KR101351337B1 - Ｌｅｄ 봉지재 구조체에 균일한 형광 재료층을 형성하는 방법 - Google Patents

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Abstract

LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법은, 제1 표면에 형광 재료의 층을 형성하는 단계와, 형광 재료가 LED 봉지재 구조체의 표면과 접촉하게 하도록 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면과 상기 LED 봉지재 구조체의 표면 사이에 압력을 인가하는 단계와, 형광 재료의 층이 상기 LED 봉지재 구조체에 부착되게 하는 단계를 포함한다.

Description

ＬＥＤ 봉지재 구조체에 균일한 형광 재료층을 형성하는 방법{METHODS AND APPARATUS FOR FORMING UNIFORM LAYERS OF PHOSPHOR MATERIAL ON AN LED ENCAPSULATION STRUCTURE}
[관련 출원의 교차 참조]
본 출원은 모두 공통으로 소유되고 사실상 본 명세서에 그 전문이 편입되는 페이칭 링에 의해 2009년 5월 15일 출원된 미국 가출원 No. 61/216,374, 페이칭 링에 의해 2009년 7월 30일 출원된 미국 가출원 No. 61/273,129, 2009년 10월 5일 출원된 미국 출원 No. 12/587,290, 2009년 10월 5일 출원된 미국 출원 No. 12/587,281 및 2009년 10월 5일 출원된 미국 출원 No. 12/587,291의 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 재료 처리 및 광학 장치 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 실시예는 LED 소자에서의 렌즈를 위한 형광층과 같은 광학 소자에 사용될 수 있는 재료층을 형성하는 방법 및 시스템을 제공한다.
형광 재료는 청색 펌프 LED로 백색광 또는 다양한 색상의 광(예를 들어, 형광 변환된 녹색 또는 적색)을 생성하기 위하여 LED 패키지에서 널리 사용되어 왔다. 청색 LED 칩 또는 패키지 어셈블리 위로 형광 재료를 증착하는 여러 가지 방법이 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "형광(체)(phosphor)"은 한 파장의 광을 흡수하여 다른 파장의 광을 방출하는 임의의 발광(luminescent) 재료를 말한다. 알려진 바와 같이, LED 칩 위로 증착 또는 부착하기 전에 렌즈 또는 커버와 같은 봉지재(encapsulation)에 형광 성분을 별도로 형성하는 몇 가지 이점이 있다. 예를 들어, 미국 특허 No. 6,204,523에 설명된 바와 같은 소자의 긴 수명 동안의 증가하는 광학적 안정성 또는 미국 특허 No. 6,821,500 및 미국 특허 No. 7,479,662에 설명된 바와 같은 LED로부터 멀리 형광층을 배치하여 장치의 효율을 개선시키는 것 등이 있다.
또한, 별도의 형광 성분은 색온도의 지속성, 색 품질 및 심지어 제조시의 색상 수율을 개선하기 위하여 특정 파장의 LED와 매칭하도록 미리 특성화되고 저장될 수 있을 뿐만 아니라 광 균일성과 같은 광학적 성능에 대하여 미리 최적화될 수 있다.
슬러리(slurry) 방법 또는 EPD(electophoretic deposition)은 종래의 제조에있어서 LED 칩 및 렌즈 표면에 형광 입자층을 형성하는 일반적인 방법의 일부이다. 형광 변환된 LED의 색도는 패킹(packing) 밀도, 두께 및 표면에서의 균일성과 같은 형광 입자층의 특성에 매우 의존한다.
슬러리 방법에서, 형광 입자는 실리콘, 에폭시 또는 솔벤트 필러(filler) 재료로 분산되어 형광 혼합물을 형성하고, 스프레이 코팅, 디핑(dipping) 코팅, 디스펜싱(dispensing), phosphor-in-cup 또는 지지 구조체에서의 오버 몰딩 등과 같은 다양한 기술에 의해 LED 표면 또는 패키지 렌즈 재료에 상기 형광 혼합물을 가한다. 슬러리 방법에 대하여, LED 칩 또는 패키지에 형광층을 가하는데 있어서 일반적이거나 공지된 문제점은 다음과 같이 많이 있다:
- 표면에서의 두께 균일성의 변동. 슬러리 방법은 일반적으로 평탄하지 않은 표면에 인가된 변동하는 두께를 갖는 입자층을 형성한다.
- 얇은 입자층의 높은 패킹 밀도를 획득하는데 있어서의 어려움. 따라서, 코팅층은 높은 퍼센티지의 바인더 재료를 함유하고, 이는 일반적으로 양호한 열전도체가 아니며, 패키지의 열을 소산하는데 있어서 어려움을 증가시킨다.
EPD(Electophoretic deposition)에서, 형광 입자의 높은 패킹 밀도가 20 ㎛ 미만의 두께로 형성될 수 있지만, EPD 기술에서의 알려진 어려움은 다음과 같다:
- 형광 입자의 약한 접착 강도는 제조의 중간 단계 동안에 처리의 어려움을 증가시킨다.
- 대면적의 표면에 걸친 매우 균일한 층을 획득하는데 있어서의 어려움.
- 프로세스는 전도성 표면을 요구한다. 비전도성 표면에 대하여 가해질 때 추가 화학 단계가 필요할 것이며, 이에 따라 프로세스의 복잡성을 증가시킨다.
따라서, 실제로 일반적으로 렌즈와 같은 높은 패킹 밀도의 균일한 형광 입자층을 갖는 절연체이고 평탄하지 않은 표면을 갖는 미리 코팅된 봉지재 재료에 대하여 전술된 LED 형광 증착에 대한 종래의 기술은 형광 변환된 LED에서의 적용에 매우 어렵다.
따라서, 개선된 코팅 기술에 대한 요구가 있다.
본 발명의 실시예들은 LED 소자에서의 렌즈용 형광층과 같은 광학 소자에서 사용될 수 있는 재료층을 형성하는 방법 및 시스템을 제공한다.
봉지재 구조체의 표면에서 발광 재료의 균일하고 제어가능한 입자층을 형성하는 방법은 발광 다이오드와 같은 광학 전자 애플리케이션에 대하여 본 명세서에 설명된다. 본 방법의 일부 실시예에서, 증착 프로세스는 입자 파우더 및 바인더를 현탁액 형태로 유지할 필요가 없다. 대신에, 입자 파우더 및 바인더 재료는 표면에 개별적으로 가해진다. 일부 실시예에서, 이 프로세스는 형광 입자의 패킹 밀도 및 층 두께를 정밀하게 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 코팅 프로세스는 반구면, 상이한 형상의 오목면 또는 볼록면, 또는 평탄면에 발광 재료의 하나 또는 여러 개의 균일한 입자 함유층을 생성하기 위하여 동일한 표면에서 반복될 수 있다. 그 결과, 높은 패킹 밀도를 갖는 입자층이 형성되고 표면에 균일하게 분포된다. 특정 실시예에서, 균일한 입자층이 프로세스 단계를 단순화하기 위하여 봉지재 재료와 함께 형성될 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에 따라, LED 형광 재료층 형성 방법은, LED 형광 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면에서 정전기장을 형성하는 단계와, 정전기장을 이용하여 제1 표면에서 LED 형광 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 파장 변환 재료층 형성 방법은, 파장 변환 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면에서 정전기장을 형성하는 단계와, 정전기장을 이용하여 제1 표면에서 파장 변환 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 구체적인 실시예에 따라, LED 형광 재료층 형성 방법은, LED 형광 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면에서 정전하를 형성하는 단계와, 정전하를 이용하여 제1 표면에서 LED 형광 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 챔버의 내부에 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면의 근처에서 챔버의 내부에 파우더의 공기 이동(airborne) 분포를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 파우더의 저장소를 제공하는 단계와, 상기 형광체 파우더에 제1 표면에서의 상기정전하와 반대 극성을 갖는 정전하를 인가하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 방법은, 제1 표면에 실질적으로 일치하도록 파우더의 상부 부분을 성형하고, 파우더의 상부 부분에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 파장 변환 재료층 형성 방법을 제공한다. 본 방법은, 파장 변환 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면에서 정전하를 형성하는 단계와, 정전하를 이용하여 제1 표면에서 파장 변환 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 파장 변환 재료층 형성 방법을 제공한다. 본 방법은, 파장 변환 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 파우더의 표면층에 정전하를 형성하는 단계와, 정전하를 이용하여 제1 표면에서 파장 변환 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 제1 표면에 형광 재료층을 형성하는 단계와, 형광 재료가 LED 봉지재 구조체의 표면과 접촉하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면과 LED 봉지재 구조체의 표면 사이에 압력을 인가하는 단계와, 형광 재료층이 LED 봉지재 구조체에 부착되게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 표면에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 제1 표면에서 파장 변환 재료층을 형성하는 단계와, 제1 표면에 파장 변환 재료와 접촉하는 제2 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면과 제2 표면 사이에 압력을 인가하는 단계와, 파장 변환층이 제2 표면에 부착되게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 파장 변환 LED 봉지재 구조체를 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은, LED 봉지재 구조체 본체를 형성하는 단계와, 제1 표면에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계와, 파장 변환 재료가 LED 봉지재 구조체 본체의 표면 영역과 접촉하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면과 LED 봉지재 구조체 본체의 표면 영역 사이에 압력을 인가하는 단계와, 파장 변환 재료의 적어도 일부가 LED 봉지재 구조체 본체의 표면 영역에 적어도 부분적으로 매립되게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 LED 봉지재 구조체를 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은, B-스테이지 폴리머를 포함하는 표면층을 갖는 LED 봉지재 구조체 본체를 형성하는 단계와, 제1 가열 프로세스를 이용하여 LED 봉지재 구조체 본체를 경화하는 단계와, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 LED 형광 재료층을 형성하는 단계와, 제2 가열 프로세스를 이용하여 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층을 연화시키는 단계와, LED 형광 재료의 적어도 일부가 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 적어도 부분적으로 매립되게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 LED 봉지재 구조체를 형성하는 방법을 제공한다. 본 발명은, 표면층을 갖는 LED 봉지재 구조체 본체를 형성하는 단계와, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계와, 가열 프로세스를 이용하여 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층을 연화시키는 단계와, 파장 변환 재료의 적어도 일부가 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 적어도 부분적으로 매립되게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 성질 및 이점에 대한 추가 이해는 본 명세서의 나머지 부분에 있는 하기의 도면 및 첨부된 내용을 참조하여 구현될 수 있다.
도 1a, 1b, 1c 및 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간 제조 단계들 동안의 형광 코팅 렌즈의 개략적인 단면도이다.
도 2a, 2b, 및 2c는 본 발명에 따른 렌즈의 표면에 균일한 형광 코팅을 형성하는 방법에 대한 다른 실시예의 개략적인 단면도이며, 정전하가 렌즈의 내부 표면에서 형광 입자를 흡인하기 위하여 바인더 재료의 표면에 형성된다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 본 발명에 따른 렌즈의 표면에 균일한 형광 코팅을 형성하는 방법에 대한 또 다른 실시예의 개략적인 단면도이며, 입자층 및 바인더는 압착기(presser)의 표면에 함께 형성되어, 렌즈의 내부 표면으로 압축된다. 정전하는 압착기의 표면, 또는 압착기의 표면과 렌즈의 표면 모두에 생성될 수 있다.
도 4a, 4b, 4c 및 4d는 본 발명에 따른 렌즈의 표면에 균일한 형광 코팅을 형성하는 방법에 대한 다른 실시예의 개략적인 단면도이며, 바인더 재료는 입자 형상이며, 형광 입자와 혼합되고, 그 다음 압착기 또는 렌즈의 대전된 표면에 부착된다.
