KR102453677B1 - 발광장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

일종의 발광장치로서, 발광소자, 파장전환층 및 광 조정층을 포함하며, 발광소자는 제1 상부면, 하부면 및 상부면과 하부면 사이에 위치하는 측면을 포함한다. 파장전환층은 투명 바인더 및 복수의 파장전환 입자를 포함하고, 또한 제1 상부면을 피복하는 제2 상부면을 포함한다. 광 조정층은 발광소자의 측면을 둘러싸며 제1 성분 또는 제2 성분을 구비한다. 제1 성분은 제1 바인더 및 제1 바인더에 분산되는 복수의 제1 확산입자를 포함한다. 복수의 제1 확산입자는 광 조정층의 중량백분비의 적어도 20% 이상이다. 제2 성분은 제2 바인더, 제2 바인더에 분산되는 복수의 제2 확산입자 및 제2 바인더에 분산되는 복수의 광 산란입자를 포함한다. 복수의 제2 확산입자는 광 조정층의 중량백분비의 적어도 5% 이상이며, 또한 복수의 광 산란입자는 광 조정층의 중량백분비의 적어도 0.4% 이상이다.

Description

발광장치 및 그 제조방법{LIGHT-EMITTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 발광장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 파장전환층 및 광 조정층을 포함하는 발광장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
고체 발광 소자 중의 발광다이오드 소자(Light-Emitting Diode; LED)는 낮은 전력소모량, 낮은 발열량, 긴 작동 수명, 내충격, 부피가 작고 반응속도가 빠르다는 등의 특성을 구비하여, 각종 발광 소자의 사용이 필요한 분야, 예를 들어 차량, 가전, 및 조명기구 등에 광범위하게 응용되고 있다.
LED가 방출하는 순색광을 기타 색상의 광으로 전환하는 데에는 여러 가지 방식을 이용할 수 있다. 예를 들어, LED에 형광분말층과 같은 한 층의 파장전환층을 피복하여 이러한 목적을 달성할 수 있다. 형광분말은 일종의 광 발광(photoluminescence) 물질로서, 파장전환재료라 말할 수 있으며, 이는 LED가 방출하는 제1 광선을 흡수한 후 제1 광선과 다른 제2 광선을 방출한다. 제1 광선이 완전히 소모되지 않고, 잔류된 제1 광선이 제2 광선과 상호 혼합될 경우, 또 다른 색상의 혼합광을 형성할 수 있다.
그러나, 다른 시각에서, LED가 방출하는 제1 광선이 전환된 제2 광선과 혼합되는 비율이 다를 경우, 혼합광의 색채 또는 색온도 분포가 불균일해지는 현상이 발생할 수 있다.
파장전환층을 LED에 형성하는 방법 중, 미리 복수의 LED에 단일한 파장전환층을 동시에 피복한 다음, 파장전환층을 분리하여 복수의 서로 분리된 파장전환층을 형성할 수 있으며, 분리 시 발생하는 오차는 각각의 파장전환층의 두께를 불균일하게 만들어, 혼합광의 색채 또는 색온도의 불균일을 초래하는 원인 중의 하나이다.
이밖에, 패키징 후 LED 크기가 점차 축소되는 추세하에, LED와 파장전환재료의 혼합광의 거리가 더욱 좁아지고 있으며, 따라서 이 역시 혼합광의 색채 또는 색온도 분포가 불균일해지는 문제를 초래하기 쉽다.
본 발명은 발광소자, 파장전환층 및 광 조정층을 포함하는 발광장치를 공개한다. 발광소자는 제1 상부면, 하부면 및 제1 상부면과 하부면 사이에 위치하는 측면을 포함한다. 파장전환층은 복수의 파장전환 입자를 포함하고, 또한 제1 상부면을 피복하는 제2 상부면을 포함한다. 광 조정층은 발광소자의 측면을 둘러싸며 제1 성분 또는 제2 성분을 구비한다. 제1 성분은 제1 바인더 및 제1 바인더에 분산되는 복수의 제1 확산입자를 포함한다. 복수의 제1 확산입자는 광 조정층의 중량백분비의 적어도 20% 이상이다. 제2 성분은 제2 바인더, 제2 바인더에 분산되는 복수의 제2 확산입자 및 제2 바인더에 분산되는 복수의 광 산란입자를 포함한다. 복수의 제2 확산입자는 광 조정층의 중량백분비의 적어도 5% 이상이며, 또한 복수의 광 산란입자는 광 조정층의 중량백분비의 적어도 0.4% 이상이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예의 발광장치의 단면도이다.
도 1b는 도 1a 중의 발광장치의 평면도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치의 제조 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치의 제조 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치의 제조 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예 중 발광장치의 시각 대 색좌표 표준차 관계도이다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치의 단면도이다.
도 7b는 도 7a 중의 발광장치의 평면도이다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치의 제조 흐름도이다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치의 단면도이다.
도 9B는 도 9a 중의 발광장치의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치의 단면도이다.
본문 중, 발광장치는 적어도 하나의 발광소자를 포함하며, 발광장치 내에 하나 또는 복수의 총 측변 두께(St)를 구비한다. 그 중 총 측변 두께(St)란 발광장치의 측면으로부터 발광소자의 측면 사이의 거리를 말한다. 총 상변 두께(Tt)란 발광장치의 상면으로부터 발광소자의 상부면 사이의 거리를 말한다. 발광장치의 측면과 상면 또는 발광소자의 측면 및 상부면의 형태 또는 배치는 아래의 각 실시예의 설명을 참조한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치(100)의 단면도이다. 발광장치(100)는 발광소자(120), 파장전환층(140) 및 광 조정층(160)을 포함한다. 파장전환층(140)은 발광소자(120)의 일부 표면을 피복한다. 이밖에, 광 조정층(160)은 파장전환층(140)의 상부에 위치하며, 구체적으로, 광 조정층(160)은 발광소자(120) 및 파장전환층(140)을 동시에 피복한다. 발광장치(100)는 상면(102), 저면(104) 및 복수의 측면(106)을 포함하고, 측면(106)은 상면(102) 및 저면(104) 사이에 위치한다.
일 실시예에서, 발광소자(120)는 지지기판(122), 발광층(124) 및 접촉전극(126)을 포함한다. 그 중, 발광층(124)의 일측은 지지기판(122)을 향하고, 타측은 접촉전극(126)을 향한다. 또한, 발광소자(120)는 상부면(121), 하부면(123) 및 복수의 측면(125)을 포함하고, 측면(125)은 상부면(121)과 하부면(123) 사이에 위치한다. 지지기판(122)은 발광층(124)을 로드하거나 지지하기 위한 것이고, 또한 발광층(124)에서 먼 지지기판(122)의 일면, 다시 말해 발광소자(120)의 상면(121)은 즉 발광소자(120)의 출광면이다. 일 실시예에서, 지지기판(122)은 성장기판(growth substrate), 예를 들어 사파이어(sapphire) 기판일 수 있으며, 발광층(124)이 에피택셜 성장 시의 기판 역할을 한다. 또 다른 실시예에서, 지지기판(122)은 성장기판이 아니며, 발광장치(100) 제조 과정에서 성장기판은 제거되거나 또는 기타 기판(예를 들어, 상이한 재료, 상이한 구조, 또는 상이한 형상의 기판)으로 대체된다.
일 실시예에서, 발광층(124)은 제1 반도체층, 활성화층 및 제2 반도체층(미도시)을 포함한다. 제1 반도체층은 n-형 반도체층일 수 있고, 제2 반도체층은 p-형반도체층일 수 있다. 일 실시예에서, 접촉전극(126)은 발광소자(120)의 동측에 위치하는 2개의 접촉전극(126a 및 126b)을 포함하며, 발광소자(120)와 외부를 전기적으로 연결하는 인터페이스의 역할을 한다. 그 중, 하부면(123)은 2개의 접촉전극(126a 및 126b)의 표면을 포함하지 않으며, 따라서 도 1a에서, 하부면(123)이란 발광층(124)의 저면 및 발광층(124)과 접촉전극(126a 및 126b)이 만나는 경계면을 말한다. 접촉전극(126a 및 126b)은 각각 제1 반도체층 및 제2 반도체층과 전기적으로 연결된다. 이밖에, 접촉전극(126a 및 126b)은 파장전환층(140)의 저면에 돌출되거나(도면 참조), 또는 저면과 대략 일치하거나(미도시), 또는 그 중 하나만 저면에 돌출될 수 있다(미도시). 측면(125)은 지지기판(122) 및 발광층(124)의 측면을 동시에 포함하며, 발광소자(120)의 출광면일 수 있다. 일 실시예에서, 발광소자(120)는 4개의 측면(125)을 구비하며, 마주보는 측면은 서로 대체로 상호 평행하다. 다시 말해, 평면도를 살펴보면, 발광소자(120)는 정사각형, 직사각형 또는 평행사변형이고, 상부면(121)과 하부면(123)의 일부 역시 대체로 상호 평행하다.
