KR20150066656A - 황 형광체, 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛 및 황 형광체 제작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 형광 램프, 형광 표지판 등에 적용되어 광원으로부터 광을 받아 형광을 발생시킬 수 있는 황 형광체, 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛 및 황 형광체 제작 방법에 관한 것으로서, 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 형광 입자; 및 상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층;을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 황 형광체, 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛 및 황 형광체 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 형광 램프, 형광 표지판 등에 적용되어 광원으로부터 광을 받아 형광을 발생시킬 수 있는 황 형광체, 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛 및 황 형광체 제작 방법에 관한 것이다.
발광소자(LED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 형광 램프, 형광 표시관 등에 막형상의 형광체층의 형성하기 위해서는, 산화물계(황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce)나, 실리케이트계(황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce)나, 질화물계: 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 L3Si6O11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu)로 이루어지는 형광 입자를 용제에 분산시킨 형광체 잉크나 형광체 페이스트 혹은 형광체 그린시트를, 도포 또는 점착하여 이루어질 수 있다.
황 성분을 포함한 황화물계 형광 입자들은 색재현율이 뛰어나고 기존의 실리케이트계 형광 입자나 질화물계 형광 입자에 비해 최대 피크 파장에 대한 반치폭이 절반 이상으로 좁게 형성되어 LED를 광원으로 사용하는 제품의 색재현율을 크게 증가시킬 수 있음에도 불구하고, 황 성분은 불완전 원소로서 대기 중의 산소와 매우 쉽게 반응하여 산화황으로 변질되어 형광체로서의 기능을 상실하고, 변색을 유발하는 등 치명적인 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 황 성분이 대기 중의 산소와 원천적으로 접촉되지 않도록 황 성분을 포함한 형광 입자를 보호층으로 코팅하여 색재현율이 우수하고 변질 및 변색을 방지할 수 있으며, 보호층의 재질을 열변형율이 적은 재질로 하여 열변형성을 최소화함으로써 플립칩의 베이스에 전해지는 손상을 줄여서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 하는 황 형광체, 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛 및 황 형광체 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 황 형광체는, 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 형광 입자; 및 상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 보호층은, 적어도 유리(glass), 갈륨나이트라이드(GaN), 에폭시(epoxy) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 형광 입자는, 지름이 20 마이크로미터 내지 90 마이크로미터이고, 상기 제 1 보호층은, 상기 형광 입자를 둘러싸는 전체 지름이 100 마이크로미터 내지 300 마이크로미터일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 보호층은, 복수개의 상기 형광 입자들을 1차 밀봉하는 단위 보호층이고, 상기 단위 보호층을 둘러싸서 2차 밀봉하는 제 2 보호층;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 보호층은, 적어도 유리(glass), 갈륨나이트라이드(GaN), 에폭시(epoxy) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지고, 상기 제 2 보호층은, 상기 제 1 보호층과 서로 다른 재질일 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 황 형광체 제작 방법은, 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 형광 입자를 준비하는 단계; 및 상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층을 설치하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층을 설치하는 단계는, 제 1 금형 및 제 2 금형 사이에 보호층 용액을 1차 도팅(dotting)하는 단계; 상기 제 1 보호층 용액에 상기 형광 입자를 삽입하는 단계; 및 상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형을 형폐하고, 캐비티에 상기 제 1 보호층 용액을 2차 몰딩하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층을 설치하는 단계는, 제 1 금형 및 제 2 금형 사이에 상기 형광 입자를 삽입하는 단계; 및 상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형을 형폐하고, 캐비티에 공기 및 상기 제 1 보호층 용액을 투입하여 몰딩하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형은, 직경이 100 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 반구형 홈이 매트릭스 배치되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층을 설치하는 단계는, 챔버 내부에 상기 형광 입자를 투입하는 단계; 고속으로 회전하는 스피너를 이용하여 투입된 상기 형광 입자를 상기 챔버 내부로 비산시키는 단계; 비산된 상기 형광 입자에 제 1 보호층 용액이 스프레이 코팅되도록 비산된 상기 형광 입자에 상기 제 1 보호층 용액을 스프레이 분사하는 단계; 및 상기 제 1 보호층 용액으로 스프레이 코팅되어 낙하되는 상기 형광 입자를 수거하는 단계;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지는, 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 형광 입자; 및 상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층;을 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 백라이트 유닛은, 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 형광 입자; 및 상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층;을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 색재현율이 우수하고 변질 및 변색을 방지할 수 있으며, 열변형성을 최소화하여 플립칩의 베이스에 전해지는 손상을 줄여서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 황 형광체를 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 2는 도 1의 황 형광체의 다른 일례에 따른 제 1 보호층을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 황 형광체를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 황 형광체 제작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 4의 보호층 설치 단계의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 보호층 설치 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 9는 도 6 내지 도 8의 제 1 금형을 나타내는 저면도이다.
