KR20120140052A - 발광 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 디바이스에 관한 것으로서, 발광다이오드 칩과, 상기 발광다이오드 칩에서 방출된 빛의 경로 상에 배치되며, 상기 발광다이오드 칩에서 방출된 빛의 파장을 변환하는 형광체를 포함하는 파장변환형 밀봉부재 및 상기 파장변환형 밀봉부재 내부에 분산되며, 상기 발광다이오드 칩에서 방출된 빛의 파장을 변환하는 양자점을 포함하는 발광 디바이스를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의할 경우, 열적, 화학적 안정성이 우수한 세라믹 플레이트 구조의 파장변환부를 갖는 발광 디바이스를 얻을 수 있으며, 파장변환부에 의한 산란, 재흡수, 산포 유발 등의 문제를 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의할 경우, 열적, 화학적 안정성이 우수한 세라믹 플레이트 구조의 파장변환부를 갖는 발광 디바이스를 얻을 수 있으며, 파장변환부에 의한 산란, 재흡수, 산포 유발 등의 문제를 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 발광 디바이스에 관한 것이다.
일반적으로, 파장변환용 형광체물질은 다양한 광원의 특정 파장광을 원하는 파장광으로 변환시키는 물질로 사용되고 있다. 특히, 다양한 광원 중 발광다이오드는 저전력 구동 및 우수한 광효율으로 인해 LCD 백라이트와 자동차 조명 및 가정용 조명장치로서 유익하게 적용될 수 있으므로, 최근에 형광체 물질은 백색 발광장치를 제조하기 위한 핵심기술로 각광받고 있다.
일반적으로, 백색 발광장치는 청색 또는 자외선 LED칩에 1종 이상의 형광체(예, 황색 또는 적색 및 청색)을 적용하는 방식으로 제조되고 있다. 특히, 적색 형광체와 함께 다른 1종 이상의 형광체를 조합하여 사용하는 형태에서, 각 형광체의 반치폭이 낮은 경우에 충분한 연색지수를 확보하기 어려우며, 원하는 천연 백색광을 구현하는데 한계가 있다. 이러한 연색성에 대한 요구는 상기 백색 발광장치가 조명용 광원으로 채용되는데 있어서 중요한 평가사항이 될 수 있다.
한편, 패키지에 적용시 일반적으로 수지에 형광체를 분산하여 사용하는데, 이러한 구조의 경우, 패키지에 따라 형광체 입자의 분포가 다르며, 단일 패키지 내에서도 영역에 따라 형광체의 밀도가 다를 수 있다. 이러한 형광체의 산포에 의하여 광원의 색 산포 문제가 발생할 수 있으며, 나아가, 입자 형태의 형광체에 의한 재흡수나 산란 등으로 발광 효율이 저하되는 문제도 있다.
본 발명의 목적 중 하나는 열적, 화학적 안정성이 우수한 세라믹 플레이트 구조의 파장변환부를 갖는 발광 디바이스를 제공하는 것이 있다.
본 발명의 목적 중 다른 하나는 발광 디바이스에 구비되는 파장변환부에 의한 색산포, 재흡수, 산란 등에 의한 발광 효율의 저하를 최소화하는 것에 있다.
본 발명의 목적 중 다른 하나는 파장변환물질로서 양자점을 사용하되 상기 양자점의 밀봉재로서 세라믹 플레이트 구조의 형광체를 사용함으로써 높은 수준의 색 재현성과 발광 효율을 얻는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태는,
발광다이오드 칩과, 상기 발광다이오드 칩에서 방출된 빛의 경로 상에 배치되며, 상기 발광다이오드 칩에서 방출된 빛의 파장을 변환하는 형광체를 포함하는 파장변환형 밀봉부재 및 상기 파장변환형 밀봉부재 내부에 분산되며, 상기 발광다이오드 칩에서 방출된 빛의 파장을 변환하는 양자점을 포함하는 발광 디바이스를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 형광체는 세라믹 플레이트 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 형광체는 실리케이트계 형광체일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 파장변환형 밀봉부재 내부에 형성된 투명 봉지재를 더 포함하며, 상기 양자점은 상기 투명 봉지재 내부에 분산될 수 있다.
