KR101135093B1 - 발광 다이오드의 균일 코팅 방법 - Google Patents
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Abstract
복수의 LED가 배열된 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 및 상기 복수의 LED 위에 형광체를 포함하는 경화성 액체를 도포하는 단계; 및 상기 경화성 액체가 도포된 상기 기판에 대해 선택적으로 에너지를 인가함으로써, 상기 경화성 액체를 패터닝하는 단계를 포함하되, 상기 에너지의 인가는 상기 기판의 양면에 대해 에너지를 조사하여 수행되는 발광 다이오드 코팅 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 발광 다이오드(LED)를 코팅하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노광공정을 개선하여 발광 다이오드 주위에 균일하게 형광체 코팅을 생성하는 방법에 관한 것이다.
노광 장치를 이용하여 LED에 형광체를 코팅하는 종래기술로서, LED위에 형광체가 혼입된 에폭시 등의 고분자 물질을 도포한 후에, 경화시키는 방법이 있다. 대개 패키징 공정은 와이어 본딩이 끝난 후에 형광체를 전면에 도포하는 방식으로 진행되므로, 형광체가 도포된 LED가 원하는 성능을 갖지 못하면 이미 와이어 본딩 공정이 수행되어 제조비용이 많이 투입된 LED를 폐기하여야 하므로 전체적인 제조비용이 증가될 수 있다.
또한, 종래기술에 따라 LED에 형광체를 코팅하는 방법은 형광체를 구비한 고분자 물질의 두께 조절이 용이하지 않다. 이를 개선하기 위해 공개특허 10-2009-0076101에 형광체를 구비한 포토레지스트를 LED 칩이 배열된 기판 위에 도포하고 선택적으로 노광하는 방식으로 형광체를 구비한 포토레지스트 코팅의 두께를 일정하게 제어하는 기술이 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 복수의 LED가 배열된 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 및 상기 복수의 LED 위에 형광체를 포함하는 경화성 액체를 도포하는 단계; 및 상기 경화성 액체가 도포된 상기 기판에 대해 선택적으로 에너지를 인가함으로써, 상기 경화성 액체를 패터닝하는 단계를 포함하되, 상기 에너지의 인가는 상기 기판의 양면에 대해 에너지를 조사하여 수행되는 발광 다이오드 코팅 방법이 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 패터닝에 의해 상기 복수의 LED 각각의 표면에 소정 두께의 형광체 코팅이 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 에너지의 인가는 상기 기판의 상하부 면 위쪽에 대해 각각 제1 에너지 인가부 및 제2 에너지 인가부를 위치시켜 동시 또는 순차적으로 에너지를 인가하는 방식으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 에너지의 인가는 서로 미러 이미지를 갖는 마스크를 상기 기판의 양면 위에 대칭적으로 정렬하여 수행될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 에너지의 인가는 상기 기판의 일면 위에 위치한 에너지 인가부에 의해 수행된 후에, 상기 기판의 반대면이 상기 에너지 인가부 쪽을 향하도록 상기 기판을 회전시키거나 상기 에너지 인가부를 상기 기판의 반대면 위쪽으로 이동시켜 수행될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 에너지의 인가는 상기 기판의 일면 위에 마스크를 정렬하여 일차 인가한 다음 상기 기판의 반대면 위에 상기 마스크와 서로 미러 이미지를 갖는 마스크를 정렬하여 이차 인가하는 방식으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 경화성 액체의 도포는 상기 복수의 LED를 사이에 두고 서로 평행하게 배치된 상기 기판 및 판 사이에 상기 경화성 액체를 도입하여 수행될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 에너지의 인가는 무마스크 리소그래피 방식으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 에너지의 인가 시 상기 복수의 LED가 위치한 상기 기판의 상부면 쪽에 비해 상기 기판의 하부면 쪽에 대해 더 많은 에너지를 인가하는 방식으로 수행될 수 있다.
