KR20170034444A - 발광 소자 - Google Patents

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KR20170034444A
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Abstract

본 발명은 발광 소자에 관한 것이며, 본 발명의 발광 소자는 복수의 광전 유닛(3), 복수의 공동을 가지며 적어도 하나의 광전 유닛(3)을 수용할 수 있는 투명 구조물(73), 및 적어도 두 개의 광전 유닛(3)을 연결하는 도전 소자(75)를 포함한다.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING ELEMENT}
본 발명은 발광 소자에 관한 것이며, 특히 복수의 광전 유닛 및 적어도 하나의 광전 유닛을 수용할 수 있는 복수의 공동(cavity)을 갖는 투명 구조물을 포함하는 발광 소자에 관한 것이다.
백열등은 통상적으로 주택 및 상업 시설의 광원으로서 사용되는데, 백열등에 제공되는 90%의 에너지는 열 또는 적외선 손실로 변환되기에 백열등의 발광 효율은 저하된다. 소형 형광등(CFL)은 백열등을 대체할 수 있으며, 효율적으로 전기 에너지를 빛 에너지로 변환할 수 있지만, CFL에 함유하는 유독 물질은 환경 오염을 초래한다. 그 외, 전구 효율을 제고시키는 방법으로 고체 상태 소자, 예를 들어 발광 다이오드 (LED)를 광원으로서 사용한다.
발광 다이오드(LED)는 고체 상태 반도체 소자의 일종이며, 발광 다이오드 (LED)의 구조물은 p형 반도체층, n형 반도체층, 및 p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 형성된 발광층을 포함한다. LED 구조물은 Ⅲ-Ⅴ족 원소로 조성된 화합물 반도체, 예를 들어 인화 갈륨(GaP), 갈륨 비소(GaAs), 질화 갈륨(GaN)을 포함하며, 그 발광 원리는 전기장의 작용 하에 n형 반도체층이 제공하는 전자 및 p형 반도체층이 제공하는 정공이 발광층의 p-n 접합면 근처에서 재결합하여 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 것이다.
본 발명은 복수의 광전 유닛, 적어도 하나의 광전 유닛을 수용할 수 있는 복수의 공동을 포함하는 투명 구조물 및 적어도 두 개의 광전 유닛을 연결하는 도전 소자를 포함한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예의 광전 유닛의 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 광전 유닛의 평면도(연결 패드 미도시)이다.
도 1c는 도 1a의 광전 유닛의 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예의 광전 유닛의 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 광전 유닛의 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예의 광전 유닛의 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 광전 유닛의 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예의 광전 소자의 제조 방법이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예의 광전 소자의 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예의 광전 소자의 단면도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예의 광전 소자의 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예의 복수의 광전 소자를 포함하는 발광 소자를 나타내는 도이다.
도 6b는 도 6a의 발광 소자의 X-X'선을 따른 단면도이다.
도 6c는 도 6a의 발광 소자의 X-X'선을 따른 단면도이다.
도 6d는 도 6a의 발광 소자의 X-X'선을 따른 단면도이다.
도 6e는 본 발명의 일 실시예의 복수의 광전 소자를 포함하는 발광 소자를 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 전구의 전면도이다.
도 8a 내지 도 17은 본 발명의 일 실시예의 발광 소자의 제조 방법을 나타내는 도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예의 광전 패키지의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예의 램프의 단면도이다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 일 실시예의 발광관의 확대 사시도이다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 일 실시예의 발광 소자의 단면도이다.
도 22a 및 도 22b는 본 발명의 일 실시예의 발광관의 단면도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예의 전구의 사시도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예의 전구의 사시도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예의 전구의 사시도이다.
본 발명의 상기 특징 및 장점을 더욱 명확하고 용이하게 하기 위하여, 이하 첨부 도면을 참조하여 실시예를 아래와 같이 설명한다. 도시 및 설명에 있어서, 유사하거나 동일한 부분은 동일한 부호를 사용하며, 도면에서 소자의 형상 및 두께를 확대하거나 축소할 수 있다. 도면에서 도시 또는 설명하지 않은 소자는 당업자가 알고 있는 형식일 수 있다는 점을 주의하여야 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예의 광전 유닛(1)의 단면도를 나타낸다. 광전 유닛(1)은 50mil2보다 작은 면적, 예를 들어 4mil×6mil 또는 2mil×5mil 면적의 저면(S1)을 가진다. 광전 유닛(1)은 기판(101) 및 기판(101) 상에 형성된 발광 구조물(102)을 포함한다. 발광 구조물(102)은 제1 도전성을 갖는 제1 반도체층(102a), 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층(102c), 및 제1 반도체층(102a)과 제2 반도체층(102c) 사이에 형성된 발광층(102b)을 포함한다. 제1 반도체층(102a) 및 제2 반도체층(102c)은 각각 전자와 정공을 제공하며, 전류 구동 하에서 전자 및 정공이 발광층(102b) 내에서 결합하며 발광하도록 한다. 발광 구조물(102)의 재료는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 재료를 포함한다. 발광층(102b)의 재료에 따라, 광전 유닛(1)은 적색광, 녹색광 또는 청색광을 방출할 수 있다. 투명 도전층(108)은 발광 구조물(102)의 제2 반도체층(102c) 상에 형성되어 전류를 확산하도록 한다. 투명 도전층(108)은 도전성 재료, 예를 들어 산화 인듐(ITO), 카드뮴 주석 산화물(CTO), 안티몬 도핑 산화주석, 인듐 아연 옥사이드, 산화알루미늄아연 또는 아연주석산화물로 조성된다. 제1 연결 패드(104)는 보호층(103) 상에 형성되며 제1 반도체층(102a)에 전기적으로 연결된다. 제2 연결 패드(105)는 발광 구조물(102) 상에 형성되며, 투명 도전층(108)을 통해 제2 반도체층(102c)에 전기적으로 연결된다. 보호층(103)은 발광 구조물(102)의 하나 또는 복수의 표면 상에 형성되며, 하나 또는 복수의 유전체 재료, 예를 들어 이산화규소 또는 질화규소로 조성된다. 보호층(103)은 제1 연결 패드(104)와 제2 연결 패드(105)가 투명 도전층(108)을 통해 단락 경로를 형성하는 것을 방지하기 위해, 제1 연결 패드(104)와 제2 연결 패드(105)를 전기적으로 분리시키는데 사용된다. 도 1b는 도 1a의 광전 유닛(1)의 평면도를 나타내는데, 여기서는 제1 연결 패드(104) 및 제2 연결 패드(105)를 도시하지 않았다. 도 1c는 도 1a의 광전 유닛(1)의 평면도를 나타낸다. 제1 연결 패드(104)의 상면(104s) 및 제2 연결 패드(105)의 상면(105s)의 총 표면적은 적어도 광전 유닛(1)의 저면(S1) 면적의 30% 이상이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예의 광전 유닛(2)의 단면도를 나타낸다. 광전 유닛(2)은 50mil2보다 작은 면적, 예를 들어 4mil×6mil 또는 2mil×5mil 면적의 저면(S1)을 가진다. 도 2a를 참조하면, 광전 유닛(1)과 유사한 부분을 제외하고, 광전 유닛(2)은 제1 연장 패드(204), 제2 연장 패드(205) 및 보호층(203)을 더 포함한다. 제1 연장 패드(204) 및 제2 연장 패드(205)는 각각 제1 연결 패드(104)와 제2 연결 패드(105) 상에 형성되며, 서로 전기적으로 연결된다. 보호층(203)은 하나 또는 복수의 유전체 재료, 예를 들어 이산화규소 또는 질화규소로 조성되며, 제1 연장 패드(204) 및 제2 연장 패드(205)를 전기적으로 분리시키는데 사용된다. 도 2b는 도 2a의 광전 유닛(2)의 평면도를 나타낸다. 제1 연장 패드(204)의 상면(204s)은 제1 연결 패드(104)의 상면(104s)보다 크다. 제2 연장 패드(205)의 상면(205s)은 제2 연결 패드(105)의 상면(105s)보다 크다. 제1 연장 패드(204)의 상면(204s) 및 제2 연결 패드(205)의 상면(205s)의 총 표면적은 적어도 광전 유닛(2)의 저면(S1) 면적의 50% 이상이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예의 광전 유닛(3)의 단면도를 나타낸다. 광전 유닛(3)은 50mil2보다 작은 면적, 예를 들어 4mil×6mil 또는 2mil×5mil 면적의 저면(S1)을 가진다. 도 3a를 참조하여, 광전 유닛(3)은 기판(101) 및 기판(101) 상에 형성된 발광 구조물(102)을 포함한다. 발광 구조물(102)의 재료는 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 재료를 포함한다. 발광 구조물(102)은 제1 도전성을 갖는 제1 반도체층(102a), 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층(102c) 및 제1 반도체층(102a)과 제2 반도체층(102c) 사이에 형성된 발광층(102b)을 포함한다. 발광층(102b)의 재료에 따라, 광전 유닛(3)은 적색광, 녹색광 또는 청색광을 방출할 수 있다. 제1 반도체층(102a) 및 제2 반도체층(102c)은 각각 전자와 정공을 제공하며, 전류 구동 하에서 전자 및 정공이 발광층(102b) 내에서 결합하며 발광하도록 한다. 광전 유닛(3)은 발광 구조물(102)의 하나 또는 복수의 표면 상에 형성되는 보호층(103)을 더 포함하며, 보호층(103)은 하나 또는 복수의 유전체 재료, 예를 들어 이산화규소 또는 질화규소로 조성된다. 투명 도전층(108)은 발광 구조물(102)의 제2 반도체층(102c) 상에 형성되어 전류를 확산하도록 한다. 투명 도전층(108)은 도전성 재료, 예를 들어 산화 인듐(ITO), 카드뮴 주석 산화물(CTO), 안티몬 도핑 산화주석, 인듐 아연 옥사이드, 산화알루미늄아연 또는 아연주석산화물로 조성된다. 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305)는 기판(101)의 동일측에 형성되며, 각각 제1 반도체층(102a) 및 제2 반도체층(102c)에 전기적으로 연결된다. 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305)는 보호층(103)을 통해 서로 전기적으로 분리된다. 도 3b는 도 3a의 광전 유닛(3)의 평면도를 나타낸다. 제1 전극 패드(304)의 상면(304s) 및 제2 전극 패드(305)의 상면(305s)의 총 표면적은 적어도 광전 유닛(3)의 저면(S1)의 면적의 50% 이상이다.
