KR101627365B1 - 편광을 출사하는 초소형 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 led 편광램프 - Google Patents

편광을 출사하는 초소형 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 led 편광램프 Download PDF

Info

Publication number
KR101627365B1
KR101627365B1 KR1020150161292A KR20150161292A KR101627365B1 KR 101627365 B1 KR101627365 B1 KR 101627365B1 KR 1020150161292 A KR1020150161292 A KR 1020150161292A KR 20150161292 A KR20150161292 A KR 20150161292A KR 101627365 B1 KR101627365 B1 KR 101627365B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultra
led
electrode
mounting
small
Prior art date
Application number
KR1020150161292A
Other languages
English (en)
Inventor
도영락
성연국
Original Assignee
피에스아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 피에스아이 주식회사 filed Critical 피에스아이 주식회사
Priority to KR1020150161292A priority Critical patent/KR101627365B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101627365B1 publication Critical patent/KR101627365B1/ko
Priority to US15/355,024 priority patent/US10145518B2/en
Priority to US16/206,982 priority patent/US10641439B2/en
Priority to US16/866,383 priority patent/US11112070B2/en
Priority to US17/467,163 priority patent/US11635176B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • F21K9/56—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/90—Methods of manufacture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F21S2/005—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/001—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electrical wires or cables
    • F21V23/002—Arrangements of cables or conductors inside a lighting device, e.g. means for guiding along parts of the housing or in a pivoting arm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/50—Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, each device being of a type provided for in group H01L27/00 or H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/16—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H01L33/18—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous within the light emitting region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/387—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape with a plurality of electrode regions in direct contact with the semiconductor body and being electrically interconnected by another electrode layer
    • F21Y2101/02—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

본 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 LED 편광램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초소형 LED 전극어셈블리에 구동전압을 인가시 출사되는 광이 일방향으로의 선형편광에 가까운 부분편광을 출사하는 동시에 광추출효율을 극대화하면서도 나노단위의 초소형 LED 소자가 초소형 전극에 전기적 단락 등 불량 없이 연결된 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 LED 편광램프에 관한 것이다.

