KR102335106B1 - 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

발광 소자 패키지 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 발광 소자 패키지는, 발광 구조물, 상기 발광 구조물 상에 형성된 투광성 물질층, 상기 투광성 물질층의 측면의 적어도 일부, 상기 발광 구조물의 측면, 및 상기 발광 구조물의 하면의 적어도 일부를 덮는 지지체;를 포함할 수 있다.

Description

발광 소자 패키지 및 그 제조 방법{Light Emitting Diode package and Method of manufacturing the same}
본 발명의 기술적 사상은 발광 소자 패키지(Light Emitting Diode(LED) package) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 칩 스케일의 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광 소자 패키지는 리드 프레임 기판을 포함하는 패키지 내에 칩을 실장하는 것이 일반적이다. 이 같은 패키지의 경우 별도의 기판이 필요할 뿐만 아니라 패키지 사이즈의 스케일이 커지기 때문에 재료비가 증가하고, 별도 패키지 공정에 따른 총 제조 원가가 높아지는 문제가 있다.
칩 스케일 패키지는 웨이퍼 레벨에서 패키지를 제조하는 것으로, 제조 원가 절감에 효과적이다. 다만, 개별 다이들 사이의 공간인 스트릿 너비(street width)가 감소함에 따라 반사 영역이 감소하여 광 휘도 감소 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 소형화된 칩 스케일의 발광 소자 패키지에 있어서 광 손실을 억제하고 균일한 광 휘도를 출력할 수 있는 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 발광 소자 패키지는, 발광 구조물; 상기 발광 구조물 상에 형성된 투광성 물질층; 및 상기 투광성 물질층의 측면의 적어도 일부, 상기 발광 구조물의 측면, 및 상기 발광 구조물의 하면의 적어도 일부를 덮는 지지체;를 포함하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 발광 구조물의 하면에서 상기 발광 구조물과 연결되는 전극을 더 포함하고, 상기 지지체는 상기 전극을 한정하면서 상기 발광 구조물의 하면을 덮는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 지지체는, 상기 발광 구조물의 하면의 레벨보다 낮은 레벨을 가지는 바닥부와, 상기 발광 구조물의 하면의 레벨보다 높은 레벨을 가지고 상기 투광성 물질층의 측면의 적어도 일부 및 상기 발광 구조물의 측면을 덮는 측벽부를 포함하는 컵 형상(cup shape)인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 측벽부는 상기 투광성 물질층의 측벽과 접하는 제1 측벽과, 상기 발광 구조물의 측벽과 접하는 제2 측벽으로 나뉘고, 상기 제1 측벽에서의 상기 측벽부의 제1 두께는, 상기 제2 측벽에서의 제2 두께보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 측벽은 상기 제1 측벽의 상면을 포함하는 제1 구간과, 상기 제2 측벽의 상면과 접하는 제2 구간으로 나뉘고, 상기 제1 구간의 제3 두께는 상기 제2 구간의 제4 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 투광성 물질층과 상기 측벽부의 경계면은 경사를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 투광성 물질층과 상기 측벽부의 경계면은 계단 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 투광성 물질층의 상면은 볼록한 형상, 평평한 형상 또는 오목한 형상인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 지지체는, 상기 지지체의 하면으로부터 제1 레벨까지 제1 물질로 형성되고, 상기 제1 레벨로부터 상기 지지체의 상면까지 상기 제1 물질과는 다른 제2 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 레벨은 실질적으로 상기 발광 구조물의 하면의 레벨 내지 상기 투광성 물질층의 하면의 레벨의 범위에 있고, 상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 광 반사 효율이 큰 물질인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 지지체의 너비와 상기 발광 구조물의 너비의 차이는 상기 발광 구조물의 너비의 절반보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 지지체는 동일한 물질로 이루어지고 일체(one body)인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 투광성 물질층은 파장 변환층 및 렌즈층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 투광성 물질층은 복수의 파장 변환층들이 적층된 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 발광 소자 패키지는, 발광 구조물; 상기 발광 구조물 상에 형성된 투광성 물질층; 및 상기 발광 구조물의 하면에서 상기 발광 구조물과 연결되는 전극; 상기 발광 구조물의 하면의 레벨보다 낮은 레벨에서 상기 전극을 한정하면서 상기 발광 구조물의 하면을 덮는 바닥부와, 상기 발광 구조물의 하면의 레벨보다 높은 레벨에서 상기 투광성 물질층의 측면의 적어도 일부 및 상기 발광 구조물의 측면을 덮는 측벽부를 포함하는 지지체;를 포함하는 발광 소자 패키지로서, 상기 발광 소자 패키지의 너비는 상기 지지체의 너비와 실질적으로 동일한 발광 소자 패키지일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지는 측벽부를 갖는 컵 형상(cup shape)의 지지체를 포함함으로써, 웨이퍼 레벨 패키징에 따라 각각의 발광 소자 패키지에 나타날 수 있는 광 손실을 억제하고, 각각의 발광 소자 패키지가 균일한 광 휘도를 갖도록 제조될 수 있다. 즉, 제조 원가 절감 및 품질 향상 효과를 동시에 얻을 수 있다.
도 1a, 도 1b, 도 2a 내지 도 8a는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 단면도들이다.
도 1c 및 도 8b는 각각 도 1a 및 도 8a에서 도시한 발광 소자 패키지의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 제조 방법의 플로 차트이다.
도 10a 내지 도 10j는 도 1a 및 도 1b에서 도시한 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 11L 내지 도 11f는 도 2에서 도시한 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 12a 내지 도 12g는 도 3에서 도시한 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 13a 내지 도 13d는 도 5에서 도시한 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 14는 색 온도 스펙트럼(Planckian spectrum)을 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상을 이용하여 제조된 발광 소자 패키지를 포함하는 백색 발광 패키지 모듈을 나타내는 도면이다.
도 16은 청색 LED 칩(440 ~ 460nm)을 사용한 백색 발광 소자 패키지에 포함되는 응용 분야별 형광체 종류이다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 어셈블리를 나타내는 분리 사시도이다.
도 18은 본 발명의 발광 소자 패키지가 배열되는 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 평판 반도체 발광 장치를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 발광 소자 패키지가 배열되는 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 반도체 발광 장치로서 벌브형 램프를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 발광 소자 패키지 또는 전자 장치를 이용한 조명 시스템이 적용되는 홈 네트워크를 나타내는 도면이다.
첨부 도면에 나타난 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 안되며, 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다. 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려졌으므로, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “갖는다” 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
이하의 설명에서 "상면" 및 "하면"은 각각 도면상에서의 상부와 하부를 지칭한다.
이하의 도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 도면은 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 소자의 실시예를 요부로 나타낸 것이다.
도 1a는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(1)의 단면도이다. 도 1b는 도 1a의 A부분을 나타낸 것으로, 발광 소자 패키지(1)에 포함되는 발광 구조물(11)과 전극(17)의 구조를 예시한 것이다. 도 1c는 도 1a의 발광 소자 패키지(1)의 사시도이다.
도 1a를 참조하면, 발광 소자 패키지(1)는 발광 구조물(11)과, 상기 발광 구조물(11) 상에 형성된 투광성 물질층(13)과, 상기 발광 구조물(11)의 하면(11B)에서 상기 발광 구조물(11)과 연결되는 전극(17)과, 상기 투광성 물질층(13)의 측면(13S), 상기 발광 구조물(11)의 측면(11S), 및 상기 전극(17)을 한정하면서 상기 발광 구조물(11)의 하면(11B)의 적어도 일부를 덮는 컵 형상(cup shape)의 지지체(15)를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(1)의 너비(1Wth)는 상기 지지체(15)의 너비(15Wth)와 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 상기 발광 소자 패키지(1)는 상기 투광성 물질층(13), 상기 발광 구조물(11) 및 상기 전극(17)을 덮는 컵 형상의 상기 지지체(15)를 최외곽으로 가질 수 있다. 상기 발광 구조물(11)의 너비(11Wth)와 상기 발광 소자 패키지(1)의 너비(1Wth)의 차이는 상기 발광 구조물(11)의 너비(11Wth)에 비하여 매우 작은 것으로, 상기 지지체(15)를 최외곽으로 갖는 상기 발광 소자 패키지(1)는 칩 스케일 패키지(chip scale package; CSP)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 지지체(15)의 너비(15Wth)와 상기 발광 구조물(11)의 너비(11Wth)의 차이는 상기 발광 구조물(11)의 너비(11Wth)의 절반보다 작을 수 있다.
상기 발광 구조물(11)은, 도 1b를 함께 참조하면, 제1 도전형 반도체층(11L), 활성층(11M), 및 제2 도전형 반도체층(11N)을 포함하는 적층 구조일 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(11L, 11N)은 각각 p형 및 n형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있다. 반대로, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(11L, 11N)은 각각 n형 및 p형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(11L, 11N)은 질화물 반도체, 예를 들어 AlxInyGa(1-x-y)N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(11L, 11N)은 상기 질화물 반도체 외에도 GaAs계 반도체나 GaP계 반도체로 이루어질 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11L), 상기 활성층(11M), 및 상기 제2 도전형 반도체층(11N)은 에피택셜층일 수 있다.
도 1a에는 도시되지 않았으나, 상기 투광성 물질층(13)이 형성된 상기 발광 구조물(11)의 표면에 요철이 형성될 수 있다. 상기 요철은 상기 발광 구조물(11)로부터 광을 효과적으로 추출시켜 광효율을 개선시킬 수 있다. 상기 요철은 상기 발광 구조물(11)로부터 성장 기판을 제거하는 과정에서 상기 발광 구조물(11)의 표면에 식각 처리하여 얻어질 수 있다. 이에 대해서는 도 10h를 참조하여 후술하도록 한다.
상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(11L, 11N) 사이에 개재되는 활성층(11M)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출할 수 있다. 상기 활성층(11M)은 양자 우물층과 양자 장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자 우물(MQW) 구조, 예를 들어 InGaN/GaN 또는 AlGaN/GaN 구조로 이루어질 수 있다. 또한 상기 활성층(11M)은 단일 양자우물(SQW) 구조일 수 있다. 상기 발광 구조물(11)은 상기 발광 구조물(11)을 구성하는 화합물 반도체의 재질에 따라 청색, 녹색, 적색 또는 자외선 등을 발광할 수 있다. 다만 상기 발광 구조물(11) 상에 파장 변환층을 더 형성하여 상기 발광 구조물(11)로부터 발생하는 광의 파장을 변환시키고 다양한 색의 광을 출력할 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(11L, 11N)은 제1 및 제2 전극(17A, 17B)과 각각 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 도전형 반도체층(11L)은 상기 제2 도전형 반도체층(11N) 및 상기 활성층(11M)을 관통하는 관통홀(T)에 의해 노출될 수 있다. 상기 관통홀(T) 내에서 절연막(12)에 의해 한정되는 공간에 상기 제1 도전형 반도체층(11L)과 연결되도록 상기 제1 전극(17A)이 형성되어 있다. 상기 절연막(12)은 상기 관통홀(T)의 내측벽 및 상기 제2 도전형 반도체층(11N)의 하면에 형성되어 상기 제1 전극(17A)과, 상기 활성층(11M) 및 상기 제2 전극(17B) 사이의 전기적 접속을 방지한다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(11N)은 상기 제2 도전형 반도체층(11N) 상에 형성된 절연막(12)을 관통하여 상기 제2 전극(17B)과 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(17A, 17B)는 각각 1개로 동일한 면에 형성된 구조를 예시하고 있으나, 발광 소자의 구조에 따라 어느 하나의 극성의 전극만이 한 면에 제공될 수 있으며, 또는 적어도 하나의 극성의 전극이 두 개 이상의 전극으로 형성된 구조일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 전극(17A, 17B)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있으며, Ni/Ag, Zn/Ag, Ni/Al, Zn/Al, Pd/Ag, Pd/Al, Ir/Ag. Ir/Au, Pt/Ag, Pt/Al, Ni/Ag/Pt 등과 같이 2층 이상의 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 전극(17A, 17B)은 Ni 또는 Cr과 같은 물질로 형성된 시드층을 포함하고, 도금 공정을 이용하여 Au와 같은 전극 물질로 형성될 수 있다.