도 1c에서 나타낸 바와 같이, 제1 연결 패드(104) 및 제2 연결 패드(105)는 외부 전원(미도시)에 연결되는 전기적 연결 경로로서 역할을 할 수 있다. 도 2b에서 나타낸 제1 연장 패드(204) 및 제2 연장 패드(205), 또는 도 3b에서 나타낸 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305)도 제1 연결 패드(104) 및 제2 연결 패드(105)와 유사한 기능을 가진다. 제1 연결 패드(104)를 예로 들어, 제1 연결 패드(104)의 상면(104s)이 충분히 큰 면적을 가지면, 광전 유닛(1)은 외부 구조물, 예를 들어 외부 전원에 쉽게 연결되거나 또는 이에 정렬될 수 있다. 제1 연장 패드(204)는 제1 연결 패드(104) 상에 형성되어 연결되는 면적, 예를 들어 상면(204s)을 확장할 수도 있기에, 광전 유닛(1)에 비해, 광전 유닛(2)은 비교적 큰 정렬 오차를 허용할 수 있다. 따라서 제1 전극 패드(304)의 상면(304s)의 면적은 제1 연장 패드(204)의 상면(204s)의 면적에 접근하며, 제2 전극 패드(305)의 상면(305s)의 면적은 제2 연장 패드(205)의 상면(205s)의 면적에 접근한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예의 광전 소자(4)의 제조 방법을 나타낸다. 도 4a를 참조하면, 복수의 광전 유닛은 하나 또는 복수의 전술한 광전 유닛(1, 2, 3)일 수 있으며, 임시 캐리어(10') 상에 제공될 수 있다. 임시 캐리어(10')의 재료는 도전성 재료 및 절연 재료 중의 하나를 포함할 수 있다. 도전성 재료는 탄소 함유 재료, 복합 재료, 금속, 반도체 및 이들의 조합을 포함한다. 탄소 함유 재료는 예를 들어 다이아몬드, 다이아몬드 유사 카본, 흑연 또는 탄소 섬유이다. 복합 재료는 예를 들어 금속 기지 복합재료(Metal Matrix Composite, MMC), 세라믹 기지 복합재료(Ceramic Matrix Composite, CMC) 및/또는 중합체 기지 복합재료(Polymer Matrix Composite, PMC)이다. 반도체는 예를 들어, 규소, 셀렌화아연, 갈륨 비소, 탄화 규소, 인화 갈륨, 갈륨 아르세나이드 포스포드, 인화 인듐, 갈륨산 리튬 또는 리튬 알루미네이트이다. 금속은 예를 들어 니켈, 구리 또는 알루미늄이다. 절연 재료는 유기 재료, 무기 재료 또는 그 조합을 포함한다. 유기 재료는 예를 들어, 에폭시 수지(Epoxy), 폴리이미드(PI), 벤조시클로부텐(BCB), 퍼플루오로시클로부탄(PFCB), Su8, 아크릴 수지(Acrylic Resin), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르이미드(Polyetherimide) 또는 불화탄소중합체(Fluorocarbon Polymer)이다. 무기 재료는 예를 들어 사파이어, 산화아연, 다이아몬드, 유리, 석영 또는 질화아연이다.
광전 유닛(3)을 예로 들면, 연결층(12)을 더 제공하여 복수의 광전 유닛(3)을 임시 캐리어(10')에 연결하도록 할 수 있다. 각 광전 유닛(3)은 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305)를 갖는 발광 다이오드(LED) 칩을 포함할 수 있다. 연결층(12)은 하나 또는 복수의 접착 재료를 포함한다. 접착 재료는 절연 재료, UV 테이프 또는 열박리 테이프(thermal release tape)일 수 있다. 절연 재료는 벤조시클로부텐(BCB), Su8, 에폭시 수지 또는 스핀 온 글라스(SOG)를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
상기 스텝 이후, 광전 유닛(3)은 제1 지지 구조물(16)에 의해 피복되며(encapsulated), 도 4b에서 나타낸 바와 같다. 제1 지지 구조물(16)은 투명 구조물일 수 있으며, 주요하게 하나 또는 복수의 유기 재료 또는 무기 재료로 구성된다. 유기 재료는 에폭시 수지(Epoxy), 폴리이미드(PI), 벤조시클로부텐(BCB), 퍼플루오로시클로부탄(PFCB), Su8, 아크릴 수지(Acrylic Resin), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르이미드(Polyetherimide) 또는 불화탄소중합체(Fluorocarbon Polymer)일 수 있다. 무기 재료는 유리, 산화알루미늄, SINR 또는 스핀 온 글라스(SOG)일 수 있다. 상기 유기 재료 또는 무기 재료는 인접한 두개의 광전 유닛(3) 사이의 공간(16t)에 충전될 수 있다. 광전 유닛(3)에 피복된 제1 지지 구조물(16)은 광전 유닛(3)을 고정 지지할 수 있으며, 광전 유닛(3)의 기계적 강도를 증가시킨다. 그 외, 제1 지지 구조물(16)의 표면(S3)은 평탄한 표면 또는 거친 표면일 수 있다. 제2 지지 구조물(18)은 제1 지지 구조물(16) 상에 추가로 형성되어, 광전 유닛(3) 및 제1 지지 구조물(16)을 강화 지지할 수 있도록 한다. 제2 지지 구조물(18)은 투명한 구조물일 수 있으며, 제1 지지 구조물(16)의 재료와 다르거나 또는 제1 지지 구조물(16)의 경도보다 높은 경도를 가진다.