Description

편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 LED 편광램프{The nano-scale LED electrode assembly for emitting polarized light, method for manufacturing thereof and the polarized LED lamp comprising the same}
본 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 LED 편광램프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초소형 LED 전극어셈블리에 구동전압을 인가시 출사되는 광이 일방향으로의 선형편광에 가까운 부분편광을 출사하는 동시에 광추출효율을 극대화하면서도 나노단위의 초소형 LED 소자가 초소형 전극에 전기적 단락 등 불량 없이 연결된 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 LED 편광램프에 관한 것이다.
LED는 1992년 일본 니치아사의 나카무라 등이 저온의 GaN 화합물 완층층을 적용하여 양질의 단결정 GaN 질화물 반도체를 융합시키는데 성공함으로써 개발이 활발하게 이루어져 왔다. LED는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 다수의 캐리어가 전자인 n형 반도체 결정과 다수의 캐리어가 정공인 p형 반도체 결정이 서로 접합된 구조를 갖는 반도체로써, 전기신호를 원하는 영역의 파장대역을 가지는 빛으로 변환시켜 표출되는 반도체 소자이다. 이러한 LED와 관련하여 대한민국 공개특허공보 제2009-0121743은 발광다이오드 제조방법 및 이에 의해 제조되는 발광다이오드를 개시하고 있다.
이러한 LED 반도체는 광 변환 효율이 높기에 에너지 소비량이 매우 적으며 수명이 반영구적이고 환경 친화적이어서 그린 소재로서 빛의 혁명이라고 불린다. 최근에는 화합물 반도체 기술의 발달로 고휘도 적색, 주황, 녹색, 청색 및 백색 LED가 개발되었으며, 이를 활용하여 신호등, 핸드폰, 자동차 전조등, 옥외 전광판, LCD BLU(back light unit), 그리고 실내외 조명 등 많은 분야에서 응용되고 있으며 국내외에서 활발한 연구가 계속되고 있다. 특히 넓은 밴드갭을 갖는 GaN계 화합물 반도체는 녹색, 청색 그리고 자외선 영역의 빛을 방출하는 LED 반도체의 제조에 이용되는 물질이며, 청색 LED 소자를 이용하여 백색 LED 소자의 제작이 가능하므로 이에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
이러한 일련의 연구들 중 LED의 크기를 나노 또는 마이크로 단위로 제작한 초소형 LED 소자를 이용한 연구가 활발히 이루어지고 있고, 이러한 초소형 LED 소자를 조명, 디스플레이에 등에 활용하기 위한 연구가 계속되고 있다. 이러한 연구에서 지속적으로 주목 받고 있는 부분은 초소형 LED 소자에 전원을 인가할 수 있는 전극, 활용목적 및 전극이 차지하는 공간의 감소 등을 위한 전극 배치, 배치된 전극에 초소형 LED의 실장방법 등에 관한 것들이다.
이 중에서도 배치된 전극에 초소형 LED소자를 실장시키는 방법에 대한 부분은 초소형 LED 소자의 크기적 제약에 따라 전극상에 초소형 LED 소자를 목적한 대로 배치 및 실장시키기 매우 어려운 난점이 여전히 상존하고 있다. 이는 초소형 LED 소자가 나노 스케일 또는 마이크로 스케일임에 따라 사람의 손으로 일일이 목적한 전극영역에 배치시키고 실장시킬 수 없기 때문이다.
또한, 목적한 전극영역에 초소형 LED 소자를 실장시킨다 하여 단위전극 영역에 포함되는 초소형 LED 소자의 개수, 초소형 LED 소자와 전극간의 위치관계 등을 목적한 대로 조절하기 매우 곤란하고, 2차원 평면상 LED 소자를 배열할 경우 단위면적에 포함되는 LED 소자의 개수는 한계가 있어 우수한 광량을 수득하기 어렵다. 나아가, 서로 다른 두 전극에 연결된 초소형 LED 소자 모두가 전기적 단락 등의 불량 없이 발광할 수 있는 것은 아니므로 목적하는 광량을 수득하기는 더욱 어려운 문제점이 있다.
이에 본 발명의 발명자는 대한민국 등록특허공보 제10-1490758호에서 나노스케일의 초소형 LED 소자를 초소형의 전극라인에 전원을 인가함을 통해 전극어셈블리로 구현하는 제조방법 및 이를 통해 초소형 LED 전극 어셈블리를 구현하였으나, 초소형 LED 소자 스스로 자기정렬에 의해 전극어셈블리가 구현됨에 따라 목적하는 대로 초소형 LED 소자가 정렬되지 못하고 소자의 방향성이 불규칙하게 서로 다른 전극과 연결된 초소형 LED 전극어셈블리가 구현되며, 이에 따라 목적하는 수준으로 초소형 LED를 실장시키기 어려웠고, 이에 따라 목적하는 수준의 광량을 수득하기도 어려웠다.
본 발명자는 이와 같은 문제점을 해결하고자 LED 소자가 전극상에 실장될 때의 정렬성을 향상시키기 위해 부단한 연구를 계속하던 중 소자가 일정하게 방향성을 가지고 전극상에 실장될 경우 초소형 LED 전극어셈블리가 일방향으로의 선형편광에 가까운 부분편광을 출사하는 동시에 출사되는 광의 강도도 현저히 증가하는 것을 알게 되어 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 초소형 전극라인에 실장되는 초소형 LED 소자의 정렬성을 보다 현저히 향상시킴으로써 실장되는 초소형 LED 소자의 개수를 현저히 증가시켜 출사되는 광의 강도를 보다 향상시키며, 출사되는 광이 선형편광에 가까운 부분편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 일방향으로의 선형편광에 가까운 부분편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리를 통해 특정 방향으로의 편광만을 투과시키는 편광자 없이도 현저히 우수한 편광을 출사시킬 수 있는 LED 편광램프를 제공하는 것이다.
상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명의 제1 구현예는, 동일평면상에 상호 이격된 제1 실장전극과 제2 실장전극을 포함하는 전극라인 및 소자의 장축방향 일단부가 상기 제1 실장전극과 접촉하고, 타단부가 상기 제2 실장전극에 접촉하는 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 초소형 LED 전극어셈블리에 있어서, 상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들에 대한 평균 실장각 ±30°의 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 상기 전체 초소형 LED 소자 중 80 개수% 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리를 제공한다.
이때, 상기 실장각도는 초소형 LED 소자가 제1 실장전극 또는 제2 실장전극과 수직하게 실장되는 경우의 실장각도를 0°로 정의하였을 때 측정된 초소형 LED 소자와 제1 실장전극 또는 제2 실장전극 간의 사이각 중 예각을 의미한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 초소형 LED 소자의 길이는 100 nm 내지 10㎛일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 초소형 LED 소자는 제1 도전성 반도체층; 상기 제1 도전성 반도체층상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층상에 형성된 제2 도전성 반도체층;을 포함하고, 상기 초소형 LED 소자의 활성층과 전극라인이 접촉되어 발생하는 전기적 단락을 방지하기 위해 적어도 활성층 부분의 외부면 전체를 덮는 절연피막;을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 초소형 LED 소자의 종횡비(Aspect ratio)는 1.2 ~ 100일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 평균 실장각을 기준으로 ±30°이하의 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 상기 전체 초소형 LED 소자 중 90 개수% 이상을 만족할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들에 대한 평균 실장각 ±10°의 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 상기 전체 초소형 LED 소자 중 70개수% 이상을 만족할 수 있다.
또한, 상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (1) 베이스 기판, 상기 베이스 기판상에 형성된 제1 실장전극 및 상기 제1 실장전극과 동일평면상에 이격되어 형성된 제2 실장전극을 포함하는 전극라인에 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 투입하는 단계; 및 (2) 상기 제1 실장전극과 제2 실장전극에 초소형 LED 소자의 단부를 각각 연결시키기 위하여 상기 전극라인에 전원을 인가시켜 복수개의 초소형 LED 소자들을 자기정렬 시키는 단계;를 포함하여 초소형 LED 전극어셈블리를 제조하되, 상기 전원은 상기 전원은 전압이 10 ~ 500 Vpp이고 주파수가 50 kHz ~ 1 GH인 교류전원인 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 초소형 LED 소자는 제1 도전성 반도체층; 상기 제1 도전성 반도체층상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층상에 형성된 제2 도전성 반도체층;을 포함하고, 상기 초소형 LED 소자의 활성층과 전극라인이 접촉되어 발생하는 전기적 단락을 방지하기 위해 적어도 활성층 부분의 외부면 전체를 덮는 절연피막;을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 초소형 LED 소자의 종횡비(Aspect ratio)는 1.2 ~ 100일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 (1)단계는 1-1) 베이스 기판, 상기 베이스 기판상에 형성된 제1 실장전극 및 상기 제1 실장전극과 동일평면상에 이격되어 형성된 제2 실장전극을 포함하는 전극라인을 제조하는 단계; 1-2) 상기 베이스 기판상에 초소형 LED 소자가 실장되는 전극라인 영역을 둘러싸는 절연 격벽(barrier)을 형성시키는 단계; 및 1-3) 상기 절연 격벽으로 둘러싸인 전극라인 영역에 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 투입하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 전원은 전압이 35 ~ 250 Vpp이고 주파수가 90 kHZ ~ 100 MHz인 교류전원일 수 있다.
또한, 상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명의 제2 구현예는, 동일평면상에 상호 이격된 제1 실장전극과 제2 실장전극을 포함하는 전극라인 및 소자의 장축방향 일단부가 상기 제1 실장전극과 접촉하고, 타단부가 상기 제2 실장전극에 접촉하는 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 초소형 LED 전극어셈블리에 있어서, 상기 초소형 LED 전극어셈블리는 하기 수학식 1에 따른 편광비(polarization ratio)가 0.25 이상인 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극 어셈블리를 제공한다.
[수학식 1]
Figure 112015112101433-pat00001
상기 수학식 1에서 Imax 및 Imin은 초소형 LED 전극어셈블리의 발광면 상부에 편광판을 위치시킨 후, 편광판의 편광축을 -90°~ +90°까지 회전시키면서 측정된 빛의 최대 강도와 최소 강도를 의미한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 수학식 1에 따른 편광비는 0.40 이상일 수 있다.
또한, 상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명의 제3 구현예는, 동일평면상에 상호 이격된 제1 실장전극과 제2 실장전극을 포함하는 전극라인 및 소자의 장축방향 일단부가 상기 제1 실장전극과 접촉하고, 타단부가 상기 제2 실장전극에 접촉하는 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 초소형 LED 전극어셈블리에 있어서, 상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들의 평균실장각도가 30°이하를 만족하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리를 제공한다.
이때, 상기 평균실장각도는 초소형 LED 소자가 제1 실장전극 또는 제2 실장전극과 수직하게 실장되는 경우의 실장각도를 0°로 기준하였을 때 측정된 초소형 LED 소자와 제1 실장전극 또는 제2 실장전극 간의 사이각 중 예각을 실장각도로 한 평균값을 의미한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 평균실장각도는 20° 이하를 만족할 수 있다.
한편, 상술한 두 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 지지체; 및 상기 지지체 내부에 구비된 본 발명에 따른 제1 구현예 내지 제3 구현예 중 어느 하나 이상의 초소형 LED 전극어셈블리;를 포함하는 LED 편광램프를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 초소형 LED 전극어셈블리는 UV 초소형 LED 소자, 청색 초소형 LED 소자, 녹색 초소형 LED 소자, 황색 초소형 LED 소자, 호박색 초소형 LED 소자 및 적색 초소형 LED 소자 중 1종의 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 지지체는 컵 형상이며,
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 컵 내부에 구비되고, 초소형 LED 전극어셈블리로부터 조사된 광에 의해 여기되는 형광체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 램프는 복수개의 초소형 LED 전극어셈블리를 포함하고, 상기 복수개의 초소형 LED 전극어셈블리 각각은 독립적으로 UV 초소형 LED 소자, 청색 초소형 LED 소자, 녹색 초소형 LED 소자, 황색 초소형 LED 소자, 호박색 초소형 LED 소자 및 적색 초소형 LED 소자 중 1 종의 소자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 LED 편광램프는 백색광을 조사하는 램프일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따르면, 상기 복수개의 초소형 LED 전극어셈블리는 선배열 또는 면배열로 배열될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 초소형 LED전극어셈블리가 UV 초소형 LED소자를 포함하는 경우 상기 형광체는 청색, 황색, 녹색, 호박색 및 적색 중 적어도 하나 이상이고, 상기 초소형 LED전극어셈블리가 청색 초소형 LED소자인 경우 상기 형광체는 황색, 녹색, 호박색 및 적색 중 어느 하나 이상일 수 있다.
이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 설명한다.
본 발명에서 사용한 용어로써, 실장전극이란 초소형 LED 소자의 양단부와 직접적으로 접촉하고 있는 전극을 의미하고, 초소형 전극어셈블리를 구동시키기 위한 구동전극과 일치하지 않을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 초소형 전극라인에 실장되는 초소형 LED 소자의 정렬성을 보다 현저히 향상시킴으로써 출사되는 광을 선형편광에 가까운 부분편광으로 출사시킬 수 있다. 또한, 실장되는 초소형 LED 소자의 개수가 현저히 증가되고, 실장전극의 단위면적당 실장되는 LED개수를 증가시킬 수 있다. 나아가 실장되는 초소형 LED 소자가 초소형 전극에 전기적 단락 등 불량 없이 연결됨에 따라 출사되는 광의 강도가 보다 향상될 수 있다. 더불어 특정 방향으로의 편광만을 투과시키는 편광자 없이도 현저히 우수한 편광을 출사시킬 수 있음에 따라서 LED 편광램프, 디스플레이용 백라이트 유닛 등 편광이 필요로 하는 각종 분야에 널리 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 사시도 및 부분확대도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따른 초소형 LED 소자의 광학현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 평면모식도이다.
도 5은 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 초소형 LED 소자의 사시도이다.
도 6a은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형LED 전극어셈블리에 구동전원을 인가시에 암실에서 발광하는 사진이고, 도 6b는 이때의 초소형 LED 전극어셈블리의 광학현미경 사진이며, 도 6c은 편광판 회전각도별 편광판을 투과하는 광의 상대적 강도에 대한 그래프이다.
도 7a은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형LED 전극어셈블리에 구동전원을 인가시에 암실에서 발광하는 사진이고, 도 7b는 이때의 초소형 LED 전극어셈블리의 광학현미경 사진이며, 도 7c은 편광판 회전각도별 편광판을 투과하는 광의 상대적 강도에 대한 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 바람직한 일구현예 따른 초소형LED 전극어셈블리에 구동전원을 인가시에 암실에서 발광하는 사진이고, 도 8b는 이때의 초소형 LED 전극어셈블리의 광학현미경 사진이며, 도 8c은 본 발명의 비교예에 따른 초소형LED 전극어셈블리의 편광판 회전각도별 편광판을 빠져나오는 광의 상대적 강도에 대한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 평면모식도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 제조공정모식도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 절연격벽을 형성시키는 제조공정을 나타내는 모식도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 제조공정 모식도이다.
도 13a은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형LED 전극어셈블리에 구동전원을 인가시에 암실에서 발광하는 사진이고, 도 13b는 이때의 초소형 LED 전극어셈블리의 광학현미경 사진이며, 도 13c은 편광판 회전각도별 편광판을 투과하는 광의 상대적 강도에 대한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 LED 편광램프의 단면도 및 부분확대도이다.
도 15 및 도16은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 LED 편광램프의 사시도이다.
도 17 내지 도 20은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극 어셈블리에서 소자의 실장각을 측정한 도면이다.
이하, 본 발명을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 종래에는 나노단위의 초소형 LED 소자를 초소형의 전극라인에 목적하는 수준으로 전기적으로 연결되도록 실장시키기에 기술적으로 매우 부족했다. 이를 해결하기 위해 본 발명의 발명자는 나노스케일의 초소형 LED 소자를 초소형의 전극라인에 전원을 인가함을 통해 초소형 LED 전극 어셈블리를 구현하였으나, 초소형 LED 소자 스스로 자기정렬에 의해 전극어셈블리가 구현됨에 따라 목적하는 대로 초소형 LED 소자가 정렬되지 못하고 소자의 방향성이 불규칙하게 서로 다른 전극과 연결된 초소형 LED 전극어셈블리가 구현되며, 이에 따라 목적하는 수준으로 개수 및 정렬성이 있도록 초소형 LED를 실장시키기 어려웠고, 이에 따라 목적하는 수준의 광량을 수득하기도 어려웠다.
이에 본 발명에서는 동일평면상에 상호 이격된 제1 실장전극과 제2 실장전극을 포함하는 전극라인 및 소자의 장축방향 일단부가 상기 제1 실장전극과 접촉하고, 타단부가 상기 제2 실장전극에 접촉하는 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 초소형 LED 전극어셈블리에 있어서, 상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들에 대한 평균 실장각 ±30°의 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 상기 전체 초소형 LED 소자 중 70 개수% 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리를 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 초소형 전극라인에 실장되는 초소형 LED 소자의 정렬성이 보다 현저히 향상됨으로써 실장되는 초소형 LED 소자의 개수를 현저히 증가시키고, 실장되는 개수의 증가뿐만 아니라 실장되는 초소형 LED 소자가 초소형 전극에 전기적 단락 등 불량 없이 연결됨에 따라 출사되는 광의 강도 및 전기정 연결성이 보다 향상되고, 출사되는 광을 선형편광에 가까운 부분편광으로 출사시킬 수 있다.
먼저, 동일평면상에 상호 이격된 제1 실장전극과 제2 실장전극을 포함하는 전극라인 및 소자의 장축방향 일단부가 상기 제1 실장전극과 접촉하고, 타단부가 상기 제2 실장전극에 접촉하는 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 초소형 LED 전극어셈블리에 대해 설명한다.
상기 초소형 LED 전극 어셈블리는 본 발명의 발명자에 의한 대한민국 등록특허 제10-1429095호, 대한민국 특허출원 제2014-0085384호가 참조로 삽입될 수 있음에 따라 전극의 구조, 형상, 재질, 전극라인의 제조방법 등에 관한 내용은 생략하며, 본 발명과 연관된 초소형 LED 전극어셈블리의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 사시도 및 부분확대도로서, 베이스기판(400)상에 형성된 제1 실장전극(110, 111) 및 상기 제1 실장전극(110, 111)과 동일평면상에 이격되어 형성된 제2 실장전극(130, 131)을 포함하는 전극라인 및 제1 실장전극과 제2 실장전극에 동시에 연결된 복수개의 초소형 LED 소자(120)를 포함한다. 구체적으로 상기 복수개의 초소형 LED 소자 중 일소자(121)의 장축방향 일단부가 제1 실장전극(112)에 접촉하고, 타단부가 제2 실장전극(132)에 접촉하여 전기적으로 연결되어 있다.