도 1b에서 도시한 제1 도전형 반도체층(11L), 활성층(11M), 제2 도전형 반도체층(11N), 제1 전극(17A), 절연층(13), 및 제2 전극(17B)은 발광 구조물(11) 및 전극(17)의 전기적 연결 구조를 예시한 것으로, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 발광 구조물(11)은 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하는 임의의 소자이고, 상기 전극(17)은 상기 발광 구조물(11)에 에너지를 전달하는 다양한 구조를 가질 수 있다.
상기 지지체(15)에 의해 한정되는 공간에서 상기 지지체(15)의 내측벽과 접하고, 상기 발광 구조물(11)의 상면과 접하도록 투광성 물질층(13)이 형성될 수 있다. 상기 투광성 물질층(13)은 투광성의 파장 변환층 및 렌즈층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 파장 변환층은 형광체층일 수 있다. 또한, 상기 파장 변환층은 양자점과 같은 파장 변환 물질을 함유한 수지층으로 이루어질 수 있다. 상기 파장 변환층은 발광 구조물(11)로부터 방출된 광에 의해 여기되어 적어도 일부의 광을 다른 파장의 광으로 변환시킬 수 있다. 상기 파장 변환 물질은 서로 다른 파장의 광을 제공하는 2종 이상의 물질일 수 있다. 발광 구조물(11)로부터 생성된 광은 상기 파장 변환층을 통해 파장이 변환되어 백색광으로 출력될 수 있다. 상기 파장 변환층의 구체적인 물질에 대해서는 도 14 내도 16을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1a에서는 상기 투광성 물질층(13)의 상면이 상기 지지체(15)의 상면과 동일한 레벨을 갖도록 형성되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 투광성 물질층(13)의 상면은 상기 지지체(15)의 상면의 레벨보다 높은 레벨을 갖도록 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 투광성 물질층(13)의 상면은 평평한 형상, 볼록한 형상, 또는 오목한 형상 등 필요에 따라 다양한 형상일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 투광성 물질층(13)은 상기 지지체(15)의 측벽부(15W)의 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 이에 대해서는 도 4, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 후술하도록 한다.
상기 발광 구조물(11) 상에는 적어도 하나의 파장 변환층, 적어도 하나의 렌즈층, 또는 적어도 하나의 파장 변환층과 적어도 하나의 렌즈층을 포함하는 구조가 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 투광성 물질층(13)은 복수의 파장 변환층이 적층된 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 투광성 물질층(13)은 녹색광을 출력하는 제1 파장 변환층과, 적색광을 출력하는 제2 파장 변환층이 적층된 구조일 수 있다. 이에 대해서는 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
상기 렌즈층은 광학 부재로서, 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈 등 지향각을 변화시킬 수 있는 다양한 구조가 채용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 발광 구조물(11) 상에 렌즈층이 직접 형성될 수 있다.
상기 지지체(15)는 상기 투광성 물질층(13)의 측면(13S), 상기 발광 구조물(11)의 측면(11S), 및 상기 전극(17)을 한정하면서 상기 발광 구조물(11)의 하면(11B)의 적어도 일부를 덮는 컵 형상(cup shape)을 가질 수 있다.
상기 지지체(15)는 측벽부(15W)와 바닥부(15S)를 포함할 수 있다. 상기 측벽부(15W)는 상기 발광 구조물(11)의 하면(11B)의 레벨보다 높고, 상기 투광성 물질층(13)의 측벽(13S) 및 상기 발광 구조물(11)의 측벽(11S)을 덮을 수 있다. 상기 바닥부(15S)는 상기 발광 구조물(11)의 하면(11B)의 레벨보다 낮고, 상기 발광 구조물(11)의 하면(11B)을 덮을 수 있다.. 상기 측벽부(15W)는 상기 투광성 물질층(13)의 측벽(13S)을 감싸는 제1 측벽(15W1)과 상기 발광 구조물(11)의 측벽(11S)을 감싸는 제2 측벽(15W2)을 포함한다. 상기 측벽부(15W)의 상기 제1 측벽(15W1)은 상기 발광 구조물(11)의 상면보다 높은 레벨에서 상기 발광 구조물(11)의 상면을 노출시키도록 상기 제2 측벽(15W2) 위에 형성된다.
상기 측벽부(15W)의 상기 제1 측벽(15W1)은, 서로 인접하게 정렬된 복수의 발광 구조물(11)들을 일괄적으로 패키징하는 공정에서 복수의 발광 구조물(11)들을 구분하는 격벽이 될 수 있다. 상기 측벽부(15W)로 한정되는 공간에 개별 디스펜싱(dispensing) 공정을 통해 투광성 물질층(13)이 복수의 발광 구조물(11)들 상에 각각 형성될 수 있다. 따라서 복수의 발광 구조물(11)들 상에 각각 형성된 상기 투광성 물질층(13)은 목적하는 색좌표가 구현되도록 균일하게 형성될 수 있다. 즉, 서로 인접하게 정렬된 복수의 발광 구조물(11)들 상에 투광성 물질층(13)을 일괄적으로 형성할 경우 각 발광 구조물(11)의 위치에 따라 투광성 물질층(13)이 불균일하게 형성되는 문제를 개선할 수 있다. 또한, 상기 측벽부(15W)는 상기 발광 구조물(11)로부터 측면으로 발생하는 광의 손실을 방지하고 광 휘도를 높일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 측벽부(15W)의 상기 제1 측벽(15W1)에서의 제1 두께(T1)는, 상기 제2 측벽(15W2)에서의 제2 두께(T2)보다 작거나 같을 수 있다.
상기 지지체(15)는 고반사성 분말을 함유한 수지일 수 있다. 상기 지지체(15)에 포함된 고반사성 분말은 상기 발광 구조물(11)에서 발생한 광이 상기 지지체(15)로 흡수되거나 발광 구조물(11) 측면으로의 손실을 방지하여 광 휘도를 높일 수 있다. 상기 고반사성 분말은 고반사성을 가진 금속 분말, 예를 들어 Al 또는 Ag 등의 분말을 포함할 수 있다. 고반사성 금속 분말은 지지체(15)가 절연물로서 유지되는 범위에서 적절히 함유될 수 있다. 또한, 상기 고반사성 분말은 세라믹 분말, 예를 들어 TiO2, Al2O3, Nb2O5, Al2O3 및 ZnO로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 지지체(15)의 상기 바닥부(15G) 및 상기 측벽부(15W)의 상기 제2 측벽(15W2)은 상기 측벽부(15W)의 상기 제1 측벽(15W1)보다 광 반사 효율이 큰 물질을 포함할 수 있다. 상기 지지체(15) 중 상기 발광 구조물(11)의 감싸는 영역에 선택적으로 광 반사 효율이 큰 물질을 포함하도록 함으로써, 광전 소자 패키지(1)의 광 휘도를 향상시키는 동시에 제조 비용을 낮출 수 있다.
상기 지지체(15)는 경화성 수지 또는 반경화성 수지일 수 있다. 경화성 수지는 경화 전에 유동성을 가지면서, 열 또는 자외선과 같은 에너지가 인가되면 경화될 수 있는 수지일 수 있다. 반경화(semi-curing)는 완전 경화되지 않은 상태이지만 취급성 또는 가공성을 갖는 정도로 경화가 진행된 상태를 의미할 수 있다. 반경화된 수지체는 적절한 온도에서 압착시킴으로써 발광 구조물(11)의 표면과 접합된 형태로 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 지지체(15)는 동일한 물질로 이루어지고, 일체(one body)일 수 있다. 즉, 상기 지지체(15)는 동일한 물질을 몰딩하여 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 지지체(15)의 상기 바닥부(15G)는 상기 측벽부(15W)보다 지지 강도가 높은 물질을 포함할 수 있다. 상기 지지체(15)의 물성과 관련한 상세한 설명은 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.
상기 지지체(15)는 외부 회로와 연결하는 전극(17)과 구분하여 전기적 절연성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 지지체(15)는 실리콘 수지(Silicone resin), 에폭시 수지(epoxy resin) 또는 그 혼합 수지일 수 있다.
도 1c를 함께 참조하면, 컵 형상의 지지체(15)는 상기 발광 구조물(11), 상기 투광성 물질층(13), 및 상기 전극(17)을 감싸도록 형성되어 있다. 상기 지지체(15)의 측벽부(15W)는 상기 발광 구조물(11)로부터 발생한 광이 손실되는 것을 방지하여 광 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한 상기 지지체(15)의 측벽부(15W)는, 웨이퍼 레벨에서 투광성 물질층(13)을 형성할 때 개별 디스펜싱 공정을 가능하게 하는 구조이다. 이에 따라 웨이퍼 레벨로 제조된 각각의 발광 소자 패키지(1)가 목적하는 색좌표를 갖도록 제조될 수 있다.
일반적으로, 웨이퍼 레벨로 제조되는 칩 스케일 패키지의 경우 웨이퍼 면적 내에서 확보 가능한 발광 소자의 수는 제조 원가와 밀접한 관계일 수 있다. 그러나, 웨이퍼 면적 내에서 발광 소자 수를 증가할수록 인접한 발광 소자간의 간격이 감소하므로, 발광 소자의 가장자리로부터 발광 소자 패키지의 가장자리까지의 간격이 작아져 광 반사 영역이 감소하고 광 손실이 발생할 수 있다. 즉, 웨이퍼 면적 내에 형성되는 발광 소자 수와 광휘도는 트레이드 오프 관계일 수 있다. 또한, 웨이퍼 상에 투광성 물질층을 일괄적으로 도포할 경우 웨이퍼의 면적이 증가함에 따라 각각의 발광 소자가 균일한 색좌표를 갖도록 제조하는 데 한계가 있을 수 있다.
반면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지(1)는 측벽부(15W)를 갖는 컵 형상의 지지체(15)를 포함함으로써, 웨이퍼 레벨 패키징에 따라 각각의 발광 소자 패키지에 나타날 수 있는 광 손실을 억제하고, 각각의 발광 소자 패키지가 목적하는 색좌표를 갖도록 제조될 수 있다. 즉, 제조 원가 절감 및 품질 향상 효과를 동시에 얻을 수 있다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(2)의 단면도이다. 도 2는 도 1에서 설명한 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 지지체(25)의 내측벽의 일부가 경사를 가지는 차이가 있다. 도 1과 중복되는 참조 부호는 동일한 부재를 나타내며, 중복되는 내용은 간략히 설명한다.