도 4c에서 나타낸 바와 같이, 제1 지지 구조물(16) 또는 제2 지지 구조물(18)을 형성한 후, 임시 캐리어(10') 및 연결층(12)을 제거하여 복수의 광전 유닛(3)의 일부분 및 제 1 지지 구조물(16)의 일부분을 노출한다. 제2 지지 구조물(18)의 반대측에 위치하는 복수의 도전 구조물(40)은 노출된 광전 유닛(3) 및 제1 지지 구조물(16) 상에 형성된다. 도전 구조물(40)은 각각 광전 유닛(3)의 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305)에 연결될 수 있다. 각 도전 구조물(40)이 갖는 상면 면적(미도시)은 도 1c 중의 제1 연결 패드(104) 및 제2 연결 패드(105) 중 하나의 면적보다 크거나, 또는 도 2b 중의 제1 연장 패드(204) 및 제2 연장 패드(205) 중 하나의 면적보다 크거나, 도 3b 중의 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305) 중 하나의 면적보다 크다. 마지막으로 개구(17)를 따라 복수의 광전 소자(4)를 절개하여 서로 분리시키며, 도 4c에서 나타낸 바와 같다. 적어도 광전 소자(4)의 길이, 폭 및/또는 면적은 광전 유닛(1, 2 또는 3)과 동일한 수치 범위를 갖는다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예의 광전 소자(4a)의 단면도이며, 도 4a 내지 도 4c의 스텝에 의해 제조된다. 광전 소자(4a)는 광전 유닛(1), 광전 유닛(1) 상에 형성된 제1 지지 구조물(16) 및 제1 지지 구조물(16) 상에 형성된 제2 지지 구조물(18)을 포함한다. 제1 지지 구조물(16)은 광전 유닛(1)을 둘러싸는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 제1 도전 구조물(401) 및 제2 도전 구조물(402)은 광전 유닛(1) 상에 형성되며, 각각 광전 유닛(1)의 제1 연결 패드(104) 및 제2 연결 패드(105)에 연결된다. 제1 도전 구조물(401)의 상면(401s)의 면적은 제1 연결 패드(104)의 상면(104s)의 면적보다 크고, 제2 도전 구조물(402)의 상면(402s)의 면적은 제2 연결 패드(105)의 상면(105s)의 면적보다 크다. 발광 구조물(102) 상에 마련된 보호층(103)은 제1 연결 패드(104) 및 제2 연결 패드(105)를 물리적으로 분리시킬 수 있으며, 발광 구조물(102)을 보호한다. 반사층(280)은 광전 유닛(1) 및 제1 지지 구조물(16) 상에 형성될 수 있다. 반사층(280)은 하나 또는 복수의 반사 재료, 유전체 재료와 같이 예를 들어 이산화규소, 질화 규소 또는 금속 산화물 예를 들어 티타니아 또는 기타 백색 물질로 조성된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 반사층(280)은 단층 또는 스택일 수 있다. 광전 소자(4a)와 광전 유닛(1)의 체적비는 1.2:1과 10:1 사이에 있으며, 이것은 2:1과 5:1 사이에 있는 것이 바람직하다. 제2 지지 구조물(18)은 제1 폭(W1)을 가진다. 광전 유닛(1)은 제2 폭(W2)을 가진다. 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)보다 크며, 예를 들어 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)의 1.5배이다. 제1 연결 패드(104)와 제2 연결 패드(105) 사이의 제1 거리(d1)는 제1 도전 구조물(401)과 제2 도전 구조물(402) 사이의 제3 거리(d3)보다 크다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예의 발광 소자(4b)의 단면도를 나타내며, 도 4a 내지 도 4c의 스텝에 의해 제조된다. 광전 소자(4b)는 광전 유닛(2), 광전 유닛(2) 상에 형성된 제1 지지 구조물(16) 및 제1 지지 구조물(16) 상에 형성된 제2 지지 구조물(18)을 포함한다. 제1 지지 구조물(16)은 광전 유닛(2)을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 제1 도전 구조물(401) 및 제2 도전 구조물(402)은 광전 유닛(2) 상에 형성되며, 각각 광전 유닛(2)의 제1 연장 패드(204) 및 제2 연장 패드(205)에 연결된다. 반사층(280)은 광전 유닛(2) 및 제1 지지 구조물(16) 상에 형성될 수 있다. 반사층(280)은 하나 또는 복수의 반사재료, 유전체 재료와 같이 예를 들어 이산화규소, 질화 규소 또는 금속 산화물 예를 들어 티타니아 또는 기타 백색 물질로 조성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 반사층(280)은 단층 또는 스택일 수 있다. 제1 도전 구조물(401)의 상면(401s)의 면적은 제1 연장 패드(204)의 상면(204s)의 면적보다 크며, 제2 도전 구조물(402)의 상면(402s)의 면적은 제2 연장 패드(205)의 상면(205s)의 면적보다 크다. 광전 소자(4b)와 광전 유닛(2)의 체적비는 1.2:1과 10:1 사이에 있다. 2:1과 5:1 사이에 있는 것이 바람직하다. 제2 지지 구조물(18)은 제1 폭(W1)을 가지며, 광전 유닛(2)은 제2 폭(W2)을 가지며, 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)보다 크며, 예를 들어 제1 폭(W1)은 적어도 제2 폭(W2)의 1.5배이다. 제1 연결 패드(104)와 제2 연결 패드(105) 사이의 제1 거리(d1)는 제1 연장 패드(204)와 제2 연장 패드(205) 사이의 제2 거리(d2)보다 크며, 제1 도전 구조물(401)과 제2 도전 구조물(402) 사이의 제3 거리(d3)보다 더 크다. 그러나 도 5b는 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다. 제2 거리(d2)는 제3 거리(d3)와 같거나, 이보다 크거나 또는 작을 수 있다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예의 발광 소자(4c)의 단면도를 나타내며, 도 4a 내지 도 4c의 스텝에 의해 제조된다. 광전 소자(4c)는 광전 유닛(3), 광전 유닛(3) 상에 형성된 제1 지지 구조물(16) 및 제1 지지 구조물(16) 상에 형성된 제2 지지 구조물(18)을 포함한다. 광전 유닛(3)은 제1 지지 구조물(16)에 의해 둘러싸일 수 있다. 제1 도전 구조물(401) 및 제2 도전 구조물(402)은 광전 유닛(3) 상에 형성되며, 각각 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305)에 연결된다. 반사층(280)은 광전 유닛(3) 및 제1 지지 구조물(16) 상에 형성될 수 있다. 반사층(280)은 하나 또는 복수의 반사재료, 유전체 재료와 같이 예를 들어 이산화규소, 질화 규소 또는 금속 산화물 예를 들어 티타니아 또는 기타 백색 물질로 조성될 수 있다. 제1 도전 구조물(401)의 상면(401s)의 면적은 제1 전극 패드(304)의 상면(304s)의 면적보다 크며, 제2 도전 구조물(402)의 상면(402s)의 면적은 제2 전극 패드(305)의 상면(305s)의 면적보다 크다. 광전 소자(4c)와 광전 유닛(3)의 체적비는 1.2:1와 10:1 사이에 있으며, 이것은 2:1와 5:1 사이에 있는 것이 바람직하다. 제2 지지 구조물(18)은 제1 폭(W1)을 가지며, 광전 유닛(3)은 제2 폭(W2)을 가진다. 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)보다 크며, 예를 들어 제1 폭(W1)은 적어도 제2 폭(W2)의 1.5배이다. 제1 전극 패드(304)와 제2 전극 패드(305) 사이의 제4 거리(d4)는 제1 도전 구조물(401)과 제2 도전 구조물(402) 사이의 제3 거리(d3)보다 더 크다. 그러나 도 5c는 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예의 발광 소자(5a)를 나타낸다. 발광 소자(5a)는 지지 구조물(51)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 지지 구조물(51)은 불투명 구조물일 수 있거나, 또는 가시광 구역에서의 평균 투과율이 60% 이상이며, 70% 이상의 투명 구조물인 것이 바람직하다. 투명 구조물의 재료는 유기 재료, 무기 재료 또는 양자의 조합을 포함한다. 유기 재료는 플라스틱를 포함한다. 무기 재료는 유리, 석영, 산화알루미늄, 다이아 몬드 또는 상술한 조합을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 지지 구조물(51)은 가요성 구조물일 수 있으며, 가요성 재료, 예를 들어 가요성 글라스 또는 가요성 플라스틱 재료를 포함하며, 가요성 구조물은 필요로 하는 광출사 형태에 따라 임의의 형상으로 굴절될 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 지지 구조물(51)은 열 안정성 및 내열성을 가진다. 지지 구조물(51)의 용융점은 발광 소자(5a)의 동작 온도보다 높으며, 발광 소자(5a)의 동작 중에서 발생하는 열에 의해 지지 구조물(51)이 변형 또는 융해되지 않는다.
