KR101490149B1 - 필터를 포함하는 발광 장치 - Google Patents

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트로이 에이. 트로티어
마티즈스 에이치. 케우퍼
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필립스 루미리즈 라이팅 캄파니 엘엘씨
코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

반도체 구조(10)는 n형 영역과 p형 영역 사이에 배치되는 발광 영역(12)을 포함한다. 발광 영역에 의해 방출되는 제1 광의 일부를 흡수하여 제2 광을 방출하도록 구성된 파장 변환 재료(20, 24, 27)는 제1 광의 경로에 배치된다. 필터(22, 26, 32, 34)는 제1 광 및 제2 광의 경로에 배치된다. 일부 실시예에서, 필터는 미리 정해진 강도보다 큰 강도로 제1 광의 일부를 흡수하거나 반사한다. 일부 실시예에서, 필터는 제2 광의 일부를 흡수하거나 반사한다. 일부 실시예에서, 다량의 필터 재료가 제1 광 및 제2 광의 경로에 배치되면, 필터를 통과하는 제1 광 및 제2 광의 CCT가 검출된다. 필터 재료는 검출된 CCT를 미리 정해진 CCT로 보정하기 위하여 제거될 수 있다.
필터, CCT, 파장 변환 재료, 반도체 장치, 렌즈

Description

필터를 포함하는 발광 장치{LIGHT EMITTING DEVICE INCLUDING A FILTER}
본 발명은 필터를 포함하는 반도체 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)와 같은 반도체 발광 장치는 현재 이용가능한 가장 효율적인 발광 장치들에 속한다. 가시 스펙트럼 전반에 걸쳐 동작할 수 있는 고 휘도 LED의 제조에서 현재 관심을 갖고 있는 재료 시스템으로는 III-V족 반도체, 특히 갈륨, 알루미늄, 인듐 및 III족 질화물 재료로도 불리는 질소의 2원, 3원 및 4원 합금; 및 갈륨, 알루미늄, 인듐, 비소 및 인의 2원, 3원 및 4원 합금이 있다. 때로는, MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) MBE(molecular beam epitaxy) 또는 기타 에피택셜 기법에 의해, III족 질화물 장치는 사파이어, 실리콘 카바이드 또는 III족 질화물 기판 상에서 에피택셜 성장하고, III족 인화물 장치는 갈륨 아세나이드 상에서 에피택셜 성장한다. 때로는, n형 영역은 기판 상에 퇴적되고, 활성 영역은 n형 영역 상에 퇴적되고, p형 영역은 활성 영역 상에 퇴적된다. 층들의 순서는 p형 영역이 기판에 인접하게 되도록 거꾸로 될 수 있다.
발광 다이오드와 같은 반도체 발광 장치 칩으로부터 방출되는 광의 색은 칩을 벗어나는 광의 경로에 파장 변환 재료를 배치함으로써 변경될 수 있다. 파장 변환 재료는 예를 들어, 인광물질일 수 있다. 인광물질은 여기 에너지(대개 방사 에너지)를 흡수하고 소정 기간 동안 이 에너지를 저장할 수 있는 발광 물질이다. 그리고, 저장된 에너지는 최초 여기 에너지와는 상이한 에너지의 방사로서 방출된다. 예를 들어, "다운 컨버젼(down-conversion)"은 방출되는 방사가 초기 여기 방사보다 적은 양자 에너지를 갖는 상황을 의미한다. 에너지 파장은 효율적으로 증가하여, 광의 색을 적색을 향해 시프트시킨다.