일 실시예에서, 발광소자(120)는 플립칩 방식의 발광다이오드 다이(flip chip LED die)이다. 또 다른 실시예에서, 발광소자(120)는 수직식 발광다이오드 다이(vertical LED die)이며, 접촉전극(126a 및 126b)은 각각 발광소자의 두 마주보는 측에 형성되어, 각각 제1 반도체층 및 제2 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광소자(120)는 발광다이오드 다이(LED die)일 수 있으며, 예를 들어 청색광 발광다이오드 다이 또는 자외선(UV) 발광다이오드 다이일 수 있으나 단 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 발광소자(120)는 청색광 발광다이오드 다이이며, 전원을 통해 전력이 제공되어 제1 광선을 방출하고, 제1 광선의 주 파장(dominant wavelength) 또는 피크 파장(peak wavelength)은 430nm 내지 490nm 사이에 개재된다. 또 다른 실시예에서, 발광소자(120)는 자색광 발광다이오드 다이이며, 제1 광선의 주 파장(dominant wavelength) 또는 피크 파장(peak wavelength)은 400nm 내지 430nm 사이에 개재된다.
파장전환층(140)은 투명 바인더(142) 및 투명 바인더(142)에 분산되는 복수의 파장전환입자(144)를 포함할 수 있으며, 그 중 파장전환입자(144)는 발광소자(120)가 방출하는 제1 광선을 흡수하여, 그 일부 또는 전부를 제1 광선의 파장 또는 주파수와 상이한 제2 광선으로 전환시킬 수 있다. 제2 광선이 방출하는 색상은 예를 들어 녹색광, 황녹색광, 황색광, 호박색광, 주황색광 또는 적색광이다. 일 실시예에서, 파장전환입자(144)가 제1 광선(예를 들어 청색광 또는 UV광)을 흡수한 후 여기시켜 나오는 제2 광선은 황색광이며, 그 주 파장 또는 피크 파장은 530nm 내지 590nm 사이이다. 또 다른 실시예에서, 파장전환입자(144)가 제1 광선(예를 들어 청색광 또는 UV광)을 흡수한 후 여기시켜 나오는 제2 광선은 황녹색광이며, 그 주 파장 또는 피크 파장은 515nm 내지 575nm 사이이다. 기타 실시예에서, 파장전환입자(144)가 제1 광선(예를 들어 청색광 또는 UV광)을 흡수한 후 여기시켜 나오는 제2 광선은 적색광이며, 그 주 파장 또는 피크 파장은 590nm 내지 670nm 사이이다.
파장전환층(140)은 단일한 종류 또는 여러 종류의 파장전환입자(144)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 파장전환층(140)은 황색광을 방출할 수 있는 파장전환입자를 포함하고, 또 다른 실시예에서, 파장전환층(140)은 녹색광 및 적색광을 방출할 수 있는 복수의 파장전환입자를 포함한다. 이와 같이, 녹색광을 방출하는 제2 광선 이외에, 적색광을 방출하는 제3 광선을 더 포함하여, 흡수되지 않은 제1 광선과 혼합광을 발생시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제1 광선은 파장전환층(140) 중의 파장전환입자에 의해 완전히 또는 거의 완전히 흡수된다. 본문에서, '거의 완전히'란 혼합광 중 제1 광선의 피크 파장에 위치한 광강도가 제2 광선 및/또는 제3 광선의 피크 파장의 광강도의 3% 미만임을 말한다.
투명 바인더(142)는 파장전환입자(144)를 공간에 분산시키고, 파장전환입자(144) 상호간의 상대 위치를 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라, 파장전환입자(144)가 발생시키는 열을 전달할 수 있다. 투명 바인더(124)와 파장전환입자(144)의 중량비를 조정하면 파장전환입자(144)의 파장전환층(140)에서의 농도를 변경할 수 있다. 일반적으로, 파장전환입자(144)의 농도가 높을수록, 더욱 많은 발광소자(100)로부터의 광선을 다른 광선으로 전환할 수 있다(전환 비율이 더욱 높다). 또한, 일 실시예에서, 파장전환층(140) 중 파장전환입자(144)의 중량백분비(weight percentage)가 70% 이하인 경우, 파장전환층(140) 중 파장전환입자(144)의 중량백분비가 높을수록, 광선 산란 효과가 더욱 뚜렷해진다. 그러나 파장전환입자(144)의 농도가 너무 높을 경우 투명 바인더(142)의 함량이 너무 적다는 것을 나타내므로, 파장전환입자(144)를 효과적으로 고정시키지 못할 가능성이 있다. 일 실시예에서, 파장전환층(140) 중 파장전환입자(144)의 중량백분비는 70% 이하이다. 또 다른 실시예에서, 파장전환층(140) 중 파장전환입자(144)의 중량백분비는 20%~60%이다. 파장전환입자(144)는 상기 중량백분비 범위에서 바람직한 전환비율 및 산란 효과를 획득할 수 있으며, 또한 공간 중의 위치에 효과적으로 고정될 수 있다. 또한, 파장전환입자(144)를 여기시키는 제1 광선 및 파장전환입자(144)가 방출하는 제2 광선이 높은 출광 효율을 지니도록 하기 위하여, 투명 바인더(142)는 제1 광선 및 제2 광선에 대해 높은 투광률을 갖는 것이 바람직하며, 예를 들어 투광률은 80%, 90%, 95% 또는 99%보다 크다.
투명 바인더(142)의 재료는 열경화 수지일 수 있으며, 열경화 수지는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지일 수 있다. 일 실시예에서, 투명 바인더(142)는 실리콘 수지이며, 실리콘 수지의 성분은 필요한 물리성질 또는 광학 성질의 요구에 따라 조정할 수 있다. 일 실시예에서, 투명 바인더(142)에 지방족의 실리콘 수지, 예를 들어, 메틸실록산 화합물이 함유되며, 또한 비교적 큰 연신성을 구비하여, 발광소자(110)가 발생시키는 열응력을 견딜 수 있다. 또 다른 실시예에서, 투명 바인더(142)는 방향족 실리콘수지, 예를 들어 페닐실록산 화합물이 함유되며, 또한 비교적 큰 굴절률을 구비하여 발광소자(110)의 광추출 효율을 높일 수 있다. 투명 바인더(142)의 굴절률과 발광소자(110)의 출광면의 재료의 굴절률 차가 작을수록, 출광 각도가 커지며, 광 추출(light extraction)의 효율이 더욱 향상된다. 일 실시예에서, 발광소자(120) 출광면의 재료는 사파이어(sapphire)로, 그 굴절률은 1.77이고, 투명 바인더(142)의 재료가 방향족을 함유하는 실리콘 수지일 경우, 그 굴절률은 즉 1.50 이상이다.
파장전환입자(144)의 재료는 무기 형광분말(phospor), 유기분자 형광색소(organic fluorescent colorant), 반도체 재료(semiconductor), 또는 상기 재료의 조합을 포함할 수 있다. 반도체 재료는 나노 크기 결정체(nano crystal)의 반도체 재료, 예를 들어 양자점(quantum-dot) 발광재료를 포함한다. 일 실시예에서, 파장전환입자(144)의 재료는 형광분말이며, 이는 Y3Al5O12:Ce, Gd3Ga5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce, (Lu, Y)3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, SrS:Eu, SrGa2S4:Eu, (Sr, Ca, Ba)(Al, Ga)2S4:Eu, (Ca, Sr)S:(Ce, Mn), (Ca, Sr)S:Ce, (Sr, Ba, Ca)2Si5N8:Eu, (Sr, Ba, Ca)(Al, Ga)SiN3: Eu, CaAlSi ON: Eu, (Ba, Sr, Ca)2SiO4: Eu, (Ca, Sr, Ba)Si2O2N2: Eu, K2SiF6:Mn, K2TiF6:Mn 및 K2SnF6:Mn으로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 반도체 재료는 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 화합물, Ⅲ-Ⅴ족 반도체 화합물, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 화합물, 또는 상기 재료의 조합을 포함할 수 있다. 양자점 발광재료는 주요 발광 코어(core) 및 코어를 둘러싸는 셸(shell)을 포함하며, 코어의 재료는 황화아연(ZnS), 셀레늄화 아연(ZnSe), 텔루르화 아연(ZnTe), 산화아연(ZnO), 황화카드뮴(CdS), 셀레늄화 카드뮴(CdSe), 텔루르화 카드뮴(CdTe), 질화 갈륨(GaN), 인화 갈륨(GaP), 셀레늄화 갈륨(GaSe), 안티몬화 갈륨(GaSb), 비소화 갈륨(GaAs), 질화 알루미늄(AlN), 인화알루미늄(AlP), 비소화 알루미늄(AlAs), 인화 인듐(InP), 비소화 인듐(InAs), 텔루륨(Te), 황화납(PbS), 안티몬화인듐(InSb), 텔루르화납(PbTe), 셀레늄화납(PbSe), 텔루르화안티몬(SbTe), 셀레늄화아연카드뮴(ZnCdSe), 황화아연카드뮴셀레늄(ZnCdSeS), 및 황화구리인듐(CuInS)로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 셸의 재료와 코어의 재료는 재료, 기계 등 특성상 반드시 서로 어울려야 한다(예를 들어 코어와 셸의 재료의 격자상수가 매칭되어야 한다), 예를 들어 코어가 셀레늄화카드뮴이라면, 셸의 재료는 황화아연일 수 있다. 셸의 구조는 단층, 다층, 또는 재료의 성분이 점차 변하는 구조일 수 있다.