도 2를 참조하면, 지지체(25)는 측벽부(25W)와 바닥부(25G)를 포함한다. 상기 측벽부(25W)는 발광 구조물(11)의 하면의 레벨보다 높고 상기 투광성 물질층(23)의 측벽 및 상기 발광 구조물(11)의 측벽을 덮을 수 있다. 상기 바닥부(25G)는 상기 발광 구조물(11)의 하면의 레벨보다 낮고, 상기 발광 구조물(11)의 하면을 덮을 수 있다. 상기 측벽부(25W)는 상기 투광성 물질층(23)의 측벽을 감싸는 제1 측벽(25W1)과 상기 발광 구조물(11)의 측벽을 감싸는 및 제2 측벽(25W2)을 포함한다. 상기 측벽부(25W)의 상기 제1 측벽(25W1)은 상기 발광 구조물(11)의 상면보다 높은 레벨에서 상기 발광 구조물(11)의 상면을 노출시키도록 상기 제2 측벽(25W2) 위에 형성된다.
상기 측벽부(25W)와 상기 투광성 물질층(23)의 경계면(23-25I)은 경사를 가질 수 있다. 즉, 상기 투광성 물질층(23)의 측벽을 덮는 상기 제1 측벽(25W1)은 상측에서 하측으로 갈수록 넓어지는 형상을 가질 수 있다. 이 경우에도, 상기 측벽부(25W)와 상기 발광 구조물(11)의 경계면(11-25I)은 경사를 가지지 않을 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2에서는 상기 측벽부(25W)와 상기 투광성 물질층(23)의 경계면(23-25I)이 일정한 기울기(constant gradient)를 갖는 경사(slope)를 가진 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 측벽부(25W)와 상기 투광성 물질층(23)의 경계면(23-25I)은 복수의 기울기들을 포함하는 경사가 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(3)의 단면도이다. 도 3은 도 1에서 설명한 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 지지체(25)의 내측벽의 일부가 계단 형상을 가지는 차이가 있다.
도 3을 참조하면, 지지체(35)는 발광 구조물(11)의 하면의 레벨보다 높은 레벨을 가지고 상기 투광성 물질층(33)의 측벽 및 상기 발광 구조물(11)의 측벽을 덮는 측벽부(35W)와, 상기 발광 구조물(11)의 하면의 레벨보다 낮은 레벨을 가지고 상기 발광 구조물(11)의 하면을 덮는 바닥부(35G)를 포함한다.
상기 측벽부(35W)는 상기 투광성 물질층(33)의 측벽을 감싸는 제1 측벽(35W1)과 상기 발광 구조물(11)의 측벽을 감싸는 및 제2 측벽(35W2)을 포함한다. 상기 측벽부(35W)의 상기 제1 측벽(35W1)은 상기 발광 구조물(11)의 상면보다 높은 레벨에서 상기 발광 구조물(11)의 상면을 노출시키도록 상기 제2 측벽(35W2) 위에 형성된다.
이 때, 상기 제1 측벽(35W1)은 상기 제1 측벽(35W1)의 상면을 포함하는 제1 구간(S1)과, 상기 제2 측벽(35W2)의 상면과 접하는 제2 구간(S2)으로 나뉘고,
상기 제1 구간(S1)의 제3 두께(T3)는 상기 제2 구간(S2)의 제4 두께(T4)보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 투광성 물질층(33)과 상기 측벽부(35W)의 경계면(33-35I)은 계단 형상을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(4)의 단면도이다. 도 4는 도 1에서 설명한 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 투광성 물질층(43)의 상면이 볼록한 형상을 가지는 차이가 있다.
도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지(4)는 발광 구조물(11)과, 상기 발광 구조물(11) 상에 형성되고 볼록한 형상의 상면(43T2)을 가지는 투광성 물질층(43)과, 상기 발광 구조물(11)의 하면에서 상기 발광 구조물(11)과 연결되는 전극(17)과, 상기 투광성 물질층(43)의 측면, 상기 발광 구조물(11)의 측면, 및 상기 전극(17)을 한정하면서 상기 발광 구조물(11)의 하면의 적어도 일부를 덮는 컵 형상(cup shape)의 지지체(15)를 포함할 수 있다. 상기 투광성 물질층(43)의 볼록한 형상의 상면(43T2)은 상기 발광 구조물(11)로부터 발생한 광을 상기 투광성 물질층(43)의 중심부로 집중시킬 수 있어 광휘도를 높일 수 있다. 상기 투광성 물질층(43)의 상면(43T2)은 상기 지지체(15)의 측벽부(15W)의 상면보다 높게 형성될 수 있다.
도 4에서는 상기 투광성 물질층(43)은 볼록한 형상의 상면(43T2)을 가지는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 투광성 물질층(43)의 상면은 필요에 따라 광의 지향각을 변화시킬 수 있는 다양한 구조가 채용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 투광성 물질층(43)은 평평한 형상의 상면(43T1) 또는 오목한 형상의 상면(43T3)을 가질 수 있다.
상기 투광성 물질층(43)이 파장 변환층 및/또는 렌즈층을 포함할 수 있는 것은 전술한 바와 같다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(5)의 단면도이다. 도 5는 도 1에서 설명한 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 지지체(55)가 서로 다른 복수의 물질들이 적층된 구조를 가지는 차이가 있다.
도 5를 참조하면, 상기 지지체(55)는 상기 발광 구조물(11)의 주면과 수직한 방향으로 복수의 물질층이 적층된 구조일 수 있다. 즉, 상기 지지체(55)는 상기 지지체(55)의 하면(55B)으로부터 제2 레벨(L2)까지 제2 물질로 형성되고, 상기 제2 레벨(L2)로부터 제1 레벨(L1)까지 제1 물질로 형성될 수 있다. 이 때 상기 제1 레벨(L1)은 상기 제2 레벨(L2)보다 높고, 상기 제1 물질은 상기 제2 물질과 다른 물질이다.
상기 제1 레벨(L1)은 상기 지지체(55)의 상면(55T)의 레벨과 동일할 수 있으며, 이 경우 상기 지지체(55)는 상기 제2 레벨(L2)을 기준으로 하부와 상부가 각각 제2 물질과 제1 물질로 형성될 수 있다.
상기 제2 레벨(L2)은 상기 투광성 물질층(13)의 하면(13B)의 레벨 또는 상기 발광 구조물(11)의 상면의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 발광 구조물(11)의 측면은 상기 지지체(55) 중 제2 물질로 이루어진 제2 측벽(55W2) 및 바닥부(55G)에 의해 감싸지고, 상기 투광성 물질층(13)은 상기 지지체(55) 중 제1 물질로 이루어진 제1 측벽(55W1)에 의해 감싸지도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제2 물질은 상기 제1 물질보다 광 반사 효율이 큰 물질로 이루어질 수 있다. 따라서 상기 발광 구조물(11)로부터 발생하는 광이 상기 지지체(55)로 흡수되거나, 상기 발광 구조물(11) 측면으로 손실되지 않도록 보다 효과적으로 반사시킬 수 있다. 즉, 상기 지지체(15) 중 상기 발광 구조물(11)의 감싸는 영역에 선택적으로 광 반사 효율이 큰 물질을 포함하도록 함으로써, 광전 소자 패키지(1)의 광 휘도를 향상시키는 동시에 제조 비용을 낮출 수 있다.
상기 제2 물질은 고반사성 분말을 함유한 수지일 수 있다. 상기 고반사성 분말은 고반사성을 가진 금속 분말, 예를 들어 Al 또는 Ag 등의 분말을 포함할 수 있다. 고반사성 금속 분말은 지지체(55)가 절연물로서 유지되는 범위에서 적절히 함유될 수 있다. 또한, 상기 고반사성 분말은 세라믹 분말, 예를 들어 TiO2, Al2O3, Nb2O5, Al2O3 및 ZnO로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 물질은 상기 제2 물질보다 낮은 농도로 상기 고반사성 분말을 함유한 수지일 수 있다. 또는 상기 제1 물질 및 제2 물질은 실리콘 수지(Silicone resin), 에폭시 수지(epoxy resin) 또는 그 혼합 수지를 포함할 수 있다.
도 5에서는 상기 제2 레벨(L2)이 상기 투광성 물질층(13)의 하면(13B)의 레벨과 동일하게 도시되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 레벨(L2)은 실질적으로 상기 발광 구조물(11)의 하면(11B)의 레벨 내지 상기 투광성 물질층(13)의 하면(13B)의 레벨의 범위에 있을 수 있다. 다만, 필요에 따라 상기 제2 레벨(L2)이 상기 투광성 물질층(13)의 하면보다 높게 형성될 수 있으며, 이 경우 광 반사 효율이 큰 제2 물질이 상기 발광 구조물(11)뿐만 아니라 상기 투광성 물질층(13)의 일부를 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(2)는 상기 발광 구조물(11)에서 발생하는 광을 반사시켜야 할 필요가 큰 상기 지지체(55)의 하부는 광 반사 효율이 큰 물질로 이루어지고, 광 반사 필요성이 상대적으로 적고 구조적 안정성이 필요한 상기 지지체(55)의 상부는 광 반사 효율이 상대적으로 낮지만 지지 강도가 높은 물질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 제조 비용 절감 효과와 품질 향상 효과를 동시에 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(6)의 단면도이다. 도 6은 도 1에서 설명한 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 발광 구조물(11) 상에 복수의 투광성 물질층(63A, 63B)을 적층한 구조를 가지는 차이가 있다.
도 6을 참조하면, 지지체(15)에 의해 한정되는 공간에서 상기 지지체(15)의 내측벽과 접하고, 상기 발광 구조물(11)의 상면과 접하는 제1 투광성 물질층(63A)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 투광성 물질층(63A) 상에 상기 제1 투광성 물질층(63A)과 다른 물질을 포함하는 제2 투광성 물질층(63B)이 형성될 수 있다.
상기 제1 투광성 물질층(63A)은 파장 변환층이고, 상기 제2 투광성 물질층(63B)는 렌즈층일 수 있다. 상기 제2 투광성 물질층(63B)은 광학 부재로서 볼록 렌즈층, 오목 렌즈층, 또는 평평한 렌즈층일 수 있으며, 필요에 따라 광의 지향각을 변화시킬 수 있는 다양한 구조가 채용될 수 있다.
반대로, 상기 제1 투광성 물질층(63A)는 렌즈층이고, 상기 제2 투광성 물질층(63B)는 파장 변환층일 수 있다.
상기 제1 투광성 물질층(63A)과 상기 제2 투광성 물질층(63B)은 평평한 경계면(63I1)을 가지도록 형성될 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 투광성 물질층(63A)과 상기 제2 투광성 물질층(63B)은 오목한 경계면(63I2) 또는 볼록한 경계면(63I3)을 가지도록 형성될 수 있다.
도 6에서는 상기 제1 투광성 물질층(63A)이 상기 지지체(15)의 내측벽과 모두 접하고, 상기 제2 투광성 물질층(63B)은 상기 지지체(15)의 내측벽과 접하지 않는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 투광성 물질층(63A)은 상기 지지체(15)에 의해 한정되는 공간에서 상기 지지체(15)의 내측벽의 하측 일부와 접하고, 상기 제2 투광성 물질층(63B)은 상기 지지체(15)에 의해 한정되는 공간에서 상기 지지체(15)의 내측벽의 상측 일부와 접하도록 형성될 수 있다.