도 1 내지 도 4는 형광체를 포함한 경화성 액체를 이용하여 발광 다이오드(LED)를 코팅하는 방법의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 형광체가 포함된 광경화성 액체에 대해 편면 노광할 경우 나타날 수 있는 현상을 설명한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 양면 노광방식을 도입한 형광체 코팅의 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 (a) 편면 노광방식에 의한 형광체 코팅과 (b) 양면 노광방식에 의한 형광체 코팅을 한 결과를 비교한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 양면 노광방식의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 9 내지 11은 마스크(150)의 모양에 따라 형광체 코팅(142)의 모양 및 LED(120) 측면의 코팅 두께를 조절할 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 코팅 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 도 12 내지 도 15의 실시예에 의하여 얻어진 형광체 코팅(142)의 두께가 조절될 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 형광체가 포함된 광경화성 액체에 대해 편면 노광할 경우 나타날 수 있는 현상을 설명한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 양면 노광방식을 도입한 형광체 코팅의 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 (a) 편면 노광방식에 의한 형광체 코팅과 (b) 양면 노광방식에 의한 형광체 코팅을 한 결과를 비교한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 양면 노광방식의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 9 내지 11은 마스크(150)의 모양에 따라 형광체 코팅(142)의 모양 및 LED(120) 측면의 코팅 두께를 조절할 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 코팅 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 도 12 내지 도 15의 실시예에 의하여 얻어진 형광체 코팅(142)의 두께가 조절될 수 있음을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하고자 한다. 도 1 내지 도 4는 형광체를 포함한 경화성 액체를 이용하여 발광 다이오드(LED)를 코팅하는 방법의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 1에서, 복수의 LED(120)가 배열된 기판(110)을 준비한다. 기판(110)으로서 후술할 양면 노광공정을 위해 자외선(UV)과 같은 에너지가 투과하여 에너지를 패턴화 영역에 전달할 수 있으면 특별히 제한되지 않고 다양한 종류의 기판이 사용될 수 있다. 기판(110)은 예로 자외선이 투과할 수 있도록 투명 또는 반투명한 재질로 이루어질 수 있다. 구체적으로 기판(110)은 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 블루 테이프(Blue Tape)일 수 있다. 복수의 LED(120)로서 다양한 종류의 LED가 사용될 수 있으며, 복수의 LED(120)는 예로서 청색 LED, 적색 LED, 녹색 LED 또는 자외선 LED 중 적어도 어느 하나를 구비할 수 있다.
도 2에서, 기판(110) 및 복수의 LED(120) 위에 형광체를 포함하는 경화성 액체(140)를 도포한다. 여기서 경화성 액체(140)는 빛이나 전자빔, 기타 다양한 에너지원에 반응하여 경화되는 물질로서 다양한 종류의 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 경화성 액체(140)는 포토레지스트이거나, 또는 가교결합가능 부위를 구비한 실리콘 화합물을 포함할 수 있다. 후자의 경우, 경화성 액체(140)은 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEG-DA)와 같은 가교성 물질과 공지의 광개시제 등의 혼합물일 수 있다. 다른 예로, 가시광선, 적외선, 자외선 또는 기타 에너지를 조사하여 경화되는 기타 공지의 물질 또는 혼합물일 수 있다. 상기 형광체로서 다양한 종류의 형광체가 사용될 수 있으며, 형광체는 일례로 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체, 황색 형광체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.
경화성 액체(140)의 도포는 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다. 일례로, 경화성 액체(140)의 도포는 복수의 LED(120)가 배열된 기판(110)을 경화성 액체(140)에 담그는 방식으로 수행될 수도 있다. 다른 예로, 경화성 액체(140)의 도포는 기판(110)에 위에 경화성 액체(140)를 뿌리는 방식으로 수행될 수 있다. 다른 예로, 경화성 액체(140)의 도포는 스핀 코터(spin coater)를 사용하여 수행될 수도 있다.
도 3에서, 경화성 액체(140)가 도포된 기판(110)에 대해 선택적으로 에너지를 인가하여 패터닝한다. 상기 에너지의 인가는 상기 기판의 양면에 대해 동시에 또는 순차적으로 에너지를 조사하여 수행될 수 있다. 상기 에너지의 인가를 위해 사용되는 에너지원은 자외선, 열, 가시광선, 적외선 및 전자빔으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 에너지의 인가 방식은 도면과 같이, 경화성 액체(140)가 도포된 기판(110)의 양면에 대해 동시에 인가하는 방식일 수도 있고, 이와 달리 상기 에너지의 인가는 기판(110)의 양면에 대해 각각 순차적으로 에너지를 조사하여 수행될 수 있다. 즉 기판(110)의 일면에 대해 우선적으로 에너지를 인가한 후 순차적으로 기판(110)의 다른 면에 대해 에너지를 인가하는 방식일 수도 있다. 마스크(150A) 및 마스크(150B)는 서로에 대해 미러 이미지를 가지며 정렬된다. 그리하여, LED(120) 주위에 동일한 영역에 대해 에너지를 인가함으로써 균일한 형광체 코팅(142)을 형성할 수 있다.