백색광을 방출하는 발광 장치를 만드는 통상적인 방법은 청색광을 방출하는 청색 LED 칩과 함께, 황색광을 방출하는 Y3Al5O12:Ce3+와 같은 인광물질을 조합하는 것이다. 황색 인광물질-변환된 광과, 인광물질층(phosphor layer)을 통해 리크되는 변환되지 않은 청색광의 조합은 백색으로 보인다. 조합된 광의 색 특성은 특정 파장의 청색광을 방출하는 LED만을 선택함으로써, 또한 청색광의 리크양 및 인광물질 변환 양을 제어하기 위하여 인광물질층의 두께를 가변시킴으로써 제어된다. 이러한 접근 방식은 원하는 범위 바깥의 파장으로 청색광을 방출하는 다수의 LED를 사용할 수 없어서, 청색 리크 및 인광물질 변환 양을 정확하게 제어하는 것이 어렵기 때문에 광의 CCT(correlated color temperature)에 큰 변동을 일으킨다는 점에서 비효율적이다. 현재 거래되고 있는 인광물질 변환된 LED의 CCT는 5500K로부터 8500K까지 가변될 수 있다. 인식될 수 있는 색차(color difference)는 조합된 광의 CCT에 의존된다. 6500K에서는, 300K만큼 작은 차이도 보는 사람에게는 명백하다. 부분들 간의 CCT의 큰 불균일은 많은 응용에서 받아들여지기 어렵다.
본 발명의 실시예에 따르면, n형 영역과 p형 영역 사이에 배치되는 발광 영역을 포함하는 반도체 구조가 제공된다. 발광 영역은 제1광, 일부 실시예에서는 청색광을 방출하도록 구성된다. 제1 광의 일부를 흡수하여 제2 광, 일부 실시예에서는 황색광을 방출하도록 구성되는 파장 변환 재료는 제1 광의 경로에 배치된다. 필터는 제1 광과 제2 광의 경로에 배치된다. 일부 실시예에서, 필터는 미리 정해진 강도(intensity)보다 큰 강도에서 제1 광의 일부를 흡수하거나 반사한다. 일부 실시예에서, 필터는 제2 광의 일부를 흡수하거나 반사한다. 일부 실시예에서, 많은 양의 필터 재료가 제1 광 및 제2 광의 경로에 배치되어, 필터를 통과하는 제1 광 및 제2 광의 CCT가 검출된다. 검출된 CCT를 미리 정해진 CCT로 보정하기 위하여 좀더 많은 필터 재료가 추가될 수도 있고, 또는 필터 재료가 제거될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 필터는 청색 방출 반도체 발광 장치와 황색 방출 인광물질을 조합함으로써 형성되는 백색광의 CCT를 보정하는 데에 사용될 수 있다.
도 1은 청색 방출 LED와 황색 방출 인광물질을 조합한 장치에서 방출되는 청색광 및 황색광에 대한 강도 및 CCT를 인광물질 두께의 함수로서 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 필터 재료에 대하여 출력 영향(output fluence)을 입력 영향(input fluence)의 함수로서 도시하는 도면.
도 3은 플립칩 실장된 박막 반도체 발광 장치 위에 배치된 등각의(conformal) 파장 변환층 및 등각의 필터층을 도시하는 도면.
도 4는 플립칩 실장된 박막 반도체 발광 장치 위에 배치된 세라믹 파장 변환층 및 필터층을 도시하는 도면.
도 5는 인광물질 변환된 반도체 발광 장치 위에 배치된 렌즈 위에 배치된 필 터층을 도시하는 도면.
도 6은 인광물질 변환된 반도체 발광 장치 위에 배치된 캡슐(encapsulant)에 배치된 필터 재료를 도시한 도면.
본 발명의 실시예에 의하면, 발광 장치는 장치에 의해 방출되는 스펙트럼으로부터 임의의 원치않는 광을 필터링하기 위하여 필터를 포함한다. 필터를 사용하면 인광물질 변환된 반도체 발광 장치에 의해 방출되는 조합된 광의 CCT 전반에 걸쳐 개선된 제어를 제공할 수 있다.
황색 방출 인광물질과 조합된 청색 방출광 발광 장치에 의해 방출되는 조합된 광의 CCT는 장치에 의해 방출되는 청색광의 파장, 조합된 광의 청색광의 양, 및 조합된 광의 황색광의 양을 변경함으로써 변경될 수 있다.
