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KR102407777B1 - 발광소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

발광소자 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR102407777B1
KR102407777B1 KR1020170015644A KR20170015644A KR102407777B1 KR 102407777 B1 KR102407777 B1 KR 102407777B1 KR 1020170015644 A KR1020170015644 A KR 1020170015644A KR 20170015644 A KR20170015644 A KR 20170015644A KR 102407777 B1 KR102407777 B1 KR 102407777B1
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light
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light emitting
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징-다이 정
루-롄 궈
민-쉰 셰
사오-이 전
스-안 랴오
지-하오 전
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에피스타 코포레이션
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Abstract

발광소자는 발광 유닛; 상기 발광 유닛을 피복하는 투광층; 및 상기 투광층에 위치하는 파장 전환층을 포함하며, 상기 파장 전환층은 형광분말을 포함하는 형광분말층 및 형광분말을 포함하지 않는 응력방출층을 포함한다.

Description

발광소자 및 그의 제조방법{LIGHT-EMITTING ELEMENT AND THE MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 발광다이오드를 포함하는 발광소자에 관한 것으로서, 특히 형광분말층 및 응력방출층을 구비한 발광소자에 관한 것이다.
발광다이오드(Light-emitting diode; LED)는 에너지가 절감되고, 수명이 길며, 부피가 작다는 등 여러 장점을 겸비하여 각종 조명에의 응용에 있어서 점차 종래의 백열등 및 형광등을 대체하고 있다.
발광다이오드 자체, 또는 발광다이오드를 포함하는 발광소자를 막론하고, 각종 조명에 응용할 경우, 발광 강도와 신뢰도 이외에, 출광 방향, 광장(light field) 분포 및 각 방향에서의 색상의 균일성 역시 조명 선택 시 고려해야 할 요소이다.
발광 다이오드 또는 발광소자는 기타 소자와 결합하여 하나의 발광장치(light-emitting device)를 더 형성할 수 있다. 발광장치는 적어도 하나의 회로의 서브마운트(sub-mount); 상기 서브마운트에 위치하며, 상기 발광소자를 서브마운트에 점착 고정시켜 발광소자의 기판과 서브마운트상의 회로에 전기적인 연결이 형성되도록 하는 적어도 하나의 용접재(solder); 및 발광소자의 전극과 서브마운트상의 회로를 전기적으로 연결시키기 위한 전기적 연결 구조를 포함하며; 그 중, 상기 서브마운트는 리드 프레임(lead frame) 또는 대형 크기의 마운팅 기판(mounting substrate)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 발광 유닛, 발광 유닛을 피복하는 투광층, 및 투광층에 위치하는 파장 전환층을 포함하는 발광소자를 게시한다. 파장 전환층은 형광분말을 포함하는 형광분말층 및 형광분말을 포함하지 않는 응력방출층을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 제1 피크값을 갖는 제1 광선을 방출할 수 있으며, 상면, 저면 및 상기 상면 및 상기 저면에 위치하는 제1 측면 및 제2 측면을 구비하는 발광 유닛; 상기 제1 피크값보다 큰 제2 피크값을 갖는 제2 광선을 방출할 수 있으며, 상기 상면을 피복하는 파장 전환층; 상기 제1 광선에 대한 제1 흡수율 및 상기 제2 광선에 대한 제2 흡수율을 가지며, 상기 제1 측면, 상기 제2 측면 및 상기 파장 전환층을 둘러싸는 절연층을 포함하며, 그 중 상기 제1 흡수율은 상기 제2 흡수율보다 크다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 이리 실시예에 따른 발광소자의 설명도이다.
도 3a~3i는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 제조 흐름도이다.
도 3a~3j는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 제조 흐름도이다.
도 4a~4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 광학 특성도이다.
도 5a~5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 설명도이다.
도 6a~6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 설명도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 7b는 도 7a 중의 발광 소자의 상면도이다.
도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 7e는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 7g는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 8a~8b는 도 7a와 도 7c 중의 발광소자의 광학 특성도이다.
도 8c~8d는 필터층의 광학 특성도이다.
도 9a~9f는 도 7a 중 발광소자의 제조 흐름도이다.