도 5a, 5b, 5c 및 5d는 본 발명에 따른 렌즈의 표면에 균일한 형광 코팅을 형성하는 방법에 대한 다른 실시예의 개략적인 단면도이며, 렌즈 재료는 렌즈 형성 동안 형광 입자층을 형성하기 위하여 바인더 역할을 한다.
도 6a 내지 6i는 본 발명의 다른 실시예 따라 개별 지지 캐리어에 형광 함유층을 형성하고, 그 다음 렌즈 구조체에 캐리어를 부착하는 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 여러 개의 균일한 입자층을 형성하는 방법을 도시하는 개략도이다.
도 8a, 8b 및 8g는 대면적의 표면에 입자층을 형성하는 다른 방법을 도시하는 개략도이다.
도 9는 피스톤 표면에 발광 재료의 양을 제조 과정에서 모니터하는 피스톤 압착기의 설계를 도시하는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 표면에 균일한 코팅을 형성하기 위한 장치를 도시하는 개략도이다.
도 11a, 11b, 12a 및 12b는 본 발명의 일 실시예 따라 LED 장치와 발광 재료를 함유하는 렌즈를 포함하는 예시적인 LED 패키지의 개략적인 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예 따라 렌즈 제조 동안에 입자 함유층을 형성하는 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 14a 내지 14d는 본 발명의 실시예에 따라 형광 입자 시트를 형성하는 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 15a 내지 15f는 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 시트의 예를 도시하는 개략도이다.
도 16a 내지 16e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 17a 내지 17d는 본 발명의 일 실시예에 따라 표면에 균일한 형광 입자를 형성하는 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 18a 내지 18c는 본 발명의 다른 실시예에 따라 다양한 표면에 균일한 형광 입자를 형성하는 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따라 표면에 균일한 형광 입자를 형성하는 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 20a 내지 20d는 본 발명의 일 실시예에 따라 경화되지 않은 렌즈 재료의 표면에 형광 입자를 부착하는 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 21a 및 21b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 함유층을 갖는 렌즈를 도시하는 개략적인 단면도이다.
여기에서 설명되는 특정 예에서, 형광체는 예를 들어 LED 기반의 광원에 대하여 광 파장을 변환하거나 변경하는데 사용된다. 이러한 목적을 위한 일반적인 형광체는 YAG(yttrium aluminum garnet) 재료, TAG(terbium aluminum garnet) 재료, ZnSeS+ 재료, 및 SiAlON(silicon aluminum oxynitride) 재료(α-SiAlON과 같은) 등을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입사광의 파장을 변환하거나 변경하는 임의의 재료는 형광 재료로서 사용될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, "형광(체)(phosphor)"은 광의 파장을 다른 파장으로 변환하거나 변경할 수 있는 모든 재료를 나타내며, 상이한 파장 변환 또는 파장 변경 재료의 혼합물 또는 화합물을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 코팅 프로세스는 파우더 입자와 바인더를 현탁액 형태로 유지하는 것을 필요로 하지 않는다. 형광 파우더 입자와 바인더 재료는 별도로 코팅되고, 그 다음 바인더를 경화하기 위하여 예를 들어 150℃의 상승된 온도에서 압착기(pressor)로 대상 표면(object surface)에 함께 압축된다. 형광 파우더 입자는 피스톤 압착기 또는 봉지재 재료의 표면에 생성된 정전하에 의해 가져와서 배열되고, 따라서 높은 패킹 밀도와 균일한 두께의 형광 입자층이 획득될 수 있으며, 증착 동안의 입자 운동을 최소화할 수 있다. 또한, 입자 및 바인더가 표면에 개별적으로 가해지기 때문에, 형광 입자의 층 두께 및 패킹 밀도는 개별적으로 제어될 수 있다. 형광 입자의 층 두께는 형광 입자와 바인더의 압축 동안에 제어될 것이며, 가장 작은 두께는 입자 크기에 의해 제한되어(예를 들어, 일반적인 LED 형광체에 대하여 ~ 5㎛ 내지 ~ 25㎛), 형광 입자의 패킹 밀도(ρP)는 다음과 같이 계산될 수 있다.
ρP = VP / VT
여기에서, VP는 압착기 또는 대상의 표면에 형성된 방전 전압에 의해 제어될 수 있는 입자 부피이다. VB는 코팅 전에 추측될 수 있는 경화 후의 바인더 부피이고, VT(= VP + VB)는 표면에서의 입자층의 원하는 부피이다. 예를 들어, VT = 2πr2t는 반구면에서의 입자층의 부피이며, 여기에서, t는 표면에서의 형광층의 원하는 두께이다.
따라서, 설명된 정전(electrostatic) 기술은 원하는 광학 특성을 위하여 표면에 재현할 수 있는 형광 입자의 정밀한 형성을 허용한다. 정전하(electrostatic charge)는 표면에서 균일한 분포를 갖는 형광 파우더의 마이크로그램(㎍) 단위의 양으로 형광 입자를 정밀하게 제어하기 위하여, 본 발명에서의 LED 애플리케이션 를 위해 형광 입자를 흡인하도록 채용된다. 일반적으로, 2mm 렌즈 표면(지름)에서의 20㎛의 YAG 형광층에 대하여, 형광 입자의 무게는 형광 밀도가 ~ 4.5g/cm3이라 가정하면 대략 565㎍(2πr2t x 밀도)이다.
일부 실시예에서, 이러한 단계들은 동일한 대상 표면에서 반복될 수 있어, 대상 표면에서 제어가능한 높은 패킹 밀도를 갖는 여러 개의 형광 입자층을 형성할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "대상 표면(object surface)"은 반구면, 볼록면, 오목면 또는 평탄면과 같은 다른 종류의 형상의 전도성 또는 비전도성 표면일 수 있다.
본 실시예에 따라, 예를 들어 LED 애플리케이션에서, 형광 입자는 (a) LED 봉지재(encapsulation) 또는 (b) 시스템 레벨의 애플리케이션에서 원격(remote) 형광체를 위한 임의의 플렉서블 표면에 코팅될 수 있다. 대상 표면은 실리콘, 에폭시 또는 유리, 가소성 수지 또는 충분히 높은 굴절률을 가지고 있으며, LED 칩으로부터의 광 추출을 증가시키도록 반구면, 오목면, 볼록면 또는 평탄면의 형상을 가지는 임의의 다른 종류의 공지된 봉지재 재료를 포함하나 이에 한정되지 않는 다양한 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 예를 들어 다양한 형상의 표면에서 LED 애플리케이션을 위한 형광 입자와 같은 균일하고 제어가능한 입자층을 형성하는 기술이 제공된다. 압착기 또는 코팅 표면에 정전하를 생성함으로써, 입자는 전도성 또는 비전도성 표면에 균일하게 부착될 수 있다. 그 다음, 입자층은 입자층의 균일한 두께와 높은 패킹 밀도를 형성하기 위하여 상승된 온도에서 소정의 압력하에서 바인더 재료와 압축된다. 프로세스는 동일한 표면에서 여러 개의 층을 형성하도록 반복될 수 있다. 각 층은 원하는 광학 특성을 위하여 상이한 종류의 형광 재료를 함유하는 것과 같이 상이한 특성을 가질 수 있다.
본 실시예에서 균일한 입자층을 형성하는 방법이 LED 칩 렌즈의 내부 표면에서 균일한 형광 입자층을 형성하는 예를 이용하여 설명된다. 다른 애플리케이션에 대하여 표면에 균일한 입자층을 형성하는 동일한 방법은 이러한 예들을 이용하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 수 있다.
다양한 실시예에서 표면에 균일한 형광 입자층을 형성하는 방법은 하나 이상의 다음의 특징을 포함한다:
I. 형광 파우더 입자를 흡인하기 위하여 표면에 생성된 정전하를 이용. 표면에 생성된 표면 등전위가 있기 때문에, 높은 패킹 밀도를 갖는 균일한 분포의 형광 입자가 표면에 흡인될 수 있고, 형광 파우더 입자는 대전되지 않거나 표면에 생성된 전하와 반대 극성의 정전하로 대전될 수 있다. 균일한 분포의 형광 입자를 정전하로 표면에 생성하기 위한 본 발명의 실시예에서의 기술은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
a) 정전하는 전도성 표면에서 파우더 입자를 흡인하기 위하여 절연막으로 코팅된 전도성 표면 또는 전도체 표면에 생성될 수 있거나,
b) 정전하는 전도성 표면에 먼저 생성되고, 그 다음 유전체 표면을 대전된 전도성 표면과 접촉시켜 유전체 표면으로 이송될 수 있어, 따라서, 파우더 입자는 유전체 표면에 직접 흡인될 수 있거나, 또는
c) 정전하는 압착기의 전도성 표면과 수용체(receptor)의 유전체 표면 모두에 생성될 수 있다. 형광 파우더 입자는 먼저 대전된 전도성 표면에 부착되고, 그 다음 전도성 표면과 수용체의 유전체 표면이 서로 근접하여 파우더 입자를 수용체의 유전체 표면에 이송하는 동안 전도성 표면을 방전시킨다.
II. 균일한 분포의 형광 입자가 표면에 흡인된 후에, 렌즈와 같은 수용체의 내부 또는 외부 표면이 압착기에 의해 지역적으로 가열되거나 또는 전체 수용체가 렌즈의 로컬 표면 영역에서의 미리 코팅된 바인더 또는 렌즈 재료 그 자체와 같은 수용체의 로컬 표면 영역에서의 재료를 미리 정해진 용해 온도 또는 연화 온도까지 가열되어, 그 후에 파우더 입자 주입(implantation)을 위한 렌즈의 표면 영역에서 형광 입자와 용해되거나 연화된 재료를 압축한다.
하기의 실시예에서의 렌즈 재료는 관심 파장에 실질적으로 투과성인 임의의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 재료는 실리콘, 에폭시, 유리, 열경화성 플라스틱(열경화성 재료), 열가소성 재료 또는 임의의 종류의 LED 봉지재 재료를 포함한다.
본 발명의 실시예에서의 바인더 재료는 실리콘, 실란, 에폭시, 유리, 열가소성 재료 또는 관심 파장에 투과성인 임의의 접착제를 포함하는 액체, 젤, 수지, 고무 또는 입자의 형태일 수 있다. 실리콘 또는 에폭시와 같은 바인더 재료는 대상 표면에 미리 형성될 수 있는 부분적으로 경화될 수 있거나 또는 B-스테이지의 폴리머일 수 있으며, 형광 입자와 함께 소정의 압력하에서 경화 온도까지 가열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, LED 형광 재료층 형성 방법은, LED 형광 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면에서 정전하를 형성하는 단계와, 정전하를 이용하여 상기 제1 표면에서 LED 형광 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 챔버의 내부에 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면의 근처에서 챔버의 내부에 파우더의 공기 이동(airborne) 분포를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 파우더의 저장소를 제공하는 단계와, 파우더에 제1 표면에서의 상기 정전하와 반대 극성을 갖는 정전하를 인가하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 방법은 제1 표면에 실질적으로 일치하도록 파우더의 상부 부분을 성형하고, 파우더의 상부 부분에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면에서 정전하를 형성하는 단계는, 제1 표면에 수직인 실질적으로 균일한 전기장을 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면에서 정전하를 형성하는 단계는, 제1 표면에 실질적으로 균일한 정전하 분포를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면에서 정전하를 형성하는 단계는, 제1 표면에 등전위면을 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면에서 정전하를 형성하는 단계는, 제1 표면에 수직인 실질적으로 균일한 전기장을 형성하거나 또는 제1 표면에 실질적으로 균일한 정전하 분포를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 제1 표면과 저장소에 있는 파우더의 상부 표면 사이에서 실질적으로 동일한 거리를 유지하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면은 파장 변환을 위한 광학 성능에 대하여 최적화된 형광층의 형상에 대응하는 형상을 갖는다.