도 6에서는 2개의 투광성 물질층만을 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니고, 3개 이상의 투광성 물질층이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 3개 이상의 투광성 물질층들은 적어도 하나의 파장 변환층과, 적어도 하나의 렌즈층이 적층된 구조일 수 있다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(7)의 단면도이다. 도 7은 도 1에서 설명한 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 발광 구조물(11) 상에 복수의 파장 변환층(73A, 73B)들이 적층된 구조를 가지는 차이가 있다.
도 7을 참조하면, 상기 지지체(15)에 의해 한정되는 공간에서 상기 지지체(15)의 내측벽과 접하고, 상기 발광 구조물(11)의 상면과 접하도록 제1 파장 변환층(73A)과 제2 파장 변환층(73B)이 적층된 구조가 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 파장 변환층(73A)은 녹색광을 출력하는 파장 변환 물질을 포함하고 상기 제2 파장 변환층(73B)은 적색광을 출력하는 파장 변환 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 파장 변환층(73A)이 상부에 위치하고, 상기 제2 파장 변환층(73B)이 하부에 위치할 수 있다. 녹색광으로 변환하는 상기 제1 파장 변환층(73A) 및 적색광으로 변환하는 상기 제2 파장 변환층(73B)을 포함하는 적층 구조는, 상기 발광 구조물(11)로부터 생성된 광을 변환하여 백색광으로 출력시킬 수 있다.
도 7에서는 2개의 파장 변환층만을 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니고, 3층 이상의 파장 변환층이 형성될 수 있다. 또한 상기 3층 이상의 파장 변환층들은 2종 이상의 파장 변환층들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 3층 이상의 파장 변환층들은 2종의 파장 변환층들이 서로 교대로 적층된 구조일 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(8)의 단면도 및 사시도이다. 도 8a 및 도 8b는 도 1a 및 도 1b의 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 투광성 물질층(83)이 지지체(15)의 측벽부(15W)의 상면(15T)을 덮도록 형성되는 차이가 있다.
도 8a를 참조하면, 발광 소자 패키지(8)의 투광성 물질층(83)은, 발광 구조물(11) 상에서 지지체(15)의 측벽부(15W)에 의해 한정되는 공간에 형성된 제1 부분(83A)과, 상기 제1 부분(83A)과 상기 측벽부(15W)의 상면(15T)을 덮도록 형성된 제2 부분(83B)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 측벽부(15W)의 상면(15T)보다 상기 투광성 물질층(83)의 상면(83T)이 더 높게 형성될 수 있다.
도 8a에서는 상기 투광성 물질층(83)의 제2 부분(83B)의 상면이 평평한 형상으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서, 상기 투광성 물질층(83)의 제2 부분(83B)의 상면은 볼록한 형상 또는 오목한 형상일 수 있다.
상기 제1 부분(83A)과 상기 제2 부분(83B)을 포함하는 상기 투광성 물질층(83)은 적어도 하나의 파장 변환층 및/또는 적어도 하나의 렌즈층을 포함할 수 있다.
도 8b를 함께 참조하면, 투광성 물질층(83)은 컵 형상의 지지체(15)의 상면을 덮도록 형성되어 있다. 지지체(15)의 측벽부(15W)는, 웨이퍼 레벨에서 투광성 물질층(83)을 형성할 때 개별 디스펜싱 공정을 가능하게 하는 구조이다. 이에 따라 웨이퍼 레벨로 제조된 각각의 발광 소자 패키지(8)가 목적하는 색좌표를 갖도록 제조될 수 있다. 또한 상기 지지체(15)의 측벽부(15W)는 상기 발광 구조물(11)로부터 발생한 광이 손실되는 것을 방지하여 광 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 제조 방법의 플로 차트이고, 도 10a 내지 도 10j는 도 1a 및 도 1b에서 도시한 발광 소자 패키지(1)의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 도 10c는 도 10b의 B부분을 나타낸 것으로, 예비 발광 구조물(p11)과 전극(17)의 구조를 예시한 것이다. 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타내며, 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
도 9, 도 10a 및 도 10c를 참조하면, 성장 기판(10) 상에 예비 발광 구조물(p11)을 형성한다(S101).
상기 성장 기판(10)은 절연성, 도전성 또는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 성장 기판(10)은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN, SiAl일 수 있다.
상기 성장 기판(10) 상에 예비 제1 도전형 반도체층(p11L), 예비 활성층(p11M), 및 예비 제2 도전형 반도체층(p11N)을 순차적으로 형성한다. 상기 예비 제1 및 예비 제2 도전형 반도체층(p11L, p11N)은 각각 n형 및 p형 불순물을 도핑하여 형성할 수 있다. 반대로 상기 예비 제1 및 예비 제2 도전형 반도체층(p11L, p11N)은 각각 p형 및 n형 불순물을 도핑하여 형성할 수 있다.
도 9, 도 10b 및 도 10c를 참조하면, 예비 발광 구조물(p11) 상에 전극(17)을 형성한다(S103).
도 10c를 참조하면, 제1 및 제2 전극(17A, 17B)은 제1 및 제2 도전형 반도체층(11L, 11N)과 각각 연결되도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 도전형 반도체층(11L)의 적어도 일부가 노출되도록 상기 활성층(11M) 및 상기 제2 도전형 반도체층(11N)을 관통하는 관통홀(T)을 형성할 수 있다. 상기 관통홀(H)은 반응성 이온 에칭(RIE)과 같은 식각 공정이나, 레이저 및 기계 드릴 가공을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 관통홀(T)의 내측벽 및 상기 제2 도전형 반도체층(11N)의 노출면을 덮도록 절연막(12)이 형성될 수 있다. 상기 절연막(12)은 상기 제1 전극(17A)과, 상기 활성층(11M) 및 상기 제2 전극(17B) 사이의 전기적 접속을 방지한다. 상기 제1 전극(17A)은 상기 관통홀(T) 내에서 상기 절연막(12)에 의해 한정되는 공간에 상기 제1 도전형 반도체층(11L)과 연결되도록 형성된다. 상기 제2 전극(17B)은 상기 제2 도전형 반도체층(11N)을 덮는 절연막(12)을 관통하여 상기 제2 도전형 반도체층(11N)과 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(17A, 17B)는 상기 절연막(12) 상에서 더 넓은 너비를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(17A, 17B)는 각각 1개로 동일한 면에 형성된 구조를 예시하고 있으나, 발광 소자의 구조에 따라 어느 하나의 극성의 전극만이 한 면에 제공될 수 있으며, 또는 적어도 하나의 극성의 전극이 두 개 이상의 전극으로 형성된 구조일 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(17A, 17B)은 개별 발광 소자 칩에 각각 제공되도록 형성될 수 있다.
도 10d를 참조하면, 도 10c의 웨이퍼 레벨의 예비 발광 구조물(p11)을 개별 발광 소자 단위로 분리하여 복수의 발광 구조물(11)들을 형성한다(S105). 이 때, 상기 분리 공정은 적어도 한 쌍의 제1 전극(17A) 및 제2 전극(17B)을 포함하도록 분리된다. 상기 분리 공정은 발광 구조물(11)에 크랙(crack)이 발생하는 것을 방지하기 위하여 식각 공정에 의해 수행될 수 있다.
상기 분리 공정 결과 인접한 발광 구조물(11)들은 제1 너비(W1)를 두고 서로 분리될 수 있다. 이 때 인접한 발광 구조물(11)들 사이로 성장 기판(10)의 상면이 노출될 수 있다. 도 10d에는 도시되지 않았으나, 상기 분리 공정에 의하여 인접한 발광 구조물(11)들 사이에 노출된 상기 성장 기판(11)의 상면이 일부 식각될 수 있다.
도 10e를 참조하면, 분리 공정 결과 인접한 발광 구조물(11)들 사이로 노출된 성장 기판(11)의 상부에 홈(groove)(G1)을 형성하는 1차 다이싱(dicing) 공정을 수행한다(S107).
이 때, 상기 홈(G1)의 깊이(D1)는 상기 성장 기판(10)의 두께보다 얕게 형성되어, 개별 발광 구조물(11)들이 완전히 분리되지 않는 정도로 형성될 수 있다. 상기 1차 다이싱 공정에서 결정되는 상기 홈(G1)의 깊이(D1)는 도 1a 내지 도 1c의 측벽부(15W)의 높이일 수 있다. 상기 홈(G1)의 제2 너비(W2)는 인접한 발광 구조물(11) 사이의 제1 너비(W1)보다 작거나 같게 형성될 수 있다.
상기 1차 다이싱 공정은 블레이드 휠, 레이저, 또는 식각 공정에 의해 수행될 수 있다. 블레이드 휠을 이용하는 경우, 다이아몬드 팁형 톱(saw)이 상기 성장 기판(10)의 표면과 접촉하여 상기 성장 기판(10)에 홈(G1)을 형성할 수 있다. 상기 블레이드 휠은 수평 및 수직 방향으로 인접한 발광 구조물(11) 사이에 홈(G1)을 형성하도록 반복적으로 사용될 수 있다. 상기 블레이드 휠의 두께는 목적하는 홈(G1)의 너비에 따라 선택될 수 있다.
상기 1차 다이싱 공정은 레이저를 이용하여 수행될 수 있다. 이 경우, 필요에 따라 상기 레이저의 출력을 변경하여 상기 홈(G1)의 너비를 조정할 수 있다.
또한, 상기 1차 다이싱 공정은 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 리소그래피 공정을 이용하여 도 10d의 결과물 상에 목적하는 홈(G1)을 한정하는 마스크 패턴을 형성하고, 상기 성장 기판(11)의 상부를 식각하여 홈(G1)을 형성할 수 있다. 이 경우, 필요에 따라 상기 식각 가스의 양 및/또는 공급 전압을 조정하여 상기 홈(G1)의 너비를 조정할 수 있다.
상기 식각 공정으로 홈(G1)을 형성하는 경우, 기계적인 진동이 발생하지 않아 발광 구조물(11)에 크랙이 발생하거나 홈(G1)의 에지로부터 크랙이 전파(propagate)되는 문제가 억제될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 홈(G1)을 형성하는 1차 다이싱 공정(S107)은 상기 발광 구조물(11)을 분리하기 위한 분리 공정(S105), 예를 들어 식각 공정과 함께 수행될 수 있다. 이 경우 상기 제1 너비(W1) 및 상기 제2 너비(W2)는 실질적으로 동시에 수행될 수 있다.
도 10f를 참조하면, 성장 기판(10) 내의 홈(G1)을 채우고, 발광 구조물(11)의 측면 및 전극(17)의 측면을 덮도록 예비 지지체(p15)를 형성한다(S109).
구체적으로, 예비 지지체(p15)는 성장 기판(10) 내에 제2 너비(W2)로 형성된 홈(G1)과, 인접한 발광 구조물(11) 사이에 제1 너비(W1)로 형성된 간격과, 복수의 전극(17)들 사이를 채우고, 상기 전극(17)의 상면(17T)을 노출하도록 형성될 수 있다.
상기 성장 기판(10) 내의 상기 홈(G1)에 채워진 예비 지지체(p15) 물질은 예비 측벽부(p15W)를 형성한다. 또한, 상기 지지체 물질 주입 공정에서 결정되는 상기 예비 지지체(p15)의 높이는, 도 1a 내지 도 1c의 지지체(15)의 높이일 수 있다. 상기 예비 지지체(p15)는 상기 홈(G1)의 하면으로부터 상기 전극(17)의 상면까지의 높이(15H)를 가진다. 도 10f에서는 상기 예비 지지체(p15)의 상면이 상기 전극(17)의 상면과 동일한 레벨로 형성되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 예비 지지체(p15)의 상면은 상기 전극(17)의 상면보다 높은 레벨로 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 전극(17)과 전기적으로 연결되는 도전성 구조체가 상기 예비 지지체(p15)를 관통하여 추가적으로 형성될 수 있다.