도면에는 마스크들(150A, 150B)을 사용하여 경화성 액체(140)에 선택적으로 광을 제공하는 예가 표현되어 있으나, 경화성 액체(140)에 광을 선택적으로 제공할 수 있으면 무마스크 리소그래피와 같은 다른 방법이 사용되어도 무방하다. 상기 무마스크 리소그래피를 구현하는 시스템은 광원, 공간 광변조기 및 축소 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디지털 마이크로미러 어레이와 같은 공간 광변조기를 구성하는 각 미러의 경사를 조절하는 방식으로 일정한 모양의 패턴을 얻을 수 있으며, 광원에서 제공되는 광 중 일부를 차단하고 나머지 일부를 축소 렌즈를 통해 경화성 액체(140)가 도포된 기판(110)에 제공할 수 있다. 본 명세서를 통틀어 "마스크"라는 표현은 통상의 "정적 마스크" 뿐만 아니라 무마스크 리소그래피에 사용되는 "동적 마스크"를 포함하는 개념이다. 동적 마스크를 사용할 경우 제조비용이 절감될 수 있고 원하는 패턴을 간단하게 얻을 수 있다.
도면에는 에너지로서 자외선 광(UV)이 조사되는 예가 표현되어 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 도면에는 경화성 액체(140)로 음성 레지스트가 사용된 예가 표현되어 있으나, 양성 레지스트가 사용될 수도 있다. 양성 레지스트가 사용된 경우에는, 도면과 달리, 코팅(142)을 형성하고자 하는 영역에는 빛이 차단되고, 그 이외의 영역에는 빛이 투과하도록 마스크(150)가 제작된다.
도 4를 참조하면, 현상함으로써 복수의 LED(120) 각각의 표면에 일정 두께의 형광체 코팅(142)이 형성된다. 형광체 코팅(142)은 형광체를 포함한 경화성 액체(140)가 경화된 것에 해당한다.
이와 같은 방법에 따라 LED를 코팅하는 경우에, LED에 형광체 포함하는 코팅을 패터닝할 수 있으며, 따라서 코팅 후에 와이어 본딩을 수행할 수도 있다. 또한, 이와 같은 방법에 따라 LED를 코팅하는 경우에, 복수의 LED를 동시에 코팅할 수 있으므로, 코팅 공정에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 이와 같은 방법에 따라 LED를 코팅하는 경우에, LED 측면에 위치한 코팅의 두께를 조절할 수 있으므로, LED 측면에서 방사되는 광의 색 조절을 보다 정확하게 수행할 수 있다. 코팅 후에 와이어 본딩을 할 경우 불량이 발생하여도 공정이 부가되기 전의 칩 상태에서의 불량이므로 불량에 따른 비용이 현격히 감소할 수 있다.