도 9a~9c, 9g~9h는 도 7d 중 발광소자의 제조 흐름도이다.
도 10a~10f는 도 7e 중 발광소자의 제조 흐름도이다.
도 10a~10d 및 도 10g~10h는 도 7f 중 발광소자의 제조 흐름도이다.
도 11a~11e는 도 7g 중 발광소자의 제조 흐름도이다.
도 12a~12b는 본 발명의 실시예에 따른 발광장치 설명도이다.
도 13a~13b는 본 발명의 실시예에 따른 발광장치 설명도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발광장치 설명도이다.
도 1을 참조하면, 발광장치(1000)는 발광 유닛(2), 전도층(20), (22), 제1 투광 기저층(40), 제2 투광 기저층(42), 파장 전환층(6), 제1 투광 상층(80), 제2 투광 상층(82) 및 마운팅기판(12)을 포함한다. 전도층(20), (22)은 발광소자와 외부 회로를 전기적으로 연결하기 위한 것으로서, 예를 들어, 발광소자(1000)는 전도층(20), (22)을 통해 마운팅기판에 고정 결합(mount)될 수 있다. 발광 유닛(2)의 일측은 전도층(20), (22)과 연결되며, 전도층(20), (22)을 통해 외부와 전기적으로 연결된다. 도 1(단면도)에 도시된 바와 같이, 제1 투광 기저층(40)은 발광 유닛(2)의 양측에 위치하며(단 상면도를 통해 보면, 제1 투광 기저층(40)은 발광 유닛(2)의 사방을 둘러싸는 형태일 수 있다), 전도층(20), (22)과 연결된다. 제2 투광 기저층(42)은 제1 투광 기저층(40)의 상방에 위치하며, 제1 투광 기저층(40)보다 파장 전환층(6)에 더 근접하고, 또한 발광 유닛(2)의 측벽을 피복한다. 제1 투광 기저층(40)과 제2 투광 기저층(42)은 동일하거나 또는 상이한 재료를 포함할 수 있으나, 두 투광 기저층(40), (42)은 발광 유닛(2)이 방출하는 광선에 대해 모두 적당한 투광성을 지닌다. 예를 들어 60% 이상의 발광 유닛(2)으로부터 방출되는 광선이 제1 투광 기저층(40) 또는 제2 투광 기저층(42)을 투과할 수 있고; 또한 제1 투광 기저층(40)과 제2 투광 기저층(42) 사이는 경도 또는 밀도 등과 같은 상이한 물리 특성을 구비한다. 제2 투광 기저층(42)은 파장 전환층(6), 발광 유닛(2) 및 제1 투광 기저층(40)과 직접 접촉될 뿐만 아니라, 전도층(20), (22) 중 발광 유닛(2) 또는 제1 투광 기저층(40)에 의해 피복되지 않은 부위와도 직접 접촉된다.
기타 실시예에서, 전도층(20), (22)은 횡방향으로 발광 유닛(2)에서 먼 방향(바깥을 향해)으로 연장되고, 전도층(20), (22) 중 발광 유닛(2)과 중첩되지 않는 부분은 즉 제1 투광 기저층(40), 제2 투광 기저층(42) 및/또는 파장 전환층(6)에 의해 피복되며, 따라서 전도층(20), (22)은 제1 투광 상층(80) 및 제2 투광 상층(82)과는 접촉되지 않는다. 또한 기타 실시예에서, 제1 투광 기저층(40)과 전도층(20), (22) 사이, 및/또는 제2 투광 기저층(42)과 전도층(20), (22) 사이, 및/또는 전도층(20), (22) 사이의 발광 유닛(2) 하부면(미도시)에 위치하는 절연층이 더 존재한다. 이밖에, 전도층(20), (22)은 상호간의 간격이 축소되도록 내측을 향해 연장되어, 전도층(20), (22) 사이에 위치하는 발광 유닛(2)의 일부 하부면(미도시)을 피복할 수도 있다. 이밖에, 절연층이 발광 유닛(2)이 방출하는 광선을 반사 및/또는 산란시킬 수 있는 경우, 이를 통해 발광 유닛(2)이 전도층(20), (22) 방향으로 방출하는 광을 반사하여, 광선이 파장 전환층(6)의 일측에 집중되도록 할 수 있다.