상술한 하나 또는 복수의 광전 유닛(1, 2, 3) 또는 광전 소자(4a, 4b, 4c)는 도전성 재료 또는 비도전성 재료에 의해 지지 구조물(51) 상에 형성될 수 있으며, 발광 소자(5a)에 응용된다. 도전성 재료는 금속 또는 금속 산화물 예를 들어 산화 인듐(ITO), 카드뮴 주석 산화물(CTO), 안티몬 도핑 산화주석, 인듐 아연 옥사이드, 산화알루미늄아연 또는 아연주석산화물을 포함한다. 비도전성 재료는 에폭시 수지(Epoxy), 폴리이미드(PI), 벤조시클로부텐(BCB), 퍼플루오로시클로부탄(PFCB), Su8, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르이미드(Polyetherimide) 또는 불화탄소중합체(Fluorocarbon Polymer)를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 광전 유닛(1, 2, 3) 또는 광전 소자(4a, 4b, 4c)는 이방성 도전막(Anisotropic Conductive Film, ACF)을 통해 지지 구조물(51) 상에 형성될 수 있다.
만약 지지 구조물(51)이 투명 구조물이면, 상술한 하나 또는 복수의 광전 유닛(1, 2, 3) 또는 광전 소자(4a, 4b, 4c)는 상기 도 4a 내지 도 4c의 스텝을 통해 지지 구조물(51) 내로 삽입될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 복수의 연결 패드, 예를 들어 솔더 범프를 먼저 지지 구조물(51) 상면의 일정 위치에 형성하고, 상술한 광전 유닛(1, 2, 3)또는 광전 소자(4a, 4b, 4c)을 뒤집어 그 연결 패드, 연장 패드, 전극 패드 또는 도전 구조물을 각각 복수의 연결 패드에 접합시킬 수 있다.
만약 지지 구조물(51)이 불투명 구조물이면, 복수의 연결 패드, 예를 들어 솔더 범프를 먼저 지지 구조물(51) 상면의 일정 위치에 형성하고, 상술한 광전 유닛(1, 2, 3) 또는 광전 소자(4a, 4b, 4c)를 뒤집어 그 연결 패드, 연장 패드, 전극 패드 또는 도전 구조물을 각각 복수의 연결 패드에 접합시킬 수 있다.
도 6a는 광전 유닛(3)을 지지 구조물(51)에 삽입한 예를 나타낸다. 해당 실시예에 있어서, 발광 소자(5a)는 복수의 광전 유닛(3)이 삽입되는 지지 구조물(51)을 포함하고, 그 중 지지 구조물(51)은 복수의 광전 유닛(3)을 수용할 수 있는 하나 또는 복수의 공동(미도시)을 갖는 투명 구조물이다. 도 6a에서 나타낸 바와 같이, 복수의 광전 유닛(3)은 도전 소자(53)를 통해 서로 직렬 연결되어, 전기적 연결을 형성하며, 그 중 도전 소자(53)의 재료는 금속일 수 있다. 도전 소자(53)의 부분(531)은 지지 구조물(51) 상의 두 공동 사이에 마련된다. 도전 구조물(53)은 금속 와이어, 화학 증착 또는 전기 도금 등 방식을 통해 형성될 수 있다.
만약 상기 하나 또는 복수의 광전 유닛(1, 2, 3)을 발광 소자(5a)에 응용하면, 제1 도전 구조물 및 제2 도전 구조물은 광전 유닛(1, 2 또는 3) 상에 형성되어 도전 소자(53)와 광전 유닛(1, 2 또는 3) 사이의 허용되는 위치 정렬 오차를 증가시켜야 한다. 도 6a에서 나타낸 실시예에 있어서, 광전 유닛(3)은 공동에 형성되고, 제1 도전 구조물(501) 및 제2 도전 구조물(502)은 각각 도 3a의 광전 유닛(3)의 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305) 상에 형성되며, 도전 소자(53)를 통해 회로를 형성하여 광전 유닛(3) 상의 제1 도전 구조물(501) 및 다른 광전 유닛(3) 상의 제2 도전 구조물(502)을 전기적으로 연결하도록 한다.
만약 상술한 하나 또는 복수의 광전 소자(4a, 4b, 4c)를 발광 소자(5a)에 응용하면, 도전 소자(53)를 통해 회로를 형성하여 도 5a 내지 도 5c의 광전 소자(4a, 4b 또는 4c)의 제1 도전 구조물(401) 및 다른 광전 소자(4a, 4b 또는 4c)의 제2 도전 구조물(402)을 전기적으로 연결하도록 한다.
상술한 스텝 이후, 도전 소자(53)를 통해 회로를 형성하여 광전 유닛(1, 2, 3) 또는 광전 소자(4a, 4b, 4c)를 전기적으로 연결하도록 한다. 해당 회로는 지지 구조물(51)의 일측에 제1 단부(55) 및 제2 단부(57)를 형성하여 전기적 연결의 접촉점으로 하며, 여기에서 "+" 및 "-" 부호로 표시할 수 있으며, 이는 외부 전원(미도시)에 연결될 수 있다.
도 6b는 도 6a의 광전 유닛(3)을 갖는 발광 소자(5a)의 X-X' 선을 따른 단면도를 나타낸다. 투명 구조물, 예를 들어 연결층(52)은 파장 변환 재료, 예를 들어 노란색 형광 물질 또는 염료를 포함하며, 지지 구조물(51)과 광전 유닛(3) 사이에 형성될 수 있다. 도 6b에서 나타낸 바와 같이, 도전 소자(53)는 상술한 방법을 통해 제1 도전 구조물(501) 및 제2 도전 구조물(502) 상에 형성되어 광전 유닛(3)과 전기적으로 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지지 구조물(51)은 평탄면, 예를 들어 도 6b에서 나타낸 표면(S5), 또는 돌출부를 갖는 거친 면, 예를 들어 도 6c에서 나타낸 표면(S7) 또는 곡면 예를 들어 도 6d에서 나타낸 표면(S9)을 가질 수 있다. 도 6c에서 나타낸 바와 같이, 표면(S7)은 톱니 형상이다. 도 6d에서 나타낸 바와 같이, 표면(S9)는 반구형 형상을 가진다.
도 6e는 본 발명의 또 다른 실시예의 발광 소자(5c)를 나타낸다. 상술한 하나 또는 복수의 광전 유닛(1, 2, 3) 또는 광전 소자(4a, 4b, 4c)는 광전 소자(5c)에 응용될 수 있다 광전 유닛(3)을 예로 들면, 발광 소자(5c)는 도전 소자(53)를 통해 서로 직렬 연결, 병렬 연결 또는 임의의 조합으로 전기적 연결을 형성하는 복수의 광전 유닛(3)을 포함한다. 예를 들어 복수의 광전 유닛(3)은 먼저 직렬 연결 방식으로 직렬 연결 어레이를 형성하고, 두 개 또는 복수의 직렬 연결 어레이는 병렬 연결 방식을 통해 병렬 연결 어레이를 형성한다. 두 개 또는 복수의 병렬 연결 어레이는 다시 서로 직렬 연결될 수 있으며, 도 6e에서 나타낸 바와 같다. 상세하게 설명하면, 도전 소자(53)는 각 광전 유닛(3) 상의 제1 도전 구조물(501) 및 제2 도전 구조물(502)에 전기적으로 연결된다. 따라서 복수의 광전 유닛(3)은 도전 소자(53)를 통해 서로 연결된다. 그 외, 광전 소자는 도전 소자(53)를 통해 열 확산 기능을 실현할 수도 있다.