도 3의 단계에서 일반적인 편면 노광 방식이 아닌 양면 노광을 하는 이유는 하기와 같이 설명될 수 있다. 도 5는 형광체가 포함된 광경화성 액체에 대해 편면 노광할 경우 나타날 수 있는 현상을 설명한 도면이다. 도 5의 (a)를 참조하면, 왼쪽 그림은 UV 조사에 의해 노광된 부분이 경화되어 이상적인 형광체 코팅을 이루는 모습을 나타낸다. 하지만 일반적인 편면 노광 방식의 형광체 코팅 방법에 의할 경우, 실제로는 조사되는 UV가 광경화성 액체에 충분히 조사되지 못하고 도 5의 (b)와 같이 형광체에 흡수 및 산란될 수 있다. 이 경우 UV가 광원의 반대편까지 고르게 전달되지 못하므로 형광체 포함 물질로 도포된 일부 영역이 경화되지 못하여 현상과정에서 미경화 부분이 제거되어 의도한 형태의 균일한 코팅을 얻을 수 없다. 즉, LED 측면에 도포된 형광체 코팅이 균일하지 않아 원하는 색상을 얻을 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 일례로, 청색 LED로부터 방사되는 청색광과 황색 형광체에 의하여 얻어지는 황색광이 혼합되어 백색광이 얻어지는 경우에, 측면부는 청색광만이 방사되므로 청색을 띠는 백색광이 얻어지게 된다. 따라서, 편면 노광방식에 의한 형광체 코팅 방법은 불량률을 높여 제조 비용이 증가될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 양면 노광방식을 도입한 형광체 코팅의 예를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 형광체 코팅 양면에 대해 UV 노광을 행함으로써 UV가 형광체에 의하여 흡수 및 산란되는 영향을 줄이고 이상적인 형광체 코팅에 가까운 모양을 얻을 수 있다. 상기 양면 노광방식에 의한 형광체 코팅은 기판의 양면에 대해 상술한 바와 같이 UV가 투과할 수 있는 투명 또는 반투명 기판에 대해 실시가능하다. 실제 공정에 있어서, 웨이퍼 상에 구현된 LED 칩은 블루 테이프 상에 수백 내지 수천 개의 어레이로 배치되어 패키징 공정으로 이동하는 경우가 종종 있다. 몇몇 실시예에 의하면, 블루 테이프 상에 배열된 LED 칩에 대해 형광체를 코팅할 수 있다. 이 경우, 노광작업을 위해 상기 블루 테이프 상에 배치된 LED 칩을 상기 블루 테이프로부터 분리할 필요가 없고 LED 칩이 블루 테이프에 부착된 그대로 노광작업에 사용할 수 있다.
도 7은 (a) 편면 노광방식에 의한 형광체 코팅과 (b) 양면 노광방식에 의한 형광체 코팅을 한 결과를 비교한 단면도이다. 도 7(a)를 참조하면, 기판(110) 상부 면쪽에 대해서만 UV광을 조사할 경우, 도 5에서 상술한 것처럼 형광체에 의한 흡수 및 산란에 의해 LED(120) 주위에 불균일한 형광체 코팅(142)이 얻어진다. 반면, 도 7(b)의 경우 기판(110) 상하부 양면에 대해 UV광을 조사함으로써, 형광체에 의한 흡수 및 산란의 영향을 줄이고 균일한 형광체 코팅(142)을 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 양면 노광방식의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이다. 도 8의 (a)를 참조하면, 상술한 바와 같이 양면 노광방식은 기판(110)의 상하부 면 위쪽에 대해 각각 노광 헤드(150A, 150B)를 위치시켜 동시 또는 순차 노광하여 수행될 수 있다. 예를 들어 에너지의 인가는 노광 헤드들(150A, 150B) 각각을 시간적으로 동시에 작동시키는 것은 물론이고, 각각의 노광 헤드들(150A, 150B) 중 어느 하나를 먼저 작동시킨 다음 다른 하나를 작동시키는 방식, 및 이들을 번갈아 가면서 작동하는 방식을 포함한다. 상기 노광은 서로 미러 이미지를 갖는 마스크를 상기 기판의 양면 위에 대칭적으로 정렬하여 수행될 수 있다.
다르게는, 도 8의 (b) 또는 (c)와 같이 하나의 노광 헤드(150)만을 사용하여 순차적 노광하는 방식으로 수행될 수도 있다. 이때, 기판(110)의 일면 위에 위치한 노광 헤드에 의해 기판(110)의 상부면(LED 칩이 있는 면)이나 하부면에 대해 먼저 노광 후, 그 반대면이 노광 헤드(150) 쪽을 향하도록 기판(110)을 회전시키거나 노광 헤드(150)를 기판(110)의 반대면 위로 이동하여 순차적으로 노광하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 노광은 기판(110)의 일면 위에 마스크(150)를 정렬하여 일차 노광한 다음 기판(110)의 반대면 위에 마스크(150)와 서로 미러 이미지를 갖는 마스크(150)를 정렬하여 이차 노광하는 방식으로 수행될 수 있다.
