテクティックメタルを用いたボンディング方法などを使用することができる。
次に、上記第１導電型半導体層１１２が露出されるように上記第１基板を除去する。上記第１基板を除去する方法は、レーザリフトオフ（Laser Lift Off）方法または化学的リフトオフ（Chemical Lift Off）方法を利用することができる。また、上記第１基板は物理的に磨き出すことによって除去することもできる。
次に、上記サブマウント２１０の上に上記発光素子チップ１００を付着する。
上記発光素子チップ１００の上記サブマウント２１０の上の付着は、高分子接着体を用いて発光素子チップを接着する方法、または発光素子チップにプレーティングされたユーテクティック（eutectic）メタルを用いる方法などにより進行できる。
例えば、工程性に優れるシルバー伝導性エポキシ（Ag conductive epoxy）によるソルダリング（soldering）により発光素子チップを付着するか、高熱伝導性を必要とする場合にはユーテクティック接合方式が採用できるが、これに限定されるのではない。
上記発光素子チップ１００は、上記第１電極層２２０及び第２電極層２３０と電気的に連結できる。
次に、図１１のように、上記発光素子チップ１００はワイヤ２４０を介して上記第１電極層２２０及び／または第２電極層２３０と電気的に連結されることができ、実施形態では垂直型タイプの発光素子チップ１００が例示されているため、１つのワイヤ２４０が使われたものが例示されている。他の例として、上記発光素子チップ１００が水平型タイプの発光素子の場合、２つのワイヤ２４０が使用できる。
以後、上記サブマウント２１０の上にシーリング（Sealing）物質２５０を形成することができる。上記シーリング物質２５０は、ガラス（glass）、ユーテクティック（eutectic）物質、エポキシ物質などが使用できるが、これに限定されるのではない。
次に、図１２乃至図１４を参照して蛍光体層３３０を含む波長フィルタ３２０を説明する。
まず、図１２のように、支持層（capping layer）３１０を用意する。上記支持層３１０はガラス（glass）で形成できるが、これに限定されるのではない。
以後、図１３のように上記支持層３１０の上に波長フィルタ３２０を形成する。
上記波長フィルタ３２０は、屈折率が異なる誘電体層を繰り返して積層した複数の誘電体層を含むことができる。
例えば、上記波長フィルタ３２０は、第１屈折率を有する第１誘電体層３２１と上記第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、上記第１誘電体層３２１の上に形成された第２誘電体層３２２を含むことができる。
上記第１誘電体層３２１と上記第２誘電体層３２２の積層は複数の周期で形成できる。例えば、４５０ｎｍ青色波長に対し、屈折率が１．４６のＳｉＯ２層が第１誘電体層３２１に、屈折率が２．４４のＴｉＯ２層が第２誘電体層３２２にquarter-wave stack（λ／４・ｎ・ｍ）で繰り返して積層すれば、積層数に従って外部励起光の高い反射率を得ることができ、内部発生光の高い透過率を得ることができるが、このような誘電体層の材質及び積層数に限定されるのではない。
この際、上記第１誘電体層３２１と上記第２誘電体層３２２の厚さはλ／（４ｎ×cosθ）（但し、λは光の波長、ｎは各誘電体層の屈折率、θは光の入射角）でありうる。
実施形態によれば、選択的波長フィルタ３２０が屈折率の低い物質と高い物質を積層した構造で形成されることによって、発光素子パッケージの内部から外部に透過される短波長の光はよく通過する一方（図２参照）、蛍光体層から変換された長波長の光を再反射させることによって、発光素子パッケージの内部への進入を止める特性を表す（図３参照）。
以後、上記波長フィルタ３２０が形成された支持層３１０の反対側の上に蛍光体層３３０を形成することができる。上記蛍光体層３３０はコンフォーマルコーティング（conformal coating）により均一な厚さを有する蛍光体層でありうるが、これに限定されるのではない。
実施形態において、蛍光体層３３０は青色ＬＥＤチップに黄色蛍光体（ＹＡＧ、ＴＡＧなどの蛍光体を使用）を加えるか、ＵＶ ＬＥＤに赤／禄／青の三色蛍光体を使用することができるが、これに限定されるのではない。
上記蛍光体は、ホスト物質及び活性物質を含むことができ、例えば、イトリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）のホスト物質にセリウム（Ｃｅ）活性物質が、シリゲート系列のホスト物質にユロピウム（Ｅｕ）活性物質を採用できるが、これに限定されるのではない。
次に、図１５のように上記サブマウント２１０の上に上記波長フィルタ３２０を接合することができる。この際、上記波長フィルタ３２０と上記発光素子チップ１００との間には空間（Ｓ）が形成できる。
実施形態に従う発光素子パッケージによれば、上記選択的波長フィルタ３２０と発光素子チップ１００との間の空間（space：Ｓ）を置いて、上記空間（Ｓ）は、空気（air）、アルゴンガス（Ar gas）、窒素ガス（N2 gas）、真空のうち、少なくとも１つによって満たされる。これによって、図６に示したように、発光素子チップ１００から出る短波長の光（Ｌ１）はフィルタを介して外部に抽出され易い一方、蛍光体から変換された長波長の光（Ｌ２）は高い屈折率から低い屈折率への内部全反射効果を用いて、より効率的に反射率を増加させることができる。