도 1과 같은 초소형 LED 전극어셈블리는 제1 실장전극(111)과 제2 실장전극(131)을 동일평면상에 위치시킴으로써 초소형 LED 소자를 상기 전극들과 눕혀서 연결시킬 수 있어서 초소형 LED 소자를 반드시 직립시켜 전극에 결합시킬 필요가 없음에 따라 나노단위 크기의 초소형 LED 소자를 전극과 3차원적으로 직립시켜 연결시키지 않아도 되고, 전기적 연결성이 향상되는 있는 이점이 있다. 또한, 전극이 동일평면상에 이격되어 형성됨에 따라 초소형 LED 소자가 누워서 연결되는데, 이를 통해 초소형 LED 소자의 광추출 효율(extraction efficiency)을 현저히 향상시킬 수 있다.
한편, 도 1과 같은 초소형 LED 전극어셈블리는 전극의 폭과 전극간의 거리를 비롯하여 초소형 LED 소자의 크기가 모두 마이크로 또는 나노스케일임에 따라서 사람 또는 기계가 낱개로 분리된 초소형 LED 소자를 일일이 실장시켜 제조하기는 불가능에 가깝다. 이에 본 발명의 발명자는 초소형의 전극라인에 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 떨어뜨린 후 전원을 인가시켜 초소형 LED 소자 스스로 서로 다른 두 실장전극에 정렬 및 연결되는 방법으로 도 1과 같은 초소형 LED 전극 어셈블리를 제조하였으나, 목적하는 수준으로 초소형 LED 소자를 정렬시키기는 매우 어려웠다.
구체적으로 도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 사시도로써, 동일평면(200)상에 서로 이격되어 형성된 제1 실장전극(211) 및 제2 실장전극(212)을 포함하는 전극라인에 복수개의 초소형 LED 소자(221 ~ 224)가 연결되어 있는 초소형 LED 전극어셈블리를 나타낸다.
도 2에 따른 초소형 LED 전극어셈블리에서 초소형 LED 소자의 정렬성을 살펴보면 일부 초소형 LED 소자(221, 222, 224)는 서로 다른 두 실장전극 상면에 연결되고, 일부 초소형 LED 소자(223)는 서로 다른 두 실장전극의 측면에 끼워져 연결되는데, 이때, 복수개의 초소형 LED 소자(221 ~ 224)의 정렬성을 살펴보면, 일부 초소형 LED 소자(221, 222)는 실장전극과 소자의 길이방향이 서로 수직이 되도록 가지런히 정렬되고 있으나 다른 초소형 LED 소자(223)는 실장전극의 측면에 비스듬히 끼워져 연결되고 있고, 또 다른 초소형 LED 소자(324)는 실장전극의 상면에 또 다른 방향으로 비스듬히 연결됨에 따라 전극라인에 실장된 복수개의 초소형 LED 소자의 정렬성이 불규칙한 것을 확인할 수 있다.
이는 상술하였듯이 물리적으로 초소형임에 따라 기계나 사람의 손으로 일일이 낱개의 초소형 LED 소자를 전극라인상 정확히 원하는 위치에 원하는 방향으로 실장시킬 수 없고, 본 발명자에 의한 종래의 방법을 통해서도 초소형 LED 소자를 방향성이 있도록 모두 가지런히 실장시키기 매우 어렵기 때문이다. 구체적으로 본 발명자에 의한 방법은 초소형 LED 소자를 전기장의 영향아래 소자 표면 분극현상 및 전극과 분극된 소자간의 정전기적 인력에 따라 소자를 전극에 자기정렬 시키게 되는데, 이때 소자 이동 경향은 전기장 형성 전 초소형 LED 소자가 서로 다른 두 전극상에 어디에 위치하고, 어떻게 정렬되어 있는지에 영향을 받기 때문에 초소형 LED 소자를 방향성이 있도록 모두 가지런히 실장시키기 매우 어렵다.
구체적으로 도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 소자의 광학현미경 사진으로써, 일부 초소형 LED 소자들(225, 226, 227)은 서로 다른 두 실장전극과 비스듬하게 연결될 수 있음에 따라서 초소형 LED 소자를 초소형의 전극라인에 실장시키는 것까지 가능하더라도 모든 초소형 LED 소자를 어떠한 경향상을 갖도록 정렬시키거나 전극상에 수직하게 실장될 수 있도록 정렬시키는 것은 또 다른 문제임을 명확히 알 수 있다.
이에 본 발명자는 상술한 것과 같은 소자의 정렬성을 보다 향상시키고자 연구를 계속하던 중에 본 발명에 따른 특정한 조건으로 초소형 LED 소자를 자기정렬시킬 경우 현저히 우수한 방향성 및 정렬성을 가지고 초소형 LED 소자가 두 실장전극상에 전기적 단락 없이 동시에 연결될 수 있으며, 이와 같이 구현된 초소형 LED 소자가 더욱 향상된 강도로 광을 출사하는 동시에 어느 일방향으로 선형편광된 광에 가까운 부분편광을 출사한다는 것을 알게 되어 본 발명에 이르게 되었다.
먼저, 본 발명의 제1 구현예에 따르면, 상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들에 대한 평균 실장각 ±30°의 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 상기 전체 초소형 LED 소자 중 80개수% 이상을 만족하고, 바람직하게는 90 개수% 이상을 만족할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들에 대한 평균 실장각 ±10°의 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 상기 전체 초소형 LED 소자 중 70개수% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상을 만족할 수 있고 이를 통해 초소형 LED 는 더욱 특정방향에 가까운 선형편광을 출사할 수 있고, 실장되는 초소형 LED 소자의 개수로 출사되는 광의 강도가 더욱 증가될 수 있다.
먼저, 상기 실장각도란 초소형 LED 소자가 제1 실장전극 또는 제2 실장전극에 수직이 되도록 실장되는 경우에 대비하여 실장된 초소형 LED 소자가 실장전극에 대하여 얼마만큼 비스듬하게 실장 되었는지를 가늠할 수 있는 파라미터로써, 초소형 LED 소자가 실장전극에 수직하게 실장 되었을 때의 실장각을 0°로 정의하였을 때 측정된 초소형 LED 소자의 장축과 제1 실장전극 또는 제2 실장전극 간의 사이각 중 예각을 의미한다. 이때 실장각도 측정 대상이 되는 초소형 LED 소자들은 초소형 LED 전극어셈블리에 구동전압을 인가 시에 실제로 발광하는 초소형 LED 소자를 의미하고, 발광유무에 관계없이 단순히 초소형 LED 전극어셈블리에 포함된 초소형 LED 소자를 의미하는 것은 아니다.
이를 도 4를 참조하여 설명하면, 제1 실장전극(11, 13) 및 제2 실장전극(12, 14)상에 소자의 양단이 각각 연결된 복수개의 초소형 LED 소자(21 ~ 25) 중 상기 복수개의 초소형 LED 소자(21 ~ 25) 전체가 구동전원 인가시 모두 발광하는 초소형 LED소자인 경우 제1 초소형 LED 소자(21)의 실장각이란 제1 초소형 LED 소자 장축방향(a)과 제1 실장전극(13) 간의 사이각 중 예각(θ1)을 의미한다. 또한, 평균 실장각이란 발광하는 전체 초소형 LED 소자(21 ~ 25) 각각의 실장각에 대한 평균값을 의미한다. 이때, 평균 실장각의 ±30° 각도 변동범위에 속하는 각도란 평균실장각 -30°~ 평균실장각 +30°을 의미한다.
이때, 본 발명에 따른 제1 구현예에 따라 상기 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 전체 초소형 LED 소자의 80 개수% 이상이라는 것은 실장전극에 실장된 초소형 LED 소자들의 장축방향이 어느 한 방향을 향하여 정렬되는 경향이 크다는 것을 의미한다.
도 4를 참고하여 설명하며 복수개의 초소형 LED 소자(21 ~ 25) 각각의 실장각(θ1 ~ θ5)이 예를 들어 15°, 30°, 32°, 27°및 65°라 가정하면, 평균 실장각은 33.8°이고, 상기 평균 실장각에 대한 ±30°의 각도 변동범위는 3.8 ~ 63.8°임에 따라서, 도 4의 5개의 초소형 LED 소자(21 ~ 25) 중 상기 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 가지는 초소형 LED 소자의 개수는 4개임에 따라서 전체 초소형 LED 소자 중 80개수%가 상기 각도 변동범위에 속하는 실장각을 가진다고 할 수 있다.
초소형 LED 전극어셈블리가 구동시 어느 일방향으로 선형편광된 부분편광에 가까운 광을 출사하기 위해서는 초소형 LED 소자의 장축방향 정렬성이 향상될 것이 필요한데 이에 대해 구체적으로 설명을 하면, 동일평면상에 서로 이격되어 형성된 두 실장전극에 직접 연결되는 초소형 LED 소자는 소자의 측면(소자 장축에 평행한 외부면)이 동일평면과 평행하도록 누워 연결되며, 전극라인에 구동전압을 인가시에 누워 연결된 어느 하나의 초소형LED 소자에서 출사되는 광은 소자의 다중양자우물층(MQW)에서 발광하여 바로 소자 외부 빠져나오는 제1 광과 소자의 양 끝단으로 빠져나오는 제2 광의 차이로 인해 어떤 특정 방향의 선형편광 특성을 띠게 된다. 다만, 상기 편광의 방향은 초소형 LED 소자가 정렬되는 방향 의존적일 수 있음에 따라서 전극상에 실장되는 초소형 LED 소자들 중에서 장축방향이 서로 실질적으로 일치하는 초소형 LED 소자들은 서로 동일한 어느 일방향의 선형편광을 출사할 수 있다. 이에 따라 초소형 LED 소자들의 장축방향이 서로 실질적으로 일치하도록 실장전극에 정렬되어 실장될수록 상기 초소형 LED 전극어셈블리는 어느 특정방향의 선형편광에 가까운 부분편광을 출사할 수 있게 되고, 전체 초소형 LED 소자의 장축방향이 서로 실질적으로 일치하도록 정렬되어 실장될 ? 어느 일방향의 선형편광을 출사할 수 있게 된다.
이에 따라 바람직하게는 평균 실장각±30°의 범위에 포함되는 각도를 실장각도로 가지는 초소형 LED 소자의 개수가 많아질수록 초소형 LED 전극어셈블리는 어느 일방향의 선형편광에 가까운 편광을 출사할 수 있고, 바람직한 다른 측면에서는 평균 실장각을 기준으로 한 각도변동 폭이 ±30°보다 더 작은 범위, 바람직하게는 ±20°이하, 보다 더 바람직하게는 ±10°이하의 각도 변동폭을 가지고, 상기 각도 변동폭 내에 속하는 각도를 실장각도로 하는 초소형 LED 소자의 개수가 증가할수록 초소형 LED 전극어셈블리가 어느 일방향의 선형편광에 가까운 편광을 출사할 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에 포함되는 상기 초소형 LED 소자는 일반적으로 램프, 디스플레이 등에 광범위하게 사용되는 초소형 LED 소자이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 상기 초소형 LED 소자의 길이는 100 nm 내지 10㎛ 일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 500 nm 내지 5㎛ 일 수 있다. 만일 초소형 LED 소자의 길이가 100 nm 미만인 경우 고효율의 LED 소자의 제조가 어려우며, 10 ㎛를 초과하는 경우 LED 소자의 발광 효율을 저하시킬 수 있다. 초소형 LED 소자의 형상은 원기둥, 직육면체 등 다양한 형상일 수 있고, 바람직하게는 원기둥 형상일 수 있으나 상기 기재에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 초소형 LED 소자의 종횡비는 1.2 ~ 100, 보다 바람직하게는 보다 바람직하게는 1.2 ~ 50일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 1.5 ~ 20, 특히 바람직하게는 1.5 ~ 10일 수 있다. 만일 초소형 LED 소자의 종횡비가 1.2 미만의 경우 전원을 전극라인에 인가해도 초소형 LED 소자가 자기정렬하지 않을 수 있는 문제점이 있고, 만일 종횡비가 100을 초과하면 자기정렬시키기 위해 필요한 전원의 전압은 낮아질 수 있으나 건식에칭 등에 의해 초소형 LED소자를 제조시 공정의 한계상 종횡비 100을 초과하는 소자를 제조하기 어려울 수 있다.
이하, 초소형 LED 소자의 설명에서 '위', '아래', '상', '하', '상부' 및 '하부'는 초소형 LED 소자에 포함된 각 층을 기준으로 하여 수직의 상, 하 방향을 의미한다.
상기 초소형 LED 소자는 제1 도전성 반도체층; 상기 제1 도전성 반도체층상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층상에 형성된 제2 도전성 반도체층;을 포함할 수 있다.
구체적으로 도 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 초소형 LED 소자의 사시도로, 제1 도전성 반도체층(120b)상에 형성된 활성층(120c), 상기 활성층(120c)상에 형성된 제2 도전성 반도체층(120d)을 포함할 수 있고, 상기 1 도전성 반도체층(120b)의 하부에 제1 전극층(120a)을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 도전성 반도체층(120d)상에 제2 전극층(120e)을 더 포함할 수 있다.
먼저, 제1 전극층(120a)에 대해 설명한다.
제1 전극층(120a)은 통상의 LED 소자의 전극으로 사용되는 금속 또는 금속산화물을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), ITO 및 이들의 산화물 또는 합금 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 바람직하게 상기 제1 전극층의 두께는 각각 1 ~ 100 nm 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제1 전극층을 포함할 경우 제1 반도체층과 전극어셈블리의 연결부위에 금속오믹층을 형성하는 공정에서 요구되는 온도보다 낮은 온도로 접할 시킬 수 있는 이점이 있다.
다음으로 상기 제1 전극층(120a)상에 형성되는 제1 도전성 반도체층(120b)에 대해 설명한다. 상기 제1 도전성 반도체층(120b)은 예컨대, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 초소형 LED 소자가 청색 발광 소자일 경우에는, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료 예컨대, InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 어느 하나 이상이 선택될 수 있으며, 제1 도전성 도펀트(예: Si, Ge, Sn 등)가 도핑될 수 있다. 바람직하게 상기 제1 도전성 반도체층(120b)의 두께는 500 nm ~ 5㎛ 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 초소형 LED의 발광은 청색에 제한되지 않으므로, 발광색이 다른 경우 다른 종류의 III-V족 반도체 물질을 n형 반도체 층으로 사용하는데 제한이 없다.
다음으로, 상기 제1 도전성 반도체층(120b)상에 형성되는 활성층(120c)에 대해 설명한다. 상기 초소형 LED 소자가 청색 발광 소자일 경우에는, 상기 활성층(120c)은 상기 제 1도전성 반도체층(120b) 위에 형성되며, 단일 또는 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(120c)의 위 및/또는 아래에는 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있으며, 상기 도전성 도펀트가 도핑된 클래드층은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다. 그 외에 AlGaN, AlInGaN 등의 물질도 활성층(120c)으로 이용될 수 있음은 물론이다. 이러한 활성층(120c)에서는 전계를 인가하였을 때, 전자-정공 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 된다. 바람직하게 상기 활성층의 두께는 10 ~ 200 nm 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 활성층의 위치는 LED 종류에 따라 다양하게 위치하여 형성될 수 있다. 상기 초소형 LED의 발광은 청색에 제한되지 않으므로, 발광색이 다른 경우 다른 종류의 III-V족 반도체 물질을 활성층으로 사용하는데 제한이 없다.
다음으로, 상기 활성층(120c)상에 형성되는 제2 도전성 반도체층(120d)에 대해 설명한다. 상기 초소형 LED 소자가 청색 발광 소자일 경우에는, 상기 활성층(120c) 상에는 제 2도전성 반도체층(120d)이 형성되며, 상기 제 2도전성 반도체층(120d)은 적어도 하나의 p형 반도체층으로 구현될 수 있는 데, 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 예컨대, InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 어느 하나 이상이 선택될 수 있으며, 제 2도전성 도펀트(예: Mg)가 도핑될 수 있다. 여기서, 발광 구조물은 상기 제1도전형 반도체층(120b), 상기 활성층(120c), 상기 제 2도전성 반도체층(120d)을 최소 구성 요소로 포함하며, 각 층의 위/아래에 다른 형광체층, 활성층, 반도체층 및/또는 전극층을 더 포함할 수도 있다. 바람직하게 상기 제2 도전성 반도체층(120d)의 두께는 50 nm ~ 500 nm 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 초소형 LED의 발광은 청색에 제한되지 않으므로, 발광색이 다른 경우 다른 종류의 III-V족 반도체 물질을 p형 반도체 층으로 사용하는데 제한이 없다.
다음으로 상기 제2 도전성 반도체층(120d)상에 형성되는 제2 전극층(120e)에 대해 설명한다.
상기 제2 전극층(120e)은 통상의 LED 소자의 전극으로 사용되는 금속 또는 금속산화물을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), ITO 및 이들의 산화물 또는 합금 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 바람직하게 상기 제2 전극층의 두께는 각각 1 ~ 100 nm 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제2 전극층을 포함할 경우 제2 반도체층과 전극어셈블리의 연결부위에 금속오믹층을 형성하는 공정에서 요구되는 온도보다 낮은 온도로 접할 시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 초소형 LED 전극어셈블리에 포함되는 초소형 LED 소자는 상기 초소형 LED 소자의 활성층(120c)과 전극라인이 접촉되어 발생하는 단락을 방지하기 위해 초소형 LED 소자의 활성층(120c) 부분을 포함하는 외부면을 덮는 코팅된 절연피막(120f);을 포함할 수 있다.
구체적으로 도 13에서 절연피막(120f)은 활성층(120c)을 포함하여 초소형 LED 소자의 외부면에 코팅되어 있으며, 바람직하게는 반도체층의 외부 표면 손상을 통한 초소형 LED 소자의 내구성 저하를 방지하기 위해 제1 반도체층(120b) 및 제2 반도체층(120d) 중 어느 하나 이상에도 절연피막(120f)이 코팅될 수 있다.
상기 절연피막(120f)은 초소형 LED 소자에 포함된 활성층(120c)이 전극과 접촉 시에 발생하는 전기적 단락을 방지하는 역할을 한다. 또한, 절연피막(120f)은 초소형 LED 소자의 활성층을 포함한 외부면을 보호함으로써 활성층(120c)의 표면 결함을 방지해 발광 효율 저하를 막을 수 있다.
만일 초소형 LED 소자 각각을 일일이 서로 다른 두 전극 사이에 배치시키고 연결시킬 수 있는 경우 활성층이 전극에 닿아 발생하는 전기적 단락을 방지할 수 있지만 나노단위의 초소형 LED 소자를 일일이 전극에 실장하는 것은 물리적으로 어렵다. 이에 따라 본 발명과 같이 전원을 인가하여 서로 다른 두 전극 사이에 초소형 LED 소자를 자기정렬 시킬 경우 초소형 LED 소자는 서로 다른 두 전극 사이를 이동, 정렬 등의 위치변경을 하게 되며, 이 과정에서 초소형 LED 소자의 활성층(120d)이 전극어셈블리에 접촉할 수 있어 전기적 단락이 빈번히 발생할 수 있다.
한편, 초소형 LED 소자를 전극상에 직립하여 세워 전극어셈블리를 구현할 경우에는 활성층과 전극어셈블리가 접촉하여 발생하는 전기적 단락의 문제가 발생하지 않을 수 있다. 즉, 초소형 LED 소자를 전극상에 직립하여 세우지 못하여 전극상에 LED 소자가 누워있는 경우에만 활성층과 전극어셈블리가 접촉할 수 있으며, 이러한 경우는 초소형 LED 소자를 서로 다른 두 전극에 연결시키지 못한 문제가 있을 뿐 전기적 단락의 문제는 발생하지 않을 수 있다.
그러나 본 발명은 서로 다른 두 전극이 동일평면상에 이격되어 형성되고 상기 두 전극이 형성된 동일평면과 평행하게 초소형 LED 소자가 누워서 연결되기 때문에 종래의 초소형 LED를 포함하는 전극어셈블리에서는 발생하지 않았던 초소형 LED 소자의 활성층과 전극간의 접촉에 따른 전기적 단락 문제가 필연적으로 발생할 수 밖에 없다. 따라서 이를 방지하기 위해 초소형 LED 소자는 소자의 외부면에 적어도 활성층 부분의 외부면 전체를 덮는 절연피막이 반드시 필요하다.
나아가, 본 발명에 따른 전극어셈블리에 포함되는 초소형 LED 소자와 같이 제1 반도체층, 활성층, 제2 반도체층이 순차적으로 수직으로 배열되는 구조의 초소형 LED 소자에서 활성층은 반드시 외부에 노출될 수 밖에 없다. 또한, 이러한 구조의 LED 소자에서 활성층의 위치는 상기 소자의 길이방향으로 정중앙에만 위치하는 것이 아니고, 특정 반도체층 쪽으로 치우쳐 형성될 수 있어 전극과 활성층이 접촉할 가능성이 더욱 높아질 수 있다. 이에 따라 상기 절연피막은 소자에서 활성층의 위치에 관계없이 소자가 서로 다른 두 전극과 전기적으로 연결될 수 있게 함으로써 본 발명의 목적을 달성하기 위해 반드시 필요하다.
상기 절연피막(도 5의 120f)은 바람직하게는 질화규소(Si3N4), 산화알루미늄(Al2O3), 산화하프늄(HfO2), 산화이트륨(Y2O3) 및 이산화티타늄(TiO2) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 성분으로 이루어지나 투명한 것일 수 있으며, 다만 이에 한정되지 않는다. 투명한 절연피막의 경우 상기의 절연피막(도 5의 120f)의 역할을 하는 동시에 절연피막을 코팅함으로써 만일하나 발생할 수 있는 발광효율의 감소를 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 절연피막(도 5의 120f)은 초소형 LED 소자의 제1 전극층(도 5의 120a) 및 제2 전극층(도 5의 120e) 중 어느 하나 이상의 전극층에는 절연피막이 코팅되지 않을 수 있고, 보다 바람직하게는 두 전극층(120a, 120e) 모두 절연피막이 코팅되지 않을 수 있다. 이는 상기 두 전극층(120a, 120e)과 서로 다른 전극간에는 전기적으로 연결이 되어야 하는데 만일 두 전극층(120a, 120e)에 절연피막(120f)이 코팅되는 경우 전기적 연결을 방해할 수 있어 초소형 LED의 발광이 감소되거나 전기적으로 연결되지 않아 발광 자체가 되지 않을 수 있는 문제점이 있다. 다만, 초소형 LED 소자의 두 전극층(120a, 120e)과 서로 다른 전극간에 전기적 연결이 있는 경우 초소형 LED 소자의 발광에 문제가 없을 수 있어 상기 초소형 LED 소자의 두 전극층(120a, 120e)의 끝단부를 제외한 나머지 전극층의 부분에는 절연피막(120f)을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 상기 초소형 LED 소자는 상기 절연피막(도 5의 120f) 위에 소수성 피막(도 5의 120g)을 더 포함할 수 있다. 상기 소수성 피막(120g)은 초소형 LED 소자의 표면에 소수성 특성을 갖게 하여 LED 소자들 간에 응집현상을 방지하기 위한 것으로서 초소형 LED 소자가 용매에 혼합될 때 초소형 LED 소자간에 응집을 최소화 하여 독립된 초소형 소자의 특성 저해 문제를 제거하고, 전원을 전극어셈블리에 인가 시에 보다 용이하게 각각의 초소형 LED 소자가 위치정렬 할 수 있다.
