KR20110037892A - 발광 장치를 위한 반사 표면 서브 어셈블리를 제작하는 방법 - Google Patents

발광 장치를 위한 반사 표면 서브 어셈블리를 제작하는 방법 Download PDF

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알렉스 샤이케비치
레니 헬빙
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브리지럭스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명에 의한 발광 장치를 위한 반사 표면 서브 어셈블리를 제작하는 방법은, 반사 표면 서브 어셈블리가 기판, 상기 기판 상의 발광 장치 어셈블리의 배치를 위해 마련된 적어도 하나의 영역, 및 상기 기판 상의 선택된 영역 위에 도포되는 확산 반사 레이어를 포함하고, 발광 장치 어셈블리가 적어도 하나의 영역위에 배치되면, 확산 반사 레이어는 발광 장치 어셈블리에 의해 방사된 광자를 반사하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광 장치를 위한 반사 표면 서브 어셈블리를 제작하는 방법{A METHOD FOR MANUFACTURING A REFLECTIVE SURFACE SUB-ASSEMBLY FOR A LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 LED(light-emitting diode)와 레이저 다이오드(LD)와 같은 발광 장치에 관한 것으로, 특히 그러한 장치를 위한 반사 표면 서브 어셈블리에 관한 것이다.
일반성을 잃지 않고, 단지 명세서의 지나친 반복을 피하기 위하여, 관련 기술의 설명은 발광 장치의 일반적인 예로 LED를 사용하여 설명된다.
LED 작동의 원칙은 반도체 p-n 접합의 특성에 기초한다. p-n 접합이 포워드 바이어스될 때, 즉 양의 전압이 p-타입 반도체 상에 인가되고 음의 전압이 n-타입 반도체 상에 인가되는 경우, 전하 캐리어-전자 및 홀은 접합 안으로 흐른다. 전자가 홀과 충돌할 때, 전자는 홀과 재결합하고, 전자가 더 낮은 에너지 레벨로 떨어지기 때문에, 초과 에너지-관련된 전자와 홀 에너지 레벨 사이의 차-는 광자(photon)의 형태로 방출된다. 이 효과는 전기 루미네센스(electroluminescence)로 불리고 광의 컬러는 반도체의 에너지 갭에 의해 결정된다.
전자와 홀 사이의 충돌이 사실상 통계에 근거하기 때문에, 광자는 p-n 접합으로부터 랜덤 방향으로 방사될 것이다. 발광 장치의 p-n 접합으로부터의 광 추출을 개선하기 위해, 반사 물질 레이어가 방사된 파장에 투명인 표면 또는 방사의 원하지 않는 방향에서 방사된 파장의 열악한 반사도를 가지는 표면에 도포된다. 반사도는 입사광에 대하여 반사되는 비율을 특징으로 한다. 가능한 최상의 발광 효율을 달성하기 위해, 고 반사도를 가지는 물질, 예를 들어 Pt, Au, Ag, 또는 다른 물질과 같은 귀금속이 이 목적을 위해 사용된다. 그러나, 예를 들어 Pt, Au와 같은 일부 물질의 사용은 상기 물질의 가격 및 상기 물질을 표면에 도포하는 프로세스가 비교적 비싸다. 예를 들어 Al과 같은 다른 물질은 비교적 저렴하지만 고비용의 폴리싱을 필요로 하고 산소가 있는 환경에서 언제나 산화한다. 그러나, 고비용의 폴리싱을 한 Al이라도, 그 반사력은 폴리싱된 Ag에 비해 열등하다. 또한, 폴리싱이 전체 반사도를 증가시키더라도, 정반사 반사율을 증가시키는 것에 의해 그렇게 한다. 그러나, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 물질은 정반사 반사율보다는 확산성을 가질 것이다. 우월한 반사도 때문에 Al 보다 바람직한 Ag는 Ag 표면이 발광 장치 제조 프로세스에서 사용되는 일부 화학 물질과 접촉하게 될 때 특히 산화 및/또는 흐려지는 경향이 있다. LED에서 광 변환을 위한 인의 사용이 그러한 예가 될 수 있다. 또한, Ag 코팅된 기판은 완전 방수를 필요로 하고, 이는 LED 패키지의 전체 비용을 향상시키지만, 항상 원하는 레벨의 성능 및/또는 안정성, 즉 장치의 전체 시간 동안 파라미터의 변화에 대한 저항을 가져오는 것은 아니다. 예를 들어, 모든 적절한 예방이 제작 프로세스 동안 이루어지더라도, 발광 장치의 경우 발광 장치가 배치되는 환경에 대해 밀봉하여 씰링되지 않는다는 사실 때문에, 산화가 전체 시간 동안 발생하여 반사도와 광 균일성 및 다른 파라미터의 악화를 일으킨다.