일부 실시예에서, 필터 재료는 조합된 광의 청색광의 양을 캡핑(capping)함으로써 조합된 광의 CCT를 변경한다. 본 발명자들은 인광물질에 의해 방출되는 광의 강도가 인광물질 두께에 따라 선형으로 변동되고, 인광물질을 통해 리크되는 변환되지 않은 광의 강도는 인광물질 두께에 따라 기하급수적으로 변동되는 것을 관찰하였다. 도 1은 인광물질 변환된 발광 장치에서 청색광(도 1의 마름모) 및 황색광(도 1의 사각형) 둘다에 대한 강도 및 CCT를 인광물질층 두께의 함수로서 도시한 도면이다. 삼각형은 조합된 광의 CCT를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인광물질 두께가 증가함에 따라, 조합된 광의 황색광의 강도는 선형으로 떨어진다. 인광물질 두께가 증가함에 따라, 조합된 광의 청색광의 강도는 기하급수적으로 떨 어진다. 인광물질 두께와 청색광 강도 간의 비선형 관계는 청색광의 원하는 강도를 목표로 하는(targeting) 것을 특히 어렵게 한다.
도 2는 청색광의 강도를 캡핑할 수 있는 필터 재료의 행동을 도시한다. 도 2는 필터 재료에 대한 출력 영향을 입력 영향의 함수로서 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 필터 재료는 주어진 입력 강도 임계치 아래에서는 투명하다. 입력 강도 임계치에 일단 도달하고 나면, 필터 재료는 강도 임계치를 넘어서는 임의의 광에 대해 불투명하다. 따라서, 필터 재료는 임계치 레벨에서 장치로부터 방출되는 청색광의 강도를, 때로는 역 포화가능 흡수(reverse saturable absorption)라고 불리는 프로세스에 의해 캡핑한다.
주어진 임계치 레벨에서 청색광의 강도를 캡핑할 수 있는 적절한 필터 재료는 유기 재료일 수도 또는 무기 재료일 수도 있고, 플러렌(fullerences), 열수 산화 아연 결정(hydrothermal zinc-oxide crystal) 및 덴드론 장식된 포피린(dendron decorated porphyrin)을 포함할 수 있다.
주어진 임계치 레벨에서 청색광의 강도를 캡핑할 수 있는 필터 재료를 사용하는 장치의 파장 변환층은 파장 변환층이 파장 변환층을 통한 청색광의 리크 양에 관계없이 최고의 효율성으로 동작하도록 설계될 수 있다. 일반적으로, 인광물질은 좀더 낮은 흡수에서 광을 보다 효율적으로 생성하기 때문에, 또한 인광물질층 또는 반도체 장치에 의한 백스캐터링 및 나중의 흡수에 좀더 적은 광을 손실하도록 인광물질층이 좀더 얇기 때문에, 공급되는 전력 단위마다 추출되는 광의 루멘의 측면에서, 인광물질 변환된 광 방출 장치의 효율성은 인광물질층을 통해 리크되는 청색광 의 양이 증가함에 따라 증가한다. 청색광의 현저한 리크를 허용하는 얇은 인광물질층을 갖는 이러한 장치에서, 주어진 임계치 레벨에서 청색광의 강도를 캡핑할 수 있는 필터 재료는 스펙트럼으로부터 과도한 원치않는 청색광을 제거하는 데에 사용되어, 필터 재료에 의해 투과되는 조합된 광이 원하는 CCT를 갖게 될 수 있다.
또한, 주어진 임계치 레벨에서 청색광의 강도를 캡핑할 수 있는 필터 재료는 도 1에 도시된 인광물질층 두께와 인광물질을 통해 리크되는 청색광의 강도 간의 관계를 선형화하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 필터 재료가 사용되면, 청색광 강도, 즉 CCT는 인광물질층 두께와 청색광 강도 간의 관계가 기하급수적이라보다는 선형일 때 인광물질층 두께의 적은 변동에도 덜 민감하기 때문에, 조합된 광의 CCT가 인광물질층의 두께에 의해 보다 용이하게 제어될 수 있다.