상기 소수성 피막(도 5의 120g)은 절연피막(도 5의 120f) 상에 형성될 수 있다. 이 경우 사용 가능한 소수성 피막은 절연피막 상에 형성되어 초소형 LED 소자들 간에 응집현상을 방지할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 옥타데실트리크로로실리란(octadecyltrichlorosilane, OTS)과 플루오로알킬트리크로로실란(fluoroalkyltrichlorosilane), 퍼플루오로알킬트리에톡시실란(perfluoroalkyltriethoxysilane) 등과 같은 자기조립 단분자막(SAMs, self-assembled monolayers)과 테프론(teflon), Cytop 등과 같은 플루오로 폴리머 (fluoropolymer) 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 제2 구현예에 따르면, 동일평면상에 상호 이격된 제1 실장전극과 제2 실장전극을 포함하는 전극라인 및 소자의 장축방향 일단부가 상기 제1 실장전극과 접촉하고, 타단부가 상기 제2 실장전극에 접촉하는 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 초소형 LED 전극어셈블리에 있어서, 상기 초소형 LED 전극어셈블리는 하기 수학식 1에 따른 편광비(polarization ratio)가 0.25 이상의 광을 출사한다.
[수학식 1]
Figure 112015112101433-pat00002
상기 수학식 1에서 Imax 및 Imin은 초소형 LED 전극어셈블리의 발광면 상부에 편광판을 위치시킨 후, 편광판의 편광축을 -90°~ +90°까지 회전시키면서 측정된 빛의 최대 강도와 최소 강도를 의미한다.
상술하였듯이, 본 발명에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 전극에 실장된 소자들이 장축방향으로 실질적으로 평행하게, 보다 바람직하게는 전극에 상기 장축방향이 수직이 되도록 전극상에 연결됨에 따라 어느 일방향의 선형편광에 가까운 부분편광을 출사한다. 이에 따라 상기 수학식 1에 의한 편광비가 0.25 이상이고, 보다 바람직하게는 0.40 이상일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 0.54 이상일 수 있다.
상기 수학식 1의 편광비에 대해 구체적으로 설명하면, 초소형 LED 전극어셈블리의 발광면 상부에 편광판을 위치시킨 후, 편광판의 편광축을 -90°~ +90°까지 회전시키면서 측정된 빛의 최대 강도와 최소 강도에 관련된 비로써, 만일 편광비가 1인 경우 Imin은 0을 의미하고, 상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 출사되는 광은 특정 방향으로 완전히 선형 편광된 광을 의미한다. 만일 상기 편광비가 0인 경우 초소형 LED 전극 어셈블리에서 출사되는 광이 편광되지 않아 초소형 LED 소자와 편광판의 편광축이 이루는 각도와 무관하게 동일한 강도의 빛을 발광함을 의미한다.
본 발명에 따른 초소형 LED 전극 어셈블리는 소자의 정렬성이 매우 우수함에 따라 보다 선형편광에 가까운 편광을 출사할 수 있고, 별도의 편광자를 구비하지 않고도 편광비가 0.25 이상인 광을 출사하는 것은 실제 당업계에서 우수한 편광비를 가지는 광을 출사하는 것으로 인정될 수 있음에 따라서 소자의 정렬성이 매우 뛰어난 본 발명에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 편광의 출사가 요구되는 각종 용도에 매우 적합할 수 있다.
구체적으로 도 6c, 도 7c, 도 8c 및 도 13c는 본 발명의 바람직한 여러 구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리가 출사하는 광의 편광정도를 측정한 결과로써, 상기 도 6c, 도 7c, 도 8c 및 도 13c의 초소형 LED 전극어셈블리는 공통적으로 초소형 LED 소자와 편광판의 편광축이 이루는 각도가 0°부근 일 때 출사되는 광이 높고, 0°에서 ± 90°로 갈수록 출사되는 광의 강도가 약해지는 것을 알 수 있다. 상기와 같은 결과를 통해 도 6c, 도 7c, 도 8c 및 도 13c에 따른 초소형LED 전극어셈블리는 구동전원 인가시 편광이 출사됨을 명확히 확인할 수 있으며, 구체적으로 도 6c에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 편광비가 0.61, 도 7c에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 편광비가 0.60, 도 8c에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 편광비가 0.45, 도 13c에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 편광비가 0.55로 편광이 우수한 광을 출사함을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 제3 구현예 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 구동전원 인가 시에 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들의 평균 실장각이 30°이하를 만족하고, 바람직하게는 상기 평균 실장각이 20°이하를 만족할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10°이하, 더더욱 바람직하게는 5°이하를 만족할 수 있다.
이때, 상기 평균 실장각은 상술한 제1 구현예에서의 평균 실장각과 동일한 의미임에 따라서 이를 산출하는 방법에 대한 설명은 생략한다.
가장 바람직하게는 각 초소형 LED 소자의 실장각도는 0° 에 가까울 수 있고, 이때 초소형 LED 전극어셈블리에 실장된 초소형 LED 소자는 전극라인에 가장 밀집되게 실장될 수 있는 동시에 소자의 정렬성이 매우 우수하여 초소형 LED 소자가 출사하는 광이 어느 일방향의 선형편광을 출사할 수 있다. 만일 발광하는 초소형 LED 소자들을 대상으로 한 평균실장각이 30°를 초과하는 경우 소자의 실장전극상의 정렬성이 불량하여 실장전극라인의 단위면적당 실장되는 소자의 개수가 현저히 줄어들고 초소형 LED 전극어셈블리에 구동전압을 인가시에 소자가 출사하는 광의 편광방향이 서로 상이하게 되어 초소형 LED 소자가 출사하는 광이 어느 일방향의 선형편광에 가까운 부분편광을 출사하기 어려울 수 있다.
이를 도 9를 참조하여 설명하면, 제6 초소형 LED 소자(26) 장축방향(a1)과 제1 실장전극(17)이 이루는 사이각은 90°이며, 제7 초소형 LED 소자(27) 장축방향 (b1)과 제1 실장전극(17)이 이루는 사이각이 90°인데, 상기 제6 초소형 LED 소자(26)와 제7 초소형 LED 소자(27)와 같이 실장전극과 소자의 장축방향이 서로 수직 또는 수직에 가깝도록 실장될 경우 상기 도 9의 B부분을 통해 확인할 수 있듯이, 한정된 영역(B)에 실장되는 초소형 LED 소자의 개수를 현저히 증가시킬 수 있다. 즉, 비스듬히 제1 실장전극(15) 및 제2 실장전극(16)과 연결되는 제10 초소형 LED 소자(30)가 차지하는 영역에는 최소 2개 이상의 초소형 LED 소자(28, 29)가 실장될 수 있고, 이를 통해 전극과 소자의 장축방향이 수직이 되게 초소형 LED소자가 실장되는 경우 초소형 LED 소자가 실장될 수 있는 영역 증가, 실장되는 실제 소자의 개수 증가 및 출사되는 광량의 증가로 이어질 수 있는 동시에, 출사되는 광이 어느 일방향으로의 선형 편광일 수 있는 이점이 있다.
또한, 실장전극과 소자의 장축방향이 수직에 가깝도록 연결되는 경우 소자의 끝단부와 실장전극간의 접촉면적이 늘어나고 이를 통해 전기적 연결성이 더욱 향상될 수 있다. 도 9의 제10 초소형 LED 소자(30)는 소자의 일끝단 모서리(C)가 제2 실장전극(16)에 살짝 걸쳐져 연결됨에 따라 쉽게 전극에서 떨어져 전기적 불량의 원인이 될 수 있다.
이하, 상술한 본 발명에 따른 제1 구현예 내지 제3 구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 제조방법에 대해 설명한다. 다만, 후술하는 제조방법에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 (1) 베이스 기판, 상기 베이스 기판상에 형성된 제1 실장전극 및 상기 제1 실장전극과 동일평면상에 이격되어 형성된 제2 실장전극을 포함하는 전극라인에 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 투입하는 단계; 및 (2) 상기 제1 실장전극과 제2 실장전극에 초소형 LED 소자의 단부를 각각 연결시키기 위하여 상기 전극라인에 전원을 인가시켜 복수개의 초소형 LED 소자들을 자기정렬 시키는 단계;를 포함하여 초소형 LED 전극어셈블리를 제조하되, 상기 전원으로 전압 10 ~ 500 Vpp이고 주파수가 50 kHz ~ 1 GHz 인 교류전원을 인가하여 제조될 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 (1) 단계로써, (1) 베이스 기판, 상기 베이스 기판상에 형성된 제1 실장전극 및 상기 제1 실장전극과 동일평면상에 이격되어 형성된 제2 실장전극을 포함하는 전극라인에 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 투입하는 단계;에 대해 설명한다.
구체적으로 도 10은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 제조공정모식도로써, 도 10a는 베이스기판(100) 상에 형성된 제1 실장전극(110), 상기 제1 실장전극과 동일평면상에 이격되어 형성된 제2 실장전극(130) 및 복수개의 초소형 LED 소자가 포함된 용액(LED소자(120), 용매(140))을 나타낸다.
상기 베이스기판, 제1 실장전극 및 제2 실장전극을 포함하는 전극라인에 대한 구체적인 제조방법, 구조 등에 대한 설명은 상술한 대로 본 발명의 발명자에 의한 대한민국 등록특허 제10-1429095호, 대한민국 특허출원 제2014-0085384호가 참조로 삽입될 수 있음에 따라 이하 제조방법 위주로 구체적으로 설명한다.
먼저, 초소형 LED 소자들을 포함하는 용액(120, 140)을 설명한다.
상기 초소형 LED 소자를 포함하는 용액(120, 140)은 복수개의 초소형 LED 소자(120)를 용매(140)에 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 용액은 잉크 또는 페이스트 상일 수 있다. 바람직하게 상기 용매(140)는 아세톤, 물, 알코올 및 톨루엔으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 아세톤일 수 있다. 다만, 용매(140)의 종류는 상기의 기재에 제한되는 것은 아니며 초소형 LED 소자(120)에 물리적, 화학적 영향을 미치지 않으면서 잘 증발할 수 있는 용매(140)의 경우 어느 것이나 제한 없이 사용될 수 있다.
바람직하게 초소형 LED 소자는 용매 100 중량부에 대해 0.001 내지 100 중량부 포함될 수 있다. 만일 0.001 중량부 미만으로 포함될 경우 전극에 연결되는 초소형 LED 소자의 수가 적어 초소형 LED 전극어셈블리의 정상적 기능발휘가 어려울 수 있고, 이를 극복하기 위하여 여러번 용액을 적가해야 되는 문제점이 있을 수 있으며, 100 중량부를 초과하는 경우 초소형 LED 소자들 개개의 정렬이 방해를 받을 수 있는 문제점이 있을 수 있다.
한편, 제1 실장전극 및 제2 실장전극을 포함하는 전극라인에 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 투입하는 본 발명에 따른 (1) 단계는 1-1) 베이스 기판, 상기 베이스 기판상에 형성된 제1 실장전극 및 상기 제1 실장전극과 동일평면상에 이격되어 형성된 제2 실장전극을 포함하는 전극라인을 제조하는 단계; 1-2) 상기 베이스 기판상에 초소형 LED 소자가 실장될 수 있는 전극라인 영역을 둘러싸는 절연 격벽(barrier)을 형성시키는 단계; 및 1-3) 상기 절연 격벽으로 둘러싸인 전극라인 영역에 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 투입하는 단계;를 포함할 수 있다.
먼저, 1-1) 단계로써 베이스 기판, 상기 베이스 기판상에 형성된 제1 실장전극 및 상기 제1 실장전극과 동일평면상에 이격되어 형성된 제2 실장전극을 포함하는 전극라인을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
다음으로 1-2) 단계로써 상기 베이스 기판상에 초소형 LED 소자가 실장될 수 있는 전극라인 영역을 둘러싸는 절연 격벽(barrier)을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 절연 격벽은 후술될 1-3) 단계에서 초소형 LED 소자를 포함하는 용액이 전극라인에 투입될 때, 초소형 LED 소자를 포함하는 용액이 초소형 LED 소자가 실장될 전극라인 영역 이외로 퍼지는 것을 방지하여 목적하는 전극라인 영역에 초소형 LED 소자가 배치될 수 있도록 하는 역할을 담당한다.
상기 절연격벽은 후술되는 제조공정을 통해 제조될 수 있으나, 절연격벽의 제조방법은 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로 도 11은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 베이스기판(100) 및 상기 베이스기판(100)상에 형성된 전극라인에 절연격벽(107)을 형성시키는 제조공정을 나타내는 모식도로써, 상술한 도 2f와 같이 베이스기판(100)상에 증착된 전극라인(103a, 103b)을 제조한 후 절연 격벽(107)을 제조할 수 있다.
먼저, 도 11a와 같이 베이스기판(100) 및 상기 베이스기판(100)상에 형성된 전극라인(103a, 103b)상에 도 11b와 같이 절연층(104)을 형성시킬 수 있다. 상기 절연층(104) 후술하는 공정을 거친 이후 절연 격벽을 형성하는 층으로써, 상기 절연층(104)의 재질은 당업계에서 통상적으로 사용하는 절연물질일 수 있고, 바람직하게는 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4), 산화알루미늄(Al2O3), 산화하프늄(HfO2), 산화이트륨(Y2O3) 및 이산화티타늄(TiO2) 등 무기 절연물과 다양한 투명 폴리머 절연물 중 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 절연층(104)을 베이스기판(100) 및 상기 베이스기판(100)상에 형성된 전극라인(103a, 103b)상에 무기물 절연층을 코팅하는 경우에는 방법은 화학기상증착법, 원자층증착법, 진공(vacuum) 증착법, e-빔 증착법 및 스핀코팅 방법 중 어느 하나의 방법에 의할 수 있고 바람직하게는 화학기상증착법일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 폴리머 절연층을 코팅하는 방법은 스핀코팅, 스프레이코팅 및 스크린 프린팅 등의 방법 중 어느 하나의 방법에 의할 수 있고 바람직하게는 스핀코팅일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 구체적인 코팅방법은 당업계의 공지된 방법에 의할 수 있다. 코팅되는 절연층(104)의 두께는 초소형 LED 소자가 넘치지 않고 후공정에 영향이 없도록 초소형 LED 소자 반경의 1/2 이상이며, 통상적으로 후공정에 영향이 없을 수 있는 두께로서 바람직하게는 0.1 ~ 100㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.3 ~ 10㎛일 수 있다. 만일 상기 범위를 만족하지 못하는 경우 후공정에 영향을 미쳐 초소형 LED 전극 어셈블리를 포함하는 제품의 제조를 어렵게 하는 문제점이 있으며, 초소형 LED 소자의 직경보다 절연층의 두께가 너무 얇을 경우 절연격벽을 통한 초소형 LED 소자의 퍼짐성 방지 효과의 달성이 미비할 수 있고, 초소형 LED 소자를 포함하는 용액이 절연격벽 밖으로 넘치는 문제점이 있을 수 있다.
이후 상기 절연층(104) 상에 광 레지스트(PR, photo resist)(105)를 코팅할 수 있다. 상기 광 레지스트는 당업계에서 통상적으로 사용하는 광 레지스트일 수 있다. 상기 광 레지스트를 절연층(104)상에 코팅하는 방법은 스핀코팅, 스프레이코팅 및 스크린 프린팅 중 어느 하나 일 수 있고, 바람직하게는 스핀코팅일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 구체적인 방법은 당업계의 공지된 방법에 의할 수 있다. 코팅시키는 광 레지스트(105)의 두께는 식각 시 사용되는 마스크로 코팅되는 절연층 두께보다 두꺼운 것이 바람직하며, 이에 따라 광 레지스트(105)의 두께는 1 ~ 20㎛ 일 수 있다. 다만, 코팅되는 광 레지스트(105)의 두께는 이후 목적에 따라 달리 변경하여 실시할 수 있다.
상기와 같이 절연층(104) 상에 광 레지스트(105)층을 형성시킨 이후 절연 격벽의 수평단면 형상에 상응하는 마스크(106)를 도 11c와 같이 광 레지스트(105)층에 올려놓고, 상기 마스크(106) 상부에서 자외선을 노광할 수 있다.
이후 노광된 광 레지스트층을 통상적인 광 레지스트 용매에 침지시켜 제거하는 단계를 거칠 수 있고, 이를 통해 도 11d와 같이 초소형 LED 소자가 실장될 전극라인의 영역에 해당하는 노광된 광 레지스트층 부분을 제거할 수 있다.
다음으로 광레지스트층이 제거되어 절연층이 노출된 영역에 대해 식각을 통해 노출된 절연층 부분을 제거하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 식각은 습식식각(wet ethching) 또는 건식식각(dry ethching)을 통해 수행할 수 있으며, 바람직하게는 건식식각에 의할 수 있다. 상기 식각법의 구체적인 방법은 당업계에 공지된 방법에 의할 수 있다. 상기 건식식각은 구체적으로 플라즈마 에칭, 스퍼터 에칭, 반응성 이온 에칭 및 반응성 이온빔 에칭 중 어느 하나 이상의 방법에 의한 것일 수 있다. 다만, 구체적 식각방법은 상기 기재에 제한되는 것은 아니다. 식각을 통해 노출된 절연층을 제거하면 도 11e와 같이 베이스 기판(100) 및 전극라인(103a, 103b)이 노출될 수 있다.
다음으로 도 11f와 같이 아세톤, N-메틸피롤리돈 (1-Methyl-2-pyrrolidone, NMP) 및 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO) 중 어느 하나의 광 레지스트 제거제를 이용하여 베이스기판(100)상에 코팅된 광 레지스트(105)층을 제거하면 베이스기판(100)상에 초소형 LED 소자가 실질적으로 실장되는 영역(도 11의 P)을 제외한 영역에 절연 격벽(104')을 제조할 수 있다.
다음으로 1-3) 단계로써 상기 절연 격벽으로 둘러싸인 전극라인 영역에 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로 도 12는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리의 제조공정 사시도로써, 도 12a와 같이 베이스기판(100) 상에 형성된 절연격벽(150)으로 둘러싸인 전극라인(110, 130) 영역에 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 용액(120, 140)을 투입할 수 있다. 이 경우 도 10a의 경우에 비해 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 목적하는 전극라인 영역에 직접적으로 위치시킬 수 있다. 또한, 상기 용액을 투입한 후 용액 내에서 초소형 LED 소자가 전극라인의 외곽으로 퍼져 초소형 LED 소자를 실장시키려 목적하지 않은 전극라인 영역 및/또는 전극라인이 없는 영역에 초소형 LED 소자가 위치하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 한편, 도 12b 및 도 12c에 대한 설명은 이하 본 발명에 따른 (2) 단계 설명에서 도 10b 및 도 10c의 설명과 동일한 바 구체적인 설명은 후술되는 내용으로 대신한다.
다음으로 본 발명의 제1 구현예는 (2) 단계로서, 도 10b와 같이 제1 실장전극과 제2 실장전극에 복수개의 초소형 LED 소자들을 동시에 연결시키기 위하여 상기 전극라인에 전원을 인가하여 복수개의 초소형 LED 소자들을 자기정렬 시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 초소형 LED 전극어셈블리에 포함된 복수개의 초소형 LED 소자들은 제1 실장전극과 제2 실장전극에 전원을 인가함으로써 자기정렬 되어 도 10c와 같이 제1 실장전극과 제2 실장전극에 동시에 연결된다.
이때, 상기 전원은 전극상에 자기정렬되어 실장되는 초소형 LED 소자의 정렬성을 보다 현저히 향상시켜 실장되는 초소형LED 소자의 단위면적 당 개수를 현저히 증가시키고, 어느 일방향으로의 선형편광에 가까운 부분편광을 출사하기 위하여 상기 전원은 전압이 10 ~ 500 Vpp이고 주파수가 50kHz ~ 1 GHz인 교류전원이고, 바람직하게는 싸인파를 갖는 교류전원일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 전압이 35 ~ 250 Vpp이고 주파수가 90 kHZ ~ 100 MHz 인 싸인파의 파형을 가지는 교류전원일 수 있다.
만일 상기 전원의 전압이 500 Vpp를 초과하는 경우 상기 주파수 범위를 만족하는 경우라도 실장되는 초소형 LED 소자가 현저히 감소하며, 높은 전압이 전극에 미치는 영향이 강해져 심할 경우 전극라인에 단락이 발생할 수 있는 문제점이 있을 수 있다. 만일 상기 전압이 10 Vpp미만인 경우 주파수 범위를 만족하더라도 낮은 전압에 의해 전압이 과다할 때보다도 더 적은 수의 초소형 LED 소자가 실장될 수 있고, 동시에 실장되는 초소형 LED 소자의 정렬도가 현저히 저하될 수 있다.
또한, 만일 주파수가 50 kHz 미만일 경우 전압범위를 만족하더라도 실장되는 초소형 LED 소자의 개수가 현저히 저하되고, 소자간의 정렬정도 또한 매우 현저히 불규칙해짐에 따라 편광된 광을 출사하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 만일 주파수가 1 GHz를 초과하는 경우 초소형 LED 소자가 빠르게 변화하는 교류전원에 대해 적응하지 못하므로 정렬도가 감소하게 되며, 결국 주파수가 낮을 때와 마찬가지로 편광된 광을 출사하지 못하는 문제점이 있을 수 있다.
구체적으로 자기정렬을 위해 인가시키는 전원의 종류 및 전압, 주파수의 조건에 있어서, 상기 전원이 단순히 진폭과 주기를 갖는 변동하는 전원이고, 그 파형이 싸인파와 같은 정현파 또는 정현파가 아닌 파형들로 구성된 펄스파일 수 있다. 한편, 본 발명자에 의하여 종래 개시된 전원조건으로 전원의 전압(진폭)이 0.1V 내지 1000V이고, 주파수는 10 Hz 내지 100 GHz인 것으로 개시하였으나, 소자간의 정렬성 및 실장전극과의 정렬성을 보다 향상시키기 위한 연구를 계속하던 중 특정 파형을 가지고 특정한 전압 및 주파수를 가질 때 초소형 소자의 정렬성 즉, 소자간에 장축방향이 실질적으로 평행에 가깝고, 더 나아가 상기 장축방향이 실장전극에 수직에 가깝도록 실장됨에 따라 현저히 높은 강도의 광을 출사하고, 이때 출사하는 광이 편광일 수 있으며, 반면에 동일한 전압을 가지더라도 주파수가 상이해지면 출사하는 광의 강도가 어느 정도를 만족해도 편광이 나오지 않을 수도 있고, 또는 반대로 편광이 출사되나 출사되는 광의 전체적인 강도가 저하되는 경우도 있음을 확인하였다.