따라서, 발광 장치의 개선을 위해, 기술 분야에서, 광 출력을 향상시키고, 제조 프로세스를 단순화하고, 비용을 절감하고, 당업자에게 명백한 추가 이점을 제공할 필요가 있다.
본 발명의 일 측면에서, 첨부된 독립 청구항에 따른 발광 장치를 위한 반사 표면 서브 어셈블리가 설명된다. 바람직한 추가 측면이 종속 청구항에서 설명된다.
본 명세서에서 설명되는 상기 측면들은 다음의 첨부 도면과 함께 다음 설명에 언급되는 것에 의해 보다 명백해 질 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 측면에 따른 발광 장치의 일 실시예의 개념적인 단면을 나타내고;
도 2 는 상기 기판에 도포되는 확산 반사 레이어를 구비한 기판의 개념적인 단면을 나타내고;
도 3 은 본 발명의 다른 측면에 따른 발광 장치의 일 실시예의 개념적인 단면을 나타내고;
도 4 는 발광 장치 주위의 영역, 즉 캐비티를 형성하는 반사 레이어를 상세히 나타낸다.
본 발명의 여러 측면은 본 발명의 이상화된 구성의 개념도인 도면을 참조하여 본 명세서에서 설명될 것이다. 그러하듯이, 결과적인 도면의 형상으로부터의 변경은 예를 들어 제작 기술 및/또는 허용 오차가 있을 수 있다. 그러므로 본 설명을 통해 제시되는 본 발명의 여러 측면은 본 명세서에서 설명되고 묘사되는 구성요소(예를 들어, 영역, 레이어, 섹션, 기판, 등)의 특정 형상에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하지만 예를 들어 제작 결과에 의한 형상의 변형은 포함해야 한다. 예를 들어, 직사각형으로 설명되거나 묘사되는 구성요소는 한 구성요소에서 다른 구성요소로 불연속 변화하는 것보다 그 에지에서 기울어진 집중 및 또는 곡선 형상 또는 구형을 가져도 좋다. 그러므로 도면에 도시된 구성요소는 실제로 개략적이고 그 형상이 구성 요소의 정확한 형상을 묘사할 의도가 아니고 본 발명의 범위를 제한할 의도가 아니다.
영역, 레이어, 섹션, 기판 등과 같은 구성요소가 다른 구성 요소 “상”에 있다고 언급할 경우, 그것은 다른 구성 요소의 바로 위에 있을 수 있거나 중간에 개재된 구성요소가 존재할 수도 있음을 알 것이다. 반대로, 구성요소가 다른 구성요소의 “바로 위에” 있는 것으로 언급되는 경우, 중간에 개재된 구성요소가 존재하지 않는다. 구성요소가 다른 구성 요소 상에 “형성된” 것으로 언급되는 경우, 이는 다른 구성 요소 또는 개재하는 구성 요소 상에 제작되거나 다른 방법으로 준비되거나, 성장, 피착, 에칭, 부착, 연결, 결합될 수 있다.
또한, “하부” 또는 “바닥” 및 “상부” 또는 “탑"과 같은 상대적인 단어는 도면에서 묘사되는 바와 같은 다른 구성요소와 한 구성요소의 관계를 설명하기 위해 본 명세서에서 설명된다. 상대적인 단어는 도면에 묘사된 방위에 더해 기기의 상이한 방위을 포함하고자 한다. 예를 들어, 도면 내의 기기가 회전되면, 다른 구성 요소의 “하부” 측 상에 있는 것으로 묘사된 구성요소는 다른 구성 요소의 “상부” 측 위로 향하게 된다. “하부”라는 단어는 그러므로 기기의 특정 방위에 따라 “하부”와 “상부”의 방위 모두를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 도면 내의 기기가 회전되면, 다른 구성요소의 “아래” 또는 “밑에”로 설명된 구성요소는 상기 구성 요소의 “위로” 향하게 된다. “아래” 또는 “밑에”라는 단어는 그러므로 위 및 아래의 방위 모두를 포함할 수 있다.
다르게 한정되지 않으면, 본 명세서에서 사용된 모든 단어(기술적 및 과학적 단어 포함)는 본 발명이 포함되는 기술 분야의 당업자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되는 바와 같은 그러한 단어들은 관련 분야와 본 설명의 문맥에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 한다고 또한 이해될 것이다.
