KR20020027589A - 광전기 소자 및 이의 피복 방법 - Google Patents

광전기 소자 및 이의 피복 방법 Download PDF

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Abstract

LED(D)가 도전성 층(EL)으로 피복되며, 형광층(luminescent layer)(LU)이 전기 영동(electrophoresis)에 의해 도전성 층 상에 증착된다. 도전성 층(EL)의 도전율은 상기 도전성 층이 전기 영동 동안 전극 중의 하나로 사용될 수 있도록 선택되며, LED(D)는 정상 동작 동안 상기 층에 의해 단락되지 않는다.

Description

광전기 소자 및 이의 피복 방법{OPTOELECTRIC ELEMENT}
서두에서 언급된 광전기 소자는 US 5,813,752에 개시된다. 이 개시된 광전기 소자에서, 반도체 바디 및 기판은 LED의 일부를 형성한다. 형광층은 LED에 생성된 UV 광 또는 청색 광을 상이한 파장 범위의 가시 광으로 변환시킨다. 이러한 방식으로, 상기 LED는 상이한 색상의 가시 광을 요하는 상이한 애플리케이션으로 사용되기에 적합하게 된다. 그러나, 문제는 형광층을 광전기 소자 상에, 인접하여 접촉하는 층이 쉽게 제어되며 실질적으로 균일한 두께를 갖도록, 도포하는 것이 어렵다는 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 균일한 두께를 갖는 인접하여 접촉하는 형광층을 포함하는 광전기 소자를 제공하는 것이며, 이러한 광전기 소자는 비교적 간단한 방식으로 제공된다.
이를 성취하기 위해, 서두에서 언급된 광전기 소자는 본 발명에 따라 도전성 층이 기판과 형광층 간에 위치하며, 상기 도전성 층의 도전율 X는 광전기 소자의 동작 동안, 도전성 층을 통한 전류가 반도체 소자를 통한 전류의 최대 5 %가 되도록 선택된다는 특징을 갖는다.
실제로, 도전성 층은 통상적으로 광전기 소자의 상이한 전극을 서로 접속시킨다. 이 층의 전기 도전율은 낮게 선택되어, 상기 층은 광전기 소자의 전극 간에 단락을 일으키지 않아 광전기 소자의 기능이 악영향을 거의 받지 않는다. 놀랍게도, 동시에, 도전율은 형광층을 적당하게 선택된 슬러리로부터 전기 영동(electrophoresis)에 의해 증착하기에 충분히 높으며, 상기 전기 영동 프로세스에서 도전성 층은 전극 중의 하나로 기능한다. 이러한 방식으로, 광전기 소자의 일부를 형성하는 인접하여 접촉하는 형광층은 균일한 두께를 갖도록 쉽게 제공될 수 있으며, 광전기 소자의 광전기 특성은 도전성 층에 의해 악영향을 받지 않는다.
본 발명에 따른 광전기 소자는, 광전기 소자의 동작 동안, 도전성 층을 통한 전류가 반도체 소자를 통한 전류의 최대 1%가 되도록 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 광전기 소자는, 도전성 층이 반도체 소자에 의해 생성된 전자기 방사를 투과한다면, 비교적 고효율을 갖는다.
바람직한 결과는 도전성 층이 투명한 산화물, 특히 인듐 주석 산화물, 안티몬 주석 산화물 및 주석 산화물로 형성된 그룹으로부터 선택된 산화물을 포함하는, 본 발명에 따른 광전기 소자의 실시예를 이용하여 성취된다.
바람직한 결과는 반도체 바디가 LED의 일부를 형성하는, 본 발명에 따른 광전기 소자의 실시예를 이용하여 성취된다.
두번째 단락에서 언급된, 전기 절연 기판 상에 제공된 반도체 바디를 포함하는 광전기 소자를 피복하는 방법은 본 발명에 따라 기판이 도전성 층으로 피복되며 이 후에 적어도 기판은 형광 물질의 현탁액(suspension)과 접촉하게 되고, 상기 형광 물질은 도전성 층의 표면 상에 전기 영동에 의해 증착되며, 상기 도전성 층은 제 1 전극으로 기능하며, 제 2 전극은 상기 현탁액 내에 존재하며, 상기 전극 간의 전위차가 유지되며, 상기 도전성 층의 도전율 X는 상기 현탁액의 도전율보다는 높고 반도체 소자의 도전율보다는 낮은 것을 포함한다.
상기 방법은 LED를 포함하는 광전기 소자를 피복하는데 매우 적절하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은, 캐리어 판에 접속된 광전기 소자에서 유리하게 사용될 수 있는데, 다수의 광전기 소자가 동시에 형광층으로 피복되도록 다수의 광전기 소자가 상기 캐리어 판 상에 제공된다.