기판 양면에 대해 동일한 세기의 에너지를 인가할 경우 상부면 쪽으로 도달하는 에너지에 비해 하부면 쪽으로 도달하는 에너지는 기판(110)을 통과하여야 하므로 에너지의 손실이 있을 수 있다. 따라서 기판(110) 투과에 따른 에너지의 손실을 감안할 경우, 균일 코팅을 위해서 상기 복수의 LED가 위치한 상기 기판의 상부면 쪽에 비해 상기 기판의 하부면 쪽에 대해 더 많은 에너지가 인가되는 방식으로 수행될 수 있다. 더 많은 에너지의 인가는 에너지의 세기 자체를 증가시키거나 인가 시간을 더욱 길게 하는 방식으로 수행될 수 있다.
상술한 양면 노광방식을 사용할 경우, 투명 또는 반투명 기판 상에 배열된 복수의 LED 칩들 각각에 균일한 형광체 코팅을 도포할 수 있다. 또한 양면 노광방식과 함께 마스크의 모양을 조절함으로써 형광체 코팅의 모양 및 두께를 제어할 수 있다.
도 9 내지 11은 마스크(150)의 모양에 따라 형광체 코팅(142)의 모양 및 LED(120) 측면의 코팅 두께를 조절할 수 있음을 설명하기 위한 도면이다. 도 9 내지 11 각각에 있어서, (a)는 마스크(150)의 모양을 나타내며, (b) 및 (c)는 (a)에 표현된 마스크(150)를 사용한 경우에 형성된 LED 광원(100)의 평면도 및 단면도((b)의 A-A'선 기준)를 각각 나타낸다.
도 9의 (a)와 같은 마스크(150)가 사용되는 경우에는, 도 9의 (b) 및 (c)에 표현된 바와 같이 LED(120)의 상면 및 측면을 모두 덮는 형광체 코팅(142)이 형성된다. 도면에서, LED(120)의 측면에 위치한 형광체 코팅(142)의 두께는 마스크(150)의 모양에 의하여 결정된다. 일례로, 경화성 액체(140)가 경화되는 과정에 팽창 또는 수축하지 아니한다고 가정하면, LED(120)의 측면에 위치한 형광체 코팅(142)의 두께 D1은 LED(120)와 마스크(150) 사이의 수평 간격 G1이 된다. 따라서, 본 발명에 따라 LED(120)를 코팅하는 경우에, LED(120)와 마스크(150) 사이의 간격을 조절함으로써 LED(120)의 측면에 위치한 형광체 코팅(142)의 두께를 쉽게 조절할 수 있다.
도 10 및 11의 (a)와 같은 마스크(150)가 사용되는 경우에는, 도 10 및 11의 (b) 및 (c)에 표현된 바와 같이 LED(120)의 상면의 일부 영역을 제외한 나머지 영역을 덮는 형광체 코팅(142)이 형성된다. 도 10 및 11에 있어서, 형광체 코팅(142)이 형성되지 아니한 일부 영역은 이후의 공정에서 본딩 와이어(미도시)의 접촉 등에 사용될 수 있다.
도 12 내지 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 LED 코팅 방법의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다. 도 12를 참조하면, 기판(substrate, 110), 기판(110) 위에 배열된 복수의 LED(120) 및 판(board, 130)을 준비한다.
기판(110)으로서 다양한 종류의 기판이 사용될 수 있으며, 복수의 LED(120)로서 다양한 종류의 LED가 사용될 수 있다. 판(130)의 전체 또는 일부 영역은 투명하다. 판은(130)은 일례로 유리 판 또는 플라스틱 판일 수 있다. 판(130)의 하면 즉 LED(120)측 면에는 접착 방지층(adhesion inhibition layer, 132)이 형성됨이 바람직하다. 접착 방지층(132)은 경화성 액체(140)의 경화에 의하여 얻어진 형광체 코팅(142)이 판(130)에 부착되는 것을 방지하여, 판(130)과 형광체 코팅(142)의 분리를 용이하게 한다. 접착 방지층(132)은 일례로, 산소 투과층일 수 있다. 산소 투과층은 미세한 기공 등을 통하여 산소가 투과될 수 있는 물질을 구비한다. 산소 투과층으로서 일례로 PDMS(polydimethylsiloxane)가 사용될 수 있다. 산소 투과층이 사용되는 경우, 산소 투과층의 표면에 공급된 산소에 의하여, 산소 투과층과 접한 포토레지스트의 경화가 억제되어, 결과적으로 산소 투과층과 형광체 코팅(142)의 접착이 방지된다. 접착 방지층(132)은 일례로 소수성 코팅일 수 있다. 소수성 코팅은 일례로 테플론(Teflon)일 수 있다.