파장전환층(140)은 발광소자(120)의 하나 또는 복수의 출광면을 피복할 수 있다. 일 실시예에서, 발광소자(120)의 출광면은 상부면(121) 및 측면(125)을 포함하며, 파장전환층(140)은 발광소자(120)의 상부면(121) 및 측면(125)을 동시에 피복한다. 이밖에, 일 실시예에서, 파장전환층(140)은 발광소자(120)의 상부면(121) 및 복수의 측면(125)과 직접 접촉된다. 또 다른 실시예에서, 파장전환층(140)은 발광소자(120)의 상부면(121) 및 측면(125)을 피복하고, 측면(125)의 하부에서 굴절된 후 광 조정층(160)의 하부면을 따라 광 조정층(160)의 외측 표면 방향으로 연장되어 말미부(미도시)를 형성한다. 말미부는 광 조정층(160)의 외측 표면과 일치하거나 또는 그에 의해 피복될 수 있다.
광 조정층(160)은 발광소자(120)와 파장전환층(140)의 상부에 형성되며, 발광소자(120) 및 파장전환층(140)으로부터의 초보적인 혼합광을 한층 더 혼합하여 더욱 균일한 광색 분포를 지닌 혼합광을 발생시킨다. 구체적으로 설명하면, 발광소자(120) 및 파장전환층(140)이 방출하는 다양한 주파수 스펙트럼을 지닌 광선이 광 조정층(160)에 진입하기 전, 파장전환층(140) 내에서 먼저 초보적으로 혼합되며, 이러한 초보적인 혼합광이 광 조정층(160)을 지날 때, 굴절, 반사 및 산란을 거친 후 더욱 균일하게 서로 혼합되어, 상이한 시야각에서의 발광장치(100)의 색채 분포의 균일도(이하 색상균일도라 약칭함)가 향상될 수 있다. 색상균일도의 판단은 시야각 대 색좌표 표준차의 관계도를 통해 판단할 수 있다. 관계도 중 X축은 시야각을 나타내고, 0°는 상면(121)과 수직인 방향에 대응되며, 90°및 -90°는 각각 상면(121)과 평행한 2개의 마주보는 방향이다. Y축의 △u'v'는 색좌표상의 어느 한 점과 기준점(u0', v0')의 거리를 나타낸다. 다시 말해, △u'v'가 클수록 색좌표상의 두 점의 거리가 멀다는 것을 나타내며, 즉 제1 광선과 제2 광선의 혼합 비율이 비교적 큰 차이가 있음을 나타낸다. 그 중, △u'v'=(△u'2+△v'2)1/2이며, u' 및 v'는 각각 CIE1976 측색 시스템에서의 색좌표를 나타낸다. △u'는 u'-u0'이고, △v'는 v'-v0'이며, 기준값(u0', v0')은 모든 각도에서의 색좌표의 평균값으로 정의된다. 일 실시예에서, 광 조정층(160)은 바인더(162) 및 바인더(162)에 분산되는 확산입자(164)(제1종 성분)를 포함하며, 그 중, 광 조정층(160)과 비교하여, 확산입자(164)의 중량백분비는 적어도 20% 이상이고, 중량백분비는 30% 내지 50%인 것이 바람직하다. 여기서 칭하는 중량백분비란 광 조정층(160) 중 특정 물질의 중량이 모든 물질의 중량에서 차지하는 백분비로 정의된다. 일 실시예에서, 광 조정층(160)은 바인더(162) 및 확산입자(164)만 포함되며, 광 조정층(160)의 총 중량은 바인더(162) 및 확산입자(164)의 중량의 합이다. 기타 실시예에서, 광 조정층(160)은 바인더(162) 및 확산입자(164) 이외에 기타 첨가제, 예를 들어 분산제를 더 포함하며, 분산제의 재료는 예를 들어 실란(silane)이다. 따라서, 광 조정층(160)의 총 중량은 바인더(162), 확산입자(164) 및 분산제의 중량의 합이다. 이밖에, 중량백분비를 측정하는 방식은 열 중량 분석(TGA)을 이용할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 일 실시예에서, 광 조정층(160) 중 확산입자(164)의 중량백분비가 적어도 20% 이상이고, 파장전환층(140)의 측변 두께(Sp1, Sp2, Sp3, Sp4)의 개별적인 두께와 평균 두께의 변이(variation)가 10% 이상에 이를 때에도 여전히 양호한 색상균일도를 유지할 수 있다. 예를 들어, 색상균일도가 0°내지 70°(또는 0°내지 -70°)인 시야각에서, △u'v'값은 0.010 미만이다. 또 다른 실시예에서, 측변 두께(Sp1, Sp2, Sp3, Sp4)의 개별적인 두께와 평균 두께의 변이는 10% 내지 30% 사이이다. 개별적인 두께와 평균 두께의 변이는 여기서는 단일한 측변의 두께와 모든 측변 두께의 평균값의 차의 절대값을 모든 측변 두께의 평균값으로 나눈 백분비로 정의한다.
도 1a를 참조하면, 바인더(162)의 재료는 투명 바인더(142)와 동일하거나, 유사하거나 또는 상이할 수 있다. 바인더(162)의 재료가 투명 바인더(142)와 동일하거나 유사한 경우, 광 조정층(160)과 파장전환층(140)의 접합 효과가 우수하다. 재료가 동일하거나 유사하다는 것은 재료가 화학 성질 면에서 동일하거나 또는 유사하다는 것을 말하며, 예를 들어, 이들은 모두 고분자이면서 극성(Polarity)이 동일하거나 유사하다. 일 실시예에서, 바인더(162)와 투명 바인더(142)는 모두 실리콘 수지이다. 바인더(162)의 재료는 투명 바인더(142) 재료를 설명한 관련 단락을 참조하면 된다.
확산입자(164)는 발광소자(120) 및 파장전환층(140)이 방출하는 광선에 대해 투과 특성을 갖는다. 확산입자(164)의 재료는 예를 들어 산화실리콘이다. 확산입자(164)의 크기는 광선의 확산에 영향을 줄 수 있다. 일반적으로, 동일한 농도에서, 작은 확산입자(164)는 광선을 더욱 잘 산란시킬 수 있고, 큰 확산입자는 광선이 관통되기가 비교적 용이하다. 일 실시예에서, 확산입자(164)의 평균 입경은 10미크론(㎛) 미만이다. 또 다른 실시예에서, 광 조정층(160) 중 2종류의 입경 크기를 갖는 확산입자를 포함하며, 한 종류의 평균 입경은 1 내지 10미크론이고, 다른 종류의 평균 입경은 15 내지 50미크론 사이이다. 이밖에, 일 실시예에서, 확산입자(164)의 굴절률은 1.45 내지 1.48 사이이다. 확산입자(164)와 바인더(162)의 굴절률은 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시에에서, 바인더(162)의 굴절률은 확산입자(164)보다 크고 이들의 굴절률 차는 0.1 미만이다.
또한, 광 조정층(160)의 외부면은 발광장치(100)의 출광면 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 지지기판(122)의 굴절률은 1.76 내지 1,82 사이이고, 파장전환층(140)의 굴절률은 1.52 내지 1.76 사이이며, 광 조정층(160)의 굴절률은 1.40 내지 1.60 사이이다.