例えば、図４は本発明の実施形態に従う発光素子パッケージにおける空気層の有／無によって発光素子の内部で発生した短波長光の透過率を示す図表である。図４のように、空気層がある場合（with air gap）に入射角が３０゜以上の全体的な領域で光の透過率が高まる。
特に、図５は本発明の実施形態に従う発光素子パッケージにおける空気層の有／無によって発光素子の外部の蛍光体で発生した長波長光の反射率を示す図表であって、空気層がある場合、入射角が４０゜より若干高い領域を除いて全体領域で長波長の反射率が高まる。
最後に、図１６のようにチップ別に発光素子パッケージを分離して実施形態に従う発光素子パッケージを完成することができる。
実施形態に従う発光素子パッケージは照明システムに適用できる。上記照明システムは、図１７に図示された照明ユニット、及び図１８に図示されたバックライドユニットを含み、信号灯、車両前照灯、看板などが含まれることができる。
図１７は、本発明の実施形態に従う照明ユニット１１００の斜視図である。
図１７を参照すると、上記照明ユニット１１００は、ケース胴体１１１０、上記ケース胴体１１１０に設けられた発光モジュール部１１３０、及び上記ケース胴体１１１０に設けられ、外部電源から電源の提供を受ける連結端子１１２０を含むことができる。
上記ケース胴体１１１０は、放熱特性が良好な材質で形成されることが好ましく、例えば金属材質または樹脂材質で形成できる。
上記発光モジュール部１１３０は、基板１１３２、及び上記基板１１３２に載置される少なくとも１つの発光素子パッケージ２００を含むことができる。
上記基板１１３２は絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることができ、例えば、一般印刷回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）、メタルコア（Metal Core）ＰＣＢ、軟性（Flexible）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢなどを含むことができる。
また、上記基板１１３２は光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面が光が効率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などで形成できる。
上記基板１１３２の上には上記少なくとも１つの発光素子パッケージ２００が載置できる。上記発光素子パッケージ２００の各々は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）１００を含むことができる。上記発光ダイオード１００は、赤色、緑色、青色、または白色の有色光を各々発光する有色発光ダイオード、及び紫外線（ＵＶ：Ultra Violet）を発光するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
上記発光モジュール部１１３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光素子パッケージ２００の組合せを有するように配置できる。例えば、高演色性（ＣＲＩ）を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードを組合せて配置できる。
上記連結端子１１２０は、上記発光モジュール部１１３０と電気的に連結されて電源を供給することができる。図１７の図示によると、上記連結端子１１２０はソケット方式により外部電源に螺合されるが、これに対して限定するのではない。例えば、上記連結端子１１２０は、ピン（pin）形態で形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に連結されることもできる。
図１８は、本発明の実施形態に従うバックライトユニット１２００の分解斜視図である。
実施形態に従うバックライトユニット１２００は、導光板１２１０、上記導光板１２１０に光を提供する発光モジュール部１２４０、上記導光板１２１０の下に反射部材１２２０、及び上記導光板１２１０と発光モジュール部１２４０と反射部材１２２０とを収納するボトムカバー１２３０を含むことができるが、これに限定されるのではない。
上記導光板１２１０は光を拡散させて面光源化させる役割をする。上記導光板１２１０は透明な材質からなり、例えば、ＰＭＭＡ（polymethyl metaacrylate）のようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ（polyethylene terephthlate）、ＰＣ（poly carbonate）、ＣＯＣ（cycloolefin copolymer）及びＰＥＮ（polyethylene naphthalate）樹脂のうちの１つを含むことができる。