도 10은 도 4의 보호층 설치 단계의 다른 일례를 나타내는 순서도이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 보호층 설치 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 13은 도 4의 보호층 설치 단계의 또 다른 일례를 나타내는 순서도이다.
도 14는 도 13의 보호층 설치 과정을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 황 형광체의 다른 일례에 따른 제 1 보호층을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 황 형광체를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 황 형광체 제작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 4의 보호층 설치 단계의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 보호층 설치 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 9는 도 6 내지 도 8의 제 1 금형을 나타내는 저면도이다.
도 10은 도 4의 보호층 설치 단계의 다른 일례를 나타내는 순서도이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 보호층 설치 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 13은 도 4의 보호층 설치 단계의 또 다른 일례를 나타내는 순서도이다.
도 14는 도 13의 보호층 설치 과정을 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 황 형광체(100)를 확대하여 나타내는 확대 단면도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 황 형광체(100)의 다른 일례에 따른 제 1 보호층(21)을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 황 형광체(200)를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 황 형광체(100)는, 크게 형광 입자(10) 및 제 1 보호층(20)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 형광 입자(10)는, 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 미세한 입자 형태의 알갱이일 수 있다. 여기서, 도 1에서는 그 단면이 원형이고, 전체적으로 구체인 상기 형광 입자(10)를 예시하였으나, 이는 개념적으로 도시된 것으로, 예시된 단면이 원형인 구형태 이외에도, 그 단면이, 타원형, 삼각형, 사각형, 다각형, 복합형, 기타 기하학적 형태인 찌그러진 구형태, 다면체, 3차원 입체 형상 등 매우 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 형광 입자(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 최적의 효율과 공정상의 편의를 위하여 지름(D1)이 20 마이크로미터 내지 90 마이크로미터일 수 있다.
또한, 상기 형광 입자(10)는, 황 성분을 포함할 수 있다. 이러한 황화물계 형광물질은, 황화아연(ZnS) 또는 ZnS와 황화카드뮴(CdS)의 혼합 결정에 소량의 은(Ag)을 첨가한 물질 등이 적용될 수 있다.
더욱 구체적으로는, 상기 형광 입자(10)는, 스트론튬 설파이드(SrS), 칼슘 설파이드(CaS), 카드뮴 설파이드(CdS), 징크 설파이드(ZnS), 스트론튬 티오갈레이트(SrGa2S4) 및 그 조합으로부터 선택된 황화물을 포함할 수 있다.
이외에도, 상기 형광 입자(10)는, Eu,Tb,Sm,Pr,Dy 및 Tm 중 적어도 한 원소가 도핑된 황화물계 입자일 수 있다.
또한, 상기 제 1 보호층(20)은, 상기 형광 입자(10)의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자(10)를 둘러싸서 밀봉하는 것으로서, 적어도 유리(glass), 갈륨나이트라이드(GaN), 에폭시(epoxy) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
따라서, 상술된 상기 유리(glass), 갈륨나이트라이드(GaN), 에폭시(epoxy)의 열팽창계수(CTE: coefficient thermal expansion)가 작기 때문에 제작된 황 형광체(100)의 열변형성을 최소화함으로써 황 형광체(100)가 접착되거나 도포된 플립칩의 베이스에 전해지는 손상을 줄여서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
더욱 구체적으로는, 상기 제 1 보호층(20)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 최적의 효율과 공정의 편의를 위하여 상기 형광 입자(10)를 둘러싸는 전체 지름(D2)이 100 마이크로미터 내지 300 마이크로미터일 수 있다.