본 명세서 사용되는 바와 같이, 단수형 표현은 문맥상 분명히 다르게 표시되지 않으면 복수형 또한 포함하는 것으로 의도된다. “포함하다” 및/또는 “포함하는”이라는 단어가 본 상세한 설명에서 사용될 때, 언급 특징, 정수, 단계, 동작, 구성요소, 및/또는 컴포넌트의 존재를 명기하는 것이지만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 구성요소, 컴포넌트, 및/또는 그들의 그룹의 부가 또는 존재를 배제하지 않는다는 것 또한 이해될 것이다. "및/또는" 이라는 단어는 하나 이상의 관련하여 열거된 아이템의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
여러 설명되는 측면들은 하나 이상의 실시예 구성을 참조하여 설명되어도 좋다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "실시예"라는 단어는 "예, 보기, 또는 실례로 작용한다"는 것을 의미하고 본 명세서에서 설명되는 다른 구성 이상 이익되는 선호되는 것으로 해석될 필요는 없다.
또한, "상(on)" 및 "투명"과 같이, 본 발명에서 사용된 여러 묘사하는 단어들은 본 명세서의 문맥 안에서 가능한 넓은 의미가 주어져야 한다. 예를 들어, 레이어가 다른 레이어 “상”에 있다는 것은, 한 레이어가 다른 레이어 위 또는 아래에 직접적으로 또는 간접적으로 제작되거나, 피착되거나, 에칭되거나, 부착되거나, 다르게 마련되어도 좋다. 또한, "투명"으로 묘사된 것들은 특정 투과율이 제시되지 않으면 주요한 특정 파장(또는 파장들) 내에서 의미있는 방해물 또는 전자기 방사선의 흡수를 허용하지 않는 특성을 가지는 것으로 이해된다.
도 1(a)는 본 발명의 일 측면에 따른 발광 장치를 위한 반사 표면 서브 어셈블리(100)의 실시예의 개념적인 단면을 나타낸다. 기계적 지지가 되는 것에 더하여 실질적으로 평평한 기판(102)은 발광 장치로부터 열 소산을 위한 수단으로도 사용되곤 한다. 후자의 기능으로 사용되는 경우, 기판(102)은 높은 열 전도도를 가진 물질로 만들어진다. 그러한 물질은 예를 들어 Al, Cu, Si-계 물질 또는 열 전도도가 문제의 발광 장치를 위해 적절한 임의의 다른 물질과 같은 물질을 포함해도 좋다. 당업자는 예를 들어 35mW의 전력 소모량을 가진 발광 장치에 적절한 물질과 예를 들어 350mW의 전력 소모량을 가진 발광 장치에 적절한 물질이 상이하다는 것을 식별할 것이다. 평평도는 그 간격이 거칠기의 샘플링 길이보다 큰 불규칙성을 설명한다는 점에서 평평도가 거칠기와 상이하다는 것이 이해된다. 평평도 내의 불규칙성이 그러한 불규칙성에 의해 광 반사를 일으키지 않는 경우 물질은 실질적으로 평평한 것으로 여겨진다.
기판(102)의 상면(104)은 임의의 특정 반사도를 얻기 위해, 예를 들어 폴리싱, 연마(buffing), 또는 임의의 다른 프로세스로 처리될 필요가 없다. 대신, 원하는 반사도는 고 반사도의 물질의 레이어(106)를 상면(104)의 선택된 영역 위에 도포하는 것에 의해 달성된다. 이 개념은 도 2의 참조에서 명확해진다. 도 1과 도 2 사이의 유사 구성요소의 설명은 되풀이되지 않고, 유사 구성요소는 100 만큼 서로 다른 참조 번호, 즉. 도 1의 참조 번호 102는 도 2의 참조번호 202가 되도록 참조번호를 갖는다.