또 다른 실시예에서, 광 조정층(160)은 또한 광 산란입자(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 광 산란입자는 광의 반사 또는 산란 작용을 통해 광 혼합 효과를 강화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 광 산란입자는 바인더(162)에 분산된다. 일 실시예에서, 광 산란입자의 굴절률은 확산입자의 굴절률보다 크며, 상기 실시예에서, 광 산란입자의 굴절률은 확산입자의 굴절률보다 0.5 이상 더 클 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 확산입자(164)는 산화실리콘이다. 광 산란입자가 산화티타늄과 같은 백색 안료일 경우, 광 조정층(160)은 동시에 발광장치(100)의 외관의 색상을 변화시킬 수 있다. 발광장치(100)가 컴퓨터 또는 핸드폰과 같은 전자제품에 응용될 경우, 적당한 산란입자의 선택을 통해, 발광장치(100)의 색상이 전자제품의 외관 색상에 근접해지도록 할 수 있어, 발광장치(100)와 전자제품 외관 사이의 색상 차이를 감소시킬 수 있다. 광 산란입자의 중량백분비는 혼합광 및 색상에 대한 요구에 따라 조정할 수 있다. 또한, 광 산란입자는 발광소자(120)가 방출하는 광 및 파장전환층(140)이 전환한 광을 균일하게 혼합하는 데에도 도움을 줄 수 있으며, 따라서 확산입자(164)의 사용량을 줄일 수 있다. 일 실시예에서(제2 성분), 광 조정층(160)과 비교하여, 확산입자(164)의 중량백분비는 적어도 5% 이상이며, 광 확산입자의 중량백분비는 적어도 0.4% 이상이다. 또 다른 실시예에서, 확산입자(164)의 중량백분비는 5% 내지 20%이고, 광 확산입자의 중량백분비는 0.4% 내지 3%이다. 광 확산입자의 중량백분비가 5% 이상인 경우, 광선이 발광장치(100) 내부로 흡수되는 확률이 증가할 가능성이 있으며, 따라서 발광장치(100)의 발광 강도가 감소할 수 있다.
발광장치(100)의 크기는 색상균일도에 영향을 줄 수 있으며, 특히 발광장치(100)의 길이 및 폭이 작을수록, 총 측변 두께(St)가 작아지고, 색상균일도가 불균일해지는 문제가 나타나기 쉽다. 총 측변 두께(St)는 여기서는 파장전환층(140)의 개별적인 측변 두께(Sp1, Sp2)와 광 조정층(160)의 측변 두께(Sd)의 합으로 정의되며, 즉 Sp1+Sd 또는 Sp2+Sd이다. 다시 말해, 총 측변 두께(St)란 발광장치(100)의 측면(106)(최외층 표면)으로부터 대응되는 발광소자(120)의 측면(125)까지의 거리를 말한다. 본 실시예에서, 발광장치(100)는 육면체 구조이며, 발광장치(100)의 길이 및 폭이란 발광장치(100)의 두 마주보는 측면(106) 사이의 최대 거리를 말한다. 일 실시예에서, 발광장치(100)의 길이 및 폭은 2.5밀리미터(mm) 미만이며, 총 측변 두께(St)는 0.35밀리미터(mm) 미만이다. 이때, 광 조정층(160) 중의 확산입자(164)의 중량백분비는 적어도 20% 이상으로 비교적 양호한 색상균일도를 구비한다. 또 다른 실시예에서, 발광장치(100)의 길이 및 폭은 2.0밀리미터(mm) 미만이며, 총 측변 두께(St)는 0.25mm 미만이고, 확산입자(164)의 중량백분비는 30% 내지 50%이다.
파장전환층(140)의 상변 두께(Tp)와 파장전환층(140)의 측변 두께(Sp1, Sp2) 역시 색상균일도에 영향을 미칠 수 있다. 일 실시예에서, 상변 두께(Tp)가 측변 두께(Sp1, Sp2)보다 큰 경우, 상변 두께(Tp)가 측변 두께(Sp1, Sp2)와 같은 경우보다 색상균일도가 우수하다. 일 실시예에서, 상변 두께(Tp)와 측변 두께(Sp1, Sp2)의 비율은 1.5 내지 2.5 사이일 수 있다.
발광장치(100) 중의 총 상변 두께(Tt) 중의 파장전환층(140)의 상변 두께(Tp)와 광 조정층(160)의 상변 두께(Td)의 비율 역시 색상균일도에 영향을 미칠 수 있다. 총 상변 두께(Tt)는 여기서는 파장전환층(140)의 상변 두께(Tp)와 광 조정층(160)의 상변 두께(Td)의 합으로 정의된다. 일 실시예에서, 파장전환층(140)의 상변 두께(Tp)와 광 조정층(160)의 상변 두께(Td)의 비율은 0.8 내지 2.4 사이일 때의 색상균일도인 것이 바람직하다.
도 1a를 참조하면, 파장전환층(140) 및 광 조정층(160)의 하부면은 광반사층(150)에 의해 피복될 수 있다. 광반사층(150)은 발광소자(120) 및 파장전환층(140)이 방출하는 광선을 출광면을 향해 반사할 수 있다. 일 실시예에서, 파장전환층(140)은 광반사층(150)과 직접 접촉된다. 광반사층(150)은 광반사 성질을 갖는 비전도성 재료로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 광반사 재료는 예를 들어 산화티타늄(TiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화니오브(Nb2O5), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 불화마그네슘(MgF2), 질화알루미늄(Al2N3)이며, 또 다른 실시예에서, 광반사재료는 상기 재료의 입자 또는 바인더가 혼합된 광반사 접착 재료로 형성된다. 바인더는 예를 들어 실리콘 수지, 아크릴 수지 또는 에폭시 수지이다. 일 실시예에서, 스크린 인쇄(screen-printing)로 광반사층(150)을 형성할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 접촉전극(126a 및 126b)의 하부면은 각각 연장패드(132, 134)가 피복될 수 있다. 일 실시예에서, 연장패드(132, 134)는 접촉전극(126a 및 126b) 및 일부 광반사층(150)을 피복한다. 도시된 바와 같이, 연장패드(132, 134)는 내측으로 연장되어 서로 인접하며, 또한 외측으로 연장되어 광반사층(150)의 외측 경계와 닿기 전에 멈춘다. 그러나, 연장패드(132, 134)는 또한 광반사층(150)의 외측 경계에서 멈출 수도 있다(미도시). 일 실시예에서, 연장패드(132)의 표면적은 접촉전극(126a)의 표면적보다 크거나 및/또는 연장패드(134)의 표면적은 접촉전극(126b)의 표면적보다 크다. 일 실시예에서, 광반사층(150)의 두께가 접촉전극(126a 및 126b)의 두께보다 크고, 연장패드(132, 134)가 접촉전극(126a 및 126b)에서 광반사층(150)까지 연장되는 경우, 광반사층(150)과 접촉전극(126a 및 126b) 사이의 고저 차로 인해 하나의 경사면이 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 접촉전극(126a 및 126b)과 광반사층(140)이 공면(미도시)인 경우, 즉 상기 경사면이 존재하지 않는다. 연장패드(132, 134)는 전도성이 높은 재료로서, 예를 들어 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 금속이나, 단 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 전기도금 방법을 이용하여 연장패드(132, 134)를 형성할 수 있다.
도 2a 내지 도 2f는 발광장치(100)의 제작 흐름도이다. 도 2a를 참조하면, 임시성 기판(212), 발광소자(220a, 220b, 220c) 및 점착층(214')을 제공하여 발광소자(220a, 220b, 220c)를 임시성 기판(212)에 고정시키는 단계이다. 그 중, 발광소자의 수량은 여기서는 단지 예시일 뿐으로, 3개로 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 임시성 기판(212)은 유리, 사파이어 기판, 금속편 또는 플라스틱편 재료로서, 지지용으로 사용될 수 있다. 이밖에, 임시성 기판(212)은 후속되는 절단 또는 정렬 등 공정에 유리하도록 평탄한 표면을 구비한다. 점착층(214')은 자외선 경화 접착제(UV curing adhesive)이며, 이때, 점착층(214')은 아직 완전히 경화되지 않고 여전히 점성을 지닌다.