하기 실시예의 서술은 복수의 광전 유닛(3)을 예로 하였지만 그 목적은 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니며, 기타 예시, 예를 들어 복수의 광전 유닛(1, 2) 또는 복수의 광전 소자(4a, 4b 또는 4c)도 상기 실시예에 응용될 수 있다. 상기 실시예에 있어서, 복수의 광전 유닛(3)은 서로 적당한 거리를 두고 있는데, 필요에 따라 한 그룹으로 배열할 수 있다. 복수의 광전 유닛(3) 사이의 거리는 일정하거나 일정하지 않거나 또는 다양할 수 있다. 지지 구조물(51) 근처에 있는 복수의 광전 유닛(3) 사이의 거리는 지지 구조물(51)의 중심 근처에 있는 복수의 광전 유닛(3) 사이의 거리보다 크며, 도 6a의 발광 소자(5a) 또는 도 6e의 발광 소자(5c)에서 나타낸 바와 같다. 포함되는 광전 유닛(3)의 수량이 많을수록 발광 소자(5a) 또는 발광 소자(5c)의 휘도가 더 높다. 도 6a 또는 도 6e에서 나타낸 바와 같이, 복수의 광전 유닛(3)은 공간적으로 형상을 이루어 배열될 수 있으며, 그 형상은 나뭇잎형상, 선형상, 분산 형상 분포 또는 상기의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 지지 구조물(51)은 제1 단부(55) 및 제2 단부(57)를 갖는 뿌리부, 뿌리부에 연결되며 제1 방향으로 연장되는 줄기부, 및 줄기부에 연결되며 하나 또는 복수의 제1 방향과는 다른 방향으로 연장되는 복수의 가지부를 포함한다.
본 발명의 발광 소자(5a) 또는 발광 소자(5c)는 다른 용도, 예를 들어 전구, 비상지시등, PAR등, 자동차 전조등, 가로등, 지하철 조명등 또는 실내 조명등에 사용될 수 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예의 전구(6)의 전면도를 나타낸다. 상술한 하나 또는 복수의 발광 소자(5a) 및 발광 소자(5c)는 전구(6)에 응용될 수 있다. 발광 소자(5a)를 예로 들어, 전구(6)는 발광 소자(5a), 발광 소자(5a)에 전기적으로 연결되는 소켓(65), 접촉부(64) 및 케이스(62)를 포함한다. 발광 소자(5a)는 분산 형상 배치 또는 선상으로 배열되는 발광관일 수 있다. 분산 형상 배치는 예를 들어 나뭇잎 형상, 꽃잎 형상, 나뭇가지 형상, 엽맥 형상, 원기둥 형상, U형 또는 원호형이다. 선상 배열은 예를 들어 직사각형이다. 발광 소자(5a)는 소켓(65)에 삽입될 수 있다. 소켓(65)은 회로를 가지며 발광 소자를 전원(미도시)에 전기적으로 연결하도록 한다. 케이스(62)의 형상은 구형, 관형 또는 촛불 형상을 포함한다. 케이스(62)의 형상은 미국 규격 협회(American National Standard Institude, ANSI)의 표준, 예를 들어 A 시리즈(A series), B 시리즈(B series), S 시리즈(S series), F 시리즈(F series) 및 G 시리즈(G series)를 참조할 수 있다. 케이스(62)의 재료는 유리 또는 플라스틱을 포함한다. 공기, 투명 재료 또는 상술한 양자의 조합은 케이스(62)에 충전될 수 있다. 접촉부(64)는 나사산(63) 및 핀(66)을 가지며, 교류 전원(AC power)(미도시)에 연결되는 두 개의 단부로서 역할을 할 수 있다. 나사산(63)은 전구(6)를 소켓(미도시)에 설치하는데 사용될 수 있다. 접촉부(64)는 표준 전원 소켓, 예를 들어 E40, E27, E26 또는 E14 전원 소켓과 전기적으로 연결하는데 사용될 수 있다. 접촉부(64)는 회로를 구비하여 정류 또는 부하 보호에 사용될 수 있는 구동 장치(미도시)를 수용할 수 있다.
도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a 내지 도 11d, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b 및 도 15는 본 발명의 일 실시예의 발광 소자, 예를 들어 도 16의 발광소자(7f) 또는 도 17의 발광 소자(7g)의 제조 방법을 나타낸다. 도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a 내지 도 11d, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b, 도 15 및 하기의 설명에 있어서, 발광 유닛(3)을 예로 들어 설명하였지만, 상술한 하나 또는 복수의 광전 유닛(1, 2) 또는 광전 소자(4a, 4b, 4c)도 해당 스텝에 응용될 수 있다. 도 8a는 복수의 광전 유닛(3)이 임시 기판(70) 상에 형성되는 평면도를 나타낸다. 도 8b는 도 8a의 Y-Y' 선을 따른 단면도를 나타낸다. 도 8a 및 도 8b에서 나타낸 바와 같이, 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305)를 구비하는 복수의 광전 소자(3)는 제1 간격(P1)으로 임시 기판(70) 상에 형성된다. 다른 실시예에 있어서, 광전 유닛(3)은 제1 간격(P1)으로 성장 기판(미도시) 상에 성장한다. 임시 캐리어(100)를 제공하여 다음의 이동 스텝에 사용하며, 광전 유닛(3)을 임시 캐리어(100)에 이동시킨다. 상세하게 설명하면 광전 유닛(3)은 수동 또는 기계로 임시 기판(70)에서 임시 캐리어(100)의 예정된 위치로 이동한다. 구체적으로 광전 유닛(3)은 접착층(미도시)을 통해 임시 캐리어(100)로 이동할 수도 있다. 추가로 광전 소자(3)는 하나하나씩(one by one) 또는 일괄적으로(batch) 이동할 수 있다.
도 9a는 본 발명에서 복수의 광전 유닛(3)이 임시 캐리어(100)에 형성되는 평면도를 나타낸다. 도 9b는 도 9a의 Z-Z' 선을 따른 단면도를 나타낸다. 도 9b는 광전 유닛(3)이 임시 기판(70) 또는 성장 기판(미도시)에서 임시 캐리어(100)로 이동되는 것을 나타낸다. 임시 캐리어(100)는 상술한 임시 캐리어(10')와 유사한 재료를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 임시 캐리어(100)는 하나 또는 복수의 접착 재료를 포함하여 광전 유닛(3)과의 연결을 형성하는 테이프일 수 있다. 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305)를 갖는 광전 유닛(3)은 제2 간격(P2)으로 임시 캐리어(100) 상에 형성되며, 제2 간격(P2)은 제1 간격(P1)보다 크다. 다시 말해서, 광전 유닛이 임시 기판(70)에서 임시 캐리어(100)로 이동될 때, 인접한 광전 유닛(3) 사이의 공간이 확대된다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예의 광전 유닛(3)의 평면도를 나타내며, 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305)를 갖는 광전 유닛(3)은 제1 지지 구조물(73) 상에 형성된다. 도 10b는 도 10a의 A-A' 선을 따른 단면도를 나타낸다. 제1 지지 구조물(73)은 공동을 가질 수 있으며, 공동에는 적어도 하나의 광전 유닛(3)이 수용되도록 배치된다. 광전 유닛(3)을 피복하는 제1 지지 구조물(73)은 광전 유닛(3)을 고정 지지할 수 있으며, 광전 유닛(3)의 기계적 강도를 증가시킨다. 제1 지지 구조물(73)은 투명 구조물일 수 있으며, 하나 또는 복수의 투명 재료로 구성된다. 투명 재료는 하나 또는 복수의 유기 재료 또는 무기 재료로 구성된다. 유기 재료는 에폭시 수지(Epoxy), 폴리이미드(PI), 벤조시클로부텐(BCB), 퍼플루오로시클로부탄(PFCB), Su8, 아크릴 수지(Acrylic Resin), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르이미드(Polyetherimide) 또는 불화탄소중합체(Fluorocarbon Polymer)일 수 있다. 무기 재료는 유리, 산화알루미늄, SINR 또는 스핀 온 글라스(SOG)일 수 있다. 도 10a에서 나타낸 바와 같이, 파장 변환층(111)은 각 광전 유닛(3)을 둘러싸는 방식으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 파장 변환층(111')은 스트립 형상으로 복수의 광전 유닛(3)을 둘러싸는 방식으로 임시 캐리어(100)의 일부 표면(100s)에 형성된다. 또 다른 실시예에 있어서, 파장 변환층은 복수의 광전 유닛(3)을 둘러싸며 임시 캐리어(100)의 전부 표면(100s)에 형성되는 방식으로 형성될 수 있다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예의 복수의 광전 유닛(3)의 평면도를 나타내며, 광전 유닛(3)은 제1 전극 패드(304) 및 제2 전극 패드(305)를 가지며, 추가로 제2 지지 구조물(71) 상에 형성된다. 도 11b는 도 11a의 B-B' 선을 따른 단면도를 나타낸다. 제2 지지 구조물(71)은 제1 지지 구조물(73)과는 다른 재료 또는 제1 지지 구조물(73)보다 높은 경도를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 제2 지지 구조물(71)은 하나 또는 복수의 투명 재료, 예를 들어, 사파이어, 다이아몬드, 유리, 에폭시 수지, 석영, 아크릴, 산화규소, 질화알루미늄, 산화아연, 실리콘 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 제2 지지 구조물(71)의 두께는 100㎛과 700㎛ 사이에 있을 수 있다. 제2 지지 구조물(71)은 광선, 태양광 또는 광전 소자가 방출하는 광선에 대하여 투명하다. 그 외, 파장 변환층(111)은 각 광전 유닛(3)을 둘러싼다. 제2 지지 구조물(71)의 적어도 한 표면은 평탄면, 예를 들어, 도 11b에서 나타낸 표면(S2); 또는 거친 면, 예를 들어, 도 11c에서 나타낸 표면(S4); 또는 곡면, 예를 들어, 도 11d에서 나타낸 표면(S6)이다. 제2 지지 구조물(71)의 표면(S4)은 톱니 형상이다. 제2 지지 구조물(71)의 곡면(S6)은 각 광전 유닛(3)에 각각 대응되어 광전유닛(3)의 광추출을 증가시키는 복수의 굴곡 돌출 부분을 가진다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예의 복수의 광전 유닛(3)의 평면도이며, 광전 유닛(3)은 제2 지지 구조물(71) 및 제1 지지 구조물(73)에 의해 지탱된다. 도 11b에서 나타낸 바와 같이, 광전 유닛(3)은 임시 캐리어(100)에서 제거되며, 제2 지지 구조물(71) 및 제1 지지 구조물(73)을 뒤집는다. 도 12b는 도 12a의 C-C' 선을 따른 단면도를 나타낸다.