도 2를 참조하면, 기판(202)의 상면(204)은 파라미터 Rt_기판의 특징을 갖는 거칠기로 설명된다. Rt_기판는 상면(204) 내의 가장 높은 피크의 높이와 가장 깊은 밸리의 깊이 사이의 차이다. 기판(202)의 상면(204) 상에 직접적으로 도포되는 레이어(206)는 상면(207)으로 설명된다. 레이어(206)의 가변 두께는 파라미터 Rt_레이어의 특징을 갖는다. Rt_레이어는 상면(204)에서 상면(207)과 가장 깊은 밸리의 깊이 사이의 차이다. Rt_레이어 ≥ Rt_기판인 한, 레이어(206)는 상면(204) 내의 불규칙한 부분을 충전한다. 다시 말해, 레이어(206)의 물질은 상면(204)의 레벨(207)로 상기 기판(202)을 증강한다. 그 결과, 기판(202)은 전적으로 레이어(206)의 조성물에 의해 결정되는 반사도에 영향을 갖지 않는다. 당업자는 레이어가 기판(202)의 상면(204) 상에 직접 도포되더라도, 상면(204)의 거칠기를 본질적으로 카피한, 그리하여 변경하지 않는 일정한 두께의 추가 씬 레이어(미도시)가 이하에서 더욱 상세히 개시되는 바와 같이 도포될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
표면 거칠기를 감소시킬수록 제작 비용은 증가한다는 것과 레이어(206)를 위한 적절한 물질의 선택, 및/또는 기판(202)의 상면(204)에 직접적으로 레이어(206)를 도포하기 위한 기술이 원하는 거칠기에 영향을 미칠 것이라는 것은 당업자들에게 잘 알려져 있다. 일 측면에서, 상면(204) 거칠기는 0.05 - 5 미크론 사이이다.
다시 도 1(a)를 참조하면, 물질은 결과 레이어(106)의 전체 반사도가 75%와 같거나 큰 높은 반사도로 고려된다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 레이어(106)를 위한 물질은 또한 정반사 반사율보다는 확산성을 가져야 한다. 75% 이상의 전체 반사도 중 50%이상이 확산 반사도여야 한다. 물론, 확산 반사도의 퍼센트가 더 높을수록, 발광 효율이 더 양호하므로; 전체 반사도의 70%를 가진 물질, 또는 전체 반사도의 거의 100%가 바람직하다. 레이어(106)를 위한 물질의 다른 바람직한 특성은 예를 들어, 비-산화 표면, 낮은 가격, 및 기판 상에 도포의 용이성이 될 수 있다.
레이어(106)가 도포되는 영역은 바람직하지 않은 방향으로 발광 장치 어셈블리(108)로부터 방사된 광자가 레이어(106)로부터 방사되도록 어셈블리(들)(108) 배치의 결정에 따라 선택된다. 발광 장치 어셈블리(108)의 배치는 예를 들어 발광 장치 어셈블리의 타입, 발광 장치 어셈블리의 배열 및 개수, 물질(106)의 열 전도도, 및 당업자에게 알려진 다른 고려사항과 같은 복수의 고려사항에 따라 좌우되는 설계 선택이다.
따라서, 도 1(a)는 선택된 영역이 설계 동안 발광 장치 어셈블리(108)가 차지하도록 결정된 영역을 포함하지 않는 설계를 나타낸다. 도 1(a)는 복수의 n 발광 장치 어셈블리(108(1) - 108(n))를 나타내지만, 본 발명은 단일 발광 장치 어셈블리(108)에 동일하게 적용 가능한데, 즉 화살표(114)에 의해 범위가 정해진 도 1의 부분만 고려한다.
묘사된 바와 같이, 각 발광 장치 어셈블리(108)는 발광 장치 칩(110)을 구비하고, 발광 장치 칩(110)은 바닥 위에 고 반사도를 가진 물질의 레이어(112)를 구비한다. 도 1의 불필요한 혼란을 피하기 위해, 제 1 발광 장치 어셈블리(108(1))가 참조 번호(110(1), 112(1))로 묘사된다. 그러한 발광 장치 어셈블리(108)는 레이어(112)가 히트-싱킹(heat-sinking) 용량을 추가로 제공하는 고전력 발광 장치를 위해 상업적으로 사용가능하다. 결과적으로, 레이어(112)는 기판(102)에 대하여 낮을 열 저항을 제공하는 것과 함께, 발광 장치 칩(110)의 바닥을 향하는 방향으로 방사된 광자를 반사하는 레이어(106)의 기능을 달성한다.
원칙적으로 레이어(106)는 발광 장치 어셈블리(108)가 차지하는 영역 위에도 도포될 수 있지만, 이것은 발광 장치 어셈블리(108)와 기판(102) 사이의 열 저항을 증가시킬 수도 있다. 당업자는 레이어(112)를 포함하는 물질이 레이어(106)를 포함하는 물질과 동일해도 좋지만 동일한 필요는 없다는 것을 이해하게 될 것이다.