도 2b를 참조하면, 파장전환편(240')을 점착층(214')에 형성하여, 발광소자(220a, 220b, 220c)를 동시에 피복하는 단계이다. 파장전환편(240')은 복수의 파장전환입자와 투명 바인더를 혼합한 후 미리 형성된 편상 구조이다. 편상 구조의 크기는 필요에 따라 조정할 수 있다. 예를 들어 편상 구조는 복수의 서로 분리된 파장전환편을 포함하며, 이 복수의 서로 분리된 파장전환편은 차수 또는 순서에 따라 복수의 발광소자를 피복할 수 있다. 다시 말해 하나의 파장전환편(240')은 하나 또는 소량의 발광소자(예를 들어 임시성 기판(214)상의 발광소자 총 수의 1/50, 1/100, 또는 1/200 이하)만 피복한다. 또한 예를 들어, 편상 구조는 테이프(tape)로서, 연속적이면서 일회적으로 복수의 발광소자를 피복할 수 있다. 다시 말해 하나의 파장전환편은 복수의 또는 임시성 기판(212)상의 모든 발광소자(예를 들어, 임시성 기판(212)상의 발광소자 총 수의 1/50, 1/100, 1/200 이상)를 동시에 피복한다. 일 실시예에서, 파장전환편(240')을 발광소자(220a, 220b, 220c)에 접합하며, 접합 후 상부 몰드(파장전환편은 상부 몰드에 위치할 수 있다. 미도시) 및 하부 몰드(발광소자는 하부 몰드에 위치할 수 있다. 미도시)의 밀착 결합을 통해, 파장전환편(240')을 동시에 가열 및 가압하여, 파장전환편(240')을 연화시킴으로서 발광소자(220a, 220b, 220c)와 밀착 접합되도록 한다. 이때, 파장전환편(240')은 아직 완전히 경화되지 않은 상태이다. 일 실시예에서, 파장전환편(240')을 발광소자(220a, 220b, 220c)에 형성 시 파장전환편(240')을 지지하기 위한 지지기판(미도시)을 더 포함한다. 지지기판의 재료는 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르와 같은 고분자일 수 있다.
도 2c를 참조하면, 분리 공정을 통해, 파장전환편(240)을 복수의 파장전환층(240a, 240b, 240c)로 분할하는 단계이다. 이러한 분리 공정은 1차 분리일 수 있다. 분리 공정 전, 먼저 경화되지 않은 파장전환편(240')을 파장전환편(240)으로 경화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 가열방식으로 파장전환편(240')을 경화시키며, 다른 실시예에서, 기타 형태의 에너지, 예를 들어 복사(輻射)를 이용하여 파장전환편(240')을 경화시킬 수 있다. 분리 공정은 절단 툴(232)로 파장전환편(240) 및 일부 또는 전부의 점착층(214')을 절단하여 절단선을 형성한다.
도 2d를 참조하면, 광 조정층(260')을 복수의 파장전환층(240a, 240b, 240c) 및 임시성 기판(212)의 상부에 형성하는 단계이다. 일 실시예에서, 광 조정층(260')은 파장전환층(240a, 240b, 240c)의 모든 상부면 및 측벽을 피복할 수 있다. 또한 광 조정층(260')은 점착층(214')의 표면과 직접 접촉된다. 광 조정층(260')의 형성방식은 몰드성형법(molding)을 통해, 가열하고 압력을 인가하여 광 조정층(260')으로 파장전환층(240a, 240b, 240c)의 상부면 및 발광소자(220a, 220b, 220c) 사이에 채워지는 함몰 부위 또는 절단선을 피복한다. 기타 실시예에서, 광 조정층(260')의 형성방식은 필름 재료를 도포하거나 접합하는 방식을 포함한다. 일 실시예에서, 이 단계의 광 조정층(260')은 아직 반경화 상태에 속하거나, 또는 B 스테이지(B-stage)라고 칭하는 접착 재료이다. 일 실시예에서, 가열방식을 통해 광 조정층(260')을 경화시키며, 가열 후의 광 조정층(260')은 완전 경화된 상태로 전환되거나, 또는 C 스테이지(C-stage)라고 칭하는 광 조정층(260)이다. 또 다른 실시예에서, 광과 같은 기타 에너지 형태로 파장전환편(240')을 경화시킨다. 일 실시예에서, 확산입자를 미리 바인더와 혼합한 후 편상 구조를 미리 형성하고, 이러한 편상 구조를 파장전환층(240a, 240b, 240c)의 상부에 설치하여 광 조정층(260')을 형성한다. 또 다른 실시예에서, 확산입자와 바인더를 혼합한 후 직접 파장전환층(240a, 240b, 240c)의 상부에 도포하여 광 조정층(260')을 형성할 수 있다.
도 2e를 참조하면, 2차 분리 공정을 통해, 광 조정층(260)을 분리하는 단계이다. 광 조정층(260)은 분할 후 복수의 광 조정층(260a, 260b, 260c)을 형성한다. 일 실시예에서, 상기 단계는 복수의 발광장치(200a, 200b, 200c)를 동시에 형성할 수 있다. 2차 분리 공정은 절단툴(234)로 광 조정층(260)을 절단하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 2차 분리 공정에 사용되는 절단툴의 폭은 1차 분리 공정보다 좁으며, 따라서 더욱 좁은 절단선을 절단할 수 있다. 이와 같이 하면, 광 조정층(260a, 260b, 260c)이 파장전환층(240a, 240b, 240c)을 둘러쌀 수 있다.
도 2f를 참조하면, 에너지(예를 들어 복사 에너지 또는 열 에너지)를 제공하여 점착층(214')의 점성을 저하시키거나 또는 제거하는 단계이다. 일 실시예에 따르면, 점착층(214')은 자외선 경화 접착제이며, 임시성 기판(220)은 유리 또는 사파이어 기판 등 투명 재료이다. 이때, 임시성 기판의 방향으로부터 자외선을 조사하여 자외선 경화 접착제를 경화시키면 점성이 저하된다. 또 다른 실시예에서, 점착층(214')은 열경화성 경화 접착제일 수 있으며, 가열 경화 후 점착층(214')의 점성이 저하된다. 이후, 발광장치(200a, 200b, 200c)를 별도의 임시성 기판(270)으로 옮긴다. 전환 단계는 픽업 방식으로 다른 임시성 기판(270)에 방치하는 것일 수 있다. 임시성 기판(270)은 청색 필름일 수 있다. 기타 실시예에 따르면, 발광장치(200a, 200b, 200c)는 순차적으로 테이프에 방치될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 발광소자(220a, 220b, 220c)의 저면에도 광반사층(150) 및 연장패드(132, 134)가 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 반사층(150) 및 연장패드(132, 134)는 광 조정층(260) 형성 이후(도 2d), 및 2차 분리(도 2e) 이전에 형성될 수 있다. 도 3A를 참조하면, 발광소자(220a, 220b, 220c)를 반전시킨 후 접착제(254)를 통해 또 다른 임시 기판(252)에 각각 부착하는 단계이다. 그 중, 광 조정층(260)은 접착제(254)와 접합되어 고정된다. 또한 임시성 기판(212)을 발광소자(220a, 220b, 220c)와 분리시키며, 이때, 발광소자(220a)는 접촉전극(226a)을 노출시키고, 발광소자(220b)는 접촉전극(226b)을 노출시키며, 발광소자(220c)는 접촉전극(226c)를 노출시킨다.
도 3B를 참조하면, 광반사층(350)을 발광소자(220a, 220b, 220c)의 접촉전극(226a, 226b, 226c)의 주위에 형성하는 단계이다. 광반사층(350)은 돌출되거나 또는 접촉전극(226a, 226b, 226c)과 정렬된다. 또한, 광반사층(350)은 광 조정층(360)의 일부 또는 전체 표면을 피복한다. 반사층(350)은 스크린 인쇄 또는 노광 현상 방식을 통해 형성될 수 있다.