판(130)은 이후의 공정에서 판(130)과 기판(110) 사이의 간격을 결정할 수 있는 스페이서(134, spacer)를 구비할 수도 있다. 스페이서(134)는 도면에 표현된 바와 같이 판(130)과 일체로 형성될 수도 있고, 도면과 달리 판(130)과 별도로 형성될 수도 있다. 판(130)과 기판(110)의 간격을 정확히 조절할 수 있는 다른 수단이 있다면, 스페이서(134)는 생략될 수도 있다. 판(130)에는 입구(136, inlet)와 출구(138, outlet)가 형성될 수도 있다. 입구(136)는 이후의 공정(도 13에 표현된 공정)에서 경화성 액체(140)가 주입되는 구멍에 해당하며, 출구(138)는 경화성 액체(140)가 주입되는 동안에 내부의 공기 등이 방출될 수 있는 구멍에 해당한다. 입구(136)와 출구(138)는 도면과 같이 형성될 수도 있고, 도면과 달리 스페이서(134)에 위치할 수도 있고, 기판(110)에 위치할 수도 있으며, 또한 생략될 수도 있다.
도 13을 참조하면, 복수의 LED(120)를 사이에 두고, 서로 평행하게 배치된 기판(110) 및 판(130) 사이에 경화성 액체(140)를 개재한다. 경화성 액체(140)는 형광체를 구비한다. 형광체로서 다양한 종류의 형광체가 사용될 수 있다. 이후의 공정에서, 경화성 액체(140)의 경화에 의하여 형성되는 형광체 코팅(142)의 두께 특히 LED(120)의 상면에 위치한 형광체 코팅(142)의 두께는 기판(110)과 판(130) 사이의 거리에 의하여 결정된다. 일례로, 경화성 액체(140)가 경화되는 과정에 팽창 또는 수축하지 아니한다고 가정하면, 형광체 코팅(142)의 두께 D2는 기판(110)과 판(130) 사이의 간격 G2와 LED(120)의 두께 D3의 차가 된다. 따라서, 본 발명에 따라 LED를 코팅하는 경우에, 기판(110)과 판(130) 사이의 간격을 조절함으로써 형광체 코팅(142)의 두께를 쉽게 조절할 수 있다.
도면에 표현된 예의 경우에, 기판(110) 및 판(130) 사이에 경화성 액체(140)를 개재하는 단계는 판(130)을 기판(110) 위에 배치하는 단계 및 입구(136)를 통하여 기판(110) 및 판(130) 사이에 경화성 액체(140)를 주입하는 단계를 구비할 수 있다. 이 예의 경우에, 판(130)과 기판(110) 사이의 공간은 판(130), 기판(110) 및 스페이서(134)에 의하여 둘러싸이며, 외부의 공간과는 입구(136) 및 출구(138)에 의하여만 연결된다.
도면과 달리, 기판(110) 및 판(130) 사이에 경화성 액체(140)를 개재하는 단계는 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다. 일례로, 기판(110) 및 판(130)을 경화성 액체(140)에 담근 후에, 판(130)을 기판(130) 위에 배치할 수 있다. 다른 예로, 기판(110)에 위에 경화성 액체(140)를 뿌린 후에, 판(130)을 기판(110) 위에 배치할 수도 있다. 이러한 예들의 경우에는, 입구(136) 및 출구(138)가 요구되지 아니할 수 있으며, 스페이서(134)가 판(130)과 기판(110) 사이의 공간의 측면을 모두 둘러쌀 필요가 없을 수 있다.
도 14를 참조하면, 경화성 액체(140)를 선택적으로 양면 노광한다. 양면 노광은 도면과 같이 기판(110) 상하부에 대해 동시 노광하는 방식을 사용하거나, 순차적 노광하는 방식을 사용할 수 있다. 사용하는 마스크(150A)와 마스크(150B)는 서로 미러 이미지를 가지고 정렬되어 LED(120) 주위에 동일한 영역을 노광할 수 있게 한다.