도 13a 및 도 14a는 광전 유닛(3)의 평면도를 나타내며, 광전 유닛(3)은 도전 소자(75)를 통해 서로 직렬 연결된다. 다른 실시예에 있어서, 광전 유닛(3)은 광전 소자(75)를 통해 서로 병렬 연결된다(미도시). 도 13b 및 도 14b는 각각 도 13a의 D-D' 선을 따른 단면도 및 도 14a의 E-E' 선을 따른 단면도를 나타낸다. 도 13a 및 도 14a에서 나타낸 바와 같이, 도전 소자(75)는 두 광전 유닛(3) 사이의 제1 지지 구조물(73) 상에 마련된 부분(751)을 구비한다. 반사층(115)은 포토리소그래피 또는 식각 공정을 통해 광전 유닛(3) 상에 형성된다. 반사층(115)은 하나 또는 복수의 반사 재료, 유전체 재료와 같이 예를 들어 이산화규소, 질화 규소 또는 금속 산화물 예를 들어 티타니아 또는 기타 백색 물질로 조성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 반사층(115)은 단층 또는 스택일 수 있다. 도 13a 및 도 13b는 제1 지지 구조물(73)의 일부분 표면(S8)이 반사층(115)에 의해 피복되고, 반사층(115)에 의해 피복되지 않은 제1 지지 구조물(73)의 일부분 표면(S9)이 파장 변환층(111'')에 의해 피복되며, 반사층(115)과 파장 변환층(111'')에 의해 피복되지 않은 제1 지지 구조물(73)의 일부분 표면(S10)은 도전 소자(75)에 의해 피복된 것을 나타낸다. 반사층(115)은 두 광전 유닛(3) 사이의 제1 지지 구조물(73) 상에 형성된다. 파장 변환층(111'')은 파장 변환층(111)의 재료와 같거나 다를 수 있다. 도전 소자(75)는 하나 또는 복수의 금속을 포함한다. 금속은 예를 들어 은, 금, 티타늄 또는 구리이다.
도 14a 및 도 14b는 제1 지지 구조물(73)의 일부분 표면(S8)이 반사층(115)에 의해 피복되고, 제1 지지 구조물(73) 중 반사층(115) 에 의해 피복되지 않은 일부분 표면(S10)은 도전 소자(75)에 의해 피복되는 다른 실시예를 나타낸다.
도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a 내지 도 11d, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b의 스텝 이후, 복수의 광전 유닛(3)은 도전 소자(75)를 통해 서로 직렬 연결되며, 도 15에서 나타낸 바와 같다. 다른 실시예에 있어서, 복수의 광전 유닛(3)은 도전 소자(75)를 통해 병렬 연결된다(미도시). 도 15에서 나타낸 바와 같이, 제1 단부(76) 및 제2 단부(78)는 제1 지지 구조물(73)의 동일측에 형성되어 전기적 접촉점으로서 역할을 한다. 또 다른 실시예에 있어서, 제1 단부(76) 및 제2 단부(78)는 제1 지지 구조물(73)의 반대측에 마련되어 전기적 접촉점으로서 역할을 한다. 제1 단부(76) 및 제2 단부(78)를 형성한 후, 도전 소자(75)를 통해 연결된 복수의 광전 유닛(3)은 도 16에서 나타낸 바와 같이, 복수의 발광 소자(7f)로 나눠진다. 각 발광 소자(7f) 중 발광 유닛(3)의 수량은 실제 응용 상황에 따라 조절될 수 있다. 각 발광 소자(7f) 중의 복수의 광전 유닛(3)은 하나의 라인 또는 복수의 라인으로 배열될 수 있으며, 도 16에서 나타낸 복수의 광전 유닛(3)은 두 개의 라인으로 배열된다. 발광 소자(7f)는 폭(W) 및 길이(L)를 가지며, 예를 들어 폭(W)은 대략 100㎛와 1000㎛ 사이에 있다. 길이(L)는 연결된 광전 유닛(3)의 수량에 관계되며, 연결되는 광전 유닛(3)의 수량이 많을수록 길이(L)는 길다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제1 단부(76) 및 제2 단부(78)는 제1 지지 구조물(73)의 반대측에 형성되어 전기적 접촉점으로서 역할을 하며, 도 17에서 나타낸 바와 같이, 복수의 광전 유닛(3)은 하나의 라인으로 배열된다. 발광 소자(7g)는 폭(W) 및 길이(L)를 가지며, 예를 들어 폭(W)은 대략 100㎛ ~1000㎛ 사이에 있다. 길이(L)는 연결된 광전 유닛(3)의 수량에 관계되며, 연결되는 광전 유닛(3)의 수량이 많을수록 길이(L)는 길다.
본 발명의 발광 소자(7f) 또는 발광 소자(7g)는 사용 상황, 예를 들어 전구, 비상 지시등, PAR등, 자동차 전조등, 가로등, 지하철 조명등 또는 실내 조명등에 따라 다른 설계와 배열로 제조된다. 도 7에서 나타낸 바와 같이, 발광 소자(7f) 또는 발광 소자(7g)는 전구(6)로 응용될 수 있다. 구체적으로 발광 소자(7f) 또는 발광 소자(7g)는 전구(6)의 소켓(65)에 삽입될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 복수의 발광 소자(7f) 또는 발광 소자(7g)는 하나의 선 형상으로 배열되어, 서로 전기적으로 연결된다. 발광 소자(7g)를 예로 들어 설명하면, 도 18은 발광 소자(7g)가 회로판(72), 예를 들어 FR4 또는 PCB 상에 마련되는 것을 나타낸다. 하나 또는 복수의 발광 소자(7g)는 회로판(72)과 함께 발광 소자(80)를 구성할 수 있다. 회로판(72)은 복수의 전기적 접점(79)을 포함하여 교류 전원(AC power, 미도시)과 연결된다. 발광 소자(7f) 또는 발광 소자(7g) 상의 제1 단부(76) 및 제2 단부(78)는 회로판(72) 상의 전기적 접점(79)과 전기적 연결을 형성할 수 있다.