도 3C를 참조하면, 연장패드(332a, 332b)를 각각 접촉전극(226a)의 상부에 형성하고, 연장패드(332b, 334b)를 각각 접촉전극(226b)의 상부에 형성하며, 연장패드(332c, 334c)를 각각 접촉전극(226c)의 상부에 형성하는 단계이다. 일 실시예에 따르면, 연장패드(332a, 334a) 및 (332b, 334b) 및 (332c,334c)는 전기도금 방식으로 형성된다. 광반사층 및/또는 연장패드를 형성할 필요가 없는 경우, 즉 도 3A, 도 3B 및/또는 도 3C의 단계를 생략할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 2차 분리 과정을 통해, 광반사층(350) 및 광 조정층(260)을 분리하는 단계이다. 도 2e와 다른 부분은, 이때, 접촉전극(226a, 226b, 226c)이 상부를 향한다는데 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 절단 방식으로 광반사층(350) 및 광 조정층(260)을 분리 시, 절단면에 광반사층(350)와 연장패드(332a, 334a) 및 (332b, 334b) 및 (332c,334c)가 노출된다. 절단툴(332)로 광반사층(350) 및 광 조정층(360)을 절단하여 발광장치(300a, 300b, 300c)를 형성한다. 일 실시예에서, 단일한 절단툴(332)로 광반사층(350) 및 광 조정층(360)을 절단한다. 또 다른 실시예에서, 먼저 제1 툴로 광반사층(350)을 절단한 다음 제2 툴로 광 조정층(360)을 절단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치(400)의 단면도이다. 발광장치(400)는 발광소자(420), 파장전환층(440) 및 광 조정층(460)을 포함한다. 파장전환층(440)은 발광소자(420)의 일부 표면을 피복한다. 파장전환층(440)은 투명 바인더(442) 및 투명 바인더(442)에 분산되는 복수의 파장전환입자(444)를 포함한다. 광 조정층(460)은 바인더(462) 및 바인더(462)에 분산되는 확산입자(464)를 포함한다. 도 1과 다른 점은, 광 조정층(460)이 파장전환층(440)을 둘러싸나 단 파장전환층(440)의 상부면(441)은 피복하지 않는다는데 있다. 다시 말해, 파장전환층(440)의 상부면(441)은 광 조정층(460)에 의해 노출될 수 있다. 일 실시예에서, 파장전환층(440)의 상부면(441)은 광 조정층(460)이 완전히 피복되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 파장전환층(440)의 상부면(441)의 일부는 광 조정층(460)이 피복되지 않는다. 일 실시예에서, 발광장치(400)의 저부는 범프(bump)(432, 434) 및 광반사층(450)을 포함하며, 일 실시예에서, 발광소자(420)는 발광소자(420)의 동측에 위치하는 접촉전극(426a, 426b)을 포함한다. 일 실시예에서, 접촉전극(426a, 426b) 및 범프(bump)(432, 434)는 적층 구조를 형성하며 서로 전기적으로 연결된다. 범프(432, 434)의 재질은 주석 합금 또는 구리와 같은 금속일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 범프는 연장패드(미도시)로도 대체 가능하다. 또한, 광반사층(450)은 두 범프(432, 434)를 둘러싼다. 발광소자(420), 파장전환층(440), 광반사층(450) 및 광 조정층(460)의 구체적인 구조, 작용 및 형성 방법은 도 1 및 상응하는 단락을 참조할 수 있다. 발광장치(400)의 파장전환층(440)의 상부면(441)은 광 조정층(460)이 피복되지 않아, 제1 광선 및 제2 광선이 상부면(441)으로부터 출광 시, 광 조정층(460)의 산란작용에 의해 일부 광선이 효과적으로 이용되지 못할 우려가 없으므로, 출광효율이 증가될 수 있다.
발광장치(400)의 발광소자(420) 측변에서의 총 측변 두께(St)는 파장전환층(440)의 측변 두께(Sp)와 광 조정층(460)의 측변 두께(Sd)의 합이다. 일 실시예에 따르면, 광 조정층(460) 중의 확산입자(464)의 중량백분비는 적어도 20% 이상이며, 총 측변 두께(St)는 0.25mm 미만으로, 양호한 색상 균일도를 갖는다. 일 실시예에 따르면, 파장전환층(440)의 측변 두께(Sp)와 광 조정층(460)의 측변 두께(Sd)의 비율이 0.8 내지 1.2일 때, 양호한 색상 균일도를 갖는다.
도 5a 내지 도 5f는 발광장치(400)의 제작 흐름도이다. 도 5a를 참조하면, 임시성 기판(512), 발광소자(520a, 520b, 520c) 및 점착층(514')을 제공하여 발광소자(520a, 520b, 520c)를 임시성 기판(512)에 고정시키는 단계이다. 임시성 기판(512) 및 점착층(514')의 작용 및 형성 방법은 도 2a 및 관련 단락을 참조할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 파장전환편(540')을 점착층(514')에 형성하고, 발광소자(520a, 520b, 520c)를 동시에 피복하는 단계이다. 도 5C를 참조하면, 분리 공정을 통해, 파장전환편(540)을 복수의 파장전환층(540a, 540b, 540c)으로 분할하는 단계이다. 파장전환편(540') 및 파장전환층(540a, 540b, 540c)의 작용 및 형성 방법은 도 2b, 도 2c 및 관련 단락을 참조할 수 있다.
도 5d를 참조하면, 광 조정층(560')을 복수의 파장전환층(540a, 540b, 540c) 및 임시성 기판(512)의 상부에 형성하는 단계이다. 광 조정층(560')의 작용 및 형성 방법은 도 2d 및 관련 단락을 참조할 수 있다.
도 5e를 참조하면, 광 조정층(560)의 두께를 감소시켜 파장전환층(540a, 540b, 540c)을 노출시키는 단계이다. 일 실시예에서, 광 조정층(560)의 두께를 감소시키기 전, 먼저 가열방식을 통해 광 조정층(560')을 경화시킬 수 있다. 가열 후의 광 조정층(560')은 완전 경화된 상태의 광 조정층(560)으로 전환된다. 일 실시예에서, 광 조정층(560)의 두께를 감소시키는 방식은 절삭툴로 광 조정층(560)을 왕복 절삭하여 그 두께를 필요한 두께로 점차 얇아지게 하는 방식이다. 또 다른 실시예에서, 광 조정층(560)의 두께를 감소시키는 방식은 디플래시법(Deflash)이 있으며, 예를 들어 워터젯 디플래시법(Water Jet Deflash) 또는 습식 분사 디플래시법(Wet Blasting Deflash)이 있다.
도 5f를 참조하면, 2차 분리 공정을 통해, 광 조정층(560)을 분리하여, 복수의 서로 분리된 광 조정층(560a, 560b, 560c)을 형성하는 단계이다. 광 조정층(560)의 분리 방법 및 절단툴(534)은 도 2e 및 관련 단락을 참조할 수 있다.
도 6은 도 1a의 실시예 중 발광장치(100)의 시야각(Angle) 대 색좌표 표준차(△u'v')의 관계도를 나타낸 것이다. 시야각 분포 구간 내에서, △u'v'의 수치가 작을수록 상이한 시야각에서의 색상균일도가 좋아지는 것을 나타낸다. 도 6은 각각 샘플 1(sample1) 내지 샘플 7(sample 7)의 발광장치(100)이며, 그 중, 각 샘플의 총 상변 두께(Tt)는 약 0.3밀리미터(mm)이다. 샘플 1의 상변 두께(Tp)와 상변 두께(Td)의 비율(이하 Tp/Td로 약칭)은 약 0.5이고; 샘플 2, 샘플 3 및 샘플 4의 Tp/Td는 약 1.0이며; 샘플 5, 샘플 6 및 샘플 7의 Tp/Td는 약 2.0이다. 샘플 1, 샘플 4 및 샘플 7의 확산입자의 중량백분비는 약 40%이고; 샘플 2 및 샘플 5의 확산입자의 중량백분비는 약 20%이며; 샘플 3 및 샘플 6의 확산입자의 중량백분비는 약 30%이다.
샘플 1 내지 샘플 7의 색상균일도는 0° 내지 70°(또는 0° 내지 -70°)의 시야각에서, △u'v'값이 0.010 미만이다. 특히 샘플 5, 샘플 6 및 샘플 7(Tp/Td=2.0)은 0° 내지 70°의 △u'v'값이 0.004 미만이다. 샘플 7의 색상균일도는 0° 내지 90°(또는 0° 내지 -90°)의 시야각에서, △u'v'값이 모두 0.004 미만을 유지할 수 있다. 또한, 동일한 Tp/Td 하에서, 예를 들어 샘플 5 및 샘플 7의 경우, 확산입자의 중량백분비가 큰 샘플 7(40%)은 중량백분비가 작은 샘플 5(20%)보다 △u'v'값이 작다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치(700)의 단면도이다. 발광장치(700)는 발광소자(720), 파장전환층(740), 광 조정층(760), 연장패드(732, 734) 및 광반사층(750)을 포함한다. 발광소자(720)는 지지기판(722), 발광층(724) 및 접촉전극(726, 726a, 726b)을 포함한다. 도 1의 실시예와 다른 점은, 적어도 광 조정층(760)의 상부에 현색층(780)이 더 피복된다는데 있다. 일 실시예에서, 현색층(780)은 광 조정층(760)의 상부면(761)만 피복하고 광 조정층(760)의 측면(763)은 노출된다.
현색층(780)은 발광장치(700)의 외관 색상을 표현 및 조정할 수 있다. 발광장치(100)의 실시예 중의 하나에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 발광장치(100) 중 광 조정층(160)은 투명하거나 반투명하며, 따라서 관찰되는 발광장치(100)의 색상은 비교적 내층에 위치한 파장전환층(140)의 색상이다. 파장전환층(140)에 황색 형광분말이 함유된 경우, 관찰되는 색상은 즉 황색이다. 그러나, 일 실시예에서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 현색층(780)은 백색이며, 따라서 발광장치(700)의 상면(781)은 즉 백색이다. 도 7b를 참조하면, 도 7b는 발광장치(700)의 평면도로서, 대체적으로 현색층(780)만 볼 수 있고, 발광소자(720) 및 파장전환층(740)은 보이지 않거나 또는 희미하게만 볼 수 있다. 현색층(780) 외부로 나타나는 색상은 발광장치(700)가 장착되는 전자제품의 하우징 색상과 동일하거나 유사할 수 있으며, 즉 사용자가 발광장치(700)의 존재를 쉽게 알 수 없도록 함으로써 전자제품의 일체감을 향상시킬 수 있다. 이밖에, 현색층(780)은 발광장치(700)의 발광각도와 발광강도의 분포를 변경시킬 수 있다. 발광장치(700)의 상부면(761) 방향으로 진행하는 광선이 현색층(780)에 의해 차단되어 상부면(761)의 광강도가 감소되고, 또한, 현색층(780)은 측면(763)으로부터 방출되는 광량을 증가시킬 수 있으며, 따라서, 발광장치(700)의 소각도와 대각도 사이의 광강도 분포가 비교적 균일해진다.