구체적으로 도 8c은 본 발명의 일 구현예에 따른 초소형LED 전극어셈블리의 편광판 회전각도별 편광판을 빠져나오는 광의 상대적 강도에 대한 그래프로써, 상기 도 8c에 따른 그래프에서는 상술한 수학식 1에 따른 편광비가 0.45 로 계산되고, 도 13c에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 상술한 수학식 1에 따른 편광비가 0.55 임에 따라서 도 8c에 따른 초소형 LED 전극어셈블리에 비해 편광을 출사하는 물성에 있어서 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
그러나 초소형 LED 전극어셈블리가 전체적으로 출사하는 광의 강도를 보면 도 8a과 상술한 도 13a을 비교하면 도 8a의 초소형 LED 전극어셈블리가 더 밝은 빛을 출사하고 있으며, 도 8b 및 도 13b의 광학현미경 사진을 통해서 확인해도 도 8b가 도 13b의 초소형 LED 전극어셈블리보다 더 많은 개수의 초소형 LED 소자를 포함하고 있는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 소자의 자기정렬 시에 가해지는 전원의 전압, 주파수, 파형 조건에 의해 목적하는 수준의 광이 발광하더라도 편광이 저하되거나 편광이 아닌 광이 발광될 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 반대로 실장되는 소재의 개수가 현저히 적음에 따라서 소자의 정렬성이 우수하여 편광이 발광되더라도 목적하는 수준의 광이 발광되지 않을 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리 제조방법은 상술한 (2) 단계에 이후에 (3) 단계로써, 제1 실장전극 및 2 전극과 초소형 LED 소자의 연결부분에 금속오믹층을 형성하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부위에 금속오믹층을 형성하는 이유는 복수개의 초소형 LED가 연결된 서로 다른 두 전극에 전원을 인가하면 초소형 LED 소자들이 발광을 하는데, 이때 전극과 초소형 LED 소자 간에 큰 저항이 발생할 수 있는바 이와 같은 저항을 줄이기 위해 금속오믹층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 금속오믹층은 당업계에 공지된 통상의 방법이라면 제한 없이 사용될 수 있어 본 발명은 이에 대한 구체적인 방법에 대해 한정되지 않으며, 이에 대한 설명도 생략한다.
이상으로 상술한 본 발명의 제1 구현예 내지 제3 구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 편광 LED 램프에 응용될 수 있다.
구체적으로, 상기 편광 LED 램프는 지지체; 및 상기 지지체 내부에 구비된 본 발명에 따른 초소형 LED 전극어셈블리;를 포함할 수 있다.
구체적으로 도 14는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 LED 편광램프의 단면도로서, 지지체(155)의 내부에 적어도 하나의 초소형 LED 전극어셈블리(160)가 구비될 수 있고, 이때, 상기 초소형 LED 전극어셈블리(160)는 베이스기판(160d)을 개재하여 상기 지지체(155)이 내부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 지지체(155)의 나머지 공간에 형광체(170)가 구비될 수 있다.
또한, 구체적으로 도 15 및 16은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 LED 편광램프의 사시도로서, 도 15와 같이 복수개의 초소형 LED 전극어셈블리(331, 332, 333)가 선배열로 판형의 지지체(300)상에 배열될 수 있고, 도 16과 같이 복수개의 초소형 LED 전극어셈블리(331, 332, 333)가 면배열로서 판상의 지지체(300)상에 배열될 수 있다.
먼저, 상기 지지체(155)를 설명한다. 본 발명에 사용될 수 있는 지지체는 통상적으로 LED 램프에 사용되는 지지체의 경우 제한 없이 사용될 수 있으나 바람직하게는 유기수지, 세라믹, 금속 및 무기수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 소재일 수 있고 상기 소재는 투명하거나 불투명할 수 있다. 또한, 상기 지지체의 형상은 컵형상이거나 편평한 판형일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니고, 목적에 따라 지지체의 형상을 달리 설계할 수 있어 본 발명은 지지체 형상을 특별히 한정하지 않는다.
상기 지지체(155)가 컵의 형상일 경우 내부 부피는 초소형 LED소자가 배열된 전극 사이즈 및 밀도에 비례하여 다양하게 변화 시킬 수 있다. 또한, 상기 지지체의 두께에 따라서도 지지체 내부 부피는 변할 수 있다. 상기 지지체의 두께는 지지체의 모든 지점에서 동일하거나 또는 일부 지점에서 상이할 수도 있다. 상기 지지체의 두께는 목적에 따라 달리 설계될 수 있는바 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
다음으로 상기 베이스 기판(160d)을 설명한다. 상기 베이스기판(160d)의 소재는 유리, 플라스틱, 세라믹 및 금속으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있으나 상기 기재에 한정되는 것은 아니다. 상기 베이스기판(160d)의 소재는 상기 지지체(150)의 소재와 동일한 소재를 사용할 수 있고, 베이스기판 과 지지체가 일체형 소재 일 수도 있다. 베이스기판은 바람직하게는 투명한 것일 수 있다. 또한, 바람직하게는 휘어지는 소재일 수 있다. 상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 베이스기판의 면적은 본 발명에서 특별히 제한하지 않으며, 응용 영역이 점광원 또는 면광원인지 여부에 따라서 사이즈는 마이크로 단위에서 미터 단위까지 변화가 가능하다. 상기 베이스 기판의 두께는 100㎛ 내지 1 mm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 상기 베이스기판(160d)이 위치하는 지지체(150) 소재, 내부 부피, 하기에 설명할 베이스기판에 형성될 전극들의 배치 또는 상기 배치된 전극 영역의 면적에 따라 변할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일구현에 따르면, 상기 초소형 LED 전극어셈블리는 바람직하게는 UV 초소형 LED 소자, 청색 초소형 LED 소자, 녹색 초소형 LED 소자, 황색 초소형 LED 소자, 호박색 초소형 LED 소자 및 적색 초소형 LED 소자 중 1종의 소자를 포함할 수 있다. 이를 통해 본 발명에 따른 바람직한 일구현예는 UV 광, 청색광, 녹색광, 황색광, 호박색광 및 적색광 중 어느 한 종류의 광이 조사되는 LED 램프일 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일구현에 따르면, 지지체 내부에 구비되며 초소형 LED 로부터 조사된 광에 여기되는 형광체를 더 포함할 수 있다.
일예로, 상기 초소형 LED소자가 UV 초소형 LED소자인 경우 UV에 의해 여기되는 상기 형광체는 청색, 황색, 녹색, 호박색 및 적색 중 어느 하나인 형광체가 바람직할 수 있고, 이때, 선택된 어느 한 색상을 발광하는 단색 LED 램프일 수 있다. 또한, 바람직하게는 UV에 의해 여기되는 상기 형광체는 청색, 황색, 녹색, 호박색 및 적색 중 어느 하나 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 청색/황색, 청색/녹색/적색 및 청색/녹색/호박색/적색 중 어느 한 종류의 혼합 형광체 일 수 있고 이 경우 형광체에 의해 백색광이 조사될 수 있다.
상기 초소형 LED 소자가 발광하는 색상에 따라 조합될 수 있는 형광체의 구체적인 종류는 달라질 수 있고, 상기 조합은 공지된 조합일 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대하여 특별히 한정하지 않는다.
일예로, 상기 초소형 LED소자가 초소형 청색 LED인 경우 청색에 의해 여기되는 상기 형광체는 황색, 녹색, 호박색 및 적색 중 어느 하나 이상인 형광체가 바람직할 수 있다. 보다 바람직하게는 청색/황색, 청색/녹색/적색 및 청색/녹색/호박색/적색 중 어느 한 종류의 혼합 형광체 일 수 있고 이 경우 형광체에 의해 백색광이 조사될 수 있다. 바람직하게 상기 황색 형광체는 Y3Al5O12:Eu, Lu3Al5O12:Eu, (Sr,Ba)3SiO5:Eu, (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu, Ca-α-SiAlON:Eu 및 (Ba,Eu)ZrSi3O9 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 형광체일 수 있다. 바람직하게 상기 청색 형광체는 ZnS:AgCl, ZnS:AgAl, (Sr,Ba,Ca,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu, (Ba,Sr)MgAl10O17:Eu, BaMgAl10O17:Eu, (Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu, LaSi3N5:Ce, LaSi5Al2ON9:Eu, Sr2MgSi2O7:Eu, CaMgSi2O6:Eu로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 형광체일 수 있다. 바람직하게 상기 녹색 형광체는 SrGa2S4:Eu, (Sr,Ca)3SiO5:Eu, (Sr,Ba,Ca)SiO4:Eu, Li2SrSiO4:Eu, Sr3SiO4:Ce,Li, β-SiALON:Eu, CaSc2O4:Ce, Ca3Sc2Si3O12:Ce, Ca-α-SiALON:Yb, Ca-α-SiALON:Eu, Li-α-SiALON:Eu, Ta3Al5O12:Ce, Sr2Si5N8:Ce, (Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu, Ba3Si6O12N2:Eu, γ-AlON:Mn 및 γ-AlON:Mn,Mg 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 형광체일 수 있다. 바람직하게 상기 호박색 형광체는 (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu (Sr,Ba,Ca)3SiO5:Eu 및 (Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 형광체일 수 있다. 바람직하게 상기 적색 형광체는 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu, CaAlSiN3:Eu, (Sr,Ca)S:Eu, CaSiN2:Ce, SrSiN2:Eu, Ba2Si5N8:Eu, CaS:Eu, CaS:Eu,Ce, SrS:Eu, SrS:Eu,Ce 및 Sr2Si5N8:Eu로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 형광체일 수 있다. 다만, 본 발명은 상술한 색채별 형광체의 구체적 종류에 한정되는 것은 아니다.
또한, 만일 형광체를 포함하지 않는 경우 지지체 내부는 투명한 실리콘바인더, 유기폴리머, 무기폴리머, 유리물질 중 어느 하나 이상의 물질로 채워질 수 있으나 상기 기재에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일구현에 따르면, 상기의 초소형 LED 전극어셈블리는 지지체 내부에 복수개로 포함될 수 있다.
바림직하게는 상기 복수개의 초소형 LED 전극어셈블리는 선배열 또는 면배열로 배열될 수 있다. 다만, 상기 기재에 제한되는 것은 아니며 상기 지지체의 형상 및/또는 초소형 전극어셈블리가 포함되는 LED 램프의 사용목적에 따라 구체적인 배열 형태는 변할 수 있다.
상기 복수개의 초소형 LED 전극어셈블리 각각은 독립적으로 UV 초소형 LED 소자, 청색 초소형 LED 소자, 녹색 초소형 LED 소자, 황색 초소형 LED 소자, 호박색 초소형 LED 소자 및 적색 초소형 LED 소자 중 1 종의 소자를 포함할 수 있다. 이에 따라 초소형 청색 LED 전극어셈블리, 초소형 녹색 LED 전극어셈블리, 초소형 적색 LED 전극어셈블리, 초소형 호박색 LED 전극어셈블리 및 초소형 황색 LED 전극어셈블리 중 어느 두 색상 이상의 초소형 전극어셈블리를 복수개 구비함으로써 다양한 색이 발광되되, 편광을 발광하는 LED 편광램프를 구현할 수 있다. 또한, 초소형 청색 LED 전극어셈블리, 초소형 녹색 LED 전극어셈블리, 초소형 적색 LED 전극어셈블리를 복수개 구비함으로써 백색 LED 편광램프를 구현할 수도 있다.
백색 편광LED 램프를 구현할 수 있는 구체적인 구현예로써, 초소형 청색 LED 전극어셈블리, 초소형 녹색 LED 전극어셈블리 및 초소형 적색 LED 전극어셈블리로 구성하여 형광체를 뺀 투명 수지층을 지지체에 포함시키거나, 초소형 청색 LED 전극어셈블리 및 청색에 의해서 여기되는 형광체로 황색, 녹색, 호박색 및 적색 형광체중 어느 하나 이상을 지지체에 포함시키거나 또는 초소형 UV LED 전극어셈블리 및 UV에 의해서 여기되는 형광체로 청색, 황색, 녹색, 호박색 및 적색 형광체중 어느 하나 이상을 지지체에 포함시킬 수 있다.
이상으로 본 발명의 제1 구현예 내지 제3 구현예 및 이를 포함하는 응용예에 대해 설명하였다. 다만, 상기 제1 구현예 내지 제3 구현예는 본 발명의 기술적 사상에서 구현가능한 구현예들을 열거한 것일 뿐, 이들 간에 우열관계를 나타내지 않는다. 또한, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예 1>
석영(Quartz) 재질의 두께 800 ㎛ 베이스 기판상에 도 1과 같은 전극라인을 제조하였다. 이때 상기 전극라인에서 제1 실장전극의 폭은 3 ㎛, 제2 실장전극의 폭은 3 ㎛, 상기 제1 실장전극과 인접한 제2 실장전극간의 간격은 2.2 ㎛, 전극의 두께는 0.2㎛ 이었으며, 제1 실장전극 및 제2 실장전극의 재질은 골드이고, 상기 전극라인에서 초소형 LED 소자가 실장되는 영역의 면적은 4.2 ×107 ㎛2이었다. 이후 상기 베이스 기판상에 도 11과 같은 절연격벽을 형성시켰으며, 상기 절연격벽의 재질은 이산화규소이고, 베이스기판에서 상기 절연격벽 끝단까지의 높이는 0.1 ㎛이며, 상기 전극라인에서 초소형 LED 소자가 실장되는 영역(면적 4.2 × 107㎛2)을 제외하고 절연격벽을 베이스기판상에 형성시켰다.
이후 하기 표 1과 같은 스펙을 갖고, 도 5와 같은 구조를 가지며, 초소형 LED 소자의 활성층 부분 외부면에 절연피막이 0.02㎛의 두께로 코팅된 초소형 LED 소자를 아세톤 100 중량부에 대해 0.7 중량부 혼합하여 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 제조하였다.
이후 상기 전극라인에 50 Vpp와 950 kHz의 주파수를 갖는 사인파의 교류 전원을 인가하여 상기 용액을 9 ㎕씩 8번을 떨어뜨려 초소형 LED 소자를 자기정렬 하였다. 이후 초소형 LED 소자와 전극라인의 컨택 향상을 위해 rapid thermal annealing (RTA)을 이용하여 질소 분위기 5.0 x 10-1 torr의 압력에서 810 , 2 분간 열처리를 진행하였으며 이어서 0.05 mM의 금 수용액과 구리 금속박을 이용한 무전해도금을 상온에서 10분씩 2회 반복 진행하였다. 무전해도금을 통하여 전극라인과 초소형 LED 소자 사이에 붙은 금 나노입자를 상기 조건과 동일한 RTA를 재진행하여 전기적 접촉성을 향상시켜 하기 표 2와 같은 초소형 LED 전극어셈블리를 제조하였다.
재질 길이(㎛) 직경(㎛)
제1 전극층 크롬 0.03 0.5
제1 도전성반도체층 n-GaN 2.14 0.5
활성층 InGaN 0.1 0.5
제2 도전성 반도체층 p-GaN 0.2 0.5
제2 전극층 크롬 0.03 0.5
절연피막 산화알루미늄 두께 0.02
초소형 LED 소자 - 2.5 0.52
<실시예 2 ~ 실시예 4>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 전극라인에 인가하는 전원의 전압 및 주파수를 하기 표 2와 같이 변경하여 하기 표 2와 같은 초소형 LED 전극어셈블리를 제조하였다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 전극라인에 인가하는 전원의 전압 및 주파수를 하기 표 2와 같이 변경하여 하기 표 2와 같은 초소형 LED 전극어셈블리를 제조하였다.
<실험예>
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 초소형 LED 전극어셈블리에 대해 하기의 물성을 측정하였다.
1. 초소형 LED 소자의 실장각 측정
초소형 LED 소자 전극어셈블리에 대해 구동전원을 인가시킨 후 발광하는 초소형 LED 소자와 실장전극 간의 각도를 광학현미경으로 관찰하여 발광하는 전체 LED 소자의 개수, 본 발명의 정의에 따른 소자 각각의 실장각을 측정하였고, 평균 실장각을 계산하여 표 2에 나타내었다. 이때, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 4 및 실시예 5에 대한 측정결과를 각각 도 17 내지 도 20에 나타내었다.
2. 편광정도 측정
초소형 LED 전극어셈블리의 발광면 상부에 편광판(3M, DEBF-D400-DS)을 위치시키고, 초소형 LED 전극어셈블리를 구동시키기 위해 60Vpp, 60 Hz의 주파수를 갖는 사인파의 교류전원을 인가시킨 후 편광판을 -90° ~ +90°로 회전시키면서 상기 편광판을 투과하는 편광을 직진 방향에서 CCD (charge coupled device, PSI Co. Ltd.)를 통해 측정하여 이를 하기 표 2 및 도 6c(실시예 1), 도 7c(실시예2), 도 8c(실시예4) 및 도 13c(실시예5) 에 나타내었다.
각 도면을 통해 확인할 수 있듯이, 공통적으로 초소형 LED 소자와 편광판의 편광축이 이루는 각도가 0°부근 일 때 출사되는 광이 높고, 0°에서 ± 90°로 갈수록 출사되는 광의 강도가 약해지는 것을 알 수 있다. 다만, 각 구현예에 따라 광의 편광되는 정도는 상이했으며, 이를 상술한 수학식 1을 통해 계산한 결과 도 6c에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 편광비가 0.61, 도 7c에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 편광비가 0.60, 도 8c 에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 편광비가 0.45, 도 13c에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 편광비가 0.55로 편광이 우수한 광을 출사함을 알 수 있다.
3. 초소형 LED 전극어셈블리 광학현미경 사진 촬영
초소형 LED 전극어셈블리에 대해 광학현미경 사진을 촬영하여 도 6b(실시예 1), 도 7b(실시예2), 도 8b(실시예4) 및 도 13b(실시예5) 에 나타내었다.
촬영된 광학현미경 사진을 통해 전극상에 실장된 초소형 LED 소자의 정렬성, 단위 전극면적당 초소형 LED 개수의 정도를 육안으로 평가하였다.
구체적으로 출사되는 광의 편광비가 증가하는 도 8b에서 도 7b, 도 6b의 초소형 LED 전극어셈블리로 갈수록 단위전극면적당 실장되는 초소형 LED 소자의 개수가 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 초소형 LED 소자가 정렬성이 높아질수록 전극에 실장될 때 보다 많은 개수의 소자가 전극에 실장될 수 있음을 알 수 있다.
한편, 편광비에 있어서 도 13b에 따른 초소형 LED 전극어셈블리가 도 8b에 따른 초소형 LED 전극어셈블리 보다 큰데 반하여, 도 8b에 따른 초소형 LED 전극어셈블리가 도 13b의 초소형 LED 전극어셈블리보다 더 많은 개수의 발광하는 초소형 LED 소자를 포함하고 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 구체적인 전원의 전압, 주파수, 파형 조건에 따라서 실장되는 초소형 LED 소자의 개수가 늘어나더라도 편광이 저하되거나 편광이 아닌 광이 발광될 수 있음을 확인할 수 있다.
4. 발광강도 육안평가
초소형 LED 전극어셈블리를 구동시키기 위해 60Vpp, 60 Hz 의 주파수를 갖는 사인파의 교류전원을 인가시킨 후 암실에서 사진을 촬영하여 그 중 일부를 각각 도 6a(실시예 1), 도 7a(실시예2), 도 8a(실시예4) 및 도 13a(실시예5)에 나타내었다.
구체적으로 도 6a의 구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리는 도 7a 및 도 13a의 구현예에 따른 초소형 LED 전극어셈블리에 비하여 발광되는 빛의 강도에서 현저히 우수함을 확인할 수 있다. 한편, 도 8a의 초소형 LED 전극어셈블리는 발광하는 정도는 도 13a의 초소형 LED 전극어셈블리보다 밝음을 알 수 있다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예 4 실시예5 비교예1
초소형
LED 전극어셈블리		 자기정렬 위한 인가전원 Vpp 50V, 950 kHz Vpp 60V, 950 kHz Vpp 40V, 950 kHz Vpp 50V, 100 kHz Vpp 15V, 950 kHz Vpp 50V, 30kHz
발광하는 초소형 LED소자 전체 개수 8602 6316 5245 3970 1993 2986
평균 실장각(°) 4.74 8.21 3.62 6.07 3.20 33.18
A1)(개수%2 )) 8569 (99.6) 6231 (98.6) 5155
(98.3)		 3830 (96.5) 1954 (98.1) 2215
(74.2)
B3)(개수%2 )) 8200 (95.3) 5676 (89.9) 4595
(87.6)		 3269 (82.4) 1736 (87.1) 394
(13.2)
C4)(개수%2 )) 7598 (88.3) 5121 (81.1) 4374
(83.4)		 2849 (71.8) 1607 (80.6) 262
(8.8)
편광비 0.61 0.60 0.55 0.45 0.55 0.22
1) A: 평균실장각±30°의 범위내 각도를 실장각으로 갖는 소자
2) 발광하는 초소형 LED 소자 전체를 기준으로 한 개수%임.
3) B: 평균실장각±20°의 범위내 각도를 실장각으로 갖는 소자
4) C: 평균실장각±10°의 범위내 각도를 실장각으로 갖는 소자
구체적으로 상기 표 2에서 확인할 수 있듯이,
초소형 LED 소자를 자기정렬시켜 실장전극상에 실장시킴에 있어서 가해지는 전원의 주파수가 낮은 비교예 1의 경우 전기장에 의한 소자의 회전력이 낮아 소자의 정렬성이 현저히 좋지 않고, 이에 따라서 편광비가 0.22에 불과한 부분편광을 출사함을 확인할 수 있다.
이에 반하여 실시예들은 소자의 정렬성이 현저히 우수함에 따라서 편광비가 0.45 이상의 부분편광을 출사함을 확인할 수 있다.
한편, 실시예 4, 실시예 5 및 비교예 1의 비교를 통해 가해지는 전원의 전압이 클수록 소자를 이동시켜 실장시킬 수 있는 힘이 강함에 따라 실제로 실장되어 발광되는 초소형 LED 소자의 개수에서 차이가 발생함을 확인할 수 있다. 또한, 가해지는 전원의 주파수에 따라서 소자의 회전력 차이가 발생하여 소자의 정렬성에 현저한 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다.