투명 기저층(40), (42)과 투광 상층(80), (82)의 재료는 열경화성 수지(thermosetting resin)일 수 있으며, 열경화성 수지는 예를 들어 에폭시 수지(epoxy resin), 실리콘 수지(silicone resin), 페놀 수지(phenol resin), 불포화 폴리에스테르 수지(unsaturated polyester resin) 또는 폴리이미드 수지(polyimide resin)이다. 일 실시예에서, 투명 기저층(40), (42)과 투광 상층(80), (82)의 재료는 실리콘 수지이다. 일 실시예에서, 투명 기저층(40), (42)과 투광 상층(80), (82)의 재료는 B 단계 실리콘 수지(B-stage silicone resin) 또는 가열 후 완전히 경화된 C 단계 실리콘 수지(C-stage silicone resin)이며, 그 중, B 단계란 경화되지 않은 A 단계(A-stage)와 완전히 경화된 C 단계(C-stage) 사이의 반경화(semi-curable) 수지를 말한다. 일 실시예에서, 투명 기저층(40), (42)과 투광 상층(80), (82)의 실리콘 수지의 성분은 필요한 물리 성질 또는 광학 성질의 요구에 따라 조정할 수 있다. 일 실시예에서, 투명 기저층(40), (42)과 투광 상층(80), (82)은 지방족을 함유한 실리콘 수지, 예를 들어 폴리페닐메틸실록산 화합물이며, 또한 비교적 큰 연성(ductibility)을 구비하여, 발광 소자(1000)가 발생시키는 열 응력을 견딜 수 있다. 또 다른 실시예에서, 투명 기저층(40), (42)과 투광 상층(80), (82)은 방향족 실리콘 수지, 예를 들어 페닐실록산 화합물이며, 또한 비교적 큰 굴절률을 구비하여, 발광 소자(1000)의 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
발광 유닛(2)은 발광층을 포함할 수 있으며, 발광층 내에 2개의 반도체층 사이에 개재되는 능동층이 구비된다. 2개의 반도체층은 각각 제1형 반도체층(예를 들어 n형 반도체층)과 제2형 반도체층(예를 들어 p형 반도체층)으로, 각각 상이한 극성을 구비하여 각각 전자와 정공을 제공하며, 또한, 각 층마다 능동층보다 큰 에너지 갭이 구비되어, 이를 통해 전자, 정공이 능동층에서 결합하여 발광할 확률을 높인다. 제1형 반도체층, 능동층, 및 제2형 반도체층은 Ⅲ-Ⅴ족 반도체 재료, 예를 들어 AlxInyGa(1-x-y)N 또는 AlxInyGa(1-x-y)P를 포함할 수 있으며, 그 중 0≤x, y≤1이고; (x+y)≤1이다. 능동층의 재료에 따라, 발광 유닛(2)은 피크 파장(peak wavelength) 또는 주 파장(dominant wavelength)이 610~650nm 사이인 적색광, 피크 파장 또는 주 파장이 530~570nm 사이인 녹색광, 피크 파장 또는 주 파장이 450~490nm 사이인 청색광, 피크 파장 또는 주 파장이 400~440nm 사이인 자색광을 방출하거나, 또는 피크 파장이 200~400nm 사이인 자외선광을 방출할 수 있다. 이밖에, 발광 유닛(2)은 캐리어 기판을 포함할 수 있으며, 캐리어 기판은 발광층을 장착하거나 또는 지지할 수 있다. 일 실시예에서, 캐리어 기판은 애피택셜 성장(epitaxial growth)용 기판일 수 있으며, 기판의 재료는 예를 들어 사파이어(sapphire), 질화갈륨, 실리콘, 질화실리콘 등으로, 그 위에 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등 발광층을 형성할 수 있는 반도체 재료를 형성하기 적합하다(예를 들어, 애피택셜 성장 기술). 또 다른 실시예에서, 캐리어 기판은 발광층을 직접 형성하는 재료층 또는 성장 기판으로 사용되지 않고, 성장 기판을 치환 또는 지지하기 위한 기타 지지 부재로 사용된다(지지부재는 예를 들어 재료, 구조, 또는 형상이 성장 기판과 다른 구조이다).