일 실시예에서, 발광장치(700)는 플래시램프 장치, 예를 들어 핸드폰 등 전자제품의 플래시램프에 응용된다. 일 실시예에서, 발광장치(700)의 현색층(780)은 전자제품의 하우징(미도시)의 색상과 동일하거나 또는 유사하다. 또 다른 실시예에서, 동일한 환경하에, 발광장치(700)(현색층(780)측으로 관찰)와 전자제품 하우징의 HSV 색채 공간을 살펴보면, 이들의 H값은 동일하고, 또한 V값 차이는 20 미만이다. 그 중 H는 색상(Hue)을 나타내고, S는 포화도(Saturation)를 나타내며, V는 명도(Value 또는 Brightness)를 나타낸다. 또 다른 실시예에서, 발광장치(700)(현색층(780)측으로 관찰)와 전자제품 하우징의 HSV를 살펴보면, 이들의 H값은 동일하고, V값 차이는 10 미만이다. 일 실시예에서, 발광장치(700)(현색층(780)측으로 관찰)의 H값(H1)은 0, S값(S1)은 0 내지 5 사이, V값(V1)은 90 내지 100 사이이고, 발광장치(700)에 인접한 전자제품 하우징의 H값(H2)은 0, S값(S2)은 0 내지 5 사이, V값(V2)은 90 내지 100 사이이다.
현색층(780)은 바인더(782) 및 바인더(782)에 분산되는 복수의 안료(784)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 현색층(780)의 바인더(782)의 종류는 광 조정층(760)의 바인더(미도시)와 동일하거나 유사할 수 있다. 일 실시예에서, 현색층(780)의 바인더(782)와 광 조정층(760)의 바인더는 모두 실리콘 수지이다. 안료(784)의 종류는 현색층(780)에 필요한 색상에 따라 조정할 수 있으며, 현색층(780)의 색상은 예를 들어, 백색, 은색, 금황색, 청색, 적색 또는 검정색이다. 일 실시예에서, 전자제품 하우징의 주요 색체계 또는 발광장치에 인접한 부위의 색상은 백색이며, 따라서, 현색층(780) 내의 안료(784)는 전자제품 외관 색상에 맞추어 백색 안료를 선택할 수 있다. 백색 안료의 재료는 예를 들어 황산바륨, 산화티타늄 또는 산화아연이다. 기타 실시예에서, 현색층(780) 내의 안료(784)는 은색 안료, 금색 안료, 황색 안료, 청색 안료 또는 적색 안료일 수 있다. 은색 안료의 재료는 예를 들어 질화알루미늄(AlN)이다. 금색 안료의 재료는 예를 들어 운모 및 산화티타늄의 다층 조합이며, 황색 안료의 재료는 예를 들어 크롬산납 또는 크롬산아연이고, 청색 안료의 재료는 예를 들어 감청 또는 코발트청이며, 적색 안료의 재료는 예를 들어 적색산화철 또는 몰리브덴적이고, 검정색 안료의 재료는 예를 들어 카본블랙 또는 산화철흑이다. 안료(784)의 중량백분비는 색상 표현의 필요에 따라, 예를 들어 색상의 포화도와 명도를 조정할 수 있다. 일 실시예에서, 안료(784)의 현색층(780) 총 중량에 대한 중량백분비는 1% 내지 7%이며, 또 다른 실시예에서, 안료(784)의 중량백분비는 2% 내지 5%이다. 안료(784)의 중량백분비가 7% 이상일 경우, 광선이 안료(784)에 의해 산란된 후 발광장치(700)의 내부로 흡수되는 현상이 발생할 수 있으며, 따라서 발광장치(700)의 발광 강도가 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 현색층(780)의 두께는 0.050밀리미터(mm) 내지 0.400mm 사이일 수 있다. 현색층(780)의 두께는 예를 들어 0.06mm, 0.08mm, 0.100mm, 0.150mm, 0.200mm, 0.300mm 또는 0.350mm이다.
발광장치(700)는 양호한 색상균일도를 지님과 동시에, 현색층(780)을 통해 전자제품의 하우징 색상과 근접해질 수 있어, 전자제품의 전체적인 외관 품질이 향상된다. 또한, 현색층(780)은 발광장치(700)의 소각도와 대각도 사이의 발광 분포를 균일화할 수도 있다.
도 8a 내지 도 8e는 발광장치(700)의 제작 흐름도이다. 도 8a를 참조하면, 임시성 기판(212), 발광소자(220a, 220b, 220c) 및 점착층(214')를 제공하는 단계이다. 발광소자(220a, 220b, 220c)는 각각 독립적인 파장전환층(240a, 240b, 240c)에 의해 피복된다. 파장전환층(240a, 240b, 240c)의 형성 방법은 도 2b 및 도 2c 및 그에 상응하는 설명을 참조할 수 있다. 또한, 광조정필름(860') 및 현색필름(880')을 제공한다.
도 8b를 참조하면, 광조정필름(860') 및 현색필름(880')을 파장전환층(240a, 240b, 240c)의 상부에 함께 형성하여 각각의 파장전환층(즉 240a, 240b, 240c)의 상부면 및 모든 측면을 피복하는 단계이다. 다른 실시예에서, 광조정필름(860') 및 현색필름(880')은 순차적으로 각각 파장전환층에 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광조정필름(860') 및 현색필름(880')은 파장전환층(즉 240a, 240b, 240c)을 형성하기 전 또는 또는 바로 그때 형성되며, 광조정필름(860') 및 현색필름(880')의 바인더(미도시)는 모두 반경화 상태이거나 또는 B 스테이지(B-stage)라고 칭하는 접착 재료이다. 이어서, 에너지를 제공하여 광조정필름(860') 및 현색필름(880')을 경화시킴으로써 광조정필름(860) 및 현색필름(880)을 형성한다. 이때, 광조정필름(860) 및 현색필름(880)의 바인더(미도시)는 이미 경화된 상태이거나 또는 C 스테이지(C-stage)라고 칭하는 접착 재료이다. 일 실시예에서, 가열로 광조정필름(860) 및 현색필름(880)의 바인더를 경화시키며, 광조정필름(860) 및 현색필름(880)의 바인더를 경화시킴과 동시에 광조정필름(860) 및 현색필름(880) 사이의 접착력(adhesive strength) 역시 강화시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 자외선 또는 기타 광선으로 광조정필름(860) 및 현색필름(880)의 바인더를 경화시킬 수 있다.
도 8c를 참조하면, 발광소자(220a, 220b, 220c)와 임시성 기판(212)을 분리시키는 단계이다. 일 실시예에서, 발광소자(220a, 220b, 220c)와 임시성 기판(212)을 분리하는 단계 이전에, 현색필름(880)과 별도의 임시성 기판(252)을 먼저 점착층(254')을 통해 서로 접합한 후, 발광소자(220a, 220b, 220c), 파장전환층(240a, 240b, 240c), 광조정필름(860) 및 현색필름(880)을 임시성 기판(212)과 분리한다. 이때, 분리된 표면으로 접촉전극(226a, 226b)이 노출된다. 일 실시예에서, 분리 전, 먼저 점착층(214')을 가열하여 그 점성을 저하시키거나 제거하여 저점성의 점착층(214)으로 전환시킨다.
일 실시예에서, 발광장치에 연장패드 및 광반사층을 형성할 필요가 없는 경우, 광조정필름(860) 및 현색필름(880)을 복수의 발광장치(미도시)로 직접 분리할 수 있다. 분리 과정의 관련 설명은 도 2e 또는 도 3d 및 그 상응하는 설명을 참조한다. 또 다른 실시예에서, 연장패드 및 광반사층을 형성해야 하는 경우, 도 8D를 참조하면, 접촉전극(226a, 226b) 주변에 광반사층(350)을 형성하고, 또한 접촉전극(226a)에 연장패드(332a, 334a)를 형성하며, 접촉전극(226b)에 연장패드(332b, 334b)를 형성하고, 접촉전극(226c)에 연장패드(332c, 334c)를 형성한다. 제조 과정의 관련 설명은 도 3B 및 도 3c 및 그 상응하는 설명을 참조한다.