반대로, 일부 더 낮은 전력의 발광 장치 어셈블리는 레이어(112)를 생략하므로 발광 장치 칩(110)만 포함한다. 위에서 설명된 바와 같이, 기판(102)은 임의의 특정 반사도를 얻도록 처리되지 않기 때문에, 발광 장치 어셈블리의 바닥을 향하는 방향으로 방사된 광자의 흡수로 인한 발광 효율이 손실될 수도 있다. 도 1(b)는 본 발명의 그러한 측면에 따라 발광 장치를 위한 반사 표면 서브어셈블리(100)의 실시예의 개념적인 단면을 나타낸다. 발광 반사도의 가능한 손실이 용인할 수 없기 때문에, 물질(106)의 레이어 또한 발광 장치 칩(110)(도 1에 도시되지 않음)이 차지하는 영역 상에 도포될 수 있다. 그러한 설계가 발광 장치 어셈블리(108)와 기판(102) 사이에서 열 저항을 증가시켜도 좋지만, 발광 장치의 저 전력 때문에 설계는 기판 상에 발광 장치 어셈블리(108)를 배치하고 특정 반사도를 제공하도록 발광 장치 칩(110) 아래의 기판(102)을 처리하는 대안이 바람직할 수도 있다.
레이어(106)를 위해 사용되는 높은 반사도를 가진 물질의 바람직한 확산 특성이 도 3을 참조하여 이제 설명될 것이다. 도 1과 도 3 사이의 유사 구성요소의 설명은 되풀이되지 않고, 유사 구성요소는 200 만큼 서로 다른 참조 번호, 즉. 도 1의 참조 번호 102는 도 3의 참조번호 302가 되도록 참조번호를 갖는다.
이제 도 3(a)를 참조하면, 발광 장치를 위한 반사 표면 서브-어셈블리(300)는 케이스(316)를 추가로 포함한다. 케이스(316)는 주위 환경으로부터 보호 수단으로 작용하고 선택적으로 원하는 방향의 방사 광자를 확산 또는 포커싱을 위한 수단으로 작용한다. 발광 장치 어셈블리(308n)로부터 방사된 광자(318)는 점선 화살표(320)로 표시된 경로를 따라 굴절률 n1의 특징을 가진 매체를 통해 나아가고 굴절률 n2의 특징을 가진 물질로 만들어진 케이스(316)에 도달한다. 굴절률 n1,n2의 차가 반사 인터페이스를 만든다. 굴절률 n1, n2 와 케이스(316)로의 정상에 대한 광자(318)의 도달 각도에 따라 광자(318)는 케이스(316)로부터 반사되도록 야기되어도 좋다. 반사된 광자(318)는 그 다음 되돌아 전파하여 굴절률 n3를 특징으로 하는 물질로 만들어진 레이어(106)에 도달한다. 굴절률 n1,n3에서의 그러한 차이가 반사 인터페이스를 만들므로, 레이어(306)가 정반사하면, 반사 법칙에 따라, 케이스(316)를 향한 입사각과 동일한 반사 각을 가지고 반사한다. 이 행동은 광자(318)의 에너지를 잃을 때까지 반복되어도 좋다.
위에 설명된 메커니즘은 도 3(b)에 묘사된 바와 같이 물질(306)의 레이어를 확산 반사하게 변화시킨다. 물질(306)의 확산 반사 레이어의 과립 모양 또는 평탄하지 않은 표면 때문에, 광자(318)는 상이한 각도 아래 반사될 수도 있고, 결과적으로, 케이스(316)와의 입사각이 변경되었기 때문에 광자(318)가 케이스(316)에 도달할 때 되돌아 반사되지 않을 수도 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 레이어(106)(306)는 발광 장치 어셈블리(108)(308)에 인접하는 것으로 묘사되는 데, 즉, 레이어(106)(306)에 의해 커버되지 않는 영역은 발광 장치 어셈블리(108)(308)의 영역에 상당하다. 당업자는 “인접하다”와 “상당하다”라는 단어가 엄격한 글자 그대로의 의미보다는 기술적으로 해석된다고 이해할 것이고, 즉 레이어(106)(306) 및 발광 장치 어셈블리(108)(308) 사이의 핏은 ‘0’의 공차를 가지는 것은 아니다. 그러나, 그러한 ‘0’이 아닌 공차는 발광 장치 칩(110)(310)에 의해 생성된 일부 광자가, 광자가 도달하는 것이 허용된 방향에서 방사되기 때문에 광 추출에서 무시해도 좋을 감소만 야기할 것이고, 레이어(106)(306) 보다는 기판(102)(302)의 상면(104)(304)에 의해 반사될 것이다. 그럼에도 불구하고, 그러한 핏을 달성하는 것은 제작 환경에서 비용이 많이 소요되고 및/또는 용이하지 않을 수도 있다. 결과적으로, 도 4 는 다른 배열을 묘사한다. 도 1, 도 2, 및 도 4 사이에 유사한 구성요소의 설명은 반복되지 않고, 유사한 구성요소는 100의 배수의 차이가 있는 참조 번호를 가진다.