상기 예비 지지체(p15) 물질은 경화성 수지 또는 반경화성 수지일 수 있다. 경화성 수지는 경화 전에 유동성을 가지면서, 열 또는 자외선과 같은 에너지가 인가되면 경화될 수 있는 수지일 수 있다. 경화성 수지는 다양한 도포 공정, 예를 들어, 스핀 코팅(spin-coating), 스크린 또는 잉크젯 프린팅(printing), 디스펜싱(dispensing)과 같은 액상 수지를 도포한 후 경화시켜 형성할 수지일 수 있다. 반경화성 수지는 반경화된 수지체를 전극(17)이 형성된 면에 접합시키는 방식으로 구현될 수 있다. 반경화(semi-curing)는 완전 경화되지 않은 상태이지만 취급성 또는 가공성을 갖는 정도로 경화가 진행된 상태를 의미할 수 있다. 반경화된 수지체는 적절한 온도에서 압착시킴으로써 발광 구조물(11)의 표면과 접합된 형태로 제공될 수 있다.
상기 예비 지지체(p15) 물질은 상기 수지 물질 내에 고반사성 분말을 포함할 수 있다. 상기 고반사성 분말은 고반사성을 가진 금속 분말이거나 세라믹 분말일 수 있다. 고반사성 금속 분말은 지지체(15)가 절연물로서 유지되는 범위에서 적절히 함유될 수 있다. 예비 지지체(p15)의 물질에 대해서는 도 1a에서 전술한 바와 같다.
도 10g 및 도 10h를 참조하면, 도 10f의 결과물을 뒤집어 성장 기판(10)을 제거할 수 있다(S111). 상기 성장 기판(10)은 기계적 또는 화학적 식각에 의해 제거될 수 있다. 이 경우, 상기 성장 기판(10)은 상기 예비 지지체(p15)의 측벽부(p15W) 상면(15T)의 레벨(15H)과 동일한 레벨까지는 화학적 기계적 연마 방법(Chemical Mechanical Polishing; CMP)(E1)으로 제거될 수 있다. 이어서, 상기 측벽부(p15W) 상면(15T)의 레벨(15H)보다 낮은 레벨에서 상기 예비 측벽부(p15W)에 의해 한정되는 공간에 채워진 잔여 성장 기판(10R)은 화학적 식각(E2)에 의해 선택적으로 제거될 수 있다.
상기 성장 기판(10)를 제거함으로써, 상기 예비 지지체(p15)는 복수의 발광 구조물(11)들 각각의 상면을 노출시키면서 상기 발광 구조물(11) 각각을 고립시키는 폐쇄형 격벽 구조(barrier rib structure) 또는 폐쇄형 셀 구조(closed cell structure)를 형성하게 된다. 인접하는 발광 구조물(11)들은 그 사이에 예비 측벽부(p15W)를 공유한다.
도 10h에는 도시되지 않았으나, 상기 발광 구조물(11)로부터 성장 기판(10)을 제거하는 과정에서 상기 발광 구조물(11)의 표면에 요철이 형성될 수 있다. 요철은 상기 예비 측벽부(p15W)에 의해 한정되는 공간에 채워진 잔여 성장 기판(10R)을 화학적 식각(E2)에 의해 제거하는 과정에서 생성될 수 있다. 또한, 상기 발광 구조물(11)의 표면에 대한 추가적인 식각 처리에 의해 형성될 수 있다.
상기 요철은 상기 발광 구조물(11)로부터 광을 효과적으로 추출시켜 광효율을 개선시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 성장 기판(10)의 일부는 레이저 리프트 오프(laser lift-off) 공정을 이용하여 발광 구조물(11) 및 예비 지지체(p15)로 이루어진 구조체로부터 분리될 수 있다.
도 10i를 참조하면, 예비 지지체(p15)의 내측벽과 발광 구조물에 의해 한정되는 공간에 투광성 물질층(13)을 형성할 수 있다(S113).
상기 투광성 물질층(13)은 개별 디스펜싱(dispensing) 공정을 통해 폐쇄된 격벽 구조를 갖는 상기 예비 지지체(p15) 내부에 각각 형성될 수 있다. 따라서 웨이퍼 레벨로 복수의 발광 소자 패키지(1)들을 일괄적으로 제조하더라도, 각각의 투광성 물질층(13)은 목적하는 색좌표가 구현되도록 균일하게 형성될 수 있다. 즉, 서로 인접하게 정렬된 복수의 발광 구조물(11)들 상에 투광성 물질층(13)을 일괄적으로 형성할 경우 각 발광 구조물(11)의 위치에 따라 투광성 물질층(13)이 불균일하게 형성되는 문제를 개선할 수 있다.
상기 투광성 물질층(13)은 투광성의 파장 변환층 및 렌즈층 중 적어도 하나를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 10i에서는 상기 투광성 물질층(13)의 상면이 평평한 형상이고, 상기 예비 지지체(p15)의 상면과 동일한 레벨을 갖도록 형성되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
도 10j를 참조하면, 도 10i의 예비 지지체(p15)의 측벽부(p15W)의 상면(15T)을 따라 2차 다이싱하여 개별 발광 소자 패키지로 분리할 수 있다(S115).
구체적으로, 상기 발광 구조물(11), 투광성 물질층(13), 전극(17) 및 이를 덮는 예비 지지체(p15)로 이루어진 웨이퍼 레벨의 구조체를 절단 스테이지 상에 탑재한다. 이후 발광 구조물(11), 투광성 물질층(13), 전극(17) 및 이를 덮는 예비 지지체(p15)로 이루어진 구조체를 개별 발광 소자 패키지로 분리하는 개별화(singulation) 공정을 수행할 수 있다. 개별 발광 소자는 폐쇄형 격벽 구조를 가지는 상기 예비 지지체(p15)의 예비 측벽부(p15W)에 의해 구분되어 있다. 따라서, 상기 개별화 공정은 상기 예비 지지체(p15)를 상기 예비 측벽부(p15W)의 상면을 따라 절단하여 발광 소자 패키지(1)를 개별화할 수 있다. 상기 예비 측벽부(p15W)는 상기 개별화 공정에 의해 분리되어 각각의 개별 발광 소자 패키지의 측벽부(15W)가 될 수 있다.
상기 개별화 공정은 소잉 블레이드 휠(sawing blade wheel)을 이용한 절삭 공정(sawing process) 또는 패턴 블레이드를 이용하는 절단 공정(cutting process)을 이용할 수 있다. 상기 블레이드의 형상 또는 너비는 필요에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 다만 상기 블레이드 휠의 너비에 따라 도 10i의 예비 측벽부(p15)에서 제거되는 너비(W3)가 발생할 수 있다. 따라서, 지지체(15)의 측벽부(15W)를 잔존시키기 위하여 상기 블레이드 휠에 의해 제거되는 너비(W3)는 상기 예비 측벽부(p15)의 너비(W2)보다 좁아야 한다.
도 9 내지 도 10j는 상기 발광 소자 패키지가 웨이퍼 레벨로 제조되는 것을 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상에 의한 발광 소자 패키지(1 내지 8)의 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도 10a 내지 도 10j를 참조하여 도 4의 발광 소자 패키지(4)의 제조 방법을 설명하도록 한다. 도 4의 발광 소자 패키지(4)는 상기 도 10a 내지 도 10j의 공정 순서를 거쳐 제조된 도 1a 및 도 1b의 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 도 10i에서 투광성 물질층(13)의 상면은 상기 개별 디스펜싱 공정을 통해 볼록한 형상 또는 오목한 형상으로 조정되어 도 4의 투광성 물질층(43)과 같은 형상으로 제조될 수 있다.
상기 도 10a 내지 도 10j를 참조하여 도 6의 발광 소자 패키지(6)의 제조 방법을 설명하도록 한다. 도 6의 발광 소자 패키지(6)는 상기 도 10a 내지 도 10j의 공정 순서를 거쳐 제조된 도 1a 및 도 1b의 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 도 10i에서 폐쇄된 격벽 구조를 갖는 예비 지지체(p15) 내부에 제1 투광성 물질층(63A)을 형성한 뒤, 상기 제1 투광성 물질층(63A) 상에 순차적으로 제2 투광성 물질층(63B)을 형성할 수 있다.
상기 도 10a 내지 도 10j를 참조하여 도 7의 발광 소자 패키지(7)의 제조 방법을 설명하도록 한다. 도 7의 발광 소자 패키지(7)는 상기 도 10a 내지 도 10j의 공정 순서를 거쳐 제조된 도 1a 및 도 1b의 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 도 10i에서 폐쇄된 격벽 구조를 갖는 예비 지지체(p15) 내부에 제1 파장 변환층(73A)을 형성한 뒤, 상기 제1 파장 변화 물질(73A) 상에 순차적으로 제2 파장 변환층(73B)을 형성할 수 있다.
상기 도 10a 내지 도 10j를 참조하여 도 8a 및 도 8b의 발광 소자 패키지(8)의 제조 방법을 설명하도록 한다. 도 8의 발광 소자 패키지(8)는 상기 도 10a 내지 도 10j의 공정 순서를 거쳐 제조된 도 1a 및 도 1b의 발광 소자 패키지(1)와 유사하나, 도 10i에서 투광성 물질층(13)의 상면이 예비 지지체(p15)의 상면의 높이(15H)보다 높은 레벨을 갖도록 조정되어 도 8a 및 도 8b의 투광성 물질층(83)과 같은 형상으로 제조될 수 있다. 이 경우 상기 투광성 물질층(83)은 지지체(15)의 상면을 덮을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 11a 내지 도 11f는 도 2에서 도시한 발광 소자 패키지(2)의 제조 방법(2)을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
먼저 도 9, 도 10 내지 도 10d을 참조하면, 성장 기판(10) 상에 예비 발광 구조물(p11)을 형성하고(S101), 상기 예비 발광 구조물(p11) 상에 전극(17)을 형성하고(S103), 상기 예비 발광 구조물(p11)을 개별 발광 소자 단위로 분리하여 발광 구조물(11)을 형성한다(S105).
이후, 도 9 및 도 11a를 참조하면, 인접한 발광 구조물(11) 사이의 성장 기판(10)의 상부를 1차 다이싱하여 성장 기판(10) 내에 홈(G2)을 형성할 수 있다(S107). 이 때 상기 홈(G2)은 하부로 갈수록 점차적으로 좁아지도록 형성될 수 있다. 이어서 도 9 및 도 11b를 참조하면, 상기 성장 기판(10) 내의 홈(G2)을 채우고, 상기 발광 구조물(11)의 측면 및 전극(17)의 측면을 덮도록 예비 지지체(p25)를 형성한다(S109). 이때 상기 홈(G2)을 채워 형성된 예비 측벽부(p25W)는 상기 홈(G2)의 형상에 따라 하부로 갈수록 점차적으로 좁아진다.