일부 실시예에서, 필터 재료는 청색광의 파장을 변경함으로써 또는 조합된 광의 청색광 및 황색광의 상대적인 양을 변경함으로써 조합된 광의 CCT를 변경한다. 이러한 실시예에서, 필터 재료는 투명 재료에 배치되는 하나 이상의 염료(dye) 또는 색소(pigment)일 수 있다. 일부 예에서, 필터 재료는 일반적으로 발광 장치로부터의 고열 및 고 전류에서 안정적인 하나 이상의 무기 색소를 포함한다. 적절한 색소로는 Bayferrox® 또는 Lanxess로부터 이용가능한 크롬 옥사이드 색소, 또는 Heubach로부터 이용가능한 Heucodur® 피그먼트를 포함할 수 있다. 필터 재료층의 두께, 및 그 층의 염료 또는 색소의 농도가 광이 얼마나 많이 흡수되는지를 결정한다. 일부 실시예에서, 필터층은 필터에 의한 흡수를 제한하도록 구성된다. 예를 들어, 필터는 필터에 입사되는 광 중 적어도 50%, 보다 바람직하게 는 필터에 입사되는 광 중 적어도 70%를 투과시키도록 구성될 수 있다. 반대로, RGB 디스플레이에서 적색광, 녹색광 또는 청색광을 분리시키도록 설계된 통상적인 필터는 일반적으로 필터에 입사되는 광 중 30%만을 투과시킨다.
일례에서, 파장 변환 재료가 장치 위에 배치되고 나면, 장치로부터의 파장 변환된 광과 변환되지 않은 광의 조합의 CCT가 측정되고, 필요한 색소의 유형 및 양이 계산된다. 그리고, 필요한 양 및 유형의 색소를 갖는 필터층은 예를 들어, 잉크젯 인쇄에 의해 형성된다. 이러한 프로세스는 개별적인 장치 상에서 수행될 수도 있지만, 프로세스를 배치(batch)로 수행함으로써 처리양이 증가될 수도 있을 것이다. 예를 들어, 웨이퍼에 개별적인 반도체 장치를 싱귤레이팅(singulating)하는 것에 앞서, 또는 개별적인 반도체 장치가 배치되는 마운트의 웨이퍼를 싱귤레이팅하는 것에 앞서, CCT가 측정되고 필터층이 형성될 수 있다.
다른 예에서, 필터층은 초기에 너무 두껍게 형성되어 원하는 CCT를 생성할 수 없을 수 있다. 장치의 CCT는 필터층을 형성한 후에 처음으로 측정되고, 필터 재료가 제어된 방식으로 제거되어, 원하는 CCT를 생성할 수 있게 된다. 다르게는, 필터층이 초기에 너무 얇게 형성되어 원하는 CCT를 생성할 수 없어서, CCT가 측정되고, 추가적인 필터 재료가 제어된 방식으로 추가되어 원하는 CCT를 생성할 수 있게 된다.
상술한 예들 중 어느 것에서, CCT는 복수회 측정될 수 있고, 원하는 CCT에 도달할 때까지 각각의 측정 후에 필터 재료가 추가되거나 제거될 수 있다.
컴퓨터 제어된 레이저 트리밍(trimming) 프로세스는 원하는 CCT를 생성하기 위하여 필터 재료를 절삭(ablation) 제거하는 데에 사용될 수 있다. 장치가 배치로 테스트되는 경우, 컴퓨터 제어된 레이저는 그 장치에 대한 개개의 CCT에 따라 그 장치에 특정하게 맞춰진 양만큼 각각의 장치 상의 필터층을 절삭할 수 있다.
반복적인 프로세스로 각각의 장치가 테스트되고 필터 재료가 제거될 수도 있고, 또는 시스템이 캘리브레이션되고 나서, 즉 CCT에 특정 변화를 생성하기 위하여 제거되어야 하는 필터 재료의 양이 알려지고 나서, 각각의 장치가 1회 측정되어, 적절한 필터 재료 양이 제거될 수도 있다. 제거되는 재료의 양에 따라, 복수의 패스(pass)를 사용하여 필터 재료를 절삭할 필요가 있는데, 여기서 각각의 패스는 단지 적은 양의 재료만을 제거한다. 레이저에 의해 제거하는 경우, 복수의 패스를 사용하면 필터 재료의 수지를 태우는 위험을 감소시킨다.