전도층(20), (22)은 티타늄, 니켈, 금, 백금 또는 알루미늄과 같은 금속 재료로 구성된다. 일 실시예에서, 전도층은 티타늄/알루미늄/니켈/알루미늄/니켈/알루미늄/니켈/금, 티타늄/알루미늄/티타늄/알루미늄/니켈/금, 또는 티타늄/백금/알루미늄/니켈/알루미늄/니켈/금으로 구성되는 다층 구조로서, 그 중 가장 아래층은 금이며, 금속 돌출 블록과 직접 접촉된다.
파장 전환층(6)은 제1 투광 기저층(40)(또는 제2 투광 기저층(42))의 상방에 피복되고, 또한 1종 이상의 파장 전환 재료와 굴절률(n)이 1.4~1.6 또는 1.5~1.6 사이인 기질(基質)을 포함한다. 일 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 단면도를 보면, 파장 전환층(6)은 발광 유닛(2)의 마운팅 기판(12)에 근접한 면 및 발광 유닛(2)의 양측을 피복하며(상면도를 보면, 파장 전환층(6)은 발광 유닛(2)을 완전히 피복하고, 발광 유닛(2)의 주위를 둘러쌀 수 있다), 또한 전도층(20), (22)과 직접 접촉된다. 기타 실시예에서, 파장 전환층(6)은 발광 유닛(2)의 마운팅 기판(12)에 근접한 면을 피복하되, 발광 유닛(2)의 양측은 일부만 피복하거나 또는 피복하지 않고, 도전층(20), (22)과도 직접 접촉되지 않는다(미도시). 여기서 칭하는 피복이란 2개의 물체가 직접 접촉되는 양태 또는 2개의 물체가 하나의 방향에서는 비록 직접 접촉되지 않으나 단, 서로 중첩되는 양태를 포함하며, 이하 동일하다. 파장 전환층(6)에 제1 투광 상층(80)과 제2 투광 상층(82)이 피복되고, 제1 투광 상층(80)과 제2 투광 상층(82)은 발광 유닛(2)이 방출하는 광선에 대해 모두 적당한 투광성을 지닌다. 예를 들어 60% 이상의 발광 유닛(2)으로부터 방출되는 광선이 투광 상층(80), (82)을 투과할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 투광 상층(80)의 측변의 적어도 일부분, 제2 투광 상층(82)의 측변 중 적어도 일부분은 마운팅기판(12)의 측변과 서로 평행하며(또는 2차원적으로 공면을 나타낸다), 또한 제1 투광 상층(80)은 전도층(20),(22)의 발광 유닛(2)에 근접한 측과 서로 접촉된다. 제1 투광 상층(80)과 제2 투광 상층(82)은 동일하거나 또는 상이한 재료를 포함할 수 있으며, 또한 제1 투광 상층(80)과 제2 투광 상층(82) 사이에 적어도 하나의 상이한 물리 특성, 예를 들어 경도 또는 밀도 등과 같은 물리 특성이 구비된다. 일 실시예에서, 투광 기저층(40), (42), 파장 전환층(6)과 투광 상층(80), (82)은 발광 유닛(2)이 방출하는 광선에 대해 모두 적당한 투광성을 지니며, 예를 들어 60% 이상의 발광 유닛(light-emitting unit)(2)이 방출하는 광선은 이러한 층을 투과할 수 있다. 이러한 층들은 동일하거나 또는 상이한 재료를 포함할 수 있고, 그 내부에 확산분말, 예를 들어 이산화티타늄, 이산화규소 등이 더 첨가될 수 있으며, 이를 통해 광의 진행 방향을 변경하고, 광선을 균질화하거나, 또는 눈부심을 저하시킬 수 있다. 기타 실시예에서, 이러한 층들 내부에 안료를 첨가하여 발광 소자(1000)의 색상을 변경함으로써 상이한 시각 효과를 얻을 수도 있다. 일 실시예에서, 투광 상층(80), (82) 또는 마운팅기판(12)에 파장 전환층(6) 내부의 파장 전환 재료와 색상이 상이한 재료를 첨가하여 발광 소자(1000)가 나타내는 색상을 변경한다. 예를 들어 제2 투광 상층(82)에 백색 재료를 첨가하여, 발광 소자(light-emitting element)(1000)가 발광하지 않을 때, 발광 소자(1000)가 백색의 색상을 띠게 한다.