발광 소자(80)는 램프(8)에 응용될 수 있다. 도 19는 램프(8)의 단면도를 나타낸다. 램프(8)의 치수는 표준 형광램프, 예를 들어 T5 및 T8 형광램프와 유사하다. 램프(8)는 적어도 발광 소자(80)를 포함하며, 발광 소자(80)는 접촉부(미도시)에 연결된다. 접촉부(미도시) 내부는 구동 장치를 구비하여 전원(미도시)과 전기적으로 연결한다. 구동 장치(미도시) 내부는 회로를 구비하여 정류 및 부하 보호에 사용되도록 할 수 있다.
도 20a는 본 발명의 일 실시예의 발광관(90)의 확대 사시도를 나타낸다. 도 20a 중의 발광관(90)은 원기둥 형상을 가진다. 발광관(90)은 중공실(hollow chamber)(905), 적색광을 방출할 수 있는 발광 소자(90R) 및 백색광을 방출할 수 있는 두 개의 발광 소자(90W)를 포함한다. 중공실(905)은 직사각형, 원기둥형, U형 또는 원호형을 포함한다. 중공실(905)은 공기 또는 투명 매개체, 예를 들어 실리카 또는 에폭시 수지로 충전될 수 있다. 실제의 응용에 따라 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)의 수량은 필요한 색 온도를 얻을 수 있도록 조절될 수 있다. 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)는 중심축(A)을 중심으로 배열되며 서로 평행한다. 도 20a 및 도 20b에서는 광전 유닛(3)을 예로 들어 설명하였지만, 상술한 하나 또는 복수의 광전 유닛(1, 2) 또는 광전 소자(4a, 4b, 4c)도 모두 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)에 응용될 수 있다. 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)의 구조물은 도 16 내지 도 17에서 나타낸 발광 소자(7g) 또는 발광 소자(7f)와 유사하다. 발광 소자(90W) 또는 발광 소자(90R)는 서로 직렬 연결된 복수의 광전 유닛(3)을 포함한다. 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)의 제조 방법은 도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a 내지 도 11d, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 도 14b, 도 15, 도 16 및 도 17의 스텝을 참조할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 발광 소자(90W)는 청색광을 방출할 수 있는 복수의 광전 유닛(3) 및 광전 유닛(3) 상에 직접 위치하며 청색광을 황색광으로 변환하는 파장 변환층을 포함한다. 청색광 및 황색광을 혼합하여 백색광을 생성한다. 발광관(90)은 혼합 광선으로 이용될 수 있다. 구체적으로 발광 소자(90W)가 방출하는, 연색 지수(CRI)가 80보다 작은 백색광과 발광 소자(90R)가 방출하는 적색광을 혼합하여 연색 지수(CRI)가 80보다 큰 백색광을 얻는다. 본 실시예에 있어서, 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)는 서로 분리되기에, 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R) 사이의 열전도를 감소시킬 수 있다. 발광관(90)의 재료는 유리, 실리콘(silicone), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리우레탄(polyurethane, PU) 또는 에폭시 수지(epoxcy)를 포함한다. 추가로 설명하면, 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)는 서로 분리되기에, 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)는 집적 회로(IC circuit)의 두 개의 통로를 통해 각각 제어되며, 상기 두 개의 통로는 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)는 같은 전류 또는 서로 다른 전류하에서 구동하는 것을 의미한다. 예를 들어 발광 소자(90W)가 30mA 하에서 구동할 때, 발광 소자(90R)는 30mA 또는 20mA 하에서 선택적으로 구동할 수 있다. 또는 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)는 병렬 연결되며, 회로판의 회로 설계를 통해 단일 통로로 제어할 수 있다. 상기 단일 통로는 발광 소자(90W) 및 발광 소자(90R)가 동일한 전류 하에서 구동하는 것을 의미한다. 예를 들어 발광 소자(90W)가 20mA 하에서 구동할 때, 발광 소자(90R)도 20mA 하에서 구동한다.
도 20b는 본 발명의 다른 실시예의 발광관(90)의 확대 사시도를 나타낸다. 해당 실시예에 있어서, 발광관(90)은 적색광을 방출할 수 있는 발광 소자(90R) 및 청색광을 방출할 수 있는 두 개의 발광 소자(90B)를 포함한다. 막층(907)은 파장 변환 재료 및 확산 입자를 포함하며 발광관의 내표면에 형성한다. 또는 막층(907)은 발광관(90)의 외표면에 형성된다. 파장 변환 재료는 발광 소자(90B)가 방출하는 청색광을 황색광으로 변환하는데 사용되며, 청색광 및 황색광을 혼합하여 백색광을 생성한다. 확산 입자는 청색광, 황색광 및/또는 백색광을 난반사한다. 청색광과 황색광을 혼합한 후의 백색광은 80보다 작은 연색 지수(CRI)를 얻으며, 백색광과 발광 소자(90R)가 방출하는 적색광을 혼합하여 연색 지수(CRI)가 80보다 큰 백색광을 얻는다. 일 실시예에 있어서, 막층(907)은 파장 변환 재료를 포함하여 광선과 난반사 광선을 변환한다.
도 21a는 발광 소자(90R)의 단면도를 나타낸다. 도 21a에서 나타낸 바와 같이, 발광 소자(90R)는 도 20a의 발광 소자(90R)와 다른 구조물을 가진다. 도 21a와 도 21b에서는, 복수의 광전 유닛(3)을 예로 들어 설명하였지만, 이는 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니며, 기타 예시, 예를 들어 하나 또는 복수의 광전 유닛(1, 2) 또는 광전 소자(4a, 4b 또는 4c)도 발광 소자(90R)에 응용될 수 있다. 도 21a에서 나타낸 바와 같이, 발광 소자(90R)는 회로판(91) 상에 위치한 복수의 광전 유닛(3) 및 복수의 광전 유닛(3) 상에 위치하여 광 안내 및 광 난반사를 위한 케이스(903)를 포함한다. 도 20a의 발광 소자(90R)는 중심축(A)에 수직되는 발사면(E1)을 가진다. 도 21a의 발광 소자(90R)는 도 20a의 중심축(A)에 평행되는 발사면(E2)을 가진다. 도 21b는 다른 실시예의 발광 소자(90R)의 단면도를 나타낸다. 도 21b에서 나타낸 바와 같이, 다른 실시예에서 케이스(903)의 측표면(9031)은 거칠게 만들어 광출사를 증가시킬 수 있다.
도 22a는 본 발명의 일 실시예의 발광관(95)의 사시도를 나타낸다. 도 22a의 발광관(95)의 형상은 U자형이다. 도 22a에서 나타낸 바와 같이, 발광관(95)은 광투과 케이스(951) 및 청색광을 방출할 수 있으며 광투과 케이스(951)에 피복되는 발광 소자(90B)를 포함한다. 도 22a 및 도 22b에서는, 복수의 광전 유닛(3)을 예로 들어 설명하였지만, 이는 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니며, 기타 예시 예를 들어 하나 또는 복수의 광전 유닛(1, 2) 또는 광전 소자(4a, 4b 또는 4c)도 발광 소자(90B)에 응용될 수 있다. 도 22a에서 나타낸 바와 같이, 발광 소자(90B)는 복수의 광전 유닛(3)을 포함하며, 연결 구조물(954)은, 예를 들어 금속 와이어를 통해 병렬 연결되어 가요성 투명 기판(953)에 위치한다. 일 실시예에 있어서, 휘어진 발광관(95)은 청색광을 방출할 수 있는 발광 소자(90B) 및 적색광을 방출할 수 있는 발광 소자(90R)를 포함한다. 그 외, 막층(952)은 광투과 케이스(951)의 내표면 및/또는 외표면에 형성될 수 있다. 막층(952)은 파장 변환 재료와 확산 입자를 포함한다. 파장 변환 재료는 청색광을 황색광으로 변환하는데 사용되며, 청색광 및 황색광을 혼합하여 백색광을 생성한다. 확산 입자는 청색광, 황색광 및/또는 백색광을 난반사하는데 사용된다. 청색광과 황색광을 혼합한 후의 백색광은 80보다 작은 연색 지수(CRI)를 얻으며, 다시 적색광과 혼합하여 연색 지수(CRI)가 80보다 큰 백색광을 얻는다. 일 실시예에 있어서, 막층(952)은 파장 변환 재료를 포함하여 광선과 난반사 광선을 변환한다.