다른 실시예에서, 제1 표면은 평면이다.
다른 실시예에서, 제1 표면은 비평면이다.
다른 실시예에서, 제1 표면은 구형이다.
다른 실시예에서, 제1 표면은 타원형이다.
다른 실시예에서, 제1 표면은 타원체면을 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 제1 표면에서의 정전하를 변동시켜 제1 표면에서의 파우더의 양을 제어하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 제1 표면에 실질적으로 일치하는 제2 표면을 이용하여 파우더의 상부 부분을 성형하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면은 렌즈 또는 임의의 LED 봉지재 구조체의 표면을 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면은, 전도성 표면, 절연층으로 코팅된 전도성 표면, 절연체 표면, 또는 실질적인 전도층으로 코팅된 절연체 표면을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 파장 변환 재료층 형성 방법을 제공한다. 본 방법은, 파장 변환 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면에서 정전하를 형성하는 단계와, 정전하를 이용하여 제1 표면에서 파장 변환 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 챔버의 내부에 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면의 근처에서 챔버의 내부에 파우더의 공기 이동 분포를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 파우더의 저장소를 제공하는 단계와, 형광 파우더에 제1 표면에서의 상기 정전하와 반대 극성을 갖는 정전하를 인가하는 단계와, 제1 표면에 실질적으로 일치하도록 상기 파우더의 상부 부분을 성형하는 단계와, 파우더의 상부 부분에 근접하게 제1 표면을 위치시키는 단계를 포함한다. 구체적인 실시예에서, 본 방법은 제1 표면에 실질적으로 일치하는 제2 표면을 이용하여 파우더의 상부 부분을 성형하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면에서 정전하를 형성하는 단계는, 제1 표면에 수직인 실질적으로 균일한 전기장을 형성하거나 또는 제1 표면에 실질적으로 균일한 정전하 분포를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 제1 표면과 저장소에 있는 파우더의 상부 표면 사이에서 실질적으로 동일한 거리를 유지하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 제1 표면에서의 정전하를 변동시켜 제1 표면에서의 파우더의 양을 제어하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면은, 전도성 표면, 절연층으로 코팅된 전도성 표면, 절연체 표면, 또는 실질적인 전도층으로 코팅된 절연체 표면을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 파장 변환 재료층 형성 방법을 제공한다. 본 방법은, 파장 변환 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 파우더의 표면층에 정전하를 형성하는 단계와, 정전하를 이용하여 제1 표면에서 파장 변환 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일 실시예에서, 파우더의 표면층에 정전하를 형성하는 단계는, 파우더의 표면층에 수직인 실질적으로 균일한 전기장을 형성하거나 또는 파우더의 표면층에 실질적으로 균일한 정전하 분포를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 제1 표면과 저장소에 있는 파우더의 상부 표면 사이에서 실질적으로 동일한 거리를 유지하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 파우더의 저장소를 제공하는 단계와, 파우더에 제1 표면에서의 상기 정전하와 반대 극성을 갖는 정전하를 인가하는 단계와, 제1 표면에 실질적으로 일치하도록 파우더의 상부 부분을 성형하는 단계와, 파우더의 상부 부분에 근접하게 제1 표면을 위치시키는 단계를 포함한다. 구체적인 실시예에서, 본 방법은 제1 표면에 실질적으로 일치하는 제2 표면을 이용하여 파우더의 상부 부분을 성형하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계는, 챔버의 내부에 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면의 근처에서 챔버의 내부에 파우더의 공기 이동 분포를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 제1 표면에서의 정전하를 변동시켜 제1 표면에서의 파우더의 양을 제어하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면은, 전도성 표면, 절연층으로 코팅된 전도성 표면, 절연체 표면, 또는 실질적인 전도층으로 코팅된 절연체 표면을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 제1 표면에 형광 재료층을 형성하는 단계와, 형광 재료가 LED 봉지재 구조체의 표면과 접촉하게 하도록 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면과 LED 봉지재 구조체의 표면 사이에 압력을 인가하는 단계와, 형광 재료층이 LED 봉지재 구조체에 부착되게 하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 방법의 실시예는 LED 봉지재 구조체의 표면을 바인더 재료로 코팅하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 LED 봉지재 구조체의 표면을 부분적으로 경화된 바인더 재료 또는 B-스테이지 폴리머 재료로 코팅하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 LED 봉지재 구조체의 표면 부분을 가열 프로세스로 연화시키는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 바인더 재료의 미세 입자를 형광 입자와 혼합하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 형광 재료층을 형성하는 단계 전에 제1 표면에 바인더 재료층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 형광 재료층을 형성하는 단계 후에 상기 제1 표면에 바인더 재료층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 LED 봉지재 구조체는 렌즈를 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면에 LED 형광 재료층을 형성하는 단계는, 제1 표면에 정전하를 형성하는 단계와, 제1 표면으로 형광 재료의 입자를 흡인하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 파우더가 LED 봉지재 구조체의 표면으로 이송하게 하도록 정전하를 제거하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체로부터 제1 표면을 제거하는 것은, 형광 재료층과 상기 바인더 재료층이 LED 봉지재 구조체로 부착되게 한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 LED 봉지재 구조체의 표면에 정전하를 형성하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 LED 봉지재 구조체 위에 제2 형광 재료층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 구체적인 실시예에서, 제2 형광 재료층은 제1 형광 재료층과는 상이한 광학 특성을 갖는다.
다른 실시예에서, 본 방법은 LED 봉지재 구조체 위에 2 이상의 형광 재료층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 2 이상의 형광 재료층의 각각은 제1 형광 재료층과는 상이한 광학 특성을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예는 표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은 제1 표면에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계와, 제1 표면에서의 파장 변환 재료와 접촉하도록 제2 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면과 제2 표면 사이에 압력을 인가하는 단계와, 파장 변환층이 제2 표면에 부착되게 하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일 실시예에서, 제1 표면에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계는, 제1 표면 위에 정전하를 형성하는 단계와, 제1 표면으로 파장 변환 재료층의 파우더를 흡인하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 제2 표면을 바인더 재료로 코팅하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 LED 봉지재 구조체의 표면 부분을 가열 프로세스로 연화시키는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 파장 변환 재료는 바인더 재료의 미세 입자를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 제2 표면에 정전하를 형성하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 제2 표면에 제2 파장 변환 재료층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 구체적인 실시예에서, 제2 파장 변환 재료층은 제1 파장 변환 재료층과 상이한 광학 특성을 가진다.
다른 실시예에서, 본 방법은 LED 봉지재 구조체 위에 2 이상의 파장 변환 재료층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 2 이상의 파장 변환 재료층의 각각은 제1 파장 변환 재료층과 상이한 광학 특성을 가진다.
다른 실시예에서, 제1 표면에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계는, 파장 변환 재료 파우더의 저장소에 제1 표면을 노출시키는 단계와, 파장 변환 재료층이 정전하에 의해 제1 표면에 적어도 부분적으로 형성되게 하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계는, 파장 변환 재료 파우더의 공기 이동 분포에 제1 표면을 노출시키는 단계와, 파장 변환 재료층이 정전하에 의해 제1 표면에 적어도 부분적으로 형성되게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 파장 변환 LED 봉지재 구조체를 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은, LED 봉지재 구조체 본체를 형성하는 단계와, 제1 표면에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계와, 파장 변환 재료가 LED 봉지재 구조체 본체의 표면 영역과 접촉하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면과 LED 봉지재 구조체 본체 의 표면 영역 사이에 압력을 인가하는 단계와, 파장 변환 재료의 적어도 일부가 LED 봉지재 구조체 본체의 표면 영역에 적어도 부분적으로 매립되게 하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체는 렌즈를 포함한다.
다른 실시예에서, 파장 변환 재료는 형광체를 포함한다.
다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체는 B-스테이지 폴리머 재료를 포함하는 표면층을 적어도 포함한다.
다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체는 B-스테이지 폴리머 재료를 포함하는 표면층을 적어도 포함한다.
다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체는 열 가소성 재료를 포함하는 표면층을 적어도 포함한다.
다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체는 유리를 포함하는 표면층을 적어도 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 LED 봉지재 구조체 본체의 표면을 바인더 재료로 코팅하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 LED 봉지재 구조체 본체를 부분적으로 경화된 바인더 재료 또는 B-스테이지 폴리머 재료로 코팅하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 가열 프로세스로 LED 봉지재 구조체의 표면 부분을 연화시키는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계는, 제1 표면에 정전하를 형성하는 단계와, 제1 표면으로 파장 변환 재료의 파우더를 흡인하는 단계와, 파장 변환 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 정전기장을 이용하여 제1 표면에 파장 변환 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 방법은 파우더가 LED 봉지재 구조체의 표면으로 이송하게 하도록 정전하를 제거하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체로부터 제1 표면을 제거하는 것은, 파장 변환 재료층과 바인더 재료층이 상기 LED 봉지재 구조체로 부착되게 한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 LED 봉지재 구조체 위에 제2 파장 변환 재료층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 제2 파장 변환 재료층은 제1 파장 변환 재료층과는 상이한 광학 특성을 갖는다.
다른 실시예에서, 본 방법은 2 이상의 파장 변환 재료층을 반복적으로 인가하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 LED 봉지재 구조체를 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은, B-스테이지 폴리머를 포함하는 표면층을 갖는 LED 봉지재 구조체 본체를 형성하는 단계와, 제1 가열 프로세스를 이용하여 LED 봉지재 구조체 본체를 경화하는 단계와, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 LED 형광 재료층을 형성하는 단계와, 제2 가열 프로세스를 이용하여 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층을 연화시키는 단계와, LED 형광 재료의 적어도 일부가 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 적어도 부분적으로 매립되게 하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 LED 형광 재료층을 형성하는 단계는, 제1 표면에 LED 형광 재료층을 형성하는 단계와, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층과 접촉하도록 제1 표면에 LED 형광 재료를 배치하는 단계와, 제1 표면과 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층 사이에 압력을 인가하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면에 LED 형광 재료층을 형성하는 단계는, LED 형광 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면 위에 정전하를 형성하는 단계와, 제1 표면에서의 상기 정전하와 반대 극성의 정전하를 상기 형광 파우더에 인가하는 단계와, 정전하를 이용하여 제1 표면 위에 LED 형광 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 제1 표면에 LED 형광 재료층을 형성하는 단계는, 챔버의 내부에 제1 표면을 배치하는 단계와, 제1 표면의 근처에서 챔버의 내부에 LED 형광 재료의 입자의 공기 이동 분포를 형성하는 단계와, 제1 표면 위에 정전하를 형성하는 단계와, 정전하를 이용하여 제1 표면 위에 LED 형광 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 LED 형광 재료층을 형성하는 단계는, LED 형광 재료를 포함하는 파우더에 근접하게 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층을 배치하는 단계와, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 정전하를 형성하는 단계와, 정전하를 이용하여 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 LED 형광 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 LED 형광 재료층을 형성하는 단계는, 챔버의 내부에 LED 봉지재 구조체 본체의 적어도 표면 부분을 배치하는 단계와, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층의 근처에서 챔버의 내부에 LED 형광 재료의 입자의 공기 이동 분포를 형성하는 단계와, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층 위에 정전하를 형성하는 단계와, 정전하를 이용하여 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 LED 형광 재료층을 적어도 부분적으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 LED 봉지재 구조체를 형성하는 방법을 제공한다. 본 발명은, 표면층을 갖는 LED 봉지재 구조체 본체를 형성하는 단계와, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계와, 가열 프로세스를 이용하여 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층을 연화시키는 단계와, 파장 변환 재료의 적어도 일부가 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 적어도 부분적으로 매립되게 하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계는, 제1 표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계와, 파장 변환 재료를 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층으로 이송하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계는, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층을 파장 변환 재료 파우더의 저장소에 노출시키는 단계와, 정전하에 의해 파장 변환 재료층이 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 적어도 부분적으로 형성되게 하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 파장 변환 재료층을 형성하는 단계는, LED 봉지재 구조체 본체의 표면층을 파장 변환 재료 입자의 공기 이동 분포에 노출시키는 단계와, 파장 변환 재료층이 LED 봉지재 구조체 본체의 표면층에 형성되게 하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에 대한 더욱 상세한 내용이 도면을 참조하여 하기의 예에서 설명된다.