도 4(a)를 고려하면, 레이어(406)와 발광 장치 어셈블리(408) 사이의 핏에 대한 요구사항은 여유가 있다. 인접하는 대신, 레이어(406)는 발광 장치 어셈블리(408)의 특정 치수가 될 근접에까지 연장하여 캐비티(422)를 생성한다. 결과적으로, 발광 효율의 무시할 수 없는 감소가 캐비티(422)의 바닥에 도달하도록 허용하는 방향에서 발광 장치 칩(410)에 의해 방사되는 일부 광자로 인해 야기 될 것이고, 그러므로 레이어(406) 보다는 기판(402)의 상면(404)에 의해 반사될 것이다. 발광 효율의 감소는 예를 들어 적어도 캐비티에서 기판(402)의 상면(404)을 폴리싱하는 것과 같은 다른 측정에 의해, 또는 도 4(b)에 묘사된 바와 같은 다른 측면에 의해 완화되어도 좋다.
도 4(b)는 반사 물질의 추가 레이어(424)가 캐비티(422)의 바닥에 도달하는 광자의 반사를 개선하는 것에 의해 광 추출을 추가로 개선하도록 기판(402)의 상면(404)에 도포된다는 점에서 도 4(a)와 다르다. 위에 설명된 바와 같이, 추가 레이어(424)는 일정한 두께를 가지므로, 기본적으로 카피하여, 상면(404)의 거칠기를 변경하지 않는다. 그러한 반사 물질은, 예를 들어 위에 설명된 신규 물질이 되어도 좋다. 도 4(b)에 묘사된 바와 같이, 레이어(424)는 발광 장치 어셈블리(408)가 차지하는 전체 영역 아래로 연장한다. 결과적으로, 발광 장치 어셈블리(408)는 레이어(412)의 기능이 레이어(424)에 의해 제공되므로 발광 장치 칩(410)만 포함할 수도 있다. 대안에서(미도시), 레이어(424)는 발광 장치 어셈블리(408)가 차지하는 영역에 인접해도 좋고, 이는 발광 장치 칩(410)과 레이어(412) 모두를 포함해야 한다.
당업자는 광 추출에서 무시해도 좋은 감소를 포함하는 것은 애플리케이션에 따라 좌우된다는 것을 이해할 것이다. 그러므로, 예를 들어 애플리케이션 표시 상태 “온”(LED 발광) 및 “오프”(LED 비발광)를 위해 의도된 LED에 대하여, 광 추출에서 몇 퍼센트 또는 아마 몇십 퍼센트의 감소도 무시해도 좋다. 다른 한편, 조명에의 애플리케이션을 위해 의도된 LED에 대해서는, 단지 몇 퍼센트 또는 아마 더 작은 퍼센트만 무시해도 좋은 것으로 고려될 수도 있다.
이해되듯이, 개시된 파라미터를 만족시키는 확산 반사를 가진 임의의 고 반사 물질이 사용되더라도, 발명자는 TiO2, Ti2O3, 등과 같은 산화 티탄 또는 다른 산화물 상(phase) 또는 조성물로 양호한 결과가 달성된다는 것을 발견하였다. 신규 물질 베이스 코팅을 사용하는 관련 기술에 대한 발광 효율의 개선은, 산화 티탄 이 위에 설명된 신규 물질의 정반사 반사도 보다 열등한 특정 반사도를 가진 것으로 알려져 있지만, 기판/발광 장치 어셈블리 배치의 특수성에 따라 5-25%이다. 이것은 예를 들어 위에 설명된 TiO2, Ti2O3, 등과 같은 산화 티탄 또는 다른 산화물 상 또는 조성물에 고유한 확산 반사도의 중요성을 추가로 확인한다. 확산 반사도는 TiO2, Ti2O3, 등과 같은 산화 티탄 또는 다른 산화물 상 또는 조성물의 결정의 랜덤한 방향에 의해 제공된다. 높은 전체 및 확산 반사도에 더해, 본 발명에 따라 이용되는 바와 같이 산화 티탄 또는 다른 산화물 상 또는 조성물은 레이어(106)를 위한 물질에 바람직한 여러 특성, 즉, 비산화 표면, 확산 반사, 비교적 낮은 비용 등의 여러 특성을 가지고 있다.