레이저 절삭은 필터 재료의 일련의 선 또는 점(spot)을 제거하는 단계를 포함하여, 절삭 후의 필터 재료층의 두께가 필터 재료의 전체적인 범위 전반에 걸쳐 균일하게 감소되게 하기 보다는 일부 영역에서는 더 얇아지고 일부 영역에서는 더 두꺼워지게 할 수 있다. 일 실시예에서, 단일 장치에 대응하는 한 위치에서는 두께가 감소되고, 다른 위치에서는 두께가 증가될 수 있다. 일부 영역의 필터 재료의 두께는 변하지 않는 상태로 유지됨에도 불구하고 필터 재료의 평균 두께는 감소되도록, 필터 재료가 국부적인 영역에서 부분적으로 또는 완전히 제거될 수 있다. 선 및 점 외의 패턴들이 파장 변환 부재의 두께를 변화시키는 데에 사용될 수 있다.
각각의 장치의 CCT가 측정될 때, CCT의 공간 맵이 생성될 수 있다. CCT의 공간 맵은 컴퓨터 제어에 제공될 수 있고 필터 재료의 높은 점들이 제거될 수 있어서, 원하는 CCT를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 좀더 공간적으로 균일한 CCT가 만들어진다.
레이저 절삭 이외의 프로세스가 필터 재료를 제거하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 필터 재료는 기계적 및/또는 화학적 에칭, 이온 빔 또는 전자 빔 절삭 등의 기법을 이용하여 제거될 수 있다.
상술된 필터는 발광 장치의 임의의 적절한 구성에서 파장 변환층의 임의의 적절한 구성과 함께 사용될 수 있다. 본 발명은 재료, 장치 방위(orientation), 또는 이하 기타 예에서 논의되는 상세에 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 예들 들어, 본 발명의 실시예는 예를 들어, III-V족 재료, III족 질화물 재료, III족 인화물 재료, 및 II-VI족 재료를 포함한 임의의 적절한 발광 장치 재료 시스템에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 성장 기판이 제거된 박막 장치, 기판을 통해 광이 추출되는 플립칩 등과 같은 반도체층의 대향하는 측에 접촉부를 갖는 장치, 및 반도체층의 동일한 측에 접촉부를 갖는 장치, 및 광이 접촉부를 통해 추출되는 에피택시업(epitaxy-up) 구조를 포함한 임의의 장치 결합구조(geometry)에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 U.S. 특허 6,351,069에 개시된 바와 같은 수지에 배치되는 파장 변환 재료; U.S. 특허 6,630,691에 개시된 바와 같은 발광 장치층이 성장되는 단일 결정 발광 기판; U.S. 특허 6,696,703에 개시된 박막 인광물질층; 및 U.S. 특허 6,576,488에 개시된 전기영동 퇴적 또는 U.S. 특허 6,650,044에 개시된 스텐실링(stenciling)에 의해 퇴적되는 등각층(conformal layer); 및 U.S. 공개 특허 출원 2005-0269582에 개시된 발광 세라믹층을 포함한 임의의 유형의 파장 변환층에 적용될 수 있다. U.S. 특허 6,630,691, 6,696,703, 6,576,488, 및 6,650,044뿐만 아니라 U.S. 공개 특허 출원 2005-0269582 각각은 여기서 참조로 포함된다.
또한, 필터 재료의 특정 구성은 후술되는 실시예에서 나타나는 파장 변환 재료 또는 반도체 발광 장치의 특정 구성에 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따라 임의의 적절한 필터 구성, 파장 변환층 구성 및 장치 구성이 조합될 수 있다.