렌즈에 코팅된 바인더로 미리 형성된 렌즈
도 1a, 1b, 1c 및 1d는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 개략도이다. 실시예에 따라, 형광 입자는 압착기 표면에 흡인되고, 정전하는 압착기의 표면에 또는 압착기의 표면과 렌즈의 표면 모두에 생성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈(1)의 반구면(32)은 얇은 바인더 재료층(2)으로 미리 코팅된다. 렌즈(1)는 관심 파장에 실질적으로 투과성인 임의의 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 렌즈 재료는 실리콘, 에폭시, 유리, 열경화성 재료, 열가소성 재료 또는 임의의 종류의 LED 봉지재 재료를 포함한다. 바인더(2)는 피스톤(3)을 표면(32)으로 밀어 올려 렌즈의 내부 표면에 가해지고, 그 다음 바인더를 부분적으로 경화하기 위하여 가열되거나, 바인더 재료로서 B-스테이지 에폭시를 사용할 수 있다. 피스톤 표면(31)은 바인더가 렌즈에 균일하게 가해질 수 있도록 렌즈(1)의 반구면(32)과 유사한 곡률의 형상을 가질 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 피스톤(3)과 동일하거나 피스톤(3)보다 약간 작을 수 있는 제2 피스톤(6)은 정전하(7)로 대전된다. 표면(31)에 걸쳐 균일한 정전하가 있기 때문에, 형광 파우더 입자(8)는 균일한 분포를 가지면서 피스톤(6)의 상부 표면(31)에 부착될 수 있다. 피스톤 표면으로 흡인된 형광 입자의 양은 피스톤(6)에 인가된 전하에 의해 제어될 수 있다. 바인더 표면(2)은 도 1b에 도시된 바와 같이 대전되지 않을 수 있고, 도 1c에 도시된 바와 같이 정전하로 대전될 수 있다.
그 다음, 피스톤(6)은 바인더(2)를 압축하기 위하여 눌러지고, 바인더(2)를 완전히 경화하도록 피스톤(6)이 가열되거나 또는 전체 렌즈가 가열될 수 있다. 피스톤 주위의 스토퍼(stopper)(5)는 압축 거리를 제어하고, 표면에서 형광 입자를 한정하기 위한 것이다. 선택적으로는, 렌즈에서 바인더(2)로 형광 입자(8)를 방출하도록 피스톤(6)은 방전된다. 그 다음, 렌즈는 바인더를 경화하기 위하여 예를 들어 150℃에서 베이크된다. 경화 사이클이 완료된 후에, 도 1d에 도시된 바와 같이, 형광 파우더 입자층(9)이 형성되고, 렌즈(1)의 내부 표면(32)에 본딩된다. 동일한 과정이 여러 층의 형광 입자 함유층을 형성하도록 반복될 수 있다. 보호 코팅으로서 선택적인 추가 바인더 재료층이 이어지는 프로세스 단계에서 형성된 입자층을 핸들링 손상으로부터 보호하기 위하여 입자층에 인가될 수 있다.
렌즈에 코팅된 바인더로 미리 형성된 렌즈
도 2a, 2b 및 2c는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 개략도이다. 정전하는 부분적으로 경화된 바인더 재료층 또는 B-스테이지 폴리머로 미리 코팅된 렌즈의 내부 표면의 렌즈측에 인가된다. 렌즈의 내부 표면에서의 정전하는 피스톤(3)과 같은 렌즈의 내부 표면과 동일한 곡률을 갖는 대전된 금속 표면과 접촉하여 형성된다. 그 다음, 형광 입자는 렌즈의 내부 표면에 부착된다. 피스톤(6)이 예를 들어 150℃로 가열되거나, 전체 렌즈가 가열되고, 이어 피스톤(6)은 형광 입자를 바인더 표면(34)으로 압착하도록 눌러진다. 그 다음, 렌즈는 대략 150℃에서 바인더를 경화하도록 베이크된다. 동일한 과정이 여러 층의 형광 입자 함유층을 형성하도록 반복될 수 있다. 보호 코팅으로서 선택적인 추가 바인더 재료층이 이어지는 프로세스 단계에서 형성된 입자층을 핸들링 손상으로부터 보호하기 위하여 입자층에 인가될 수 있다.
압착기 표면에 코팅된 바인더로 미리 형성된 렌즈
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 개략도이다. 바인더 재료는 피스톤 표면(31)에 증착되고, 부분적으로 경화되거나 또는 B-스테이지 폴리머로 증착된다.
그 다음, 정전하는 동일한 곡률의 대전된 금속 표면과 접촉함으로써 바인더 표면에 생성되거나, 도 3a에 도시된 바와 같이, 전체 피스톤을 대전한다. 렌즈의 내부 표면(32)은 도 3b에서와 같이 대전되지 않거나 또는 도 3c에서와 같이 대전될 수 있다. 형광 입자는 바인더 표면에 균일하게 부착되고, 그 다음 피스톤은 렌즈와 접촉하도록 상승된다. 피스톤이 가열되거나, 또는 전체 렌즈가 가열될 수 있어, 형광 입자와 바인더를 렌즈의 내부 표면으로 압축하여 형광 입자 함유층을 완전히 경화한다.
선택적으로, 피스톤(3)은 피스톤이 렌즈의 표면에 가까이 가게 될 때 방전되어, 형광 입자(8)를 렌즈 위의 바인더(3)로 방출한다. 그 다음, 피스톤이 가열되거나, 전체 렌즈가 예를 들어 150℃로 바인더를 경화하도록 베이크된다. 동일한 과정이 여러 층의 형광 입자 함유층을 형성하도록 반복될 수 있다. 보호 코팅으로서 선택적인 추가 바인더 재료층이 이어지는 프로세스 단계에서 형성된 입자층을 핸들링 손상으로부터 보호하기 위하여 입자층에 인가될 수 있다.
형광 파우더와 혼합된 입자 바인더로 미리 성형된 렌즈
도 4a, 4b, 4c 및 4d는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 개략도이다. 본 실시예의 바인더 재료는 형광 파우더 입자와 함께 미리 혼합된 입자 형태이다. 바인더 입자는 대략 혼합된 A 및 B 부의 실리콘 또는 에폭시 미세 입자, 또는 유리, 열가소성 재료, 열경화성 재료 또는 B-스테이지 폴리머의 미세 입자일 수 있다. 정전하는 도 4a에서와 같은 피스톤 표면과 도 4b에서와 같은 렌즈 표면 중 하나, 또는 도 4c에서 도시된 바와 같은 양 표면에서 형성될 수 있다.
그 다음, 도 4a 또는 4c에 도시된 바와 같이, 형광 입자 및 바인더 입자는 피스톤의 표면에 균일하게 부착된다. 피스톤 또는 전체 렌즈는 피스톤이 형광 입자 및 바인더 입자를 렌즈의 내부 표면으로 압축하도록 눌러지기 전 또는 후에 가열된다. 한편, 피스톤은 방전되어 형광 입자를 렌즈의 표면으로 방출한다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 형광 및 바인더 입자는 렌즈의 내부 표면에 균일하게 흡인될 수 있다. 형광 입자 및 바인더 입자는 실리콘 바인더에 대하여 예를 들어 150℃의 상승된 온도로 소정의 압력하에서 압축된다. 바인더 재료는 용해되어, 형광 입자 사이의 본딩을 형성하고, 형광 입자를 렌즈 표면에 고정한다. 그 다음, 렌즈는 바인더를 경화하도록 예를 들어 대략 150℃에서 베이크된다. 동일한 과정이 여러 층의 형광 입자 함유층을 형성하도록 반복될 수 있다. 선택적으로, 다른 추가 바인더 재료층이 이어지는 프로세스 단계에서 형성된 입자층을 핸들링 손상으로부터 보호하기 위하여 입자층에 인가될 수 있다.
렌즈 및 형광 입자층을 함께 형성
본 발명의 특정 실시예에서, 표면 영역(32)에서의 렌즈(1) 부분은 제조하는 동안 입자층을 위한 바인더 재료 역할을 할 수 있으며, 따라서, 입자 코팅 프로세스는 바인더 코팅 단계를 제거함으로써 간략화될 수 있다. 사출 성형 프로세스, 압축 성형 프로세스 또는 이송 성형 프로세스와 같은 렌즈 형성 프로세스 동안, 실리콘, 에폭시, B-스테이지 폴리머, 유리, 열경화성 재료, 또는 열가소성 재료가 렌즈 재료로 선택될 수 있다.
실리콘, 에폭시, B-스테이지 폴리머 또는 열경화성 재료와 같은 재료에 대하여, 렌즈는 먼저 렌즈 재료를 대략 100℃ 까지 가열함으로써 성형되어 재료를 부분적으로 경화한다. 형광 입자를 흡인하기 위하여 정전하가 도 5a에 도시된 바와 같은 피스톤의 표면과 도 5b에 도시된 바와 같은 렌즈의 표면 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 전하는 양 표면에서 생성될 수 있다. 피스톤 표면이 렌즈 표면에 근접하게 되기 전 또는 후에, 피스톤 또는 전체 렌즈가 미리 정해진 온도까지 가열되어, 렌즈의 로컬 표면 영역(32)에서 재료를 용해하거나 연화시키고, 그 다음, 형광 입자(9)는 렌즈의 내부 표면으로 압축된다. 프로세스 동안, 피스톤과 렌즈의 표면이 파우더 입자를 유전체 표면으로 이송하기 위하여 서로 근접할 때, 피스톤은 선택적으로 방전된다. 그 다음, 도 5d에서 도시된 바와 같이 주입된 형광 입자를 갖는 렌즈는 렌즈 재료를 완전히 경화하기 위하여 베이크된다.
유리 또는 열가소성 재료와 같은 렌즈 재료에 대하여, 렌즈는 더 높은 온도에서 미리 형성된다. 먼저, 형광 파우더 입자는 도 5a 또는 도 5b에 도시된 바와 같이 피스톤 또는 렌즈 표면(32)의 대전된 표면(31)에 부착된다. 피스톤 표면이 렌즈 표면에 근접하게 되기 전 또는 후에, 피스톤 또는 전체 렌즈가 미리 정해진 온도까지 가열되어, 렌즈의 로컬 표면 영역(32)에서 재료를 용해하거나 연화시키고, 그 다음, 형광 입자(9)는 렌즈(32)의 내부 표면으로 적절한 온도와 압력하에서 압축된다. 이러한 온도에서, 렌즈 표면의 표면 재료는 형성 프로세스 동안 렌즈의 표면 내에서 입자를 본딩하기 위하여 연화되거나 용해된다. 프로세스 동안, 피스톤과 렌즈의 표면이 파우더 입자를 유전체 표면으로 이송하기 위하여 서로 근접할 때, 피스톤은 선택적으로 방전된다.