여기서, 상기 제 1 보호층(20)은, 상기 형광 입자(10)의 형상에 따라 그 형상이 달라질 수 있다. 도 1에서는 그 단면이 상기 원형인 형광 입자(10)를 둘러싸는 전체적으로 그 단면이 원형인 구체의 상기 제 1 보호층(20)를 예시하였으나, 이는 개념적으로 도시된 것으로, 예시된 단면이 원형인 구형태 이외에도, 그 단면이, 타원형, 삼각형, 사각형, 다각형, 복합형, 기타 기하학적 형태인 찌그러진 구형태, 다면체, 3차원 입체 형상 등 매우 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 황 형광체(100)는, 상기 제 1 보호층(20)이 상기 형광 입자(10)을 둘러싸서 완전히 밀봉하기 때문에 상기 형광 입자(10)에 포함된 황 성분이 대기 중 산소와 결합되어 변질 및 변색되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 황 형광체(200)의 제 1 보호층(21)은, 복수개의 상기 형광 입자(10)들을 1차 밀봉하는 단위 보호층일 수 있고, 상기 단위 보호층을 둘러싸서 2차 밀봉하는 제 2 보호층(22)이 추가로 설치될 수 있다.
여기서, 상기 제 2 보호층(22)은, 적어도 유리(glass), 갈륨나이트라이드(GaN), 에폭시(epoxy) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지고, 상기 제 2 보호층(22)은, 상기 제 1 보호층(20)과 서로 다른 재질일 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 황 형광체(200)는, 상기 제 1 보호층(21)이 상기 형광 입자(10)을 1차로 둘러싸서 밀봉하고, 상기 제 2 보호층(22)이 상기 제 1 보호층(21)을 2차로 둘러싸서 완전 밀봉하기 때문에 외부의 충격이나 외력에도 강하여 상기 형광 입자(10)에 포함된 황 성분이 대기 중 산소와 결합되어 변질 및 변색되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 보호층(21)과 상기 제 2 보호층(22)의 재질이 서로 다르면 각 재질의 특성을 모두 활용할 수 있고, 이러한 복합 재질로 상기 형광 입자(10)를 보호하는 경우에는, 화학적으로는 물론이고 기계적으로도 견고한 밀봉이 가능해지기 때문이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 황 형광체 제작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 황 형광체 제작 방법은, 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 형광 입자(10)를 준비하는 단계(S1) 및 상기 형광 입자(10)의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자(10)를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층(20)을 설치하는 단계(S2)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 형광 입자(10)의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자(10)를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층(20)을 설치하는 단계(S2)는, 매우 다양한 방법으로 수행될 수 있다.
도 5는 도 4의 상기 보호층 설치 단계(S2)의 일례를 나타내는 순서도이고, 도 6 내지 도 8은 도 5의 보호층 설치 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 예를 들어서, 상기 보호층 설치 단계(S2)는, 도 6의 제 1 금형(M1) 및 제 2 금형(M2) 사이에 제 1 보호층 용액(L1)을 1차 도팅(dotting)하는 단계(S21-1)와, 이어서, 도 7의 상기 제 1 보호층 용액(L1)에 상기 형광 입자(10)를 삽입하는 단계(S21-2) 및 이어서, 도 8의 상기 제 1 금형(M1) 및 상기 제 2 금형(M2)을 형폐하고, 캐비티(C)에 상기 제 1 보호층 용액(L1)을 2차 몰딩하는 단계(S21-3)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 금형(M1) 및 제 2 금형(M2) 사이에 제 1 보호층 용액(L1)을 1차 도팅(dotting)하는 단계(S21-1)는, 디스펜서를 이용하거나, 복수개의 도팅 핀으로 상기 제 1 보호층 용액(L1)을 찍어서 일광 도팅하거나, 프린팅 방법이나, 페이스트 도포나, 스프레이 방법 등 매우 다양한 방법으로 수행될 수 있다.