Claims (20)

  1. 동일평면상에 상호 이격된 제1 실장전극과 제2 실장전극을 포함하는 전극라인 및 소자의 장축방향 일단부가 상기 제1 실장전극과 접촉하고, 타단부가 상기 제2 실장전극에 접촉된 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 초소형 LED 전극어셈블리에 있어서,
    상기 초소형 LED 소자는 길이가 100㎚ ~ 10㎛이고, 종횡비(Aspect ratio)는 1.2 ~ 100이며,
    상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들에 대한 평균 실장각 ±30°의 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 상기 전체 초소형 LED 소자 중 80 개수% 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리:
    여기서, 상기 실장각은 초소형 LED 소자가 제1 실장전극 또는 제2 실장전극과 수직하게 실장되는 경우의 실장각을 0°로 정의하였을 때 측정된 초소형 LED 소자와 제1 실장전극 또는 제2 실장전극 간의 사이각 중 예각을 의미한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초소형 LED 소자는 제1 도전성 반도체층; 상기 제1 도전성 반도체층상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층상에 형성된 제2 도전성 반도체층;을 포함하고,
    상기 초소형 LED 소자의 활성층과 전극라인이 접촉되어 발생하는 전기적 단락을 방지하기 위해 적어도 활성층 부분의 외부면 전체를 덮는 절연피막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 평균 실장각을 기준으로 ±30°이하의 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 상기 전체 초소형 LED 소자 중 90 개수% 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들에 대한 평균 실장각 ±10°의 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 상기 전체 초소형 LED 소자 중 70개수% 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극 어셈블리.
  6. (1) 베이스 기판, 상기 베이스 기판상에 형성된 제1 실장전극 및 상기 제1 실장전극과 동일평면상에 이격되어 형성된 제2 실장전극을 포함하는 전극라인에 길이가 100㎚ ~ 10㎛이고, 종횡비(Aspect ratio)가 1.2 ~ 100인 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 투입하는 단계; 및
    (2) 상기 제1 실장전극과 제2 실장전극에 초소형 LED 소자의 단부를 각각 연결시키기 위하여 상기 전극라인에 전원을 인가시켜 복수개의 초소형 LED 소자들을 자기정렬 시키는 단계;를 포함하여 초소형 LED 전극어셈블리를 제조하되,
    상기 전원은 전압이 10 ~ 500 Vpp이고 주파수가 50 kHz ~ 1 GHz인 교류전원이며,
    상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들에 대한 평균 실장각 ±30°의 각도 변동범위에 속하는 각도를 실장각으로 갖는 초소형 LED 소자가 상기 전체 초소형 LED 소자 중 80 개수% 이상을 만족하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 초소형 LED 소자는 제1 도전성 반도체층; 상기 제1 도전성 반도체층상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층상에 형성된 제2 도전성 반도체층;을 포함하고,
    상기 초소형 LED 소자의 활성층과 전극라인이 접촉되어 발생하는 전기적 단락을 방지하기 위해 적어도 활성층 부분의 외부면 전체를 덮는 절연피막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 (1)단계는
    1-1) 베이스 기판, 상기 베이스 기판상에 형성된 제1 실장전극 및 상기 제1 실장전극과 동일평면상에 이격되어 형성된 제2 실장전극을 포함하는 전극라인을 제조하는 단계;
    1-2) 상기 베이스 기판상에 초소형 LED 소자가 실장되는 전극라인 영역을 둘러싸는 절연 격벽(barrier)을 형성시키는 단계; 및
    1-3) 상기 절연 격벽으로 둘러싸인 전극라인 영역에 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 용액을 투입하는 단계;를 포함하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 전원은 전압이 35 ~ 250 Vpp이고 주파수가 90 kHZ ~ 100 MHz인 교류전원인 포함하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리 제조방법.
  10. 동일평면상에 상호 이격된 제1 실장전극과 제2 실장전극을 포함하는 전극라인 및 소자의 장축방향 일단부가 상기 제1 실장전극과 접촉하고, 타단부가 상기 제2 실장전극에 접촉하는 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 초소형 LED 전극어셈블리에 있어서,
    상기 초소형 LED 소자는 길이가 100㎚ ~ 10㎛이고, 종횡비(Aspect ratio)는 1.2 ~ 100이며,
    상기 초소형 LED 전극어셈블리는 하기 수학식 1에 따른 편광비(polarization ratio)가 0.25 이상인 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극 어셈블리:
    [수학식 1]
    Figure 112016037097614-pat00003