이 경우, 상기 투명 봉지재는 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone), 폴리스틸렌(polysthylene) 및 아크릴레이트(acrylate) 중 적어도 한 가지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 파장변환형 밀봉부재는 상기 발광다이오드 칩의 적어도 일면에 부착되도록 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 파장변환형 밀봉부재는 상기 파장변환형 밀봉부재의 두께 방향이 상기 일면에 수직하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 파장변환형 밀봉부재는 상기 파장변환형 밀봉부재의 두께 방향이 상기 일면에 평행하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 양자점은 Si계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정 및 이들의 혼합물 중 어느 하나의 나노결정을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 II-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 III-V족계 화합물 반도체 나노결정은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 SbTe일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 양자점은 피크 파장이 녹색광 파장대인 크기를 가질 수 있다.
이 경우, 상기 발광 다이오드 칩은 청색 빛을 방출하며, 상기 형광체는 피크 파장이 적색광 파장대인 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의할 경우, 열적, 화학적 안정성이 우수한 세라믹 플레이트 구조의 파장변환부를 갖는 발광 디바이스를 얻을 수 있으며, 파장변환부에 의한 산란, 재흡수, 산포 유발 등의 문제를 줄일 수 있다. 나아가, 파장변환물질로서 양자점을 사용하되 상기 양자점의 밀봉재로서 세라믹 플레이트 구조의 형광체를 사용함으로써 높은 수준의 색 재현성과 발광 효율을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 발광 디바이스에 채용될 수 있는 발광다이오드 칩의 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 발광 디바이스에 채용될 수 있는 파장변환형 밀봉부재를 확대하여 나타낸 것이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 발광 디바이스로부터 얻어진 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 8은 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 것으로서 각각 사시도 및 단면도에 해당한다.
도 2 및 도 3은 도 1의 발광 디바이스에 채용될 수 있는 발광다이오드 칩의 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 발광 디바이스에 채용될 수 있는 파장변환형 밀봉부재를 확대하여 나타낸 것이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 발광 디바이스로부터 얻어진 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 8은 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 것으로서 각각 사시도 및 단면도에 해당한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2 및 도 3은 도 1의 발광 디바이스에 채용될 수 있는 발광다이오드 칩의 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 또한, 도 4 및 도 5는 도 1의 발광 디바이스에 채용될 수 있는 파장변환형 밀봉부재를 확대하여 나타낸 것이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 발광 디바이스(100)는 발광다이오드 칩(101)과 파장변환형 밀봉부재(103)를 구비하며, 후술할 바와 같이, 파장변환형 밀봉부재(103) 내부에는 양자점이 분산되어 있다. 이 경우, 발광다이오드 칩(101)을 실장하기 위한 기판(102)이 제공될 수 있으며, 기판(102)은 발광다이오드 칩(101)과 전기적으로 연결되기 위한 배선 구조를 구비할 수 있다. 또한, 발광다이오드 칩(101)과 파장변환형 밀봉부재(103)를 보호하기 위하여 이들을 봉지하는 투명 수지(104)가 형성될 수 있으며, 다만, 투명 수지(104)는 실시 형태에 따라 제외될 수도 있다.
발광다이오드 칩(101)은 전기 신호 인가에 의하여 전자와 정공의 재결합으로 빛을 발생시키는 소자로서, 이러한 원리를 이용한 구조는 모두 채용될 수 있으며, 그 상세한 구조의 일 예는 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같다. 우선, 도 2에 도시된 것과 같이, 발광다이오드 칩(101)은 성장 기판(111) 상에 순차적으로 형성된 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(113) 및 제2 도전형 반도체층(114)을 구비하며, 제1 및 제2 도전형 반도체층(112, 114)과 각각 전기적으로 연결되도록 제1 및 제2 전극(115, 116)이 형성된다. 또한, 제1 및 제2 전극(115, 116)에는 도전성 와이어(w)가 연결되어 외부로부터 전기 신호가 인가될 수 있다. 이러한 구조 외에, 도 3에 도시된 것과 같이, 도전성 와이어를 사용하지 않고, 발광다이오드 칩(101`)을 범프(117)를 이용하여 기판(102)의 배선 구조에 직접 본딩하는 것도 가능하다.