도 9는 도 6 내지 도 8의 제 1 금형(M1)을 나타내는 저면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 예를 들어서, 상기 제 1 금형(M1) 및 상기 제 2 금형(M2)은, 직경(D2)이 100 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 반구형 홈(H)이 매트릭스 배치되는 것일 수 있다.
따라서, 상기 제 1 금형(M1) 및 제 2 금형(M2) 사이에 제 1 보호층 용액(L1)을 1차 도팅(dotting)하고, 그 위에 상기 형광 입자(10)를 삽입한 다음, 2차 몰딩하기 때문에 상기 형광 입자(10)는 상기 제 1 금형(M1) 및 제 2 금형(M2) 사이의 캐비티(C)의 중심 부분에 정렬될 수 있어서 상기 제 1 보호층(20)은 상기 형광 입자(10)를 골고루 둘러싸서 완전히 밀봉시킬 수 있다.
도 10은 도 4의 보호층 설치 단계(S2)의 다른 일례를 나타내는 순서도이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 보호층 설치 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 보호층 설치 단계(S2)는, 먼저, 도 11의 제 1 금형(M1) 및 제 2 금형(M2) 사이에 상기 형광 입자(10)를 삽입하는 단계(S22-1) 및 이어서, 도 12의 상기 제 1 금형(M1) 및 상기 제 2 금형(M2)을 형폐하고, 캐비티(C)에 공기 및 제 1 보호층 용액(L1)을 투입하여 몰딩하는 단계(S22-2)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 캐비티(C)에 공기를 투입하면 상기 공기의 압력에 의해서 상기 형광 입자(10)가 부유하게 되고, 이로 인하여 상기 형광 입자(10)는 상기 제 1 금형(M1) 및 제 2 금형(M2) 사이의 캐비티(C)의 중심 부분에 정렬될 수 있어서 상기 제 1 보호층(20)은 상기 형광 입자(10)를 골고루 둘러싸서 완전히 밀봉시킬 수 있다. 이 때, 상기 캐비티(C) 내부에서 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 상기 형광 입자(10)가 정렬되어 상기 제 1 보호층(20)이 경화되는 동안, 런너 앤 게이트나 기타 진공 라인을 통해서 진공압을 형성하여 내부 공기를 추후 배출시킬 수 있다.
도 13은 도 4의 보호층 설치 단계(S2)의 또 다른 일례를 나타내는 순서도이고, 도 14는 도 13의 보호층 설치 과정을 나타내는 단면도이다.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 보호층 설치 단계(S2)는, 먼저, 도 14의 챔버(1) 내부에 형광 입자 공급 장치(3)로 상기 형광 입자(10)를 투입하는 단계(S23-1)와, 이어서, 도 14의 고속으로 회전하는 스피너(S)를 이용하여 투입된 상기 형광 입자(10)를 상기 챔버(1) 내부로 비산시키는 단계(S23-2)와, 이어서, 비산된 상기 형광 입자(10)에 제 1 보호층 용액(L1)이 스프레이 코팅되도록 비산된 상기 형광 입자(10)에 상기 제 1 보호층 용액(L1)을 도 14의 분사 노즐(2)로 스프레이 분사하는 단계(S23-3) 및 이어서, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 보호층 용액(L1)으로 스프레이 코팅되어 낙하되는 상기 형광 입자(10)를 수거하는 단계(S23-4)를 포함할 수 있다.