재료에 따라, 본 실시예에서 렌즈 재료는 실리콘, B 스테이지 폴리머, 유리, 열경화성 플라스틱(열경화성 재료) 또는 열가소성 재료일 수 있다. 본 실시예에서, 표면 영역에서의 렌즈 재료가 렌즈 위에서 형광 입자의 접착제 역할을 하기 때문에, 전술한 접착 코팅 단계는 형성 프로세서를 간략화하도록 제거될 수 있다. 또한, 렌즈 재료의 굴절률은 LED 패키지에서 형광 재료 및 렌즈의 본딩 계면에서의 광 추출을 향상시키기 위하여 형광 파우더 재료의 굴절률에 매칭하도록 선택될 수 있다.
다른 실시예에서, 피스톤의 표면과 렌즈의 내부 표면에 정전하를 인가함으로써 형광 입자가 피스톤의 표면과 렌즈의 내부 표면 모두에 가해질 수 있다. 그 다음 피스톤은 렌즈에 대하여 압착된다. 피스톤으로부터 렌즈로 인가된 압력은 형광 입자를 렌즈의 연화된 표면으로 주입한다.
일부 실시예에서, 전술한 프로세스는 여러 층의 형광 입자 함유층 형성하기 위하여 반복될 수 있다.
다른 실시예에서, 선택적인 보호 코팅이 이어지는 프로세스 단계에서 형성된 입자층을 핸들링 손상으로부터 보호하기 위하여 입자층에 가해질 수 있다.
개별 캐리어에 형광 함유층을 형성하고, 렌즈에 캐리어를 부착
먼저, 형광층이 실리콘, 유리, 열가소성 재료 또는 임의의 종류의 LED 봉지재 재료와 같은 개별 지지 캐리어에 형성될 수 있으며, 그 다음 캐리어 함유 형광층이 렌즈에 부착된다. 균일한 형광 입자층을 개별 캐리어에 형성하는 것은 전술한 방법 중 하나를 이용하여 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 형광 입자층은 도 6a, 6b, 6d, 6e, 6g 또는 6h에 도시된 바와 같이 상이한 형광 재료의 특성을 갖는 캐리어 표면의 일측 또는 양측에 형성될 수 있다. 캐리어 표면은 하나의 평판(61)이거나, 렌즈 표면과 같은 수용체 표면과 유사한 곡률의 형상(62)을 가질 수 있거나, 반구 형상(63)을 가질 수 있다. 캐리어에서의 코팅 프로세스는 캐리어 표면에 여러 층의 형광 입자 함유층을 형성하도록 반복될 수 있다. 지지 캐리어는 적합한 접착제로 렌즈와 같은 수용체에 부착될 수 있다.
이 대신에, 형광 함유층은 유리 또는 열가소성 재료와 같은 일부 렌즈 재료에 대하여 전술한 바와 같은 추가 접착제 없이 렌즈에 부착될 수 있으며, 표면 영역에서의 렌즈 재료는 렌즈 위에서 형광 입자의 접착제 역할을 하여, 도 6c, 6f 및6i에 도시된 바와 같이, 형광 함유층 또는 전체 수용체를 소정의 온도까지 가열하여 지지 캐리어의 표면 영역에서의 재료 또는 렌즈 그 자체를 용해하거나 연화시켜 형광 함유 캐리어 및 렌즈와 같은 수용체를 함께 결함시킴으로써 접착 코팅 단계가 제거될 수 있다. LED 패키지 설계에 따라, 지지 캐리어의 치수는 원하는 광학 성능에 따라 변동한다. 지지 캐리어 또는 렌즈 재료의 굴절률은 예를 들어, 본딩 계면에서의 광 추출을 향상시키기 위한 ~ 1.8의 형광체와 같은 형광 재료의 굴절률과 매칭하도록 선택될 수 있다. 일부 경우에, 향상되는 양은 ~10 %일 수 있다.
표면에서의 여러 형광 입자층을 위한 애플리케이션
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 균일한 입자층을 형성하는 프로세스는, 도 7에 도시된 바와 같이, 동일한 대상 표면에 형광 입자 함유층의 적층을 형성하기 위하여 또는 상이한 종류의 형광 재료(예를 들어, 적색, 녹색, 황색, 호박색 등)를 위하여 단순히 반복될 수 있다. 그 다음, 여러 층의 입자 재료층은 균일하게 형성되고, 코팅된 표면에서 서로 분리된다. 따라서, 본 발명에서 설명된 여러 형광 입자층을 형성하는 프로세스 기술은 LED 애플리케에션에서 CRI(color rendering index) 또는 변환 효율 등과 같은 광학 특성을 튜닝하기 위하여 층 구조체에서 상이한 형광 재료의 적층을 통과하는 가변하는 광 흡수를 변동시키기 위한 상이한 형광 재료의 층 순서를 변경하는데 있어서 유연성을 제공한다.
봉지재 표면의 다양한 형상과 치수를 위한 애플리케이션
다른 실시예에서, 프로세스 기술은 적절한 상응하는 압착기로 다음을 포함하는 다양한 형상의 표면에 형광 입자층을 인가하기 위하여 확장될 수 있다:
- 도 8a, 8b 및 8c에 도시된 바와 같이, 예를 들어 렌즈 또는 커버의 내부 표면과 같은 오목면;
- 도 8d 및 8e에 도시된 바와 같이, 예를 들어 렌즈 또는 커버의 외부 표면과 같은 볼록면; 및
- 도 8f 및 8g에 도시된 바와 같이, 평탄면 또는 평판.
실시예에 따라, 본 발명의 프로세스는 봉지재 표면을 위한 적합한 압착기로 다양한 치수의 봉지재 구조체에 적용될 수 있다. 치수는 애플리케이션에서의 패키지 내부의 LED 양에 따라 변동될 수 있다. 또한, 렌즈 또는 커버의 내부 또는 외부의 표면 곡률은 제한될 필요가 없고, LED 패키지에 따라 변동될 수 있다. 예를 들어, 도 8a 또는 8d에 도시된 바와 같은 렌즈 또는 커버는 소자의 상부 금속에 연결된 와이어를 갖는 비 플립칩 소자에 적합할 수 있다. 도 8a 및 8d에 도시된 렌즈는 와이어 및 장치를 완전히 봉지하는 방법으로 설계된다. 플립칩 소자에 대하여, 소자의 상부에 연결하는 와이어가 없기 때문에, 내부 표면에서의 입자층은 도 8b, 8c, 8e 및 8f에 도시된 바와 같이 소자 표면에 가까이 배치될 수 있으며, 이는 주로 원하는 광학 성능에 주로 기초한다.
넓은 면적의 평탄면에서의 입자층 코팅
일부 실시예에서, 여기에서 설명된 기술은 평면 패널, LED 서브마운트(submount) 웨이퍼, 가요성 적층 시트 등과 같은 넓은 면적의 평탄면에서 균일한 입자층을 형성하는데 사용된다. 본 실시예에서, 압착기는 처리량을 최적화하기 위하여 도 9a에 도시된 바와 같은 평탄한 형상 또는 도 9b에 도시된 바와 같은 롤러일 수 있다. 평탄한 프레스에 대하여, 전술한 프로세스는 평탄면에서 균일한 입자층을 형성하는데 사용될 수 있다.
이 대신에, 생산 처리량을 최적화하거나 넓은 면적의 코팅 프로세스에 대하여 압착기 표면에 정전하의 형성을 용이하게 하는 목적으로, 압착기는 롤러 형태(89)일 수 있다. 얇은 바인더 재료층은 평면 패널, LED 서브마운트 웨이퍼 또는 가요성 적층 시트 등과 같은 대상 표면에 증착된다. 바인더 재료는 부분적으로 경화되거나 B-스테이지의 폴리머일 수 있다. 전술한 기술과 유사하게, 정전하는 롤러 표면 또는 코팅 표면에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 정전하는 롤러 표면과 코팅 표면 모두에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 전하 분포는 롤러 표면과 코팅 표면 사이에서 변동될 수 있다.
대전된 롤러에 대하여, 롤러는 전술한 방법을 이용하여 파우더 피더로부터 파우더 입자 또는 입자 파우더 혼합물을 가져와서, 예를 들어 150℃까지 가열되어 파우더를 표면 위로 압축한다. 그 다음, 패널, 서브마운트 또는 가요성 적층 시트는 바인더를 경화하기 위하여 예를 들어 대략 150℃에서 베이크된다. 전술한 바와 같이, 선택적인 보호층이 핸들링 손상으로부터 입자층을 보호하기 위하여 증착될 수 있다.
바인더 재료의 표면에 형성된 정전하의 경우에 대하여, 파우더 입자는 바인더 표면에 직접 부착될 것이고, 그 다음 롤러 압착기가 예를 들어 150℃로 가열되어, 전체 표면 위로 소정의 압력으로 롤링되어 입자층을 고정시킨다. 그 다음, 패널, 서브마운트 또는 가요성 적층 시트는 바인더를 경화하기 위하여 예를 들어 대략 150℃에서 베이크된다. 전술한 바와 같이, 선택적인 보호층이 핸들링 손상으로부터 입자층을 보호하기 위하여 증착될 수 있다.
피스톤 압착기 설계
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 표면에 균일한 코팅을 형성하는 장치를 도시하는 개략도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤 시스템(6)은 정전하에 의해 흡인되고 있는 형광 파우더 입자의 양을 제조 중에 모니터하기 위한 LED 광원(11)을 포함할 수 있다. 유리와 같은 LED 광원의 파장에 높은 투과성을 갖는 재료가 피스톤 재료로 선택될 수 있다. ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투과성 전도 재료가 표면의 상부에 코팅될 수 있다.
다른 실시예에서, 피스톤 시스템(6)의 다른 구현례에서, 상대적으로 작은 인가 전압으로 대량의 정전하를 생성하기 위하여 큰 커패시터 역할을 하는 금속-유전체-금속의 샌드위치층이 피스톤의 표면을 형성할 수 있다. 이러한 금속-유전체-금속의 샌드위치의 표면은 절연층으로 코팅될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수용체 상에 균일한 입자층을 형성하는 방법은, 압착기 또는 수용체 중의 하나의 표면에 정전하를 생성하는 단계, 대전된 표면에 입자 재료층을 부착하는 단계, 압착기와 수용체 사이에서 상승된 온도에서 압력을 인가하여 수용체 상에 실질적으로 균일한 입자층을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 제1 표면과 제2 표면은 실질적으로 상보적인 형상을 갖는다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 바인더층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 바인더층은 수용체 위에 형성된다. 다른 실시예에서, 바인더층은 압착기 위에 형성된다. 또 다른 실시예에서, 바인더층은 수용체의 표면 영역을 연화시켜 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 입자는 바인더층으로 압착된다.
상기 방법의 다른 예에서, 형성된 입자층은 실질적으로 균일한 두께와 높은 패킹 밀도를 가진다.
일 실시예에서, 입자 재료는 발광 파우더를 포함한다.