다시 도 1을 참조하면, 예를 들어 분산, 브러싱 등과 같은 상이한 방법이 직접적으로 기판(102) 위에 레이어(106)를 도포하기 위해 사용되어도 좋다. 그러나, 잘 알려진 두꺼운 필름(thick film) 기술을 사용하는 스크린-인쇄가 산화 티탄인 레이어(106)에 관해 특히 효과적이라는 것이 알려졌다. 결과적으로, 간략히, 제작 방법은 산화 티탄에 관하여 설명될 것이다. 그러나, 당업자는 제작 방법이 본 명세서에서 설명되는 개념에 따른 레이어(106)를 포함할 수 있는 다른 물질에 동일하게 적용가능하다는 것을 이해할 것이다. 당업자는 “두꺼운-필름”이라는 단어가 특정 기술을 이르고 각 레이어에 대한 임의의 특정 두께로 제한되는 것은 아니라는 것을 또한 이해할 것이다.
발광 기기의 설계가 완료된 후, 기판(102)은 적절한 물질로 제작된다. 스텐실 또는 스크린이 경화 후 레이어를 생성할 경화 가능 산화 티탄 페이스트의 이동을 위해 선택된 영역이 직접적으로 선택된 기판(102) 상에 그 다음 준비된다. 양호한 결과는 폴리머 매트릭스, 이산화 티탄 필러, 및 페이스트의 유동 특성을 조절하는 추가 유동 첨가제를 포함하는 이산화 티탄 페이스트 조성물로 달성된다. 추가 유동 첨가제는 예를 들어, 개별적으로 사용되거나 복합하여 사용되는 실리카, 산화 알루미늄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 활석 및 당업자에게 알려진 다른 첨가제를 포함한다. 예를 들어 폴리머의 선택, 입자 크기, 로딩 레벨 등과 같이, 구성하는 조성물 구성요소는 유사 플라스틱 행동 양식을 따르는 페이스트의 유동성을 보증하도록 최적화될 필요가 있다.
앞서 말한 요구사항에 기초하여, 일 측면에서, 폴리머 메트릭스는 이산화 티탄 페이스트를 선택된 기판(102)의 표면과 양호하게 접착하도록 하는 임의의 경화 가능 실리콘을 포함해도 좋다. 바람직하게, 수소화물, 수산화기, 또는 다른 반응성 기능기를 포함하는 폴리머는 우월한 접착 특성 때문에 선택된다. 이산화 티탄 필러는 평균 사이즈가 100nm - 20미크론 사이인 입자를 포함해도 좋고, 로딩 레벨은 이산화 티탄 입자의 특정 표면 영역에 따라 10% - 75% 사이가 되어도 좋다. 유동 첨자제의 입자 크기와 로딩 레벨은 위에 설명된 바와 같이 유동 입자를 적절하게 조절하도록 선택된다. 그러므로, 실시예를 통해, 예를 들어, 처리되지 않은 퓸드 실리카(fumed silica)와 같은 실리카는 평균 크기가 미크론의 몇십 분의 일이고 로딩 레벨이 0% - 4%이고, 예를 들어 퓸드 산화알루미늄과 같은 0.1% - 2%의 로딩 레벨을 가진 산화알루미늄과 결합되는 입자를 포함해도 좋다.
일단 이산화 티탄 페이스트가 설명된 가이드 라인에 따라 준비되면, 이산화 티탄 페이스트는 스크린 인쇄기의 스크린 위로 운반되고, 스크린 인쇄가 업계에 알려진 방법론에 따라 처리된다. 그러므로 종래의 스크린 프린터가 선택된 기판 위로 이산화 티탄 페이스트를 스크린-인쇄하는 데 사용되어도 좋다. 이산화 티탄 페이스트가 기판 위에 운반되자마자, 온도는 제 1 인터벌 동안 실온으로 유지된다. 일 측면에서, 제 1 인터벌은 20분이다. 이산화 티탄 페이스트를 그 위에 가지는 기판은 그 다음 제 2 인터벌 동안 사전 경화를 위해 오븐 안에 배치된다. 일 측면에서, 오븐 온도는 그 다음 제 2 인터벌 동안 110℃까지 올라간다. 일 측면에서, 제 2 인터벌은 1 - 2 시간이다. 온도는 그 다음 올려지고, 이산화 티탄 페이스트는 제 3 인터벌 동안 이 제 3 온도에서 경화된다. 일 측면에서, 페이스트의 조성물에 따라 제 3 인터벌의 시간은 2 - 4 시간 사이이고 제 3 온도는 약 150℃ 이다.