파장 전환 재료는 발광 유닛(2)이 방출하는 제1 광선을 흡수하여 피크 파장 또는 주 파장이 제1 광선과 다른 제2 광선으로 전환시킨다. 파장 전환 재료는 양자점 재료, 황녹색 형광분말, 적색 형광분말 또는 청색 형광분말을 포함한다. 황녹색 형광분말은 YAG, TAG, 규산염, 바륨산염, 알칼리토금속 셀렌화물, 또는 금속 질화물을 포함한다. 적색 형광분말은 불화물(예를 들어 K2TiF6:Mn4 + 또는 K2SiF6:Mn4 +), 규산염, 바륨산염, 알칼리토금속 황화물, 금속 질산화물, 또는 텅스텐산염 및 몰리브덴산염의 혼합물을 포함한다. 청색 형광분말은 BaMgAl10O17:Eu2 +를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 광선과 제2 광선이 혼합되어 백색광을 형성하며, 백색광은 CIE1931 색도도 중 하나의 색점 좌표(x, y)를 갖는다. 그 중 0.27≤x≤0.285이고; 0.23≤y≤0.26이다. 일 실시예에서, 백색광은 색온도가 2200~6500K(예를 들어 2200K, 2400K, 2700K, 3000K, 5700K, 6500K) 사이이고 또한 CIE1931 색도도 중 7단계 맥아담 편차 타원(MacAdam ellipse) 내에 위치하는 색점 좌표(x, y)를 갖는다. 일 실시예에서, 제1 광선과 제2 광선은 자색광 또는 황색광과 같은 비백색광으로 혼합된다(그 중, 제1 광선은 거의 전부 또는 대부분이 제2 광선으로 전환될 수 있다). 일 실시예에서, 파장 전환층(6)의 두께는 100~350㎛ 사이에 개재된다. 두께가 100㎛ 미만일 경우, 파장 전환층(6)의 강도는 아마도 발광 소자(1000)의 지지부재 역할을 하기에 부족할 수 있다. 두께가 350㎛보다 클 경우, 발광 소자(1000)의 전체 두께가 통상적으로 너무 두꺼워 컴팩트 장치(compact application), 예를 들어 손목시계, 벨트, 의복, 안경, 또는 기타 웨어러블 장치 등에 응용될 수 없다.
제2 투광 상층(82)의 발광 유닛(2)에서 먼 측에 마운팅기판(12)이 피복되며, 일 실시예에서, 마운팅기판(12)은 발광 유닛(2)이 방출하는 광선에 대해 적당한 투광성을 구비한다. 예를 들어 적어도 60%의 발광 유닛(2)으로부터 방출되는 광선이 마운팅기판(12)을 투과할 수 있다. 마운팅기판(12)에도 확산분말을 첨가하여 광선을 균질화하는(또는 광추출 효율을 개선하는) 효과를 얻을 수 있다. 일 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 마운팅기판(12)은 직사각형 또는 이와 유사한 외형을 갖는다. 그러나, 기타 실시예에서, 단면을 보면, 마운팅기판(12)은 사다리꼴 또는 역사다리꼴 외형을 가질 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 마운팅기판(12)의 발광 유닛(2)에서 먼 측은 몰드 성형(molding), 스프레이 코팅(spraying) 또는 디스펜싱(dispensing) 등 방식으로 그 위에 광학층을 인가하여, 이를 통해 광의 진행 방향에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어 발광 유닛(2)이 마운팅기판(12)을 향해 방출하는 광선을 발광소자(1000) 측벽 방향으로 유도하거나, 또는 전도층(20), (22) 방향으로 유도한다. 