도 4를 참조하여 파장변환형 밀봉부재(103)를 설명하면, 파장변환형 밀봉부재(103)는 발광다이오드 칩(101)으로부터 빛이 방출되는 경로에 배치되며, 예컨대, 발광다이오드 칩(101)과 별도로 제조되어 발광다이오드 칩(101)의 일 면에 부착될 수 있다. 파장변환형 밀봉부재(103)는 형광체(103a) 및 양자점(103b)을 포함하는데, 형광체(103a)는 발광다이오드 칩(101)으로부터 방출된 빛에 의하여 여기되어 상기 빛과 다른 파장의 빛을 방출하는 기능을 하며, 본 실시 형태의 경우, 실리케이트계(Si 함유 산화물), CaSiAlN3, α-사이알론, β-사이알론 등의 파장변환물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 실리케이트계 형광체는 조성 원소나 도핑 원소를 적절히 선택하여 원하는 파장의 빛을 방출할 수 있으며, 특히, 상대적으로 낮은 온도에서 소성될 수 있으므로 열에 약한 양자점의 밀봉부재로 사용되기에 적합하다. 또한, α-사이알론은 예를 들어 (Sr, Ba, Ca)Si12 -(m+n)Al(m+n)OnN16 -n의 조성식을 갖는 황등색 형광체일 수 있으며, β-사이알론은 Si6 - zAlzOzN8 -z의 조성식으로 표시되는 녹색 형광체일 수 있다. 이 경우, 상기 복합상 입자는 활성제로서 적어도 1종의 희토류 원소(Re)를 더 포함할 수 있으며, 상기 희토류 원소는 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 등으로부터 선택될 수 있다.
특히, 본 실시 형태에서는 상술한 파장변환물질을 세라믹 플레이트 형태로 제작하여 형광체(103a)를 형성하며, 구체적으로, 상기 세라믹 플레이트는 종래와 같이 투명 수지에 형광 물질이 분산된 구조가 아니다. 즉, 실리케이트계 형광체, CaSiAlN3, α-사이알론, β-사이알론 등의 파장변환물질로 이루어진 상기 세라믹 플레이트는 형광체를 소결한 후 이를 따로 분쇄하지 아니하고 플레이트나 유사 플레이트의 형상으로 제작된 후 발광다이오드 칩(101)에 적용될 수 있다. 이러한 제조 방식에 의하여, 형광체(103a)는 실리케이트 형광체, CaSiAlN3, α-사이알론, β-사이알론 등의 결정상 입자로만 이루어질 수 있으며, 상기 결정상 입자는 다른 매개 수단 없이 서로 간에 결합될 수 있다. 이와 같이, 세라믹 플레이트 형상으로 제조된 형광체(103a)를 발광다이오드 칩(101)의 표면에 접합시키는 방식을 사용할 경우, 종래 방식과 같이 파우더 형태의 형광체를 이용함으로써 발생할 수 있는 여러 문제, 즉, 투명 수지에 형광체가 침전하여 소자에 따라 색 산포가 발생하는 문제, 형광체 입자에 의한 산란 문제, 이종 형광체 간의 재흡수 문제 등을 해소할 수 있다. 다만, 형광체(103a)는 반드시 엄격한 의미의 플레이트 형상을 갖지 않을 수 있으며, 유사 플레이트 형상이나 다른 변형된 형상을 가질 수도 있을 것이다.