따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 고속으로 회전하는 스피너(S)에 의해서 비산되는 상기 형광 입자(10)가 상기 분사 노즐(2)에 의해 분사되는 상기 제 1 코팅층 용액(L1)을 만나서 표면 장력에 의해 비교적 밀도가 높고 무거운 상기 형광 입자(10)의 주변에 비교적 밀도가 낮고 가벼운 상기 제 1 코팅층 용액(L1)이 자연스럽게 둘러싸서 완전히 밀봉시키는 것이 가능하다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 황 형광체 제작 방법은, 상기 형광 입자(10)를 준비하는 단계(S1)와, 상기 형광 입자(10)를 둘러싸서 1차로 밀봉하는 도 2의 제 1 보호층(21)을 설치하는 단계(S2) 및 상기 제 1 보호층(21)에 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 보호층(22)을 2차로 둘러싸서 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 도 2의 제 1 보호층(21)을 설치하는 단계(S2)는, 제 1 보호층 용액 속에 상기 형광 입자(10)들을 혼합하여 교반기로 믹싱하는 방법 등이 적용될 수 있다. 따라서, 상기 형광 입자(10)는, 상기 제 1 보호층(21) 및 상기 제 2 보호층(22)에 의해 2차로 견고하고 치밀하게 보호될 수 있다.
그러므로, 상기 형광 입자(10)에 포함된 황 성분이 상기 대기 중의 산소와 원천적으로 접촉되지 않도록 황 성분을 포함한 상기 형광 입자(10)를 상기 제 1 보호층(20)(21) 및 상기 제 2 보호층(22)으로 1차 또는 2차 코팅하여 색재현율이 우수하고 변질 및 변색을 방지할 수 있으며, 보호층의 재질을 열변형율이 적은 재질로 하여 열변형성을 최소화함으로써 플립칩의 베이스에 전해지는 손상을 줄여서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 형광체(100)는, 아래와 같은 조성식 및 컬러를 가진 형광체들을 더 포함할 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 L3Si6O11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu
이러한, 상기 황 형광체(100)의 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, 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, 상기 황 형광체(100)의 도포 방식은 크게 LED 칩 또는 발광 소자에 뿌리는 방식, 또는 막 형태로 덮는 방식, 필름 또는 세라믹 형광체 등의 시트 형태를 부착하는 방식 중 적어도 하나를 사용 할 수 있다.
뿌리는 방식으로는 디스펜싱, 스프레이 코팅 등이 일반적이며 디스펜싱은 공압방식과 스크류(Screw), 리니어 타입(Linear type) 등의 기계적 방식을 포함한다. 제팅(Jetting) 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다. 웨이퍼 레벨 또는 발광 소자 기판상에 스프레이 방식으로 상기 황 형광체(100)를 일괄 도포하는 방식은 생산성 및 두께 제어가 용이할 수 있다.
발광 소자 또는 LED 칩 위에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, 스크린 프린팅 또는 형광체의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며 LED 칩 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.
발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 중 단파장에서 발광하는 광을 재 흡수하는 장파장 발광 형광체의 효율을 제어하기 위하여 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체층을 구분할 수 있으며, LED 칩과 황 형광체(100)를 포함하는 형광체 2종 이상의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화하기 위하여 각 층 사이에 DBR(ODR)층을 포함 할 수 있다.
균일 도포막을 형성하기 위하여 황 형광체(100)를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 LED 칩 또는 발광 소자 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.