이밖에, 마운팅기판(12)은 평탄하거나 또는 평탄하지 표면을 구비할 수 있으며, 상이한 형태의 표면은 상이한 광장(light field) 분포를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 거친 표면은 비교적 균일한 색온도 또는 광강도 분포를 발생시킬 수 있다. 비록 도 1에서, 발광소자(1000)의 측벽(마운팅기판(12)으로부터 아래로 투광 상층(82), (80), 파장 전환층(6)과 전도층(20), (22)을 지나는 표면)은 연속적이면서 돌기가 없는 평면이나, 기타 실시예에서, 이러한 측벽은 요철 기복이 있을 수도 있다. 예를 들어, 투광 상층(80), (82) 또는 파장 전환층(6)이 마운팅기판(12)과 전도층(20), (22)보다 더 돌출되거나 함몰될 수 있다. 이밖에, 발광소자(1000)의 측벽은 단일하거나 여러 종류의 조도(roughness) 분포를 포함할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 발광소자(2000)는 발광 유닛(2), 전도층(20), (22), 투광 기저층(40), (42), 파장 전환층(6), 투광 상층(84)과 마운팅기판(12)을 포함한다. 간략히 하기 위하여, 발광소자(1000)와 동일하거나 유사한 구조와 특성은 설명을 생략한다. 상기 실시예에서, 파장 전환층(6)은 제1 파장 전환층(60)과 제2 파장 전환층(62)을 포함하며, 이 두 층은 상이한 재료를 포함한다. 예를 들어 제1 파장 전환층(60)은 제2 파장 전환층(62)에는 없는 파장 전환 재료가 포함된다. 파장 전환층(6)은 발광 유닛(2)을 피복하며 그 상방 또는 하방 구조와 대체로 수평이 되도록 좌우 양측으로 연장된다. 제1 파장 전환층(60)과 제2 파장 전환층(52)은 대체로 동일한 윤곽을 구비한다. 본 실시예에서, 파장 전환층(6)은 그 하방의 구조 위에 접합될 수 있도록 구부러질 수 있는 박편(sheet)으로서, 소정 두께(예를 들어 200㎛)를 가지며, 발광 유닛(2)의 두께(예를 들어 150㎛, 170㎛ 등 100-200㎛ 사이의 두께)와 비슷하고, 또한 마운팅기판(12)의 두께(예를 들어 250㎛, 300㎛, 500㎛ 등 200-600㎛ 사이의 두께)보다 얇다. 기타 실시예에서, 파장 전환층(6)의 두께는 마운팅기판(12)의 두께(예를 들어 110㎛, 130㎛, 170㎛ 등 100-200㎛ 사이의 두께)보다 두꺼울 수도 있다. 투광 기저층(40), (42)은 발광 유닛(2)의 측벽과 상부 표면을 피복하는 이외에, 파장 전환층(6)의 가요성(flexiblity)에 맞추어 두께와 윤곽을 더 조정할 수 있으며, 이를 통해 투광 기저층(40), (42)과 파장 전환층(6) 사이의 결합 강도를 증가시킬 수 있다. 투광 상층(84), (80), 및 (82)은 모두 양호한 광투과율을 지니며, 예를 들어 80%를 초과하는 발광 유닛(2)으로부터 방출되는 광선이 모두 투광 상층을 투과할 수 있다. 일 실시예에서, 투광 상층(84)과 제2 파장 전환층(52)은 동일한 재료, 예를 들어 실리콘을 포함하나, 단 투광 상층(84)과 제2 파장 전환층(62)은 적어도 하나의 상이한 물리 성질을 갖는다. 예를 들어 투광 상층(84)의 경도가 제2 파장 전환층(62)의 경도보다 크거나, 또는 투광 상층(84)의 굴절률이 제2 파장 전환층(62)의 굴절률보다 작다. 도 1~2에서, 파장 전환층(6)은 발광 유닛(2)과 직접 접촉되지 않으나, 단 기타 실시예에서, 파장 전환층(6)은 발광 유닛(2)의 표면 및/또는 모서리와 직접 접촉될 수도 있다.