上記発光モジュール部１２４０は上記導光板１２１０の少なくとも一側面に光を提供し、窮極的には上記バックライトユニットが設けられるディスプレイ装置の光源として作用するようになる。
上記発光モジュール部１２４０は上記導光板１２１０と接することができるが、これに限定されるのではない。具体的には、上記発光モジュール部１２４０は、基板１２４２、及び上記基板１２４２に載置された多数の発光素子パッケージ２００を含むが、上記基板１２４２が上記導光板１２１０と接することができるが、これに限定されるのではない。
上記基板１２４２は、回路パターン（図示せず）を含む印刷回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）でありうる。但し、上記基板１２４２は一般ＰＣＢだけでなく、メタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ：Metal Core PCB）、軟性ＰＣＢ（ＦＰＣＢ：Flexible PCB）などを含むこともでき、これに対して限定するのではない。
そして、上記多数の発光素子パッケージ２００は、上記基板１２４２の上に光が放出される発光面が上記導光板１２１０と所定距離離隔するように載置できる。
上記導光板１２１０の下には上記反射部材１２２０が形成できる。上記反射部材１２２０は、上記導光板１２１０の下面に入射された光を反射させて上方に向かうようにすることによって、上記バックライトユニットの輝度を向上させることができる。上記反射部材１２２０は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成できるが、これに対して限定するのではない。
上記ボトムカバー１２３０は、上記導光板１２１０、発光モジュール部１２４０、及び反射部材１２２０などを収納することができる。このために、上記ボトムカバー１２３０は上面が開口されたボックス（box）形状で形成できるが、これに対して限定するのではない。
上記ボトムカバー１２３０は金属材質または樹脂材質で形成されることができ、プレス成形または押出成形などの工程を用いて製造できる。
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるのではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
以上、実施形態を中心として説明したが、これは単に例示であり、本発明を限定するのでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から外れない範囲で以上に例示されていない種々の変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形及び応用に関連した差異点は特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (9)

  1. サブマウントと、
    前記サブマウントの上の発光素子チップと、
    前記発光素子チップとの間に空間を含むようにして前記サブマウントの上に形成された波長フィルタと、
    前記波長フィルタの上の蛍光体層と、を含み、
    前記空間は、空気（air）、アルゴンガス（Ar gas）、窒素ガス（N2 gas）、真空のうち、少なくとも１つによって満たされることを特徴とする、発光素子パッケージ。
  2. 前記蛍光体層は、均一な厚さを有する蛍光体層であることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  3. 前記波長フィルタは、互いに異なる屈折率を有する複数の誘電体層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  4. 前記波長フィルタは、
    第１屈折率を有する第１誘電体層と、
    前記第１屈折率と異なる第２屈折率を有し、前記第１誘電体層の上に形成された第２誘電体層と、
    を含むことを特徴とする、請求項３に記載の発光素子パッケージ。
  5. 前記第１誘電体層はＳｉＯ２層を含み、前記第２誘電体層はＴｉＯ２層を含むことを特徴とする、請求項４に記載の発光素子パッケージ。
  6. 前記第１誘電体層と前記第２誘電体層の厚さは、λ／（４ｎ×cosθ）（但し、λは光の波長、ｎは各誘電体層の屈折率、θは光の入射角）であることを特徴とする、請求項４に記載の発光素子パッケージ。
  7. 前記波長フィルタは、上面が均一な平面を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  8. 前記サブマウントと前記波長フィルタとの間にシーリング（Sealing）物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  9. 請求項１の発光素子パッケージを備える発光モジュール部を含むことを特徴とする、照明システム。
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