이러한, 상기 황 형광체(100)를 포함한 형광체 도포 기술은 발광 소자에서 광특성을 결정하는 가장 큰 역할을 하게 되므로, 형광체 도포층의 두께, 형광체 균일 분산 등의 제어 기술들이 다양하게 연구되고 있다. QD 또한 형광체와 동일한 방식으로 LED 칩 또는 발광 소자에 위치할 수 있으며, 유리 또는 투광성 고분자 물질 사이에 위치하여 광 변환을 할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 발명은 상술된 황 형광체(100)를 포함하는 발광 소자 패키지 및 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 백라이트 유닛은 상기 발광 소자의 광 경로에 설치되는 도광판을 더 포함할 수 있고, 상기 발광 소자 패키지 및 백라이트 유닛의 구성들은 상술된 본 발명의 황 형광체의 그것들과 구성과 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 형광 입자
20, 21: 제 1 보호층
22: 제 2 보호층
100, 200: 황 형광체
D1, D2: 지름
M1: 제 1 금형
M2: 제 2 금형
L1: 제 1 보호층 용액
C: 캐비티
H: 반구형 홈
1: 챔버
2: 분사 노즐
3: 형광 입자 공급 장치
S: 스피너
20, 21: 제 1 보호층
22: 제 2 보호층
100, 200: 황 형광체
D1, D2: 지름
M1: 제 1 금형
M2: 제 2 금형
L1: 제 1 보호층 용액
C: 캐비티
H: 반구형 홈
1: 챔버
2: 분사 노즐
3: 형광 입자 공급 장치
S: 스피너
Claims (12)
- 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 형광 입자; 및
상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층;
을 포함하는, 황 형광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보호층은, 적어도 유리(glass), 갈륨나이트라이드(GaN), 에폭시(epoxy) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것인, 황 형광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 형광 입자는, 지름이 20 마이크로미터 내지 90 마이크로미터이고,
상기 제 1 보호층은, 상기 형광 입자를 둘러싸는 전체 지름이 100 마이크로미터 내지 300 마이크로미터인, 황 형광체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보호층은, 복수개의 상기 형광 입자들을 1차 밀봉하는 단위 보호층이고,
상기 단위 보호층을 둘러싸서 2차 밀봉하는 제 2 보호층;
을 더 포함하는, 황 형광체. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 보호층은, 적어도 유리(glass), 갈륨나이트라이드(GaN), 에폭시(epoxy) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지고,
상기 제 2 보호층은, 상기 제 1 보호층과 서로 다른 재질인, 황 형광체. - 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 형광 입자를 준비하는 단계; 및
상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층을 설치하는 단계;
를 포함하는, 황 형광체 제작 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층을 설치하는 단계는,
제 1 금형 및 제 2 금형 사이에 보호층 용액을 1차 도팅(dotting)하는 단계;
상기 제 1 보호층 용액에 상기 형광 입자를 삽입하는 단계; 및
상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형을 형폐하고, 캐비티에 상기 제 1 보호층 용액을 2차 몰딩하는 단계;
를 포함하는, 황 형광체 제작 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층을 설치하는 단계는,
제 1 금형 및 제 2 금형 사이에 상기 형광 입자를 삽입하는 단계; 및
상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형을 형폐하고, 캐비티에 공기 및 상기 제 1 보호층 용액을 투입하여 몰딩하는 단계;
를 포함하는, 황 형광체 제작 방법. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 금형 및 상기 제 2 금형은, 직경이 100 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 반구형 홈이 매트릭스 배치되는 것인, 황 형광체 제작 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층을 설치하는 단계는,
챔버 내부에 상기 형광 입자를 투입하는 단계;
고속으로 회전하는 스피너를 이용하여 투입된 상기 형광 입자를 상기 챔버 내부로 비산시키는 단계;
비산된 상기 형광 입자에 제 1 보호층 용액이 스프레이 코팅되도록 비산된 상기 형광 입자에 상기 제 1 보호층 용액을 스프레이 분사하는 단계; 및
상기 제 1 보호층 용액으로 스프레이 코팅되어 낙하되는 상기 형광 입자를 수거하는 단계;
를 포함하는, 황 형광체의 제작 방법. - 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 형광 입자; 및
상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층;
을 포함하는, 발광 소자 패키지. - 빛을 받아 형광을 발생시킬 수 있도록 황 성분을 포함하는 형광 입자; 및
상기 형광 입자의 산화를 방지할 수 있도록 상기 형광 입자를 둘러싸서 밀봉하는 제 1 보호층;
을 포함하는, 백라이트 유닛.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130151745A KR20150066656A (ko) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | 황 형광체, 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛 및 황 형광체 제작 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130151745A KR20150066656A (ko) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | 황 형광체, 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛 및 황 형광체 제작 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150066656A true KR20150066656A (ko) | 2015-06-17 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130151745A KR20150066656A (ko) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | 황 형광체, 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛 및 황 형광체 제작 방법 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20150066656A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180088025A (ko) * | 2017-01-26 | 2018-08-03 | 한국광기술원 | 글래스 비드 및 이의 제조방법 |
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2013
- 2013-12-06 KR KR1020130151745A patent/KR20150066656A/ko not_active Application Discontinuation
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