이후, 도 9, 도 11c 및 도 11d를 참조하면, 앞선 결과물을 뒤집어 상기 성장 기판(11)을 제거한다(S111). 이 경우 상기 성장 기판(10) 중 상기 예비 지지체(p25)의 상면(25T)까지는 화학적 기계적 연마 공정에 의해 제거(E1)되고, 상기 예비 측벽부(p25W)에 의해 한정되는 공간에 위치한 잔여 성장 기판(10R)은 식각 공정에 의해 제거(E2)될 수 있음은 전술한 바와 같다. 상기 제거 공정에 따라, 상기 발광 구조물(11)의 상면을 노출시키면서 인접한 발광 구조물(11) 사이에 격벽이 형성된 폐쇄형 격벽 구조를 가지는 예비 측벽부(p25W)를 형성될 수 있다. 이 때 상기 예비 측벽부(p25W)는 하부로 갈수록 좁아진다.
도 9 및 도 11e를 참조하면, 상기 예비 지지체(p25)와 상기 발광 구조물(11)에 의해 한정되는 공간에 투광성 물질층(23)을 형성한다(S113). 상기 예비 측벽부(p25W)가 하부로 갈수록 좁아지므로, 상기 예비 측벽부(p25W)와 상기 투광성 물질층(23)는 경사가 형성된 경계면(23-25I)을 가진다.
이후, 도 9 및 도 11f를 참조하면, 상기 예비 지지체(p25)의 측벽부(p25W)의 상면(25T)을 따라 2차 다이싱하여 도 1a 내지 도 1c의 개별 발광 소자 패키지(2)를 형성할 수 있다(S115).
도 12a 내지 도 12g는 도 3에서 도시한 발광 소자 패키지(3)의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
먼저 도 9, 도 10a 내지 도 10d을 참조하면, 성장 기판(10) 상에 예비 발광 구조물(p11)을 형성하고(S101), 상기 예비 발광 구조물(p11) 상에 전극(17)을 형성한다(S103).
이후, 도 9 및 도 12a를 참조하면, 예비 발광 구조물(p11)을 개별 발광 소자 단위로 분리하여 발광 구조물(11)을 형성한다(S105). 상기 예비 발광 구조물(p11)의 분리 공정은 상기 예비 발광 구조물(p11)의 크랙 발생을 억제시키기 위해 식각 공정에 의해 수행될 수 있다. 예비 발광 구조물(p11)을 식각하는 과정에서 상기 성장 기판(10)의 상면이 노출된다. 이때, 노출된 상기 성장 기판(10)의 상부의 일부를 함께 식각할 수 있다. 이에 의해 상기 성장 기판(10) 내에 제1 홈(G3)이 형성될 수 있다. 상기 제1 홈(G3)는 인접한 발광 구조물(11) 사이의 너비(W1)와 동일한 너비로 상기 성장 기판(10)의 상면으로부터 소정의 깊이(Y1)만큼 식각될 수 있다.
이후, 도 9 및 도 12b를 참조하면, 상기 제1 홈(G3) 내에 제2 홈(G4)를 더 형성할 수 있다(S107). 즉, 상기 제2 홈(G4)은 상기 제2 홈(G4)의 하면이 상기 제1 홈(G3)의 하면보다 더 낮은 레벨이 형성되도록 구성된다. 상기 성장 기판(10)의 상면으로부터 상기 제2 홈(G4)의 깊이(Y2)는 상기 제1 홈(G3)의 깊이(Y1)보다 깊다. 이 경우에도, 상기 제2 홈(G4)의 깊이(Y2)는 상기 성장 기판(10)의 두께보다는 얕도록 조정된다. 상기 제2 홈(G4)은 소잉 블레이드 휠, 레이저, 또는 식각 공정에 의해 형성될 수 있다.
이후, 도 9 및 도 12c를 참조하면, 상기 성장 기판(10) 내의 상기 제1 및 제2 홈(G3, G4)을 채우고, 발광 구조물(11)의 측면 및 전극(17)의 측면을 덮도록 예비 지지체(p35)를 형성한다(S109). 이때 상기 제1 및 제2 홈(G3, G4)을 채워 형성된 예비 측벽부(p35W)는 상기 제1 및 제2 홈(G3, G4)의 형상에 따라 계단 형상을 가진다.
도 9, 도 12d 및 도 12e를 참조하면, 결과물을 뒤집어 상기 성장 기판(10)을 제거한다(S111). 도 9 및 도 12f를 참조하면, 상기 예비 지지체(p35)와 발광 구조물(11)에 의해 한정되는 공간에 투광성 물질층(33)을 형성한다(S113). 이때, 상기 예비 측벽부(p35W)의 형상에 따라 상기 예비 측벽부(p35W)와 상기 투광성 물질층(33)은 계단 형상의 경계면(33-35I)을 가진다.
이후, 도 9 및 도 12g를 참조하면, 상기 예비 지지체(p35)의 측벽부(p35W)의 상면(35T)을 따라 2차 다이싱하여 도 3의 개별 발광 소자 패키지(3)를 형성할 수 있다(S115).
도 13a 내지 도 13d는 도 5에서 도시한 발광 소자 패키지(5)의 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
먼저 도 9, 도 10a 내지 도 10d을 참조하면, 성장 기판(10) 상에 예비 발광 구조물(p11)을 형성하고(S101), 상기 예비 발광 구조물(p11) 상에 전극(17)을 형성하고(S103), 상기 예비 발광 구조물(p11)을 개별 발광 소자 단위로 분리하여 발광 구조물(11)을 형성한다(S105). 이후 인접한 발광 구조물(11) 사이의 성장 기판(10)의 상부를 1차 다이싱하여 성장 기판(10) 내에 홈(G1)을 형성한다(S107).
이후, 도 9 및 도 13a를 참조하면, 상기 성장 기판(10) 내의 상기 홈(G1)을 채우고, 발광 구조물(11)의 측면 및 전극(17)의 측면을 덮도록 예비 지지체(p55S1, p55S2)를 형성한다(S109). 이 때, 상기 성장 기판(10) 내의 상기 홈(G1)의 적어도 일부를 제1 물질로 채워 제1 예비 지지체(p55S1)를 형성할 수 있다. 이후, 도 9 및 도 13b를 참조하면, 상기 제1 예비 지지체(p55S1)상에서 상기 전극(17)의 상면과 동일한 상면을 가지는 제2 예비 지지체(p55S2)를 형성할 수 있다. 도 13a에서는 상기 제1 물질이 상기 홈(G1)만을 채워 제1 높이(D1)를 가지는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 물질로 이루어진 상기 제1 예비 지지체(p55S1)는 상기 홈(H1)의 일부를 채워 상기 제1 높이(D1)보다 낮은 제2 높이(D2)를 가질 수 있으며, 상기 발광 구조물(11)의 측면의 적어도 일부를 덮어 상기 제1 높이(D1)보다 높은 제3 높이(D3)를 가질 수 있다.
도 9 및 도 13c를 참조하면, 결과물을 뒤집어 상기 성장 기판(10)을 제거하고(S111), 상기 예비 지지체(p55)와 발광 구조물(11)에 의해 한정되는 공간에 투광성 물질층(13)을 형성한다(S113). 상기 투광성 물질층(13)은 개별 디스펜싱(dispensing) 공정을 통해 폐쇄된 격벽 구조를 갖는 상기 예비 지지체(p15) 내부에 각각 형성될 수 있다. 따라서 웨이퍼 레벨로 복수의 발광 소자 패키지(5)들을 일괄적으로 제조하더라도, 각각의 투광성 물질층(13)은 목적하는 색좌표가 구현되도록 균일하게 형성될 수 있다.
이후, 도 9 및 도 13d를 참조하면, 상기 예비 지지체(p55)를 2차 다이싱하여 도 6의 개별 발광 소자 패키지(5)를 형성할 수 있다(S115).
도 14는 색 온도 스펙트럼(Planckian spectrum)을 도시한 그래프이다. 도 1 내지 도 13d에서 설명한 발광 소자 패키지(1 내지 8)는 상기 발광 소자 패키지(1 내지 8)를 구성하는 화합물 반도체의 종류에 따라 청색, 녹색, 적색 또는 자외선 등을 발광할 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(1 내지 8)는 연색성(Color Rendering Index: CRI)을 40 내지 100 수준으로 조절할 수 있다. 또한 색 온도를 2000K에서 20000K 수준으로 다양한 백색광을 발생시킬 수 있으며, 필요에 따라서는 보라색, 청색, 녹색, 적색, 오렌지색의 가시광 또는 적외선을 발생시켜 조명 색을 조절할 수 있다. 또한 식물 성장을 촉진할 수 있는 특수 파장의 광을 발생시킬 수도 있다.
도 14를 참조하면, 상기 청색 발광 소자에 황색, 녹색, 적색 형광체 및/또는 녹색, 적색 발광 소자의 조합으로 만들어지는 백색광은 2개 이상의 피크 파장을 가지며 CIE 1931 좌표계의 (x, y)좌표가 (0.4476, 0.4074), (0.3484, 0.3516), (0.3101, 0.3162), (0.3128, 0.3292), (0.3333, 0.3333)을 잇는 선분 상에 위치할 수 있다. 또는 상기 선분과 흑체 복사 스펙트럼으로 둘러싸인 영역에 위치할 수 있다. 도 14에서 상기 흑체 복사 스펙트럼 하부에 있는 점E(0.3333, 0.3333) 부근의 백색광은 상대적으로 황색계열 성분의 광이 약해진 상태로 사람이 육안으로 느끼기에는 보다 선명한 느낌 또는 신선한 느낌을 가질 수 있는 영역의 조명 광원으로 사용 될 수 있다. 따라서 상기 흑체 복사 스펙트럼 하부에 있는 점E(0.3333, 0.3333) 부근의 백색광을 이용한 조명 제품은 식료품, 의류 등을 판매하는 상가용 조명으로 효과가 좋다.
일부 실시예들에서, 발광 소자 패키지(1 내지 8)의 투광성 물질층(13,23,33,43,53,63,73,83)은 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 아래와 같은 조성식 및 색상을 가질 수 있다.
산화물계 : 황색 및 녹색 (Y, Lu, Se, La, Gd, Sm)3(Ga, Al)5O12:Ce, 청색 BaMgAl10O17:Eu, 3Sr3(PO4)2•CaCl：Eu
실리케이트계 : 황색 및 녹색 (Ba, Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba, Sr)3SiO5:Eu
질화물계 : 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 (La, Gd, Lu, Y, Sc)3Si6N11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu,적색 (Sr, Ca)AlSiN3:Eu, (Sr, Ca)AlSi(ON)3:Eu, (Sr, Ca)2Si5N8:Eu, (Sr, Ca)2Si5(ON)8:Eu, (Sr, Ba)SiAl4N7:Eu
황화물계 : 적색 (Sr, Ca)S:Eu, (Y, Gd)2O2S:Eu, 녹색 SrGa2S4:Eu
플루오라이드(fluoride)계:KSF계 적색 K2SiF6:Mn4+, K3SiF7:Mn4 +
형광체 조성은 기본적으로 화학양론(stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알칼리토금속(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y은 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제등이 추가로 적용될 수 있다. 또한, 형광체 대체 물질로 양자점(quantum dot, QD) 등의 물질들이 적용될 수 있으며, 발광 다이오드에 형광체와 QD를 혼합 또는 단독으로 사용될 수 있다. 양자점은 CdSe, InP 등의 코어(core)(직경 3nm∼10nm)와 ZnS, ZnSe 등의 셸(shell) (두께 0.5nm∼2nm)및 코어-셸의 안정화를 위한 리간드의 구조로 구성될 수 있으며, 크기에 따라 다양한 칼라를 구현할 수 있다.