일부 실시예에서, 수용체는 렌즈를 포함한다. 구체적인 실시예에서, 수용체는 LED 기반의 소자에서 사용하도록 구성된 렌즈를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 방법은 여러 층의 발광 파우더 함유층을 형성하도록 반복될 수 있으며, 각 층은 실질적으로 균일한 두께와 높은 패킹 밀도를 가진다. 일 실시예에서, 각 층은 하나 이상의 종류의 발광 파우더를 함유할 수 있고, 각 층에서의 발광 파우더는 동일하거나 상이한 발광 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 표면에 입자층을 형성하는 방법은 제1 표면 및 제2 표면에 정전하를 생성하는 단계, 대전된 표면에 입자 재료를 부착하는 단계, 제1 표면과 제2 표면의 사이에서 미리 정해진 온도에서 압력을 인가하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일 실시예에서, 실질적으로 균일한 입자층이 제1 층 위에 형성된다.
다른 실시예에서, 미리 정해진 온도는 상온보다 더 높은 상승된 온도이다.
다른 실시예에서, 본 발명은 제1 표면 위에 파우더 재료층을 형성하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 제1 표면과 실질적으로 매칭하는 형상을 갖는 제2 표면을 구비한 헤드 영역을 포함한다. 또한, 일 실시예에서, 상기 장치는 제1 표면과 제2 표면 사이에 압력을 인가하도록 구성된 스토퍼를 구비한 베이스 영역을 포함한다.
일 실시예에서, 헤드 영역은 강철 재료, 금속 함유 재료, 유전체 재료, 테프론 등, 또는 그 조합으로부터 선택된 재료로 이루어진다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 복수의 LED 기반 광 소자를 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 제1 파장 범위 내의 LED 다이 그룹을 선택하는 단계, 각각 제1 파장 범위 내의 LED 다이에 적합한 실질적으로 균일한 발광 재료 코팅을 각각 갖는 렌즈 그룹을 형성하는 단계 및 LED 다이 그룹과 렌즈 그룹을 포함하는 LED 기반의 광 소자를 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 렌즈는 하나 이상의 전술한 방법을 이용하여 형성된다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명은 복수의 LED 기반 광 소자를 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은 복수의 LED 다이를 적어도 방출된 광의 파장에 따라 2 이상의 LED 다이 그룹으로 분할하는 단계, 각 렌즈가 실질적으로 균일한 발광 재료 코팅을 갖는 복수의 렌즈를 광 특성에 따라 분할하는 단계 및 LED 기반의 광 소자 각각이 원하는 광학 특성을 갖도록 하나의 LED 다이 그룹과 하나의 렌즈 그룹을 매칭시켜 복수의 LED 기반 광 소자를 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 렌즈는 하나 이상의 전술한 방법을 이용하여 형성된다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명은 렌즈를 포함한다. 렌즈는 실질적으로 균일한 발광 재료 코팅을 갖는다. 일부 실시예에서, 렌즈는 하나 이상의 전술한 방법을 이용하여 형성된다. 일 실시예에서, 렌즈는 매입된 발광 재료를 갖는 바인더층을 포함한다. 일 실시예에서, 렌즈는 매입된 발광 재료를 갖는 표면 영역을 구비한 투과성 재료로 이루어진다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명은 LED 기반 광 소자를 제공한다. 광 소자는 LED 다이 및 렌즈를 포함한다. 렌즈는 실질적으로 균일한 발광 재료 코팅을 갖는다. 일 실시예에서, 렌즈는 하나 이상의 전술한 방법을 이용하여 형성된다. 일 실시예에서, LED 다이(51)는 제1 파장의 광을 발광하도록 구성되고, 렌즈는 실질적으로 균일한 발광 재료 코팅을 가지며, LED 기반 광 소자는 목표 파장의 광을 발광하도록 구성된다. 렌즈는, LED 기반 광 소자에 따라, 도 11a에 도시된 바와 같이 적합한 접착제로 LED 지지 캐리어에 직접 부착되거나 도 11b에 도시된 바와 같이 패키지 하우징(52)에 부착될 수 있다. 렌즈의 형상 및 치수는 원하는 광학 성능과 도 12a 및 12b 에 도시된 바와 같이 전체 패키지에서의 LED의 수에 따라 변동될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 도 12a 및 12b 에 도시된 것과 같이 복수의 LED 다이와 렌즈를 갖는 LED 기반 광 소자를 제공한다.
렌즈 제조 동안에 입자 함유층을 형성
본 발명의 특정 실시예에서, 하나 또는 여러 개의 형광 파우더 입자 특성을 가질 수 있는 형광 파우더가 실리콘, 에폭시, 열가소성 재료 또는 렌즈 재료와 같은 액체 바인더 재료와 혼합될 수 있다. 본 실시예에서, 형광 입자 파우더는 실리콘, 에폭시 등과 같은 액체 바인더 재료와 혼합된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 렌즈 제조 동안에 입자 함유층을 형성하는 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 렌즈(90)는 사출 성형 프로세스, 압축 성형 프로세스 또는 이송 성형 프로세스과 같은 몰딩 프로세스로 형성된다. 본 실시예에서 렌즈 재료는 관심 파장에 실질적으로 투과성인 임의의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 재료는, 실리콘, 에폭시, 유리, 열경화성 플라스틱(열경화성 재료), 열가소성 재료 또는 임의의 종류의 LED 봉지재 재료를 포함한다. 렌즈가 형성된 후에, 도 13에 도시된 바와 같이 형광 및 바인더 혼합물(91)이 예를 들어 몰딩 프로세스를 이용하여 렌즈의 표면에 가해질 수 있다. LED 패키지에 대하여 원하는 광학 특성을 획득하기 위한 형광 함유층의 요건(예를 들어, 두께 또는 형상)에 따라, 형광-바인더 혼합층을 위한 제2 몰드는 렌즈 형성의 제1 몰드와 동일하거나 상이한 치수를 가질 수 있다. 그 다음, 렌즈는 제2 몰드 후에 재료를 완전히 경화하기 위하여 베이크될 수 있다. 형광-바인더 혼합물을 코팅하는 프로세스는 여러 층의 형광 함유층을 렌즈의 표면 위에 형성하기 위하여 반복될 수 있다.
높은 패킹 밀도의 형광 입자를 함유하는 형광 시트를 형성
본 발명의 특정 실시예에서, 고밀도로 패킹된 형광층의 입자가 시트의 표면 위에 형성되거나 또는 시트의 내부에 매입될 수 있다.
형광 입자가 시트에 균일하게 분포된 종래의 형광 시트와는 다르게, 본 발명에 따르면, 높은 패킹 밀도를 갖는 형광 입자층이 도 14b, 14c 및 14d에 도시된 바와 같이 시트의 표면에 형성되거나 시트의 내부에 매입될 수 있다. 형광체와 같은 광 변환 재료에 대하여, 본 실시예에서의 높은 패킹 밀도의 입자층은 열 소산을 개선하고, 광 산란을 감소시켜 이에 따라 최종 소자의 광학 성능을 향상시킬 수 있다.
시트 재료(201)는 실리콘, 유리, 에폭시 또는 열가소성 재료와 같은 실시예에서 설명된 LED 봉지 렌즈에 대하여 사용된 임의의 투과성 재료일 수 있다. 그 다음, 균일한 입자층은 재료(201)의 상부 표면에 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서 설명된 바와 같이, 균일한 입자층은 정전하를 이용하여 전술한 방법 중 하나에 따라 형성될 수 있으며, 압착기 표면은 반구 형상 대신에 평탄하거나 도 9b에 도시된 바와 같이 롤러일 수 있다. 입자층의 두께는 LED 패키지의 원하는 광학 특성에 따라 5 내지 200 ㎛의 범위일 수 있다.
도 14a 내지 14d는 본 발명의 일 실시예에 따라 높은 패킹 밀도를 갖는 입자층을 시트의 상부에 형성하거나 시트 재료 내부에 매입하는 방법을 도시한다. 먼저, 도 14a에 도시된 바와 같이 실리콘 또는 LED 봉지재용으로 사용되는 임의의 투과성 재료가 원하는 광학 성능에 따라 적합한 두께로 시트 형상으로 형성될 수 있다. 정전하는 실리콘 시트의 표면 또는 압착기 표면에 형성된다. 일부 실시예에서, 정전하는 압착기와 코팅층 모두에 형성될 수 있다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 형광 파우더 입자의 균일한 분포는 정전하에 의해 흡인되어 실리콘 시트 위에 형성된다. 실리콘 시트는 B-스테이지 실리콘 또는 형광 입자를 고정하기 위한 코팅된 바인더층을 갖는 보통의 실리콘으로 형성될 수 있다. 대략 혼합된 A 및 B 부의 실리콘 미세 입자 또는 B-스테이지 미세 입자와 같은 바인더 입자는 이어지는 적층 프로세스 단계에서 추가의 접착 강도를 제공하기 위하여 형광 입자와 혼합될 수 있다. 그 다음, 동일하거나 상이한 굴절률을 갖는 다른 시트 재료(202)가 도 14b에 도시된 바와 같이 높은 패킹 밀도를 갖는 입자층을 포함하는 시트(201)의 상부에 적층되고, 이어 미리 정해진 온도까지 가열된다. 시트 재료(202)는 B-스테이지 실리콘, 바인더층으로 코팅된 보통의 실리콘, 유리, 열가소성 재료 또는 임의의 투과성 렌즈 재료일 수 있다. 그 다음, 도 14c에 도시된 바와 같이, 높은 패킹 밀도를 갖는 형광 파우더 입자층이 시트에 매입된다. 프로세스는, 도 14d에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 황색, 또는 호박색 형광체와 같은 상이한 특성의 형광 재료의 여러 층의 형광 재료층을 형성하기 위하여 반복될 수 있다. 그 다음, 형광 함유 시트가 완성된다.
일부 특정 실시예에서, 층(207, 208, 209)과 같은 각 형광 입자층은 단일의 또는 원하는 색상 지점 및 광학 특성을 제공하기 위하여 소정의 비율로 균일하게 혼합된 여러 종류의 형광체를 포함할 수 있다.
도 14c에 도시된 바와 같이, n1 및 n2의 굴절률은 동일하거나 상이한 것으로 선택될 수 있다. 클래딩층(즉, 형광 비함유층)의 굴절률은 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 특정 실시예에서, 도 14c 또는 14d에서의 재료(201, 202)와 같은 형광 비함유 영역에서의 재료의 굴절률은 최종 소자의 광 추출을 향상시키기 위하여 형광 재료의 굴절률을 n(형광체) ~ 1.8로 매칭시키도록 선택될 수 있다.
전술한 LED용 형광 함유 시트는 전체 LED 지지 캐리어에 적층될 수 있으며, 복수의 LED를 포함한다. 이 대신에, 실리콘 시트는 개별 LED 칩 또는 어레이를 덮을 수 있는 치수로 싱귤레이트되고, 이어 LED 다이 또는 LED 어레이의 표면 위로 적층될 수 있다. 도 15a 내지 15d는 본 발명의 실시예에 따른 형광 시트의 예를 도시하는 개략도이다. 도시된 바와 같이, 형상은, 정사각형, 직사각형, 원형, 도 15d에 도시된 바와 같은 코너부를 갖는 직사각형, 또는 원하는 LED 성능에 적합한 임의의 적절한 형상일 수 있으며, 도 15e에 도시된 바와 같이, 형광 입자를 함유하는 형광 시트(205)가 LED 위에 배치되고 LED 칩의 측면을 덮는 광이 모든 방향으로 형광 변환층을 통과하는 것을 보장하도록 LED 상부 표면을 충분히 덮을 수 있다.
일부 애플리케이션에서, 형광 시트 또는 플레이트(206)(예를 들어, 도 15a, 15b, 15c 또는 15d)는 LED의 상부 표면 위에 배치될 수 있거나, 또는 도 15f에 도시된 바와 같이 LED 표면의 상부로부터 소정의 거리 떨어져 배치될 수 있다.