세라믹 플레이트 형태의 형광체(103a)의 내부에는 양자점(103b)이 분산된다. 양자점은 대략 1~10nm의 직경을 갖는 반도체 물질의 나노결정(nano crystal)으로서, 양자제한(Quantum confinement) 효과를 나타내는 물질이다. 양자점은 통상의 형광체보다 강한 빛을 좁은 파장대에서 발생시킨다. 양자점의 발광은 전도대에서 가전자대로 들뜬 상태의 전자가 전이하면서 발생되는데 같은 물질의 경우에도 입자 크기에 따라 파장이 달라지는 특성을 나타낸다. 양자점의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 발광하기 때문에 크기를 조절하여 원하는 파장 영역의 빛을 얻을 수 있다. 또한, 일반적으로 양자점은 형광체에 비하여 발광 스펙트럼 상의 반치폭이 작아 백색 발광 장치에 이용될 경우, 높은 색 재현성을 가져올 수 있는 장점을 제공한다.
이를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 발광 디바이스로부터 얻어진 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 우선, 본 발명의 실시 예의 경우(도 6), 양자점(103b) 및 형광체(103a)는 각각 녹색광 및 적색광 파장대인 크기를 갖는 것으로 선택되며, 앞서 설명한 바와 같이, 세라믹 플레이트 형태의 형광체(103a) 내부에 양자점(103b)이 분산된 구조이다. 비교 예의 경우(도 7), 녹색 및 적색 형광체과 입자 형태로 투명 수지에 분산된 형태이다. 실시 예 및 비교 예에서 모두 여기 원으로는 청색 발광 다이오드 칩을 사용하였다.
도 6 및 도 7의 발광 스펙트럼을 비교하여 보면, 본 발명의 실시 예와 같은 파장변환형 밀봉부재를 사용한 경우, 청색, 녹색, 적색의 피크가 더욱 뚜렷이 구분되는 것을 볼 수 있으며, 특히, 적색 영역이 보강되어 있다. 이에 따라, 넓은 색 재현 면적을 확보할 수 있으며, 실험 결과, SRGB 기준으로는 비교 예가 98.79%, 본 발명의 실시 예는 99.97%의 색 재현성을 보였다. 또한, NTSC 기준으로는 비교 예가 73.55%, 본 발명의 실시 예는 88.68%의 색 재현성을 보였다.
한편, 양자점 물질로서, Si계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정 등을 예로 들 수 있는데, 본 실시예에서 양자점으로는 이들 각각을 단독으로 사용하거나 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 양자점 물질을 보다 구체적으로 살펴보면, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 예를 들어 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. III-V족계 화합물 반도체 나노결정은 예를 들어 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 예를 들어 SbTe일 수 있다.
다만, 이러한 양자점(103b)은 산소, 혹은 수분에 노출되는 경우, 발광 효율이 감소하게 되는 문제점이 있으므로, 밀봉부재에 의하여 보호될 필요가 있다. 본 실시 형태에서는 양자점(103b)의 밀봉부재로서 형광체(103a)를 사용함으로써 수지나 글라스 등으로 밀봉하는 경우와 비교하여 발광 및 색 변환 효율이 향상되도록 하였다. 즉, 형광체(103a)를 밀봉부재로 사용한 경우에는 수지나 글라스 등에 의한 광 손실을 없앨 수 있으며, 밀봉부재를 파장변환부재로 이용할 수 있으므로 색 변환 효율이 향상될 수 있다. 이 경우, 형광체(103a)와 양자점(103b)이 방출하는 색의 종류는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 앞선 실시 예에서와 같이, 발광 다이오드 칩(101)이 청색 빛을 방출하는 경우, 양자점(103b)은 녹색광 파장대인 크기를 갖는 것으로 선택되며, 형광체(103b)는 피크 파장이 적색광 파장대인 크기를 갖는 것으로 선택할 경우, 우수한 색 재현성을 얻을 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 파장변환형 밀봉부재(103)는 형광체 슬러리와 양자점을 혼합한 후 이를 소성하여 얻어질 수 있는데, 양자점은 열에 민감하여 고온에서 소성 시 열화될 수 있다. 따라서, 양자점의 열화가 최소화되도록 파장변환형 밀봉부재(103)는 상대적으로 저온, 예를 들어, 350 ~ 400℃에서 소성되는 형광체를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 특성을 만족하는 것으로서, 앞서 설명한 바와 같이, 실리케이트계 형광체 등이 유익하게 사용될 수 있을 것이다.