본 발명의 여러 측면이 당업자가 본 발명을 실행할 수 있게 제공된다. 본 설명을 통해 제시된 것의 여러 측면에 변경이 당업자에게 용이하게 명백할 것이고, 본 명세서에서 설명된 개념은 다른 애플리케이션으로 확장되어도 좋다. 그러므로, 청구범위는 본 설명을 통해 제시된 발광 장치를 위한 반사 표면의 여러 측면에 제한되고자 하지 않으나, 청구범위의 언어와 일치하는 전체 범위에 일치될 것이다. 당업자에게 알려지거나 알려질 본 설명을 통해 묘사된 여러 측면의 구성 요소에 구조적 기능적 등가물 모두 본 명세서에 참조로 명백히 포함되고 청구범위에 포함되고자 한다. 또한 본 명세서에서 설명되지 않은 것은 그러한 설명이 청구범위에서 명백히 인용되었는 지 여부와 관계없이 공개를 위한 것이다. 구성 요소가 “을 위한 수단”이라는 문구를 사용하여 명백히 인용되거나 또는 방법 청구항의 경우 “을 위한 단계”를 사용하여 인용되지 않으면, 청구범위 내의 구성요소는 “결합을 위한 청구범위 내의 구성요소는 그것을 지지하여 구조, 물질, 또는 작용의 기술 없이 특정 기능을 실행하기 위한 수단 또는 단계로 표현되어도 좋고, 그러한 청구범위는 그 균등물과 상세한 설명에서 설명된 상응하는 구조, 물질, 또는 작용을 커버하도록 해석될 것이라는 조항 하에 해석되지 않는다.

Claims (17)

  1. 발광 장치를 위한 반사 표면 서브 어셈블리를 제작하는 방법에 있어서,
    기판을 제공하는 단계;
    상기 발광 장치의 배치를 위해 상기 기판의 표면 상에 하나 이상의 영역을 결정하는 단계; 및
    상기 기판의 상기 표면의 선택된 영역 상에 확산 반사 레이어를 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 발광 장치가 상기 하나 이상의 영역 위에 배치되면, 상기 확산 반사 레이어는 상기 발광 장치에 의해 방사되는 광자를 반사하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 제공하는 단계는 실질적으로 평평한 기판을 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실질적으로 평평한 기판은 약 0.05 - 5 미크론 범위 내의 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 반사 레이어는 50% 이상의 확산 반사도를 가지는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 반사 레이어는 70% 이상의 확산 반사도를 가지는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 반사 레이어를 도포하는 단계는 상기 기판의 상기 표면 내의 불규칙한 부분을 충전하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 반사 레이어를 도포하는 단계는 산화 티탄 또는 다른 산화물 상(phases) 또는 조성물을 포함하는 페이스트를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 페이스트는 상기 기판의 상기 표면의 상기 선택된 영역을 구획하도록 스텐실을 이용하여 도포되고, 도포 후 상기 페이스트를 경화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 페이스트는 폴리머 매트릭스, 및 유동 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유동 첨가제는 하나 이상의 실리카 및 산화 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 페이스트의 구성의 로딩 레벨은:
    10%-75%의 상기 산화 티탄 또는 다른 산화물 상 또는 조성물 필러,
    0%-4%의 실리카, 및
    0.1%-2%의 산화 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 산화 티탄 또는 다른 산화물 상 또는 조성물 필러는 이산화 티탄 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이어가 도포되는 상기 기판의 상기 표면 상의 상기 선택된 영역은 상기 발광 장치의 배치를 위해 마련된 하나 이상의 영역을 배제하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 표면 상의 상기 선택된 영역은 상기 발광 장치의 배치를 위해 마련된 상기 하나 이상의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 장치의 배치를 위해 마련된 상기 하나 이상의 영역을 결정하는 단계는 배치를 위해 마련된 상기 하나 이상의 영역 상에 배치될 상기 발광 장치의 영역보다 큰 하나 이상의 영역을 미리 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    기판 상의 선택된 영역 상에 확산 반사 표면을 도포하는 단계는 스크린 인쇄에 의해 기판 상의 선택된 영역 상에 확산 반사 표면을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 장치의 배치를 위해 마련된 상기 하나 이상의 영역 상에 발광 장치 어셈블리를 배치하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 표면 서브 어셈블리 제작 방법.
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