도 8e를 참조하면, 광반사층(350), 광 조정층(860) 및 현색필름(880)을 분리하여 발광장치(800a, 800b, 800c)를 형성하는 단계이다. 분리 공정의 관련 설명은 도 3d 및 그 상응하는 설명을 참조한다. 일 실시예에서, 단일한 툴을 이용하여 광반사층(350), 광 조정층(860) 및 현색필름(880)을 분리할 수 있다. 이후, 발광장치(800a, 800b, 800c)를 다른 필름 또는 테이프로 옮긴다(미도시). 또한, 발광장치(800a, 800b, 800c)의 후속되는 픽업(pick-up) 공정에서, 현색필름(880)이 픽업장치에 점착되는 것을 감소시키기 위하여, 현색필름(880)의 표면에 점착 방지 처리를 더 실시할 수 있다. 일 실시예에서, 점착 방지 처리 방식은 물리적인 방식, 예를 들어 스크레이퍼로 현색필름(880)의 표층을 제거하는 방식일 수 있으며, 이렇게 하면 현색필름(880)에 잔류한 접착제를 제거할 수 있다. 또한, 현색필름(880)의 표면에 비교적 큰 조도(roughness)를 구비하여, 픽업 장치와 현색 필름(880)에 공기가 존재하도록 하면 점착이 좀처럼 발생하지 않게 된다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치(900)의 단면도 및 평면도이다. 발광장치(900)는 발광소자(920), 파장전환층(940), 광 조정층(960), 현색층(980), 연장패드(932, 934) 및 광반사층(950)을 포함한다. 그 중, 발광장치(900)의 현색층(980)의 상면(981)과 저면(985)의 면적(또는 폭)은 상이하다. 일 실시예에서, 현색층(980)의 측면(983)은 경사진 평면이며, 저면(985)으로부터 상면(81)을 향해 내측으로 경사진다. 이렇게 하면 현색층(980)의 측방향 출광 및 현색층(980) 주변 상방의 출광을 증가시킬 수 있어, 발광장치(900)의 광강도 분포가 더욱 균일해진다. 일 실시예에서, 측면(983)의 형성방식은 커터, 레이저를 통해 필요한 형상으로 절단할 수 있다.
발광장치(900)는 양호한 색상균일도를 구비함과 동시에, 현색층(980)을 통해 전자제품의 하우징 색상과 근접해질 수 있어 전자제품의 전체적인 외관 품질이 향상된다. 또한, 현색층(980)은 발광장치(900)의 전체적인 발광각도 내의 발광분포를 균일화하고 발광장치(900)의 상면(981) 직상방이 비교적 어두운 문제를 감소시킬 수도 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치(1000)의 단면도이다. 발광장치(1000)는 발광소자(1020), 파장전환층(1040), 광 조정층(1060), 현색층(1080), 연장패드(1032, 1034) 및 광반사층(1050)을 포함한다. 그 중, 광 조정층(1060)은 파장전환층(1040)의 측면(1043) 및 현색층(1080)의 측면(1083)만 둘러싸고, 파장전환층(1040)의 상면(1041)은 피복하지 않는다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광장치(1100)의 단면도이다. 발광장치(1100)는 발광소자(1120), 파장전환층(1140), 광 조정층(1160), 현색층(1180), 연장패드(1132, 1134) 및 광반사층(1150)을 포함한다. 그 중, 현색층(1180)은 파장전환층(1140)의 상면(1141) 및 광 조정층(1160)의 상면(1161)을 동시에 피복한다.
이상의 실시예는 단지 본 발명의 기술 사상 및 특징을 설명하기 위한 것일뿐, 그 목적은 본 기술을 숙지하는 자가 본 발명의 내용을 이해하고 실시할 수 있도록 하는데 있으며, 즉 본 발명에 공개된 정신에 의거하여 실시되는 균등한 변화 또는 수식은 본 발명의 특허 범위 내에 포함되어야 한다.
100, 200a, 200b, 200c, 400, 500a, 500b, 500c, 700, 800a, 800b, 800c, 900, 1000, 1100: 발광장치
102: 상면 104: 저면
106: 측면
120, 220a, 220b, 220c, 420, 520a, 520b, 520c, 720, 920, 1020, 1120:발광소자
121: 상부면 122, 722: 지지기판
123: 하부면 24, 724: 발광층
125: 측면
126, 126a, 126b, 126c, 226a, 226b, 226c, 426a, 426b, 726a, 726b: 접촉전극
132, 134, 332a, 334a, 332b, 334b, 332c, 334c, 732, 734, 932, 934, 1032, 1034, 1132, 1134: 연장패드
140, 240a, 240b, 240c, 440, 540a, 540b, 540c, 740, 940, 1040, 1140: 파장전환층
142, 442: 투명 바인더 144, 444: 파장전환입자
150, 350, 450, 750, 950, 1050, 1150: 광반사층
160, 260', 260, 260a, 260b, 260c, 360, 460, 560', 560, 560a, 560b, 560c, 760, 960, 1060, 1160: 광 조정층
162, 462, 782: 바인더 164, 464: 확산입자
212, 252, 512: 임시성 기판 214', 214, 514': 점착층
240', 540': 파장전환편 232, 234, 332, 534: 절단툴
432, 434: 범프 761: 상부면
763: 측면 780, 980, 1080, 1180: 현색층
781, 981: 상부면 783, 983, 1083: 측면
784: 안료 860', 880: 현색필름
985: 저면 1041, 1141: 상부면
1043: 측면 1083: 측면
1161: 상부면
Sd: 광 조정층의 측변 두께
Sp1, Sp2, Sp3, Sp4: 파장전환층의 측변 두께
St: 총 측변 두께 Td: 광 조정층의 상변 두께
Tp: 파장전환층의 상변 두께 Tt: 총 상변 두께

Claims (10)

  1. 발광장치에 있어서,
    제1 상부면, 하부면 및 상기 제1 상부면과 하부면 사이에 위치하는 제1 측면을 포함하는 발광소자;
    복수의 파장전환 입자를 포함하고, 또한 상기 발광소자의 상기 제1 상부면의 직상방에 위치하는 제2 상부면을 포함하는 파장전환층;
    상기 제2 상부면을 노출시키기 위해 상기 발광소자의 측면을 둘러싸며, 내부 표면, 외측 표면 및 제1 성분 또는 제2 성분을 구비하는 광 조정층
    을 포함하며,
    광선은 상기 내부 표면에서 상기 광 조정층을 통과한 후, 계속하여 상기 외측 표면에서 상기 광 조정층으로부터 멀어지고,
    상기 제1 성분은 제1 바인더 및 상기 제1 바인더에 분산되는 복수의 제1 확산입자를 포함하고, 상기 복수의 제1 확산입자는 상기 광 조정층의 중량백분비의 적어도 20% 이상이며,
    상기 제2 성분은 제2 바인더, 상기 제2 바인더에 분산되는 복수의 제2 확산입자 및 상기 제2 바인더에 분산되는 복수의 광 산란입자를 포함하고, 상기 복수의 제2 확산입자는 상기 광 조정층의 중량백분비의 적어도 5% 이상이며, 또한 상기 복수의 광 산란입자는 상기 광 조정층의 중량백분비의 적어도 0.4% 이상이고,
    상기 제2 상부면을 피복하는 현색층을 더 포함하고, 상기 현색층은 상기 발광장치의 색상이 상기 발광장치를 포함하는 전자제품의 외관 색상에 근접하게 하는,
    발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 확산입자의 중량백분비는 30% 내지 50%인, 발광장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 확산입자 또는 상기 복수의 제2 확산입자의 평균 입경은 10㎛ 미만인, 발광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파장전환층은 측변 두께 및 평균 측변 두께를 구비하며, 상기 측변 두께와 상기 평균 측변 두께의 변이는 적어도 10% 이상인, 발광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광장치는 최외층 표면을 구비하며, 상기 최외층 표면과 복수의 제1 측변 중 하나의 거리는 0.35mm 미만인, 발광장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 파장전환층은 제1 상변 두께 및 제1 측변 두께를 구비하며, 상기 제1 상변 두께는 상기 제1 측변 두께보다 큰, 발광장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파장전환층은 제1 상변 두께를 구비하고, 상기 광 조정층은 제2 상변 두께를 구비하며, 상기 제1 상변 두께와 상기 제2 상변 두께의 비율은 0.8 내지 2.4 사이인, 발광장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광장치의 색채 분포의 균일도는 0°내지 70°의 시야각에서, △u'v'값의 차가 0.004 미만이고, 상기 △u'v'는 색좌표상의 어느 한 점과 기준점(u0', v0')의 거리인, 발광장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광 조정층은 상기 제2 상부면을 피복하지 않는, 발광장치.
  10. 삭제
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