다른 형태의 양자점(103b)의 밀봉 구조로서, 도 5에 도시된 것과 같이, 투명 봉지재(103c)를 사용할 수 있으며, 투명 봉지재(103c)를 사용함으로써 양자점(103b) 더욱 견고히 보호할 수 있다. 투명 봉지재(103c)로 사용하기에 적절한 물질로서, 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone), 폴리스틸렌(polysthylene), 아크릴레이트(acrylate) 등을 예로 들 수 있다.
도 8은 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 본 실시 형태의 경우, 발광 디바이스(100`)는 도 1의 구조와 유사하며, 다만, 투명 수지(104) 내부에 입자 형상의 광 변환 물질(105)이 분산된다. 광 변환 물질(105)은 형광체나 양자점과 같이 발광 디바이스(100`)에서 직접 방출되는 빛이나 파장변환형 밀봉부재(103)에 의하여 파장이 변환된 빛을 흡수하여 이와 다른 파장의 빛을 방출한다. 본 실시 형태와 같이, 도 1의 구조에서 광 변환 물질(105)이 추가됨으로써 파장변환형 밀봉부재(103)의 광 변환 기능을 보충함과 더불어, 원하는 색(예컨대, 우수한 연색성을 갖는 백색)의 빛을 얻을 수 있다. 예를 들어, 파장변환형 밀봉부재(103)가 녹색 및 적색광을 방출할 경우, 광 변환 물질(105)로서 황색 또는 황등색의 빛을 방출할 수 있는 YAG 계열이나 α-사이알론계 형광체를 이용할 수 있을 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 또한, 도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 것으로서 각각 사시도 및 단면도에 해당한다. 우선, 도 9의 실시 형태의 경우, 발광 디바이스(200)는 기판(202) 상에 배치된 발광다이오드 칩(201)을 포함하며, 그 위에 파장변환형 밀봉부재(203) 및 투명 수지(204)가 배치된다. 필요에 따라 부가될 수 있는 요소로서, 투명 수지(204) 내에는 광 변환 물질(205)이 배치될 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 앞선 실시 형태와 마찬가지로, 파장변환형 밀봉부재(203)는 세라믹 플레이트 형태의 형광체 내부에 양자점이 분산된 구조를 가질 수 있으며, 다만, 그 형상은 플레이트가 아닌 로드(rod) 형태로서 상이하다. 이러한 로드 구조는 단결정 광 섬유와 유사하게 작용할 수 있으므로, 이를 채용한 파장변환형 밀봉부재(203)를 통하여 광 변환 효율이 더욱 향상될 수 있다.
다음으로, 도 10의 실시 형태의 경우, 발광 디바이스(300)는 앞선 실시 형태와 마찬가지로, 기판(302) 상에 배치된 발광다이오드 칩(301)을 포함하며, 그 위에 파장변환형 밀봉부재(303), 투명 수지(304) 및 광 변환 물질(305)이 배치된다. 이 경우, 파장변환형 밀봉부재(303)는 세라믹 플레이트 형태의 형광체 내부에 양자점이 분산된 구조를 가질 수 있다. 도 1의 실시 형태에서 파장변환형 밀봉부재(103)는 발광다이오드 칩(101)의 접합 면과 두께 방향이 수직하도록 배치되나, 본 실시 형태에서는 파장변환형 밀봉부재(303)는 발광다이오드 칩(301)의 접합 면과 두께 방향이 평행하도록 배치된다. 또한, 도 6에 도시된 것과 같이, 파장변환형 밀봉부재(303)가 서로 이격된 복수 개의 플레이트를 구비한다고 하였을 때, 상기 플레이트 사이에는 투명 수지(304)가 배치될 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서 제안하는 파장변환형 밀봉부재는 그 형상을 용이하게 변형할 수 있으므로, 필요에 따라, 다양한 형상으로 채용될 수 있다.