    상기 수학식 1에서 Imax 및 Imin은 초소형 LED 전극어셈블리의 발광면 상부에 편광판을 위치시킨 후, 편광판의 편광축을 -90°~ +90°까지 회전시키면서 측정된 빛의 최대 강도와 최소 강도를 의미한다.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수학식 1에 따른 편광비는 0.40 이상인 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극 어셈블리.
  12. 동일평면상에 상호 이격된 제1 실장전극과 제2 실장전극을 포함하는 전극라인 및 소자의 장축방향 일단부가 상기 제1 실장전극과 접촉하고, 타단부가 상기 제2 실장전극에 접촉하는 복수개의 초소형 LED 소자를 포함하는 초소형 LED 전극어셈블리에 있어서,
    상기 초소형 LED 소자는 길이가 100㎚ ~ 10㎛이고, 종횡비(Aspect ratio)는 1.2 ~ 100이며,
    상기 초소형 LED 전극어셈블리에서 발광하는 전체 초소형 LED 소자들의 평균 실장각이 30°이하를 만족하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리:
    이때, 상기 평균 실장각은 초소형 LED 소자가 제1 실장전극 또는 제2 실장전극과 수직하게 실장되는 경우의 실장각도를 0°로 기준하였을 때 측정된 초소형 LED 소자와 제1 실장전극 또는 제2 실장전극 간의 사이각 중 예각을 실장각으로 했을 때 평균값을 의미한다.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 평균실장각도는 15° 이하인 것을 만족하는 것을 특징으로 하는 편광을 출사하는 초소형 LED 전극어셈블리.
  14. 지지체; 및
    상기 지지체 내부에 구비된 제1항, 제10항 및 제12항 중 어느 하나 이상의 초소형 LED 전극어셈블리;를 포함하는 LED 편광램프.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 초소형 LED 전극어셈블리는 UV 초소형 LED 소자, 청색 초소형 LED 소자, 녹색 초소형 LED 소자, 황색 초소형 LED 소자, 호박색 초소형 LED 소자 및 적색 초소형 LED 소자 중 1종의 소자를 포함하는 LED 편광램프.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 지지체는 컵 형상이며,
    상기 컵 내부에 구비되고, 초소형 LED 전극어셈블리로부터 조사된 광에 의해 여기되는 형광체를 더 포함하는 LED 편광램프.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 램프는 복수개의 초소형 LED 전극어셈블리를 포함하고,
    상기 복수개의 초소형 LED 전극어셈블리 각각은 독립적으로 UV 초소형 LED 소자, 청색 초소형 LED 소자, 녹색 초소형 LED 소자, 황색 초소형 LED 소자, 호박색 초소형 LED 소자 및 적색 초소형 LED 소자 중 1 종의 소자를 포함하는 LED 편광램프.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수개의 초소형 LED 전극어셈블리는 선배열 또는 면배열로 배열되는 LED 편광램프.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 초소형 LED전극어셈블리가 UV 초소형 LED소자를 포함하는 경우 상기 형광체는 청색, 황색, 녹색, 호박색 및 적색 중 적어도 하나 이상이고,
    상기 초소형 LED전극어셈블리가 청색 초소형 LED소자인 경우 상기 형광체는 황색, 녹색, 호박색 및 적색 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 LED 편광램프.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 LED 편광램프는 백색광을 조사하는 것을 특징으로 하는 LED 편광램프.
KR1020150161292A 2015-11-17 2015-11-17 편광을 출사하는 초소형 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 led 편광램프 KR101627365B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150161292A KR101627365B1 (ko) 2015-11-17 2015-11-17 편광을 출사하는 초소형 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 led 편광램프
US15/355,024 US10145518B2 (en) 2015-11-17 2016-11-17 Nano-scale light-emitting diode (LED) electrode assembly emitting polarized light, method of manufacturing the same, and polarized LED lamp having the same
US16/206,982 US10641439B2 (en) 2015-11-17 2018-11-30 Nano-scale light-emitting diode (LED) electrode assembly emitting polarized light, method of manufacturing the same, and polarized LED lamp having the same
US16/866,383 US11112070B2 (en) 2015-11-17 2020-05-04 Nano-scale light-emitting diode (LED) electrode assembly emitting polarized light, method of manufacturing the same, and polarized led lamp having the same
US17/467,163 US11635176B2 (en) 2015-11-17 2021-09-03 Nano-scale light-emitting diode (LED) electrode assembly emitting polarized light, method of manufacturing the same, and polarized LED lamp having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150161292A KR101627365B1 (ko) 2015-11-17 2015-11-17 편광을 출사하는 초소형 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 led 편광램프

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101627365B1 true KR101627365B1 (ko) 2016-06-08

Family

ID=56193926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150161292A KR101627365B1 (ko) 2015-11-17 2015-11-17 편광을 출사하는 초소형 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 led 편광램프

Country Status (2)

Country Link
US (4) US10145518B2 (ko)
KR (1) KR101627365B1 (ko)

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101730927B1 (ko) * 2016-07-21 2017-04-27 피에스아이 주식회사 휘도가 향상된 초소형 led 전극어셈블리 및 그 제조방법
KR101782889B1 (ko) * 2016-07-21 2017-09-28 피에스아이 주식회사 휘도가 향상된 풀-컬러 led 디스플레이 및 그 제조방법
KR101874993B1 (ko) * 2016-12-28 2018-07-05 피에스아이 주식회사 전기적 컨택이 향상된 초소형 led 전극 어셈블리 및 이의 제조방법
US10236324B1 (en) 2017-09-15 2019-03-19 Samsung Display Co., Ltd. Full-color light emitting diode display having improved luminance and method of manufacturing the same
US10361246B2 (en) 2017-09-15 2019-07-23 Samsung Display Co., Ltd. Ultra-small LED electrode assembly having improved luminance and method of manufacturing the same
KR20190099620A (ko) 2018-02-19 2019-08-28 한국산업기술대학교산학협력단 나노 입자를 이용한 고효율 led
KR20190099616A (ko) 2018-02-19 2019-08-28 한국산업기술대학교산학협력단 나노 금속 격자를 이용한 편광 led
KR20190137742A (ko) * 2019-12-02 2019-12-11 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR102053217B1 (ko) * 2018-03-22 2020-01-09 삼성디스플레이 주식회사 초소형 led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR20200031743A (ko) * 2018-09-14 2020-03-25 삼성디스플레이 주식회사 발광 표시 장치의 제조 장치
KR20200034905A (ko) * 2018-09-21 2020-04-01 삼성디스플레이 주식회사 발광 표시 장치의 제조 장치 및 제조 방법
KR20200124195A (ko) * 2019-12-02 2020-11-02 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR20210094507A (ko) * 2020-10-23 2021-07-29 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
WO2021241896A1 (ko) * 2020-05-25 2021-12-02 국민대학교 산학협력단 마이크로-나노핀 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광원
KR20210145497A (ko) * 2020-05-25 2021-12-02 국민대학교산학협력단 마이크로-나노핀 led 전극어셈블리 및 이의 제조방법
KR20210153393A (ko) * 2020-06-10 2021-12-17 국민대학교산학협력단 마이크로-나노핀 led 소자를 포함하는 광원 및 이를 포함하는 기기
KR20220010783A (ko) * 2020-07-20 2022-01-27 광운대학교 산학협력단 외부 광원에서 조사되는 빛의 세기를 조절하여 일방향의 극성 배열성을 향상시킨 초소형 led의 전극 어셈블리 및 그 제조방법
KR20220019133A (ko) * 2020-08-06 2022-02-16 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR20220062465A (ko) * 2018-06-22 2022-05-17 삼성디스플레이 주식회사 전기적 컨택이 향상된 초소형 led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR20220091702A (ko) * 2020-12-23 2022-07-01 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR20220127781A (ko) * 2017-08-07 2022-09-20 삼성디스플레이 주식회사 발광 장치
KR20230019588A (ko) * 2021-08-02 2023-02-09 국민대학교산학협력단 초박형-led 유연 스킨 패치 및 이의 제조방법