도 3 내지 도 6은 반도체 발광 장치, 파장 변환층 및 필터층의 적절한 구성의 예를 도시한다. 도 3은 기판이 제거되고, 등각의 파장 변환층 및 등각의 필터층을 포함하는 플립칩 실장된 III족 질화물 발광 장치를 도시한다. III족 반도체 구조(10)는 n형 영역과 p형 영역 사이에 배치된 발광 영역(12)을 포함한다. n형 영역, 발광 영역 및 p형 영역 각각은 조성 및 도펀트 농도가 상이한 복수의 층을 포함한다. 예를 들어, n형 영역 및 p형 영역은 반대의 도전 유형의 층 또는 의도적으로 도핑되지 않은 층, 버퍼층 또는 결정핵생성 층과 같은 준비층, 기판 제거 후에 반도체 구조의 씨닝 또는 성장 기판의 후속적인 방출(release)을 용이하게 하도록 설계된 방출층, 및 효율적으로 광을 방출하기 위하여 발광 영역에 대한 원하는 특정 광학 또는 전기 속성을 위해 설계된 장치층을 포함할 수 있다. 발광 영역은 단일의 두껍거나 얇은 발광층, 또는 상이한 구성의 장벽층에 의해 분리되는 복수의 얇은 양자 웰층(well layer)일 수 있다.
성장 기판에서 반도체 구조(10)가 성장한 후, 최종 성장된 도전 유형 영역의 일부(때로는 p형 영역) 및 발광 영역이, 제1 성장된 도전 유형 영역(때로는 n형 영역)을 노출시키기 위하여 에칭된다. 금속 접촉부(13 및 14)가 n형 영역 및 p형 영역의 노출된 부분에 형성된다. 반도체 구조는 n형 및 p형 상호접촉부(15 및 16)에 의해 마운트(18)에 전기적으로 또한 물리적으로 접촉된다. 마운트(18)에 실장한 후, 성장 기판(도 3에 도시 생략)은 사파이어 기판에 대한 레이저 용융 또는 그라인딩, 또는 SiC 또는 합성 기판에 대한 에칭 또는 그라인딩과 같은 성장 기판 재료에 대한 적절한 프로세스에 의해 제거될 수 있다. 성장 기판 제거 동안 균열을 방지하거나 감소시키기 위하여 반도체 구조(10)를 지지하는 언더필(underfill)은 반도체 구조(10)가 마운트(18)에 접속되기 전, 또는 접속되는 동안, 또는 접속된 후, 반도체 구조(10)와 마운트(18) 사이의 임의의 열린 공간에 배치될 수 있다. 반도체 구조(10)로부터의 광 추출을 강화시키기 위하여, 성장 기판 제거에 의해 노출되는, 도 3에 도시된 방위에서 볼 때 반도체 구조(10)의 상면은 예를 들어, 광전기 에칭에 의해 얇아질 수 있고, 광양자 결정과 같은 피쳐(feature)로 조면화(roughen)되거나 텍스트화될 수 있다.
등각의 파장 변환층(20)은 반도체 구조(10)의 윗면과 옆면 상에 형성된다. 파장 변환층(20)은 예를 들어, 전기영동 퇴적 또는 스텐실링에 의해 형성되는 인광물질층일 수 있다. 상술된 필터 재료들 중 하나 이상의 필터 재료를 포함할 수 있는 등각의 필터층(22)은 파장 변환층(20) 상에 형성된다. 필터층(22)은 예를 들어, 에폭시 또는 실리콘과 같은 투명 캐리어에 배치되는 필터 재료를 잉크젯 인쇄 또는 스텐실링하는 것에 의해 형성될 수 있다.
도 4는 세라믹 파장 변환층 및 필터층을 포함하는, 성장 기판이 제거된 플립칩 실장된 III족 질화물 발광 장치를 도시한다. 반도체 구조(10)는 도 3을 참조하여 상술된 바와 같이 마운트(18) 상에 실장된 박막 장치 플립칩이다. 파장 변환층(24)은 반도체 구조(10)의 노출된 상면 위에 배치된 세라믹 인광물질이다. 세라믹 인광물질층(24)은 예를 들어 에폭시 또는 실리콘과 같은 유기 접착제, 하나 이상의 고지수(high-index) 무기 접착제 또는 졸겔 글래스에 의해 반도체 구조(10)에 부착될 수 있다. 상술된 필터 재료들 중 하나 이상을 포함하는 필터층(26)은 파장 변환층(24) 상에 형성된다. 필터층(26)은 예를 들어, 잉크젯 인쇄에 의해 형성될 수도 있고, 또는 글래스, 실리콘 또는 기타 투명한 고체에 배치되는 필터 재료와 같은 별도로 제조된(fabricated) 부재일 수도 있으며, 이는 예를 들어, 에폭시 또는 실리콘과 같은 유기 접착제, 하나 이상의 고지수 무기 접착제 또는 졸겔 글래스에 의해 세라믹 인광물질층(24)에 부착된다.