본 발명의 이들 측면 및 다른 측면은 이하 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
본 발명은 전기 절연 물질로 형성된 기판 상에 제공된 반도체 바디를 포함하며, 상기 반도체 바디로부터 생성된 제 1 파장 범위의 전자기 방사를 상이한 파장 범위의 가시 광으로 변환하는 형광층(a luminescent layer)으로 피복되는 광전기 소자에 관한 것이다.
본 발명은 광전기 소자를 형광층으로 피복하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 단계의 실시예의 도면,
도 2는 본 발명에 따른 광전기 소자의 실시예의 도면.
도 1에서, LF는 도전성 물질의 캐리어 판을 의미한다. A는 열 싱크(heat sink)를 의미하며, 상기 열 싱크는 캐리어 판(LF)의 홀 내에 제공되며, 금속으로 제조된다. 열 싱크 상에, 알루미늄 층으로 피복된 실리콘 웨이퍼로 구성된 서브마운트(submount)(B)가 제공된다. 서브마운트(B)의 단부는 각각의 본딩 와이어에 접속되며, 상기 본딩 와이어는 각각 캐리어 판(LF)에 접속된다. D는 LED를 의미하며, 상기 LED는 전기 절연 세라믹 물질로 된 기판을 포함하며, 반도체 물질로 구성된 다수의 에피택시 층이 상기 기판 상에 제공된다. 이들 에피택시 층들은 함께 반도체 바디를 형성한다. C는 LED(D) 및 서브마운트(B) 간의 전기 컨택트를 형성하는 땜납 볼(solder balls)을 의미한다. ST는 형광 물질의 현탁액의 드랍리트(droplet)를 의미한다. 드랍리트(ST)는 열 싱크(A), 서브마운트(B), 컨택트(C), LED(D)의 외부 표면의 일부와 접촉한다. 현탁액과 접촉하는 열 싱크(A), 서브마운트(B), 컨택트(C), LED(D)의 외부 표면의 일부에 도전성 층(EL)이 제공되며, 상기 도전성 층의 도전율은 상기 현탁액의 도전율보다는 높게, 반도체 바디의 도전율보다는 낮게 선택된다. 현탁액은 화살표로 표시된 방향으로 펌프에 의해 이동되고, 이로써 LED(D)의 표면 근방에 있는 현탁액의 일부는 계속적으로 새롭게된다. 전압 소스(Vg)의 음극이 캐리어 판(LF) 및 본딩 와이어(BD)를 통해 도전성 층에 접속되고, 이로써 상기 도전성 층은 현탁액과 접촉하는 음극을 형성한다. 전압 소스(Vg)의 양극은 현탁액 내부에 위치한 전극(E)에 접속된다. 전압 소스에 의해 생성된 전압(V)의 영향 하에서, 형광 물질 층은 전기 영동에 의해 도전성 층의 표면 상에 증착된다.
도 1에 도시된 방법의 단계의 실제적인 실시예에서, 도전성 층은 안티몬 주석 산화물로 제조되며, 대략 50nm의 두께를 갖는다. 이 도전성 층은 광전기 소자의 표면을 안티몬 주석 산화물의 용액으로 습하게 함으로써 제공된다. 광전기 소자는 사파이어 기판을 포함하며, 에피택시 층 AlGaInN으로 구성된 반도체 바디가 상기 사파이어 기판 상에 제공된다. 전류가 이 반도체 바디를 통해 흐를 경우, 청색 광이 생성된다. 사용된 현탁액은 스트론튬 인산을 포함한다. 이 현탁액의 도전율은 대략 300 pS/m 이다. 200 볼트 전압의 영향하에서, LED(D)의 표면 상에는 50 초에 대략 50㎛의 형광층이 전기영동적으로 피복된다.
도 2에서, 도 1에 도시된 부분에 대응하는 부분은 동일한 참조 부호를 갖는다. 도전성 층(EL)은 열 싱크(A), 서브마운트(B), 컨택트(C), LED(D)의 외부 표면의 일부를 피복한다. 이로써, 열 싱크로부터 떨어져 대면하는 LED(D)의 표면 뿐만 아니라 열 싱크에 수직으로 연장된 측면도 형광 물질로 피복된다. 형광층에 의해 생성된 광이 방사되는 방향에 영향을 주기 위해, 반구 형태의 바디가 LED(D) 상에 제공되며, 상기 반구형 바디에 가시광을 투과하는 벽(E) 및 가시광을 투과하는 충진부(F)가 제공된다. 전압이 캐리어 판(LF)을 접촉하는 본딩 와이어의 단부간에 인가되면, LED(D)는 제 1 파장 범위의 전자기 방사를 생성하며, 상기 전자기 방사는 형광층에 의해 상이한 파장 범위의 가시광으로 변환된다. 투명한 벽(E) 및 충진부(F)로 인해, 광은 실질적으로 광전기 소자의 종축 방향으로 방출된다.