형광체 또는 양자점(QD)의 도포 방식은 크게 발광 구조물 상에 뿌리는 방식, 또는 막 형태로 덮는 방식, 필름 또는 세라믹 형광체 등의 시트 형태를 부착(attach)하는 방식 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
뿌리는 방식으로는 디스펜싱(dispensing), 스프레이 코팅 등이 일반적이며 디스펜싱은 공압(pneumatic) 방식과 스크루(screw), 리니어(linear) 타입 등의 기계적 방식을 포함한다. 제트(jetting) 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다.
발광 구조물 상에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, 스크린 프린팅 또는 형광체의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며 칩 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.
발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 중 단파장에서 발광하는 광을 재흡수하는 장파장 발광 형광체의 효율을 제어하기 위하여 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체층을 구분할 수 있으며, 발광 다이오드 칩과 형광체 2종 이상의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화하기 위하여 각 층 사이에 DBR (ODR) 층을 포함할 수 있다.
균일 도포막을 형성하기 위하여 형광체를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 발광 구조물 위에 부착할 수 있다.
광 효율, 배광 특성에 차이점을 주기 위하여 리모트 형식으로 광변환 물질을 위치할 수 있으며, 이 때 광변환 물질은 내구성, 내열성에 따라 투광성 고분자, 유리등의 물질 등과 함께 위치한다.
형광체 도포 기술은 발광 소자에서 광특성을 결정하는 가장 큰 역할을 하게 되므로, 형광체 도포층의 두께, 형광체 균일 분산 등의 제어 기술들이 다양하게 연구되고 있다. 양자점도 형광체와 동일한 방식으로 발광 구조물 상에 위치할 수 있으며, 유리 또는 투광성 고분자 물질 사이에 위치하여 광 변환을 할 수도 있다.
발광 구조물을 외부 환경으로부터 보호하거나, 발광 구조물 외부로 나가는 광 추출 효율을 개선하기 위하여 충진재로 투광성 물질을 상기 발광 구조물 상에 위치할 수 있다. 이 때 적용되는 투광성 물질은 에폭시, 실리콘(silicone), 에폭시와 실리콘의 하이브리드 등의 투명 유기 소재가 적용되며, 가열, 광 조사, 시간 경과 등의 방식으로 경화하여 사용할 수 있다. 상기 실리콘은 폴리디메틸실록산을 메틸계로, 폴리메틸페닐실록산을 페닐계로 구분하며, 메틸계와 페닐계에 따라 굴절률, 투습률, 광투과율, 내광안정성, 내열안정성에 차이를 가지게 된다. 또한, 가교제와 촉매제에 따라 경화 속도에 차이를 가지게 되어 형광체 분산에 영향을 준다.
충진재의 굴절률에 따라 광 추출 효율은 차이를 가지게 되며, 청색광이 방출되는 부분의 칩 최외각 매질의 굴절률과 공기 중으로 방출되는 굴절률의 차이를 최소로 해주기 위하여 굴절률이 다른 2종 이상의 실리콘을 순차적으로 적층할 수 있다. 일반적으로 내열 안정성은 메틸계가 가장 안정하며, 페닐계, 하이브리드, 에폭시 순으로 온도 상승에 변화율이 적다. 실리콘은 경도에 따라 젤 타입, 엘라스토머 타입, 수지 타입으로 구분할 수 있다.
광원에서 조사된 빛을 방사상으로 안내하기 위해 발광 구조물 상에 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 렌즈는 기 성형된 렌즈를 발광 구조물 위에 부착하는 방식과 유동성의 유기 용제를 발광 발광 구조물이 실장된 성형틀에 주입하여 고형화하는 방식 등을 포함한다. 렌즈 부착 방식은 칩 상부의 충진재에 직접 부착하거나, 발광 구조물 외곽과 렌즈 외곽만 접착하여 충진재와 공간을 두는 방식 등이 있다. 성형틀에 주입하는 방식으로는 사출 성형(injection molding), 트랜스퍼 성형(transfer molding), 압축 성형(compression molding) 등의 방식이 사용될 수 있다. 렌즈의 형상 (오목, 볼록, 요철, 원뿔, 기하학 구조) 등에 따라 배광 특성이 변형되며, 효율 및 배광 특성의 요구에 맞게 변형이 가능하다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상을 이용하여 제조된 발광 소자 패키지를 포함하는 백색 발광 패키지 모듈을 나타내는 도면이다.
도 15의 (a)를 참조하면, 색온도 4000K 와 3000K인 백색 발광 소자 패키지와 적색 발광 소자 패키지를 조합하면 색온도 3000K~4000K 범위로 조절 가능하고 연색성 Ra가 85 ~ 99인 백색 발광 패키지 모듈을 제조할 수 있다.
도 15의 (b)를 참조하면, 색온도 2700K인 백색 발광 소자 패키지와 색온도 5000K인 백색 발광 소자 패키지를 조합하여 색온도 2700K ~ 5000K 범위로 조절 가능하고 연색성 Ra가 85 ~ 99인 백색 발광 패키지 모듈을 제조할 수 있다. 각 색온도의 발광 소자 패키지 수는 주로 기본 색온도 설정 값에 따라 개수를 달리할 수 있다. 기본 설정 값이 색온도 4000K 부근의 조명장치라면 4000K에 해당하는 패키지의 개수가 색온도 3000K 또는 적색 발광 소자 패키지 개수보다 많도록 한다.
형광체는 다음과 같은 조성식 및 컬러(color)를 가질 수 있다.
산화물계: 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce
실리케이트계: 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
질화물계: 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 La3Si6N11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu, SrLiAl3N4:Eu, Ln4 -x(EuzM1 -z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y (0.5=x=3, 0<z<0.3, 0<y=4) - 식 (1)
단, 식 (1) 중, Ln은 IIIa 족 원소 및 희토류 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소이고, M은 Ca, Ba, Sr 및 Mg로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 한 종의 원소일 수 있다.
플루오라이트(fluoride)계: KSF계 적색 K2SiF6:Mn4 +, K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +
형광체 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다. 또한, 형광체 대체 물질로 양자점(Quantum Dot, QD) 등의 물질들이 적용될 수 있으며, 형광체와 QD를 혼합 또는 단독으로 사용될 수 있다.
QD는 CdSe, InP 등의 코어(Core, 코어 직경은 3~10nm)와 ZnS, ZnSe 등의 쉘(Shell, 쉘 두께는 0.5 ~ 2nm) 및 코어, 쉘의 안정화를 위한 리간드(ligand)의 구조로 구성될 수 있으며, 사이즈에 따라 다양한 컬러를 구현할 수 있다.
파장 변환 물질은 봉지재에 함유될 수 있으나 필름 타입으로 LED칩 상면에 부착해서 사용할 수도 있으며, LED칩 상면에 균일한 두께로 코팅하여 사용할 수도 있다.
도 16은 청색 LED 칩(440 ~ 460nm)을 사용한 백색 발광 소자 패키지에 포함되는 응용 분야별 형광체 종류이다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 어셈블리(1000)를 나타내는 분리 사시도이다.
도 17을 참조하면, 직하형 백라이트 어셈블리(1000)는 하부 커버(1005), 반사 시트(1007), 발광 모듈(1010), 광학 시트(1020), 액정 패널(1030) 및 상부 커버(1040)를 포함할 수 있다.
상기 발광 모듈(1010)은 하나 이상의 발광 소자와 회로 기판을 포함하는 발광 소자 어레이(1012) 및/또는 컨트롤러 (랭크 저장부, 구동 IC 등)(1013)를 포함할 수 있다. 상기 발광 모듈(1010)은 도 1 내지 도 13d를 참조하여 설명한 발광 소자 패키지(1 내지 8) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
컨트롤러(1013)는 발광 소자 어레이(1012)에 포함된 각 발광 소자의 구동 정보 및/또는 각 발광 소자를 개별 또는 그룹으로 온/오프 또는 밝기를 조절 할 수 있는 구동 프로그램(IC)를 저장하고 컨트롤할 수 있다. 발광 소자 어레이(1012)는 직하형 백라이트 어셈블리(1000) 외부의 발광 소자 구동부로부터 발광을 위한 전력 및 구동을 위한 정보를 받을 수 있고, 상기 컨트롤러(1013)부는 상기 발광 소자 구동부로 부터의 구동 정보를 감지하고, 감지된 구동 정보에 기반하여 발광 소자 어레이(1012)의 각 발광 소자에 공급하는 전류 등을 조절할 수 있다.
광학 시트(1020)는 발광 모듈(1010)의 상부에 구비되며, 확산 시트(1021), 집광 시트(1022), 보호 시트(1023) 등을 포함할 수 있다. 즉, 발광 모듈(1010) 상부에 발광 모듈(1010)로부터 발광된 빛을 확산시키는 확신 시트(1021), 확산 시트(1021)로부터 확산된 광을 모아 휘도를 높여주는 집광 시트(1022), 집광 시트(1022)를 보호하고 시야각을 확보하는 보호 시트(1023)가 순차적으로 마련될 수 있다. 상부 커버(1040)는 광학 시트(1020)의 가장자리를 테두리 치며, 하부 커버(1005)와 조립 체결될 수 있다. 광학 시트(1020)와 상부 커버(1040) 사이에는 액정 패널(1030)을 더 구비할 수 있다.
상기 액정 패널(3030)은 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 한 쌍의 제1 기판(미도시) 및 제2 기판(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판에는 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인이 교차하여 화소 영역을 정의하고, 각 화소 영역의 교차점마다 박막 트랜지스터(TFT)가 구비되어 각 화소 영역에 실장된 화소전극과 일대일 대응되어 연결된다. 제2 기판에는 각 화소 영역에 대응되는 R, G, B 컬러의 컬러필터와 이들 각각의 가장자리와 게이트 라인과 데이터 라인 그리고 박막 트랜지스터 등을 가리는 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
도 18은 본 발명의 발광 소자 패키지가 배열되는 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 평판 반도체 발광 장치(1100)를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 18을 참조하면, 평판 반도체 발광 장치(1100)는 광원(1110), 전원공급장치(1120) 및 하우징(1130)을 포함할 수 있다. 광원(1110)은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1 내지 8)을 포함하는 발광 소자 어레이부를 포함할 수 있다.
광원(1110)은 발광 소자 어레이부를 포함할 수 있고, 전체적으로 평면 현상을 이루도록 형성될 수 있다.
전원 공급 장치(1120)는 광원(1110)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.
하우징(1130)은 광원(1110) 및 전원 공급 장치(1120)가 내부에 수용되도록 수용 공간이 형성될 수 있고, 일측면에 개방된 육면체 형상으로 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다. 광원(1110)은 하우징(1130)의 개방된 일측면으로 빛을 발광하도록 배치될 수 있다.
도 19는 본 발명의 발광 소자 패키지가 배열되는 발광 소자 어레이부 및 발광 소자 모듈을 포함하는 반도체 발광 장치로서 벌브형 램프를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 19를 참조하면, 반도체 발광 장치 (1200)는 소켓(1210), 전원부(1220), 방열부(1230), 광원(1240) 및 광학부(1250)를 포함할 수 있다. 본 발명의 기술적 사상에 따라, 광원(1240)은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1 내지 8)을 포함하는 발광 소자 어레이부를 포함할 수 있다.