도 5는 파장 변환된 발광 반도체 구조 위에 배치된 렌즈 위에 형성된 필터를 도시한다. 임의의 적절한 반도체 구조(10) 및 파장 변환 재료(27)가 렌즈(30)를 포함한 패키지로 패키지화된다. 실리콘과 같은 투명 재료(28)는 렌즈(30)와 반도체 구조(10) 및 파장 변환층(27) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 상술한 필터 재료들 중 하나 이상을 포함하는 필터층(32)은 렌즈(30)의 외부면에 도 5에 도시된 바와 같이 코팅될 수 있으며, 이는 글래스, 플라스틱 또는 임의의 다른 적절한 투명 재료일 수 있다. 다르게는, 필터층(32)은 렌즈(30)의 내부면에 형성될 수도 있고, 또는 필터 재료의 입자들이 렌즈(30)를 형성하는 데에 사용되는 재료 내에 혼 합될 수 있다.
도 6은 파장 변환된 발광 반도체 구조를 코팅하는 투명 재료 내에 혼합된 필터를 도시한다. 임의의 적절한 반도체 구조(10) 및 파장 변환층(27)은 반사기 컵 또는 리드(lead) 프레임과 같은 패키지 구조(36)에 배치된다. 필터층(34)은 투명 재료와 혼합된 상술된 필터 재료들 중 하나 이상을 포함하며, 반도체 구조(10) 및 파장 변환층(27) 상에 코팅된다.
상술한 바와 같이, 도 3 내지 도 6에 도시된 예에 나타낸 필터층은 추가적인 재료를 추가하거나 절삭에 의해 재료를 제거함으로써 조절될 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 구성으로 형성되는 상이한 파장 변환 재료, 및 상이한 구성으로 형성되는 상이한 필터 재료가 단일 장치로 조합될 수 있다.
본 발명을 상세히 설명하였지만, 당업자는 본 명세서가 주어졌더라도, 여기서 설명되는 본 발명의 개념의 사상을 벗어나지 않고도 본 발명에 변경을 행할 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 예시되고 설명된 특정 실시예에 제한되는 것으로 의도되지 않는다.

Claims (15)

  1. n형 영역과 p형 영역 사이에 배치된 발광 영역(12)을 포함하는 반도체 구조(10) - 상기 발광 영역은 제1 광을 방출하도록 구성됨 -;
    상기 제1 광의 경로에 배치된 파장 변환 재료(20, 24, 27) - 상기 파장 변환 재료는 상기 제1 광의 일부를 흡수하여 제2 광을 방출하도록 구성됨 -; 및
    상기 제1 광의 경로에 배치된 필터(22, 26, 32, 34)
    를 포함하고,
    상기 필터는 미리 정해진 0이 아닌 입력 영향(input fluence) 보다 작은 입력 영향에서는 청색광에 대해서 투명하고 상기 미리 정해진 0이 아닌 입력 영향보다 큰 입력 영향에서 청색광의 일부를 흡수하거나 반사하도록 구성되는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 구조(10)는 복수의 III족 질화물 층들을 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광은 청색광을 포함하고, 상기 제2 광은 황색광을 포함하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파장 변환 재료(20, 24, 27)는 인광물질(phosphor)을 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 구조(10) 위에 배치된 렌즈(30)를 더 포함하고,
    상기 필터(32)는 상기 렌즈의 표면에 코팅되는 장치.
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