다음으로, 도 11의 실시 형태의 경우, 발광 디바이스(400)는 반사컵 형상의 패키지 본체(402) 내에 배치된 발광다이오드 칩(401)을 포함하며, 이를 봉지하는 투명 수지(404) 및 그 위에 배치된 파장변환형 밀봉부재(403)를 포함한다. 앞선 실시 형태와 달리, 파장변환형 밀봉부재(403)는 발광다이오드 칩(401)과 직접 접촉되지 않고 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 투명 수지(404)에는 파장변환형 밀봉부재(403)와 다른 색의 파장 변환 물질이 분산되어 있을 수 있다.
한편, 본 발명에서 제안하는 발광 디바이스는 주요하게는 액정표시장치에 사용될 수 있으며 나아가, 액정표시장치 외에도 다양한 형태의 디스플레이 장치 또는 조명장치에도 적용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 발광 디바이스를 이용한 광원은 램프, 평판 조명 등의 실내 조명이나 가로등, 간판, 표지판 등의 실외 조명 장치로 사용될 수 있으며, 또한, 다양한 교통수단용 조명 장치, 예컨대, 자동차, 선박, 항공기 등에 이용될 수 있다. 나아가, TV, 냉장고 등의 가전 제품이나 의료기기 등에도 널리 이용될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
101: 발광다이오드 칩 102: 기판
103: 파장변환형 밀봉부재 104: 투명 수지
105: 광 변환 물질 111: 성장용 기판
112: 제1 도전형 반도체층 113: 활성층
114: 제2 도전형 반도체층 115, 116: 제1 및 제2 전극
117: 범프
103: 파장변환형 밀봉부재 104: 투명 수지
105: 광 변환 물질 111: 성장용 기판
112: 제1 도전형 반도체층 113: 활성층
114: 제2 도전형 반도체층 115, 116: 제1 및 제2 전극
117: 범프
Claims (14)
- 발광다이오드 칩;
상기 발광다이오드 칩에서 방출된 빛의 경로 상에 배치되며, 상기 발광다이오드 칩에서 방출된 빛의 파장을 변환하는 형광체를 포함하는 파장변환형 밀봉부재; 및
상기 파장변환형 밀봉부재 내부에 분산되며, 상기 발광다이오드 칩에서 방출된 빛의 파장을 변환하는 양자점;
을 포함하는 발광 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 형광체는 세라믹 플레이트 구조인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 형광체는 실리케이트계 형광체인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 파장변환형 밀봉부재 내부에 형성된 투명 봉지재를 더 포함하며, 상기 양자점은 상기 투명 봉지재 내부에 분산된 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제4항에 있어서,
상기 투명 봉지재는 에폭시(epoxy), 실리콘(silicone), 폴리스틸렌(polysthylene) 및 아크릴레이트(acrylate) 중 적어도 한 가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 파장변환형 밀봉부재는 상기 발광다이오드 칩의 적어도 일면에 부착되도록 배치된 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제6항에 있어서,
상기 파장변환형 밀봉부재는 상기 파장변환형 밀봉부재의 두께 방향이 상기 일면에 수직하도록 배치된 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제6항에 있어서,
상기 파장변환형 밀봉부재는 상기 파장변환형 밀봉부재의 두께 방향이 상기 일면에 평행하도록 배치된 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 양자점은 Si계 나노결정, II-VI족계 화합물 반도체 나노결정, III-V족계 화합물 반도체 나노결정, IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정 및 이들의 혼합물 중 어느 하나의 나노결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제9항에 있어서,
상기 II-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제9항에 있어서,
상기 III-V족계 화합물 반도체 나노결정은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, 및 InAlPAs로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제9항에 있어서,
상기 IV-VI족계 화합물 반도체 나노결정은 SbTe인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 양자점은 피크 파장이 녹색광 파장대인 크기를 갖는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
- 제13항에 있어서,
상기 발광 다이오드 칩은 청색 빛을 방출하며, 상기 형광체는 피크 파장이 적색광 파장대인 크기를 갖는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
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- 2011-06-20 KR KR1020110059667A patent/KR20120140052A/ko not_active Application Discontinuation
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