소켓(1210)은 기존의 조명 장치와 대체 가능하도록 구성될 수 있다. 조명 장치(1200)에 공급되는 전력은 소켓(1210)을 통해서 인가될 수 있다. 전원부(1220)는 제1 전원부(1221) 및 제2 전원부(1222)로 분리되어 조립될 수 있다.
방열부(1230)는 내부 방열부(1231) 및 외부 방열부(1232)를 포함할 수 있고, 내부 방열부(1131)는 광원(1240) 및/또는 전원부(1220)와 직접 연결될 수 있고, 이를 통해 외부 방열부(1232)로 열이 전달되게 할 수 있다. 광학부(1250)는 내부 광학부 및 외부 광학부를 포함할 수 있고, 광원(1240)이 방출하는 빛을 고르게 분산시키도록 구성될 수 있다.
광원(1240)은 전원부(1220)로부터 전력을 공급받아 광학부(1250)로 빛을 방출할 수 있다. 광원(1240)은 전술한 본 발명의 예시적 실시예들에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 어레이부를 포함할 수 있다. 광원(1240)은 하나 이상의 발광 소자 패키지(1241), 회로 기판(1242) 및 랭크 저장부(1243)를 포함할 수 있고, 랭크 저장부(1243)는 발광 소자 패키지(1241)들의 랭크 정보를 저장할 수 있다.
광원(1240)이 포함하는 복수의 발광 소자 패키지(1241)는 동일한 파장의 빛을 발생시키는 동일한 종류일 수 있다. 또는 서로 상이한 파장의 빛을 발생시키는 이종(異種)으로 다양하게 구성될 수도 있다.
예를 들어, 발광 소자 패키지(1241)는 청색 발광 소자에 황색, 녹색, 적색 또는 오렌지색의 형광체를 조합하여 백색광을 발하는 발광 소자와 보라색, 청색, 녹색, 적색 또는 적외선 발광 소자 중 적어도 하나를 포함하도록 구성하여 백색 광의 색 온도 및 연색성(CRI)을 조절하도록 할 수 있다. 또는 발광 다이오드 칩이 청색 광을 발광하는 경우, 황색, 녹색, 적색 형광체 중 적어도 하나를 포함한 발광 소자 패키지는 형광체의 배합 비에 따라 다양한 색 온도의 백색 광을 발광하도록 할 수 있다. 또는 상기 청색 발광 다이오드 칩에 녹색 또는 적색 형광체를 적용한 발광 소자 패키지는 녹색 또는 적색 광을 발광하도록 할 수 있다. 상기 백색 광을 내는 발광 소자 패키지와 상기 녹색 또는 적색광을 내는 패키지를 조합하여 백색 광의 색온도 및 연색성을 조절하도록 할 수 있다. 또한, 보라색, 청색, 녹색, 적색 또는 적외선을 발광하는 발광 소자 중 적어도 하나를 포함하게 구성할 수도 있다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 발광 소자 패키지 또는 전자 장치를 이용한 조명 시스템이 적용되는 홈 네트워크를 나타내는 도면이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 홈 네트워크는 홈 무선 라우터(2000), 게이트웨이 허브(2010), 지그비(ZigBee) 모듈(2020), 발광 다이오드 램프(2030), 창고(garage) 도어 락(door lock; 2040), 무선 도어 락(2050), 홈 어플리케이션(2060), 휴대폰(2070), 벽에 장착된 스위치(2080), 및 클라우드 망(2090)을 포함할 수 있다.
가정내 무선 통신(ZigBee, WiFi 등)을 활용하여 침실, 거실, 현관, 창고, 가전제품 등의 동작 상태 및 주위 환경/상황에 따라 발광 다이오드 램프(2030)의 온/오프, 색온도, 연색성 및/또는 조명 밝기를 자동으로 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 도 21에 도시된 바와 같이 TV(3030)에서 방송되고 있는 TV 프로그램의 종류 또는 TV의 화면 밝기에 따라 조명(3020B)의 밝기, 색온도, 및/또는 연색성이 게이트웨이(3010) 및 지그비 모듈(3020A)을 이용하여 자동으로 조절될 수 있다. TV프로그램에서 방영되는 프로그램 값이 휴먼드라마일 경우, 미리 셋팅된 설정 값에 따라 조명도 거기에 맞게 색 온도가 12000K 이하, 예를 들면 5000K로 낮아지고 색감이 조절되어 아늑한 분위기를 연출할 수 있다. 반대로 프로그램 값이 개그프로그램인 경우, 조명도 셋팅 값에 따라 색 온도가 5000K 이상으로 높아지고 푸른색 계열의 백색조명으로 조절되도록 홈 네트워크가 구성될 수 있다.
또한 스마트 폰 또는 컴퓨터를 이용해 가정 내 무선 통신 프로토콜(ZigBee, WiFi, LiFi)로 조명의 온/오프, 밝기, 색온도, 및/또는 연색성의 컨트롤뿐만 아니라 이와 연결된 TV(3030), 냉장고, 에어컨 등의 가전 제품을 컨트롤 할 수도 있다. 여기서 LiFi통신은 조명의 가시광을 이용한 근거리 무선 통신 프로토콜을 의미한다. 예를 들면 도 14와 같은 색좌표계를 표시하는 스마트폰의 조명 컨트롤 응용프로그램을 실현하는 단계와 상기 색좌표계와 연동하여 가정 내 설치되어 있는 모든 조명기구와 연결된 센서를 ZigBee, WiFi, 또는 LiFi통신 프로토콜을 이용해 맵핑하는 단계, 즉, 가정내 조명 기구의 위치 및 현재 셋팅 값 및 온/오프 상태 값을 표시하는 단계, 특정 위치의 조명기구를 선택하여 상태 값을 변경하는 단계, 상기 변경된 값에 따라 조명기구의 상태가 변화는 단계와 같이 스마트폰을 이용해 가정 내 조명 또는 가전제품을 컨트롤 할 수 있다.
상기 지그비 모듈(2020, 3020A)은 광센서와 일체형으로 모듈화할 수 있으며, 발광 장치와 일체형으로 구성할 수 있다.
가시광 무선통신 기술은 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역의 빛을 이용하여 무선으로 정보를 전달하는 무선통신 기술이다. 이러한 가시광 무선통신 기술은 가시광 파장 대역의 빛을 이용한다는 측면에서 기존의 유선 광통신기술 및 적외선 무선통신과 구별되며, 통신 환경이 무선이라는 측면에서 유선 광통신 기술과 구별된다. 또한, 가시광 무선통신 기술은 RF 무선통신과 달리 주파수 이용 측면에서 규제 또는 허가를 받지 않고 자유롭게 이용할 수 있다는 편리성과 물리적 보안성이 우수하고 통신 링크를 사용자가 눈으로 확인할 수 있다는 차별성을 가지고 있으며, 무엇보다도 광원의 고유 목적과 통신기능을 동시에 얻을 수 있다는 융합 기술로서의 특징을 가지고 있다.
또한 발광 다이오드조명은 차량용 내외부 광원으로 활용 가능하다. 내부 광원으로는 차량용 실내등, 독서등, 계기판의 각종 광원등으로 사용 가능하며, 차량용 외부 광원으로 전조등, 브레이크등, 방향지시등, 안개등, 주행등 등 모든 광원에 사용 가능하다.
특수한 파장대를 이용한 발광 다이오드는 식물의 성장을 촉지 시키고, 사람의 기분을 안정시키거나 병을 치료 할 수도 있다. 로봇 또는 각종 기계 설비에 사용되는 광원으로 발광 다이오드가 적용 될 수 있다. 상기 발광 다이오드의 저소비전력 및 장수명과 결부하여 태양전지, 풍력 등 자연친화적인 신재생 에너지 전원 시스템에 의한 조명 구현도 가능하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
1,2,3,4,5,6,7,8: 발광 소자 패키지, 10: 성장 기판, 11: 발광 구조물, 13,23,33,43,63,73,83: 투광성 물질층, 15,25,35,55: 지지체, 15W,25W,35W,55W,: 측벽부, 15G,25G,35G,55G: 바닥부, 17: 전극, G1,G2,G3,G4: 홈

Claims (10)

  1. 발광 구조물;
    상기 발광 구조물 상에 형성된 투광성 물질층; 및
    상기 투광성 물질층의 측면의 적어도 일부, 상기 발광 구조물의 측면, 및 상기 발광 구조물의 하면의 적어도 일부를 덮는 지지체; 및
    상기 발광 구조물의 하면에서 상기 발광 구조물과 연결되는 전극;을 포함하고, 상기 지지체는 상기 전극을 한정하면서 상기 발광 구조물의 하면을 덮고,
    상기 지지체는,
    상기 발광 구조물의 측부를 감싸도록 상기 지지체의 하면으로부터 제1 레벨까지 배치된 제1 물질; 및
    상기 투광성 물질층의 측면의 적어도 일 부분을 둘러싸도록 상기 제1 레벨로부터 상기 지지체의 상면까지 배치된 제2 물질;을 포함하고,
    상기 제1 물질의 광 반사 효율은 상기 제2 물질의 광 반사 효율보다 높은 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 지지체는, 상기 발광 구조물의 하면의 레벨보다 낮은 레벨을 가지는 바닥부와, 상기 발광 구조물의 하면의 레벨보다 높은 레벨을 가지고 상기 투광성 물질층의 측면의 적어도 일부 및 상기 발광 구조물의 측면을 덮는 측벽부를 포함하는 컵 형상(cup shape)인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 측벽부는 상기 투광성 물질층의 측벽과 접하는 제1 측벽과, 상기 발광 구조물의 측벽과 접하는 제2 측벽으로 나뉘고,
    상기 제1 측벽에서의 상기 측벽부의 제1 두께는, 상기 제2 측벽에서의 제2 두께보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 투광성 물질층과 상기 측벽부의 경계면은 경사를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 투광성 물질층과 상기 측벽부의 경계면은 계단 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 투광성 물질층의 상면은 볼록한 형상, 평평한 형상 또는 오목한 형상인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서, 상기 투광성 물질층은 파장 변환층 및 렌즈층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 투광성 물질층은 복수의 파장 변환층들이 적층된 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  10. 발광 구조물;
    상기 발광 구조물 상에 형성된 투광성 물질층; 및
    상기 발광 구조물의 하면에서 상기 발광 구조물과 연결되는 전극;
    상기 발광 구조물의 하면의 레벨보다 낮은 레벨에서 상기 전극을 한정하면서 상기 발광 구조물의 하면을 덮는 바닥부와, 상기 발광 구조물의 하면의 레벨보다 높은 레벨에서 상기 투광성 물질층의 측면의 적어도 일부 및 상기 발광 구조물의 측면을 덮는 측벽부를 포함하는 지지체;를 포함하는 발광 소자 패키지로서,
    상기 발광 소자 패키지의 너비는 상기 지지체의 너비와 실질적으로 동일하고,
    상기 지지체는,
    상기 발광 구조물의 측부를 감싸도록 상기 지지체의 하면으로부터 제1 레벨까지 배치된 제1 물질; 및
    상기 투광성 물질층의 측면의 적어도 일 부분을 둘러싸도록 상기 제1 레벨로부터 상기 지지체의 상면까지 배치된 제2 물질;을 포함하고,
    상기 제1 물질의 광 반사 효율은 상기 제2 물질의 광 반사 효율보다 높은 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
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