도 3a~3c, 3e, 3g 및 3i와 도 3d, 3f, 3h 및 3j는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 제조 흐름도이다. 도 3a~3b에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 유닛(2)을 임시 마운팅기판(14) 상방에 배열한다. 상기 복수의 발광 유닛(2)은 먼저 선별 분류를 통해 유사한 광전기 특성(예를 들어 임계 전압, 출력, 발광효율, 색온도 및 발광 강도)을 구비하도록 하거나, 또는 상기 복수의 발광 유닛(2)은 웨이퍼로부터 제작되되 선별 분류를 거치지 않은 제품을 직접 사용할 수 있다. 임시 마운팅기판(14)에 순차적으로 제1 투광 기저층(40)과 제2 투광 기저층(42)을 피복하며, 어떤 영역에서는 연속적이지 않을 수 있다. 예를 들어 제2 투광 기저층(42)은 임시 마운팅기판(14)과 발광 유닛(2)이 중첩되는 영역만 피복하거나 피복하지 않을 수 있다. 제2 투광 기저층(42)이 연성 재료이기 때문에, 임시 마운팅기판(14)을 피복 시 발광 유닛(2)이 소재하는 위치에 따라 상하로 기복이 생길 수 있다.
이어서 도 3c에 도시된 바와 같이, 스프레이 코팅 또는 인쇄 방식을 이용하여 파장 전환층(6)을 제2 투광 기저층(42)의 상방에 피복하며, 파장 전환층(6)은 하나 이상의 파장 전환 재료를 포함할 수 있다. 복수의 파장 전환 재료의 입자 크기는 동일하거나 상이할 수 있으며, 또는 동일한 범위 이내일 수 있다. 파장 전환 재료 이외에, 파장 전환층(6)의 내부에는 산란 재료 입자(미도시), 예를 들어 이산화티타늄을 더 포함할 수 있다.
이어서 도 3e에 도시된 바와 같이, 파장 전환층(6)에 제1 투광 상층(80)을 피복하고, 마운팅기판(12)과 마운팅기판(12)의 일측을 피복하는 제2 투광 상층(82)을 제공한다. 그 중, 제1 투광 상층(80)과 제2 투광 상층(82)은 동일한 재료를 포함할 수 있으며, 또한 모두 발광 유닛(2)이 방출하는 광선에 대해 양호한 투과율을 지닌다. 예를 들어 80%를 초과하는 발광 유닛(2)으로부터 방출되는 광선이 모두 투광 상층(80), (82)을 투과할 수 있다. 제2 투광 상층(82)을 마운팅기판(12)에 피복한 후, 도 3g와 같은 구조를 형성한다. 이어서 도 3g 중의 마운팅기판(12)을 제2 투광 상층(82)과 함께 가열하여, 제2 투광 상층(82)을 경화시킨다. 그러나 파장 전환층(6) 상의 제1 투광 상층(80)은 가열 경화 단계를 거치지 않음으로써, 후속되는 마운팅기판(12)을 제2 투광 상층(82)을 통해 제1 투광 상층(80)에 연결 시, 제2 투광 상층(82)보다 연한 제1 투광 상층(80)이 결합 시의 응력(예를 들어 마운팅기판(12)측으로부터 투광 상층(80)에 가압되는 응력)을 분산시킬 수 있다. 제1 투광 상층(80)은 또한 제2 투광 상층(82) 표면의 오목한 부분에 충전되어 제1 투광 상층(80)과 제2 투광 상층(82) 사이의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다. 이어서 임시 마운팅기판(14))을 제거하고(미도시) 도전층을 형성하며(미도시), 절단 단계(미도시)를 거쳐 도 3i에 도시된 바와 같은 구조를 형성할 수 있다. 비록 도 3i의 구조에는 하나의 발광소자(1000)에 하나의 마운팅기판(12)과 하나의 발광 유닛(2)만 포함되어 있으나, 하나의 발광소자(1000)는 하나의 마운팅기판(12)과 복수의 발광 유닛(2)을 포함할 수도 있으며, 또한 이러한 발광 유닛(2)은 동일한 색광, 상이한 색광 또는 비가시광을 방출할 수 있다.