도면에는 별도의 마스크(150A, 150B)를 사용하여 경화성 액체(140)에 선택적으로 광을 제공하는 예가 표현되어 있으나, 경화성 액체(140)에 광을 선택적으로 제공할 수 있으면 다른 방법이 사용되어도 무방하다. 일례로, 판(130) 자체에 마스크가 형성될 수도 있다.
도면에는 자외선 광이 조사되는 예가 표현되어 있으나, 이에 한정되지 아니한 다른 파장의 광 또는 전자빔 등 다양한 에너지원을 포함한다. 도면에는 경화성 액체(140)로 음성 레지스트가 사용된 예가 표현되어 있으나, 양성 레지스트가 사용될 수도 있다. 양성 레지스트가 사용된 경우에는, 도면과 달리, 형광체 코팅(142)을 형성하고자 하는 영역에는 빛이 차단되고, 그 이외의 영역에는 빛이 투과하도록 마스크(150A, 150B)가 제작되어야 한다.
도 15를 참조하면, 판(130)과 기판(110)을 분리한 후에, 현상함으로써, 복수의 LED(120)의 표면에 형성된 형광체 코팅(142)을 얻는다. 형광체 코팅(142)은 경화된 경화성 액체(140)에 해당한다.
도 16은 본 발명의 도 12 내지 도 15의 실시예에 의하여 얻어진 형광체 코팅(142)의 두께가 조절될 수 있음을 설명하기 위한 도면이다. 도 16에 있어서, (a)는 마스크(150)의 모양을 나타내며, (b) 및 (c)는 (a)에 표현된 마스크(150)를 사용한 경우에 형성된 LED 광원(100)의 평면도 및 단면도((b)의 A-A'선 기준)를 각각 나타낸다.
도면에서, LED(120)의 측면에 위치한 형광체 코팅(142)의 두께는 마스크(150)의 모양에 의하여 결정된다. 상술한 바와 같이, 경화성 액체(140)가 경화되는 과정에 팽창 또는 수축하지 아니한다고 가정하면, LED(120)의 측면에 위치한 코팅(142)의 두께 D1은 LED(120)와 마스크(150) 사이의 수평 간격 G1이 된다. 따라서, 본 발명에 따라 LED(120)를 코팅하는 경우에, LED(120)와 마스크(150) 사이의 수평 간격을 조절함으로써 LED(120)의 측면에 위치한 형광체 코팅(142)의 두께를 쉽게 조절할 수 있다.
또한, LED(120)의 상면에 위치한 형광체 코팅(142)의 두께는 기판(110)과 판(130) 사이의 간격에 의하여 결정된다. 상술한 바와 같이, 경화성 액체(140)가 경화되는 과정에 팽창 또는 수축하지 아니한다고 가정하면, 형광체 코팅(142)의 두께 D2는 기판(110)과 판(130) 사이의 간격 G2와 LED(120)의 두께 D3의 차가 된다. 따라서, 본 발명에 따라 LED(120)를 코팅하는 경우에, 기판(110)과 판(130) 사이의 간격을 조절함으로써 형광체 코팅(142)의 두께를 쉽게 조절할 수 있다. 또한, 도면을 통하여 쉽게 파악할 수 있듯이, 판(130)을 이용하므로, 균일한 두께의 형광체 코팅(142)을 얻을 수 있다.
또한, 도면에서 형광체 코팅(142)의 두께 D4는 기판(110)과 판(130) 사이의 간격에 의하여 결정된다. 일례로, 경화성 액체(140)가 경화되는 과정에 팽창 또는 수축하지 아니한다고 가정하면, 형광체 코팅(142)의 두께 D4는 기판(110)과 판(130) 사이의 간격 G2가 된다. 따라서, 본 발명에 따라 LED를 코팅하는 경우에, 기판(110)과 판(130) 사이의 간격을 조절함으로써 형광체 코팅(142)의 두께 D4를 쉽게 조절할 수 있다.