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101627365B1 (ko) 2015-11-17 2016-06-08 피에스아이 주식회사 편광을 출사하는 초소형 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 led 편광램프
KR101845907B1 (ko) * 2016-02-26 2018-04-06 피에스아이 주식회사 초소형 led 모듈을 포함하는 디스플레이 장치
KR102587215B1 (ko) * 2016-12-21 2023-10-12 삼성디스플레이 주식회사 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치
US11961875B2 (en) 2017-12-20 2024-04-16 Lumileds Llc Monolithic segmented LED array architecture with islanded epitaxial growth
US20190198720A1 (en) 2017-12-22 2019-06-27 Lumileds Llc Particle systems and patterning for monolithic led arrays
US10804431B2 (en) 2018-02-02 2020-10-13 Academia Sinica Polarization-selecting nano light-emitting diodes
CN110137125B (zh) * 2018-02-08 2021-04-06 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种led灯珠的芯片剥离方法
US10811460B2 (en) 2018-09-27 2020-10-20 Lumileds Holding B.V. Micrometer scale light emitting diode displays on patterned templates and substrates
US10923628B2 (en) 2018-09-27 2021-02-16 Lumileds Llc Micrometer scale light emitting diode displays on patterned templates and substrates
US11271033B2 (en) 2018-09-27 2022-03-08 Lumileds Llc Micro light emitting devices
US10964845B2 (en) 2018-09-27 2021-03-30 Lumileds Llc Micro light emitting devices
KR102592426B1 (ko) * 2019-01-02 2023-10-23 삼성디스플레이 주식회사 잉크젯 프린팅 장치, 쌍극자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법
KR102626452B1 (ko) * 2019-01-15 2024-01-18 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자를 포함하는 표시 장치
KR102664924B1 (ko) 2019-02-11 2024-05-14 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자 용매, 이를 포함하는 발광 소자 잉크 및 표시 장치의 제조 방법
US11271032B2 (en) * 2019-06-20 2022-03-08 Samsung Display Co., Ltd. Display device
KR102669163B1 (ko) * 2019-07-12 2024-05-28 삼성디스플레이 주식회사 화소, 이를 구비한 표시 장치 및 그의 제조 방법
US10964675B1 (en) * 2019-09-20 2021-03-30 Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. Display device and manufacturing method thereof
CN110690328B (zh) * 2019-10-16 2021-05-18 福州大学 一种基于波长下转换的无电学接触μLED发光器件
US11869880B2 (en) 2019-11-05 2024-01-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of transferring micro-light emitting diode for LED display
US11404473B2 (en) 2019-12-23 2022-08-02 Lumileds Llc III-nitride multi-wavelength LED arrays
US11923398B2 (en) 2019-12-23 2024-03-05 Lumileds Llc III-nitride multi-wavelength LED arrays
US11942507B2 (en) 2020-03-11 2024-03-26 Lumileds Llc Light emitting diode devices
US11848402B2 (en) 2020-03-11 2023-12-19 Lumileds Llc Light emitting diode devices with multilayer composite film including current spreading layer
US11735695B2 (en) 2020-03-11 2023-08-22 Lumileds Llc Light emitting diode devices with current spreading layer
US11569415B2 (en) 2020-03-11 2023-01-31 Lumileds Llc Light emitting diode devices with defined hard mask opening
KR20220028944A (ko) * 2020-08-31 2022-03-08 삼성전자주식회사 나노 막대 발광 소자 및 그 제조 방법
US11626538B2 (en) 2020-10-29 2023-04-11 Lumileds Llc Light emitting diode device with tunable emission
US11901491B2 (en) 2020-10-29 2024-02-13 Lumileds Llc Light emitting diode devices
US11631786B2 (en) 2020-11-12 2023-04-18 Lumileds Llc III-nitride multi-wavelength LED arrays with etch stop layer
US11955583B2 (en) 2020-12-01 2024-04-09 Lumileds Llc Flip chip micro light emitting diodes
US11705534B2 (en) 2020-12-01 2023-07-18 Lumileds Llc Methods of making flip chip micro light emitting diodes
US11600656B2 (en) 2020-12-14 2023-03-07 Lumileds Llc Light emitting diode device
CN113782664B (zh) * 2021-09-10 2023-12-01 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板及其制备方法和绑定结构及其制备方法
US11935987B2 (en) 2021-11-03 2024-03-19 Lumileds Llc Light emitting diode arrays with a light-emitting pixel area

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120012381A (ko) * 2010-07-29 2012-02-09 내셔널 칭화 유니버시티 3족 질화물 발광다이오드 및 그 형성방법
JP2014057050A (ja) * 2012-08-10 2014-03-27 Panasonic Corp 半導体発光装置
KR101436123B1 (ko) * 2013-07-09 2014-11-03 피에스아이 주식회사 초소형 led를 포함하는 디스플레이 및 이의 제조방법
KR20150006798A (ko) * 2013-07-09 2015-01-19 피에스아이 주식회사 초소형 led 전극어셈블리 및 이의 제조방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4083866B2 (ja) * 1998-04-28 2008-04-30 シャープ株式会社 半導体レーザ素子
KR101471859B1 (ko) * 2008-11-27 2014-12-11 삼성전자주식회사 발광 다이오드
KR20150098246A (ko) * 2010-09-01 2015-08-27 샤프 가부시키가이샤 발광 소자 및 그 제조 방법, 발광 장치의 제조 방법, 조명 장치, 백라이트, 표시 장치 및 다이오드
KR101429095B1 (ko) 2013-07-09 2014-08-12 피에스아이 주식회사 초소형 led 전극어셈블리를 이용한 led 램프
KR101628345B1 (ko) 2014-07-08 2016-06-09 피에스아이 주식회사 초소형 led 전극어셈블리의 제조방법
KR101672781B1 (ko) * 2014-11-18 2016-11-07 피에스아이 주식회사 수평배열 어셈블리용 초소형 led 소자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 수평배열 어셈블리
US10964857B2 (en) * 2015-05-30 2021-03-30 Universites Gent Planar aligned nanorods and liquid crystal assemblies
KR101627365B1 (ko) * 2015-11-17 2016-06-08 피에스아이 주식회사 편광을 출사하는 초소형 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 led 편광램프

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120012381A (ko) * 2010-07-29 2012-02-09 내셔널 칭화 유니버시티 3족 질화물 발광다이오드 및 그 형성방법
JP2014057050A (ja) * 2012-08-10 2014-03-27 Panasonic Corp 半導体発光装置
KR101436123B1 (ko) * 2013-07-09 2014-11-03 피에스아이 주식회사 초소형 led를 포함하는 디스플레이 및 이의 제조방법
KR20150006798A (ko) * 2013-07-09 2015-01-19 피에스아이 주식회사 초소형 led 전극어셈블리 및 이의 제조방법

Cited By (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101782889B1 (ko) * 2016-07-21 2017-09-28 피에스아이 주식회사 휘도가 향상된 풀-컬러 led 디스플레이 및 그 제조방법
KR101730927B1 (ko) * 2016-07-21 2017-04-27 피에스아이 주식회사 휘도가 향상된 초소형 led 전극어셈블리 및 그 제조방법
US11495585B2 (en) 2016-12-28 2022-11-08 Samsung Display Co., Ltd. Nanoscale LED electrode assembly having improved electrical contact and manufacturing method thereof
KR101874993B1 (ko) * 2016-12-28 2018-07-05 피에스아이 주식회사 전기적 컨택이 향상된 초소형 led 전극 어셈블리 및 이의 제조방법
US10867972B2 (en) 2016-12-28 2020-12-15 Samsung Display Co., Ltd. Nanoscale LED electrode assembly having improved electrical contact and manufacturing method thereof
US10497680B2 (en) 2016-12-28 2019-12-03 Samsung Display Co., Ltd. Nanoscale LED electrode assembly having improved electrical contact and manufacturing method thereof
KR20220127781A (ko) * 2017-08-07 2022-09-20 삼성디스플레이 주식회사 발광 장치
KR102656107B1 (ko) 2017-08-07 2024-04-09 삼성디스플레이 주식회사 발광 장치
US11195877B2 (en) 2017-09-15 2021-12-07 Samsung Display Co., Ltd. Ultra-small LED electrode assembly having improved luminance and method of manufacturing the same
US11869920B2 (en) 2017-09-15 2024-01-09 Samsung Display Co., Ltd. Ultra-small LED electrode assembly having improved luminance and method of manufacturing the same
US11800768B2 (en) 2017-09-15 2023-10-24 Samsung Display Co., Ltd. Full-color light emitting diode display having improved luminance and method of manufacturing the same
US10361246B2 (en) 2017-09-15 2019-07-23 Samsung Display Co., Ltd. Ultra-small LED electrode assembly having improved luminance and method of manufacturing the same
US10236324B1 (en) 2017-09-15 2019-03-19 Samsung Display Co., Ltd. Full-color light emitting diode display having improved luminance and method of manufacturing the same
US11018195B2 (en) 2017-09-15 2021-05-25 Samsung Display Co., Ltd. Full-color light emitting diode display having improved luminance and method of manufacturing the same
KR20190099620A (ko) 2018-02-19 2019-08-28 한국산업기술대학교산학협력단 나노 입자를 이용한 고효율 led
KR20190099616A (ko) 2018-02-19 2019-08-28 한국산업기술대학교산학협력단 나노 금속 격자를 이용한 편광 led
KR102053217B1 (ko) * 2018-03-22 2020-01-09 삼성디스플레이 주식회사 초소형 led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR102524797B1 (ko) 2018-06-22 2023-04-24 삼성디스플레이 주식회사 전기적 컨택이 향상된 초소형 led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR20220062465A (ko) * 2018-06-22 2022-05-17 삼성디스플레이 주식회사 전기적 컨택이 향상된 초소형 led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR20200031743A (ko) * 2018-09-14 2020-03-25 삼성디스플레이 주식회사 발광 표시 장치의 제조 장치
KR102627216B1 (ko) 2018-09-14 2024-01-23 삼성디스플레이 주식회사 발광 표시 장치의 제조 장치
KR20200034905A (ko) * 2018-09-21 2020-04-01 삼성디스플레이 주식회사 발광 표시 장치의 제조 장치 및 제조 방법
KR102630588B1 (ko) 2018-09-21 2024-01-31 삼성디스플레이 주식회사 발광 표시 장치의 제조 장치 및 제조 방법
KR20190137742A (ko) * 2019-12-02 2019-12-11 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR102282383B1 (ko) 2019-12-02 2021-07-27 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR20200124195A (ko) * 2019-12-02 2020-11-02 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR102171697B1 (ko) 2019-12-02 2020-10-30 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR102359042B1 (ko) 2020-05-25 2022-02-04 국민대학교산학협력단 마이크로-나노핀 led 전극어셈블리 및 이의 제조방법
KR20210145497A (ko) * 2020-05-25 2021-12-02 국민대학교산학협력단 마이크로-나노핀 led 전극어셈블리 및 이의 제조방법
WO2021241896A1 (ko) * 2020-05-25 2021-12-02 국민대학교 산학협력단 마이크로-나노핀 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광원
KR20210153393A (ko) * 2020-06-10 2021-12-17 국민대학교산학협력단 마이크로-나노핀 led 소자를 포함하는 광원 및 이를 포함하는 기기
KR102378757B1 (ko) * 2020-06-10 2022-03-24 국민대학교산학협력단 마이크로-나노핀 led 소자를 포함하는 광원 및 이를 포함하는 기기
KR20220010783A (ko) * 2020-07-20 2022-01-27 광운대학교 산학협력단 외부 광원에서 조사되는 빛의 세기를 조절하여 일방향의 극성 배열성을 향상시킨 초소형 led의 전극 어셈블리 및 그 제조방법
KR102379248B1 (ko) 2020-07-20 2022-03-24 광운대학교 산학협력단 외부 광원에서 조사되는 빛의 세기를 조절하여 일방향의 극성 배열성을 향상시킨 초소형 led의 전극 어셈블리 및 그 제조방법
KR20220019133A (ko) * 2020-08-06 2022-02-16 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR102651505B1 (ko) * 2020-08-06 2024-03-28 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR102527857B1 (ko) * 2020-10-23 2023-05-02 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR20220020306A (ko) * 2020-10-23 2022-02-18 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR102358601B1 (ko) 2020-10-23 2022-02-09 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR20210094507A (ko) * 2020-10-23 2021-07-29 삼성디스플레이 주식회사 Led 전극 어셈블리 및 이의 제조 방법
KR20220091702A (ko) * 2020-12-23 2022-07-01 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR102649713B1 (ko) * 2020-12-23 2024-03-22 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR20230019588A (ko) * 2021-08-02 2023-02-09 국민대학교산학협력단 초박형-led 유연 스킨 패치 및 이의 제조방법
KR102573266B1 (ko) * 2021-08-02 2023-08-31 국민대학교산학협력단 초박형-led 유연 스킨 패치 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20210396360A1 (en) 2021-12-23
US20200332967A1 (en) 2020-10-22
US11112070B2 (en) 2021-09-07
US11635176B2 (en) 2023-04-25
US20170138549A1 (en) 2017-05-18
US10145518B2 (en) 2018-12-04
US20190113185A1 (en) 2019-04-18
US10641439B2 (en) 2020-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101627365B1 (ko) 편광을 출사하는 초소형 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 led 편광램프
KR101490758B1 (ko) 초소형 led 전극어셈블리 및 이의 제조방법
CN110112125B (zh) 利用超小型发光二极管电极组件的发光二极管灯
KR101628345B1 (ko) 초소형 led 전극어셈블리의 제조방법
KR101713818B1 (ko) 초소형 led 소자를 포함하는 전극어셈블리 및 그 제조방법
KR101961209B1 (ko) 초소형 led 전극어셈블리를 포함하는 블랙 led 디바이스 패키지, 이를 포함하는 블랙 led 디스플레이 및 블랙 led 편광램프
KR101770632B1 (ko) 자가 조립형 초소형 led 전극어셈블리 제조용 용매 및 이를 통해 자가 조립형 초소형 led 전극어셈블리를 제조하는 방법
KR101436123B1 (ko) 초소형 led를 포함하는 디스플레이 및 이의 제조방법
KR101730929B1 (ko) 선택적 금속오믹층을 포함하는 초소형 led 전극어셈블리 제조방법
KR101782889B1 (ko) 휘도가 향상된 풀-컬러 led 디스플레이 및 그 제조방법
KR101730927B1 (ko) 휘도가 향상된 초소형 led 전극어셈블리 및 그 제조방법
KR101874993B1 (ko) 전기적 컨택이 향상된 초소형 led 전극 어셈블리 및 이의 제조방법
US11869920B2 (en) Ultra-small LED electrode assembly having improved luminance and method of manufacturing the same
KR20240009557A (ko) 풀-컬러 led 디스플레이 및 이의 제조방법
KR102375861B1 (ko) 백투백 구조의 초소형 이중 ｌｅｄ 소자 및 그 제조 방법과 백투백 구조의 초소형 이중 ｌｅｄ 의 전극 어셈블리 및 그 제조방법
CN118263366A (en) Ultra-thin fin type LED electrode assembly, manufacturing method thereof and light source comprising ultra-thin fin type LED electrode assembly
KR20240009556A (ko) 초박형 핀 led 전극어셈블리, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광원
KR20220091385A (ko) Led 어셈블리 제조방법, led 어셈블리 및 그를 포함하는 디스플레이

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190507

Year of fee payment: 4