도 16a 내지 16e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다. 형광 파우더 입자를 시트 위에 형성하는 대신에, 도 16a 및 16b에 도시된 바와 같이, 형광 파우더 입자는 임의의 투과성 LED 봉지재 재료로 미리 형성된 내부 렌즈(101 또는 102)의 표면에 형성될 수 있다. 내부 렌즈의 표면에서의 형광 파우더 입자는 전술한 바와 같이 정전하를 이용하여 형성될 수 있다. 도 16c 및 16d에 도시된 바와 같이, 미리 형성된 실리콘 렌즈(100)가 제공되고, 그 다음, 형광 파우더 입자(95)를 갖는 내부 렌즈는 미리 형성된 렌즈(100)의 내부 표면에 압축되어, 실리콘, 에폭시 또는 유리와 같은 바인더 재료를 완전히 경화하도록 미리 정해진 온도(> 100℃)까지 가열된다. 대략 혼합된 A 및 B 부의 실리콘 미세 입자 또는 B-스테이지 미세 입자와 같은 바인더 입자는 이어지는 적층 프로세스 단계에서 추가의 접착 강도를 제공하기 위하여 형광 입자와 혼합될 수 있다. 도 16e에 도시된 바와 같이, 프로세스는 렌즈 표면 위에 높은 패킹 밀도를 갖는 여러 개의 형광 입자층을 형성하기 위하여 반복될 수 있다.
표면에 균일한 형광 입자를 형성하는 방법
도 17a 내지 17d는 본 발명의 일 실시예에 따라 표면에 균일한 형광 입자를 형성하는 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 17d에 도시된 바와 같이, 형광 파우더 입자는 표면에 생성된 정전하에 의해 흡인되어 대전된 표면에 균일한 분포의 형광 입자층을 형성한다. 형광 입자를 흡인하는 프로세스는 다음과 같이 설명된다. 동일한 방법이 임의의 종류의 입자를 위한 다른 애플리케이션에 대하여 사용될 수 있다.
형광 파우더 입자는 용기(113) 내에 배치된다. 용기(113) 내의 형광 파우더 입자는 하나 또는 원하는 색상 지점 및 광학 특성을 위하여 용기(113) 내에서 소정의 비율로 균일하게 혼합된 여러 종류의 형광체를 포함할 수 있다.
용기는 전기 전도성 재료 또는 절연체로 이루어질 수 있다. 도 17a에서, 용기 만입 표면(114)은 도 17b 및 17c에 도시된 바와 같이 원하는 몰드(120 또는 121)의 형상에 대응하는 형상을 가지며, 형광 입자(110)로 채워진다. 형광 입자는 정전하로 대전되거나 대전되지 않을 수 있다. 도 17b에 도시된 바와 같이 몰드 전극(121)의 표면에 대응하는 형상을 가지지만 약간 더 큰 치수를 갖는 대전되지 않은 몰드(120)가 용기 표면(114)의 원하는 형상에 대응하는 형광 입자 표면(111)을 성형하는데 사용된다. 몰드(120) 주위의 스토퍼(122)는 형광 입자로의 몰드 전극의 이동 거리를 제어하는데 사용된다.
형광 입자 표면은 몰드(120)에 의해 성형되고, 정전하로 균일하게 대전된 제2 몰드 전극(121)이 대전되지 않은 몰드(120)에 의해 생성된 만입부(111)로부터 형광 파우더 입자를 흡인하는데 사용된다. 제2 몰드(121)는 형광 입자와 접촉하지 않으면서 소정의 거리(125)로 만입부(1101)에 접근하고, 그 다음, 형광 입자를 전기적으로 흡인한다. 몰드(121) 주위의 스토퍼(126)는 몰드 표면과 형광 표면(111) 사이의 거리(125)를 제어하는데 사용된다. 그 다음, 도 17d에 도시된 바와 같이, 균일한 형광 입자층(119)이 몰드 전극(121)의 표면에 형성된다. 전극 몰드의 표면에 흡인된 형광 입자의 양은 충전 전압, 거리(125), 시간 또는 임의의 적합한 프로세스 파라미터에 의해 제어될 수 있다.
도 18a 내지 18c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다양한 표면에서 균일한 형광 입자를 형성하는 방법을 도시하는 간략화된 단면도이다. 용기(113) 내의 형광 입자의 표면은 도 18a 내지 18c에 도시된 바와 같이 오목면, 볼록면, 평탄면 또는 불규칙한 형상과 같은 특별한 방사 패턴을 위하여 렌즈 표면에서 원하는 형광체 기하 구조를 생성하기 위하여 몰드 표면에 대응하는 다양한 형상으로 성형될 수 있다.
형광체 용기는 도 18a 내지 18c에 도시된 바와 같이 평탄, 오목, 볼록 또는 불규칙한 형상과 같이 형광 입자를 제자리에 유지하기 위한 전극 몰드의 표면에 유사한 다양한 표면 윤곽을 포함할 수 있다. 용기에서의 형광 입자의 표면은 렌즈 표면에 형성될 형광 입자층의 형상에 유사하고 이에 대응하는 몰드 표면에 의해 성형된다. 전극 몰드의 표면 및 용기 표면 윤곽의 유사성은 몰드(121)와 같이 전극 몰드 위로 형광 입자를 균일하게 흡인하는데 있어서 중요하다. 전기장이 구축되면, 용기 표면에 위치하는 성형된 형광 입자는 몰드 전극으로의 모든 방향으로 전기장을 받으며, 몰드 전극으로 점점 흡인되어, 전극 표면에 균일한 입자층을 형성한다.
몰드에 의해 형광 입자 표면을 성형한 후에, 상기 실시예에서 설명된 대전된 제2 몰드는 형광 입자에 접촉하지 않으면서 형광 입자에 접근하여, 입자를 전기적으로 흡인해서 몰드 표면에 균일한 입자 분포를 형성한다. 전극의 표면(즉, 대전된 제2 몰드)에 균일하게 분포된 형광 입자를 흡인하도록 동일한 전기장을 유지하기 위하여, 도 18a에 도시된 바와 같은 평탄한 형상에 대하여, 만입 표면의 치수 d2는 전극 표면의 치수 d1보다 더 커야 한다(d2>d1). 전극의 코너에 가까이 발생하는 전기장의 에지 효과를 제거하기 위하여, 전극의 중심 영역에 가까운 부분 표면 영역이 형광 입자를 흡인하는데 사용될 수 있어, 입자 흡인에 대한 균일한 분포를 보장한다.
도 18b에서의 전극 형상에 대하여, 전극의 표면(즉, 대전된 제2 몰드)에서 형광 입자를 균일하게 흡인하도록 동일한 전기장을 유지하기 위하여, 전극의 반지름 r1은 형광체 표면의 반지름 r2보다 약간 더 작아야만 한다(r1<r2).
도 18c에서의 전극 형상에 대하여, 전극의 표면(즉, 대전된 제2 몰드)에서 균일하게 분포된 형광 입자를 흡인하도록 동일한 전기장을 유지하기 위하여, 전극의 반지름 r3은 형광체 표면의 반지름 r4보다 더 커야만 한다(r3>r4).
불규칙한 형상에 대하여, 전극의 치수는 만입부의 표면보다 더 커야 하고, 만입 표면으로부터 전체 전극 표면에 걸쳐 일정한 거리를 유지하여야 한다.
설명된 바와 같은 전극 표면은, LED 봉지재 위에서의 형광층의 원하는 형상과 유사하거나 그에 대응하는 평탄하거나, 볼록하거나, 오목하거나, 불규칙적인 형상을 가질 수 있으며, 균일한 입자 분포가 전극 표면에서 원하는 형상 위에 형성될 수 있는 것을 보장하도록 전기장의 에지 효과를 제거하는 방법으로 설계될 수 있다.
렌즈 재료가 전극에 붙는 것을 방지하기 위하여, 형광 입자를 운반하는 몰드, 즉 대전된 제2 몰드, 또는 몰드의 일반적인 형상을 갖는 널리 공지된 붙지 않는 몰드 재료의 매우 얇은 막이 몰드 위로 배치될 수 있다. 이 대신에, 이것은 붙지 않는 몰드 재료를 선택하고, 렌즈 재료가 몰드에 붙는 것을 최소화하기 위하여 테프론과 같은 붙지 않는 몰드 코팅을 이용함으로써 달성될 수 있다.
표면에 균일한 형광 입자를 형성하는 방법
일부 실시예에서 상술한 바와 같이, 형광 입자는 용기(115) 내에 배치된다.용기(115) 내의 형광 파우더 입자는 하나 또는 원하는 색상 지점 및 광학 특성을 위하여 용기(115) 내에서 소정의 비율로 균일하게 혼합된 여러 종류의 형광체를 포함할 수 있다.
전극, 즉 대전된 몰드는 도 19에 도시된 바와 같이, 형광 입자를 흡인하도록 상부 용기에서 개구부를 통해 배치된다. 전극은 용기와 전기적으로 분리된다. 질소와 같은 불활성 기체는 용기 벽에서 공기 흡입구를 통해 흘러 용기 내에서 전극 주위로 균일한 분포의 형광 입자를 생성한다. 형광 입자는 입자가 몰드의 표면과 충돌하면 대전된 몰드의 표면에 부착한다. 몰드의 대전된 표면에 축적된 형광 입자의 양은 몰드에서의 충전 전압, 입자 용기 내부로의 몰드의 노출 시간, 불활성 기체의 유속 또는 형광 입자의 두께의 제어에 적합한 임의의 프로세스 파라미터에 의해 제어될 수 있다.
그 다음, 불활성 기체는 형광 입자의 원하는 두께가 도달될 때까지 차단된다. 대전된 몰드는 용기 개구부로부터 제거된다. 그 다음, 균일한 분포의 입자층이 전극, 즉 몰드의 대전된 표면에 형성된다.
또한, 형광 입자는 전극에서의 전하의 반대 극성으로 대전될 수 있다. 이 대신에, 전극은 대전되지 않고, 형광 입자가 정전하로 대전될 수 있다.
설명된 바와 같은 전극 표면은, LED 봉지재 위에서의 형광층의 원하는 형상과 유사하거나 그에 대응하는 평탄하거나, 볼록하거나, 오목하거나, 불규칙적인 형상을 가질 수 있으며, 균일한 입자 분포가 전극 표면에서 원하는 형상 위에 형성되는 것을 보장하도록 전기장의 에지 효과를 제거하는 방법으로 설계될 수 있다.
몰드 또는 전극 표면은 실리콘과 같은 렌즈 재료가 몰드 표면에 붙는 것을 방지하기 위하여 특별히 취급되거나 몰드 위에 배치된 매우 얇은 붙지않는 막을 이용할 수 있다.
렌즈 제조 동안 경화되지 않은 렌즈 재료의 표면에 형광 입자를 부착
도 20a 및 20b는 본 발명의 일 실시예에 따라 경화되지 않은 렌즈 재료의 표면에 형광 입자를 부착하는 방법을 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 20a에서, 상부 몰드(150)는 렌즈의 내부 표면에 형성될 형광 입자층의 원하는 형상에 대응하는 형상을 갖는다. 상부 몰드 압착기(150)는 전술한 방법에 의해 형광 입자를 흡인한다. 몰드의 부분(156)은 입자를 흡인하기 위하여 정전하로 충전될 수 있다. 입자가 압착기의 표면에만 부착하도록 상부 몰드의 외부 부분(155)은 대전되지 않을 수 있다.