Claims (9)

  1. 전기 절연 물질로 형성된 기판 상에 제공된 반도체 바디를 포함하며, 상기 반도체 바디로부터 생성된 제 1 파장 범위의 전자기 방사를 상이한 파장 범위의 가시광으로 변환하는 형광층(a luminescent layer)으로 피복된 광전기 소자에 있어서,
    도전성 층이 상기 기판 및 상기 형광층 간에 위치하며,
    상기 도전성 층의 도전율 X는, 상기 광전기 소자의 동작 동안, 상기 도전성 층을 통한 전류가 상기 반도체 소자를 통한 전류의 최대 5 %가 되도록, 선택되는
    광전기 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광전기 소자의 동작 동안, 상기 도전성 층을 통한 전류가 상기 반도체 소자를 통한 전류의 최대 1%인
    광전기 소자.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 도전성 층은 상기 반도체 소자에 의해 생성된 전자기 방사를 투과하는
    광전기 소자.
  4. 제 1 내지 3 항 중 어느 항에 있어서,
    상기 도전성 층은 투명한 금속 산화물을 포함하는
    광전기 소자.
  5. 제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 층은 인듐 주석 산화물, 안티몬 주석 산화물 및 주석 산화물로 형성된 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 산화물을 포함하는
    광전기 소자.
  6. 제 1 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 바디는 LED의 일부를 형성하는
    광전기 소자.
  7. 전기 절연 물질로 된 기판 상에 제공된 반도체 바디를 포함하는 광전기 소자를 형광층으로 피복하는 방법에 있어서,
    상기 기판이 도전성 층으로 피복되며,
    그 후에, 적어도 상기 도전성 층은 형광 물질의 현탁액과 접촉하게 되며,
    상기 형광 물질은 전기 영동에 의해 상기 도전성 층의 표면 상에 증착되며,
    상기 도전성 층은 제 1 전극으로 기능하며,
    제 2 전극은 상기 현탁액 내에 존재하며,
    상기 전극 간의 전압 차가 유지되며,
    상기 도전성 층의 도전율 X는 상기 현탁액의 도전율보다는 높고 상기 반도체 바디의 도전율보다는 낮은
    광전기 소자 피복 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광전기 소자는 LED를 포함하는
    광전기 소자 피복 방법.
  9. 제 7 항 또는 8 항에 있어서,
    상기 광전기 소자는 캐피어 판 상에 접속되며,
    상기 캐리어 판 상에 다수의 광전기 소자가 제공되는
    광전기 소자 피복 방법.
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