도 12 내지 도 15에 나타난 본 실시예에 의한 코팅 방법은, 본 발명의 도 1 내지 도 4에 나타난 실시예와 관련하여 상술한 LED 코팅 방법이 가지는 장점 외에도, LED 상면에 위치한 코팅의 두께를 조절할 수 있으며, 균일한 코팅 두께를 얻을 수 있다는 장점을 가진다.
한편, 본 실시예에 의한 코팅은 형광체 코팅에 관한 내용을 다루었지만 형광체 외에도 흡수 및 산란을 유발하는 물질이라면 특별히 제한되지 아니하며, 예를 들어 필러 입자를 포함한 코팅의 경우에도 응용될 수 있다.
상술한 발광 다이오드 코팅 방법에 의하면, 양면 노광을 이용한 리소그래피 방식을 채용함으로써, 편면 노광시 발생할 수 있는 에너지 인가부의 반대편에 위치한 경화성 액체의 불균일한 경화 문제를 해결할 수 있다. 상술한 발광 다이오드 코팅 방법에 의하면, 저렴한 방식으로 간편하게 복수의 LED 칩 주위에 균일한 형광체 코팅을 형성할 수 있으며 원하는 코팅 두께를 용이하게 조절할 수 있다. 또한 빠른 경화 시간으로 수율을 높일 수 있다. 따라서 상술한 발광 다이오드 코팅 방법에 의해 제조된 형광체 코팅된 발광 다이오드는 LED 칩 주위 어느 방향에 대해서나 균일한 색상을 발광할 수 있다. 결국 높은 색균일도를 요구하는 BLU나 조명과 같은 고부가가치 제품에 적용이 가능하다. 또한 LED 칩 위에 직접 형광체 층이 코팅되므로 보다 작은 광원이 만들어 질 수 있어서 렌즈와 같은 2차 광학계의 설계가 용이하다.
Claims (9)
- 복수의 LED가 배열된 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 및 상기 복수의 LED 위에 형광체를 포함하는 경화성 액체를 도포하는 단계; 및
상기 경화성 액체가 도포된 상기 기판에 대해 선택적으로 에너지를 인가함으로써, 상기 경화성 액체를 패터닝하는 단계를 포함하되,
상기 에너지의 인가는 상기 기판의 양면에 대해 에너지를 조사하여 수행되는 발광 다이오드 코팅 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 패터닝에 의해 복수의 LED 각각의 표면에 소정 두께의 형광체 코팅을 형성하는 발광 다이오드 코팅 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 에너지의 인가는 상기 기판의 상하부 면 위쪽에 대해 각각 제1 에너지 인가부 및 제2 에너지 인가부를 위치시켜 동시 또는 순차적으로 에너지를 인가하는 방식으로 수행되는 발광 다이오드 코팅 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 에너지의 인가는 서로 미러 이미지를 갖는 마스크를 상기 기판의 양면 위에 대칭적으로 정렬하여 수행되는 발광 다이오드 코팅 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 에너지의 인가는 상기 기판의 일면 위쪽에 위치한 에너지 인가부에 의해 수행된 후에, 상기 기판의 반대면이 상기 에너지 인가부 쪽을 향하도록 상기 기판을 회전시키거나 상기 에너지 인가부를 상기 기판의 반대면 위쪽으로 이동시켜 수행되는 발광 다이오드 코팅 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 에너지의 인가는 상기 기판의 일면 위에 마스크를 정렬하여 일차 노광한 다음 상기 기판의 반대면 위에 상기 마스크와 서로 미러 이미지를 갖는 마스크를 정렬하여 이차 노광하는 방식으로 수행되는 발광 다이오드 코팅 방법. - 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경화성 액체의 도포는 상기 복수의 LED를 사이에 두고 서로 평행하게 배치된 상기 기판 및 판 사이에 상기 경화성 액체를 도입하여 수행되는 발광 다이오드 코팅 방법. - 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에너지의 인가는 무마스크 리소그래피 방식으로 수행되는 발광 다이오드 코팅 방법. - 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에너지의 인가 시 상기 복수의 LED가 위치한 상기 기판의 상부면 쪽에 비해 상기 기판의 하부면 쪽에 대해 더 많은 에너지를 인가하는 방식으로 수행되는 발광 다이오드 코팅 방법.
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