도 20b에서, 몰드(151)는 렌즈의 원하는 형상에 대응하는 만입부를 가지며, 상승된 온도에서 용해되거나 재형성될 수 있는 실리콘, 에폭시, 열가소성 재료 또는 유리와 같은 열로 경화가능한 재료(157)로 채워진다. 몰드는 금속이나 비전도성 재료로 형성될 수 있다. 형광 파우더 입자가 렌즈의 표면으로 주입되도록 2개의 몰드(150, 151)가 서로에 대하여 압착된다. 압축 프로세스 동안, 형광 파우더 입자는 정전하로 상부 몰드 압착기의 표면에 여전히 유지되어, 형광 입자의 분포는 압축 프로세스 동안 방해받지 않는다. 그 다음, 몰드(150, 151)는 재료를 경화하도록 가열되어, 렌즈를 형성하고 입자층을 고정한다. 그 후, 상부 몰드는 입자를 방출하기 위하여 방전된다.
몰드 표면은 실리콘과 같은 렌즈 재료가 몰드 표면에 붙는 것을 방지하기 위하여 특별히 취급되거나 몰드 위에 배치된 매우 얇은 붙지않는 막을 이용할 수 있다.
밀하게 패킹된 형광 입자를 함유하는 여러 층을 생성하기 위하여 몰딩 프로세스는 상이한 상부 몰드로 반복될 수 있다. 각 층은 형광 함유 재료와 같은 상이한 특성을 가질 수 있으며, 또는 특별한 상이한 방사를 제공할 수 있다. 일 실시예에서 전술한 바와 같이, 각 형광 입자층은 하나 또는 원하는 색상 지점 및 광학 특성을 위하여 소정의 비율로 균일하게 혼합된 여러 종류의 형광체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 접착 재료가 실리콘, 유리, 에폭시, 열가소성 재료 또는 관심 파장에 투과성인 임의의 재료와 같은 LED 봉지재 재료에 전극 표면에 흡인된 형광 입자를 부착하는 방법에 사용될 수 있다. 접착 재료는 임의의 다음의 재료 또는 그 조합을 포함할 수 있다:
- 경화가능한 실리콘, 에폭시 또는 하이브리드와 같은 액체 접착제,
- B-스테이지 실리콘, 에폭시, 유리 또는 열가소성 재료와 같은 고체 막,
- 봉지재의 접착 계면이 입자를 고정하기 위하여 상승된 온도에서 지역적으로 용해되거나 연화될 수 있는 B-스테이지 폴리머, 유리, 열가소성 재료와 같은 봉지재 재료 그 자체, 또는
- 형광 입자와 미리 혼합되고, 봉지재의 표면에서 입자를 고정하기 위하여 입자 부착 동안 상승된 온도에서 용해되거나 연화될 수 있는 미세 입자.
다른 실시예에서, 접착 재료는 관심 파장에 투과성이며, 최종 소자의 광학 성능을 최적화하기 위한 적합한 굴절률에 따라 선택될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따라, 렌즈와 같은 LED 봉지재의 표면에 형성된 형광 입자층이 도 21a 및 21b에 도시된다. 렌즈는 여러 형광층을 포함할 수 있으며, 각 형광 입자층(211 또는 212)은 하나 또는 원하는 색상 지점 및 광학 특성을 위하여 소정의 비율로 균일하게 혼합된 여러 종류의 형광체를 포함할 수 있다.
렌즈와 입자층의 계면에서 접착제를 개선하기 위하여 마이크로 플라즈마를 사용
일 실시예에서, 미리 세정된 렌즈 표면이 렌즈 표면으로의 형광 입자의 접착을 개선하는데 필수적일 수 있다. 대기압에서 생성되고 밀리미터 범위 이하로 한정되는 마이크로 플라즈마가 렌즈 표면으로의 입자 접착을 개선하기 위하여 형광 입자의 부착 전에 렌즈 표면을 지역적으로 세정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 렌즈를 형성하는 방법은 미리 형성된 렌즈에 형광체 및 바인더 재료의 혼합물을 가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 형광 함유 실리콘 시트를 형성하는 방법은 개별 지지 캐리어에 형광 입자층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파장 변환 재료는 제1 굴절률을 가지며 형광체가 없는 제1 실리콘 재료층, 및 제1 실리콘 재료층 위에서 제1 실리콘 재료층과 접촉하는 제2 실리콘 재료층을 포함한다. 제2 실리콘 재료층은 형광 입자로 매입된다. 일부 실시예에서, 형광 입자는 적어도 부분적으로 제2 실리콘 재료층 내에 있다. 일부 다른 실시예에서, 파장 변환 재료는 제2 굴절률을 가지며, 제2 실리콘 재료층 위에서 제2 실리콘 재료층과 접촉하는 제3 실리콘 재료층을 포함한다. 소정의 실시예에서, 제2 굴절률은 제1 굴절률과 실질적으로 동일하다.
다른 실시예에서, 파장 변환 재료는 다층 구조체를 포함하며, 투명한 실리콘은 동일하거나 상이한 굴절률을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파장 변환 재료의 층 구조체를 형성하는 방법은, 형광 입자를 매입하기 위하여 B-스테이지 실리콘을 이용하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, B-스테이지 실리콘은 본딩을 위해 사용된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 표면에 균일한 형광 입자층을 형성하는 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
형광 입자의 용기를 제공하는 단계. 형광 입자는 정전하로 대전되거나 대전되지 않을 수 있다;
미리 정해진 형상을 갖는 표면을 전극에게 제공하는 단계;
입자에서 전극의 형상에 유사한 상부 표면을 형성하는 단계;
전극 표면과 입자의 상부 표면 사이에서 동일한 거리를 유지하는 단계. 용기 표면은 성형된 입자를 제자리에 유지한다;
전극 표면과 용기의 상부 표면 사이에 전기장을 인가하는 단계; 및
전극 표면에 입자층을 형성하는 단계.
다른 실시예에 따르면, 입자층을 형성하는 단계는 다음의 단계들을 포함한다:
전극의 표면과 입자의 상부 표면 사이에 실질적으로 동일한 거리가 유지되도록 복수의 입자 근처에 미리 정해진 형상을 갖는 전극을 노출시키는 단계; 및
전극 표면과 입자의 상부 표면 또는 용기의 표면 사이에서 전기장을 인가하는 단계.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전극 표면에 입자층을 형성하는 방법은 입자의 용기 위로 전극을 제공하는 단계, 공기 이동 입자의 구름을 형성하도록 입자에 공기압을 인가하는 단계 및 입자층을 형성하도록 전극의 표면에 공기 이동 입자의 적어도 일부가 부착하게 하는 단계를 포함한다.
본 발명이 바람직한 실시예의 견지에서 설명되었지만, 이러한 개시 내용은 한정하는 것으로서 해석되어서는 안되는 것으로 이해되어야 한다. 다양한 변경 및 수정이 상기 개시 내용을 숙독한 후에 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하게 될 것이다.
따라서, 본 개시 내용은 본 발명의 실질적인 기술적 사상 및 범위에 들어가는 모든 변형 및 수정을 포함하는 것으로 해석되는 것으로 의도된다.

Claims (29)

  1. 캐리어의 제1 표면에 형광 재료의 층을 형성하는 단계;
    상기 형광 재료가 LED 봉지재 구조체의 표면과 접촉하게 하도록 상기 제1 표면을 배치하는 단계;
    상기 제1 표면과 상기 LED 봉지재 구조체의 표면 사이에 압력을 인가하는 단계; 및
    상기 형광 재료의 층이 상기 LED 봉지재 구조체에 부착되게 하는 단계
    를 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LED 봉지재 구조체의 표면을 바인더 재료로 코팅하는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 LED 봉지재 구조체의 표면을 부분적으로 경화된 바인더 재료 또는 B-스테이지 폴리머 재료로 코팅하는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 LED 봉지재 구조체의 표면 부분을 가열 프로세스로 연화시키는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    바인더 재료의 미세 입자를 형광 입자와 혼합하는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 형광 재료의 층을 형성하는 단계 전에 상기 제1 표면에 바인더 재료의 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 형광 재료의 층을 형성하는 단계 후에 상기 제1 표면에 바인더 재료의 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 LED 봉지재 구조체는 렌즈를 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표면에 LED 형광 재료의 층을 형성하는 단계는,
    상기 제1 표면에 정전하를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 표면으로 상기 형광 재료의 파우더를 흡인하는 단계
    를 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 파우더가 상기 LED 봉지재 구조체의 표면으로 이송하게 하도록 상기 제1 표면 상의 정전하를 제거하는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  11. 제2항, 제3항, 제5항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형광 재료의 층과 상기 바인더 재료가 상기 LED 봉지재 구조체로 부착되게 하도록 상기 LED 봉지재 구조체로부터 상기 제1 표면을 제거하는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표면에 상기 형광 재료의 층을 형성하는 단계는, 상기 제1 표면의 위에 놓이는 바인더 재료의 층에 상기 형광 재료의 층을 형성하는 단계를 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 LED 봉지재 구조체의 표면에 정전하를 형성하는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 LED 봉지재 구조체 위에 제2 형광 재료의 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 형광 재료의 층은 상기 제1 형광 재료의 층과는 상이한 광학 특성을 가지는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 LED 봉지재 구조체 위에 2 이상의 형광 재료의 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 2 이상의 형광 재료의 층의 각각은 상기 제1 형광 재료의 층과는 상이한 광학 특성을 가지는,
    LED 봉지재 구조체에 형광 재료층을 형성하는 방법.
  18. 캐리어의 제1 표면에 파장 변환 재료의 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 표면에서의 상기 파장 변환 재료와 접촉하도록 대상의 제2 표면을 배치하는 단계;
    상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 압력을 인가하는 단계; 및
    상기 파장 변환 재료의 층이 상기 제2 표면에 부착되게 하는 단계
    를 포함하는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 표면에 파장 변환 재료의 층을 형성하는 단계는,
    제1 표면 위에 정전하를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 표면으로 상기 파장 변환 재료의 파우더를 흡인하는 단계
    를 포함하는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제2 표면을 바인더 재료로 코팅하는 단계를 더 포함하는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 대상의 표면 부분을 가열 프로세스로 연화시키는 단계를 더 포함하는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 파장 변환 재료는 바인더 재료의 미세 입자를 포함하는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 제2 표면에 정전하를 형성하는 단계를 더 포함하는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 제2 표면에 제2 파장 변환 재료의 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제2 파장 변환 재료의 층은 상기 제1 파장 변환 재료의 층과 상이한 광학 특성을 가지는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 대상 위에 2 이상의 파장 변환 재료의 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 2 이상의 파장 변환 재료의 층의 각각은 상기 제1 파장 변환 재료의 층과 상이한 광학 특성을 가지는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 제1 표면에 파장 변환 재료의 층을 형성하는 단계는,
    파장 변환 재료 파우더의 저장소에 상기 제1 표면을 노출시키는 단계; 및
    파장 변환 재료의 층이 정전하에 의해 상기 제1 표면에 적어도 부분적으로 형성되게 하는 단계
    를 포함하는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
  29. 제18항에 있어서,
    상기 제1 표면에 파장 변환 재료의 층을 형성하는 단계는,
    파장 변환 재료 파우더의 입자의 공기 이동 분포에 상기 제1 표면을 노출시키는 단계; 및
    파장 변환 재료의 층이 정전하에 의해 상기 제1 표면에 적어도 부분적으로 형성되게 하는 단계
    를 포함하는,
    표면 위에 파장 변환 재료층을 형성하는 방법.
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