도 22b는 또 다른 실시예의 발광관(95)의 사시도를 나타낸다. 도 22b에서 나타낸 바와 같이, 복수의 발광 소자(90B)는 U자형 가요성 기판(956)상에 설치할 수 있다. 가요성 기판(956)은 회로(미도시)를 구비하여 발광 소자(90B)와 전기적으로 연결된다. 발광 소자(90B)는 복수의 광전 유닛, 예를 들어 광전 유닛(3)을 포함하여, 이는 서로 병렬 연결되어 도 16 내지 도 17의 발광 소자(7g) 또는 발광 소자(7f)와 유사한 구조물을 형성한다.
도 23은 본 발명의 일 실시예의 전구(20)의 사시도를 나타낸다. 전구(20)는 U자형으로 휘어진 세 개의 발광관(95)을 포함한다.
도 24는 본 발명의 일 실시예의 전구(10)의 사시도를 나타낸다. 전구(10)는 케이스(10S), 회로판(91), 예를 들어 PCB 판, 회로판(91) 상에 위치하며 회로판(91)에 전기적으로 연결되는 복수의 소켓(98), 및 각각 대응되는 소켓(98)에 연결되는 복수의 발광관(90)을 포함한다. 복수의 발광관(90)은 삼각형으로 배열되며 서로 경사질 수 있다. 구체적으로 복수의 발광관(90)은 입체 도면에서 하나의 원추형으로 배열된다. 소켓(98)은 경사진 상면을 가지며, 상대적으로 발광관(90)이 해당 경사진 상면에 연결될 때, 경사진 위치에 위치한다. 따라서 발광관(90)의 상부 부분(901)은 서로 접근하며, 발광관(90)의 하부 부분(902)은 서로 멀어진다. 또는 발광관(90)의 상부 부분(901)은 서로 멀어지며, 발광관(90)의 하부 부분(902)은 서로 접근한다. 본 실시예에 있어서, 복수의 발광관(90)은 다각형, 예를 들어 정방형 또는 육각형으로 배열되며, 윗쪽으로 빛을 방출한다. 복수의 발광관(90)의 배열은 서로 평행할 수도 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예의 전구(30)의 사시도를 나타낸다. 전구(30)는 촛불형상의 케이스(301), 회로판(91), 예를 들어 PCB 판, 회로판(91) 상에 위치하며 회로판(91)에 전기적으로 연결되는 복수의 소켓(98), 및 백색광을 방출할 수 있으며 각각 대응되는 소켓(98)에 연결되는 복수의 발광 소자(90W)를 포함한다. 복수의 발광 소자(90W)는 삼각형으로 배열되며 서로 경사질 수 있다. 본 실시예에 있어서, 소켓(98)은 경사진 상면을 가지며, 상대적으로 발광 소자(90W)가 해당 경사진 상면에 연결될 때, 경사진 위치에 위치한다. 따라서 발광 소자(90W)의 상부 부분은 서로 접근하며, 발광 소자(90W)의 하부 부분은 서로 멀어진다. 또는 발광 소자(90W)의 상부 부분은 서로 멀어지며, 발광 소자(90W)의 하부 부분은 서로 접근한다. 본 실시예에 있어서, 발광 소자(90W)의 배열은 서로 평행할 수도 있다. 복수의 발광 소자(90W)는 다각형, 예를 들어 정방형 또는 육각형으로 배열되며, 윗쪽으로 빛을 방출한다. 발광 소자(90W)의 배열은 서로 평행할 수도 있다. 본 실시예에 있어서, 발광 소자(90W)의 구조물은 도 16 내지 도 17에서 나타낸 발광 소자(7g) 또는 발광 소자(7f)와 유사하다.
상술한 실시예는 기술 내용 및 발명의 특징을 설명하여, 본 기술분야의 당업자가 본 발명의 내용을 이해하고 실시할 수 있도록 하고자 하는 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 다시 말해서, 본 발명에 대한 임의의 이해하기 쉬운 수식 또는 변경은 모두 본 발명의 취지 및 범위를 초과하지 않는다. 예를 들어, 전기적 연결 방식은 병렬 연결에 한정되지 않는다. 본 발명의 상기의 실시예는 적절한 경우에, 서로 조합되거나 교체될 수 있으며 이는 설명한 특정 실시예에 제한되지 않는다는 것을 유의하여야 한다.
본 기술분야의 당업자는 각종 수식 또는 변경은 본 발명에 응용되며 또한 본 발명의 취지와 범위를 이탈하지 않는다는 것을 이해한다. 전술한 서술은 본 발명의 수식 또는 변경이 본 발명의 특허 청구의 범위에 속하며 또한 이와 균등하다는 것을 보여주기 위한 것이다.
1, 2, 3: 광전 유닛
10', 100: 임시 캐리어
100s: 표면
S1: 저면
S2, S4, S6, S8, S10: 표면
101: 기판
102: 발광 구조물
102a: 제 1형 반도체층
102b: 발광층
102c: 제 1형 반도체층
103, 203: 보호층
104: 제1 연결 패드
104s, 204s, 304s, 401s: 상면
105: 제2 연결 패드
105s, 205s, 305s, 402s: 상면
108: 투명 도전층
111, 111',111'': 파장 변환층
115, 280: 반사층
12, 52: 연결층
16, 73: 제1 지지 구조물
16t: 공간
17: 개구
18, 71: 제2 지지 구조물
10, 20: 전구
204: 제1 연장 패드
205: 제2 연장 패드
304: 제1 전극 패드
305: 제2 전극 패드
4, 4a, 4b, 4c: 광전 소자
40: 도전 구조물
401, 501: 제1 도전 구조물
402, 502: 제2 도전 구조물
5a, 5c, 7f, 7g, 80: 발광 소자
51: 지지 구조물
53, 75: 도전 소자
55, 76: 제1 단부
57, 78: 제2 단부
S5, S7, S9: 표면
6: 전구
10S, 62: 케이스
64: 접촉부
63: 나사산
65, 98: 소켓
66: 핀
70: 임시 기판
72, 91: 회로판
751: 부분
79: 전기적 접점
8: 램프
90, 95: 발광관
90R, 90W, 90B: 발광 소자
901: 상부 부분
902: 하부 부분
903, 951: 케이스
9031: 측표면
905: 중공실
907, 952: 막층
953: 투명 기판
954: 연결 구조물
956: 가요성 기판

Claims (10)

  1. 발광 소자에 있어서,
    상부면, 바닥면, 그리고 상기 상부면과 상기 바닥면 사이에 있는 측면을 갖는 제1 광전 유닛과, 제2 광전 유닛을 포함하는 복수의 광전 유닛;
    상기 제1 및 제2 광전 유닛들을 수용하도록 구성된 공동(cavity)들과 최상부면을 갖는 투명 구조물;
    상기 상부면 상에 형성되고, 상기 측면을 전체적으로 덮는 파장 변환층;
    상기 제1 광전 유닛과 상기 제2 광전 유닛 전기적으로 연결하는 도전 소자; 및
    상기 투명 구조물의 최상부면과 상기 도전 소자 사이에 형성된 반사층
    를 포함하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    단면에서 볼 때, 상기 도전 소자는 상기 투명 구조물에 전체적으로 오버랩되는 것인, 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 구조물은 가요성인 것인, 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명 구조물은 상기 제1 광전 유닛에 대응되는 거친 면을 포함하는 것인, 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명 구조물 상에 형성된 지지 구조물을 더 포함하고, 상기 지지 구조물은 상기 투명 구조물의 경도보다 큰 경도를 갖는 것인, 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지 구조물은 상기 복수의 광전 유닛 중 적어도 하나에 대응되는 광학 렌즈를 포함하는 것인, 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 두 개의 연속적인 공동들 사이에 형성된 것인, 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 유전체 재료를 포함하는 것인, 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투명 구조물 상에 형성된 단부를 더 포함하는 것인, 발광 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광전 유닛들과 상기 투명 구조물이 배열되는 관(tube)을 더 포함하는 것인, 발광 소자.
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