상기 3a~3c, 3e, 3g 및 3i 중의 실시예에서, 발광 유닛(2)은 발포고무와 임시 마운팅기판(14)을 통해 서로 접합될 수 있다. 임시 마운팅기판(14)은 경질 재료, 예를 들어 사파이어 또는 유리일 수 있다. 기타 실시예에서, 애피택셜 성장용 성장기판으로 임시 마운팅기판(14)을 대체하여 전술한 제조 과정을 수행할 수 있다. 도 3e에서, 제1 투광 상층(80)과 제2 투광 상층(82)은 스프레이 코팅, 인쇄 또는 디스펜싱 방식을 통해 각각 파장 전환층(6)과 마운팅기판(12)에 형성될 수 있다.
도 3d, 3f, 3h 및 3j 중의 실시예는 도 3a~3c, 3e, 3g 및 3i의 실시예와 유사하며, 간략히 하기 위하여, 도 3a~3c, 3e, 3g 및 3i의 실시예의 제조 단계와 유사한 3a~3b 중의 제조 단계는 설명을 생략한다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 발광 유닛(2)에 피복되는 파장 전환층(6)은 제1 파장 전환층(60)과 제2 파장 전환층(62)을 포함한다. 파장 전환층(6)은 접합(bonding) 방식을 통해 발광 유닛(2)의 상방에 피복되며, 다시 말해, 파장 전환층(6)과 발광 유닛(2)은 투광 기저층(42)을 통해 결합된다. 제1 파장 전환층(60)과 제2 파장 전환층(62)은 미리 함께 결합되어 파장 전환층(6)을 형성하고, 제1 파장 전환층(60)은 제2 파장 전환층(62)에 비해 비교적 많은 파장 전환 재료(예를 들어 형광분말)를 갖는다. 예를 들어 파장 전환층(6) 내의 모든 파장 전환 재료의 입자 총수의 80% 이상은 모두 제1 파장 전환층(60) 내에 있으며, 예를 들어 전자현미경 방식으로 단면도에서의 파장 전환 입자의 밀도를 측정하여 특정 면적(예를 들어, 100X100㎛2)하의 파장 전환 입자의 총수 또는 총 면적을 획득한 다음, 제1 파장 전환층(60) 내부와 제2 파장 전환층(62) 내부의 입자 수를 비교하여 상기 비율을 획득한다. 따라서, 발광 유닛(2)으로부터의 광선은 먼저 제1 파장 전환층(60) 내부의 파장 전환 재료를 여기시켜 방사 광선을 발생시킨다. 방사 광선 및/또는 발광 유닛(2)으로부터의 광선은 다시 제2 파장 전환층(62)으로 진입하여 또 다른 광선을 발생시킨다. 파장 전환층(6)은 연성 재질인 것이 바람직하며, 이에 따라 하방의 발광 유닛(2) 및/또는 투광 기저층(40), (42)의 윤곽을 따라 밀착 결합된다. 그러므로, 파장 전환층(6) 중 발광 유닛(2)에서 먼 표면은 통상적으로 평탄한 표면이 아니다. 이어서 도 3f에 도시된 바와 같이, 마운팅기판(12)의 일측에 투광 상층(84)을 피복하며, 투광 상층(84)은 또한 건조 단계를 거쳐 투광 상층(84)을 경화시킨다. 이어서 도 3h에 도시된 바와 같이, 마운팅기판(12) 및 투광 상층(84)에 형성된 적층을 파장 전환층(6)과 결합시킨다. 또 다른 실시예에서, 마운팅기판(12) 및 투광 상층(84)과 접합시키기 전, 파장 전환층(6)상의 전부 또는 일부 영역에 점착층(미도시), 예를 들어 실리콘을 피복하여(예를 들어 코팅, 스프레이코팅), 투광 상층(84)과의 접합 강도를 증가시킬 수 있다.
이어서 임시 마운팅기판(14)을 제거하여 전도층(20), (22)을 형성한 후, 절단 단계를 거쳐 도 3j에 도시된 바와 같은 구조를 형성한다. 마찬가지로, 도 3j의 구조에는 하나의 마운팅기판(12)이 동일한 색광, 상이한 색광 또는 비가시광을 방출하는 복수의 발광 유닛(2)을 피복할 수도 있다.
3d, 3f, 3h 및 3j의 실시예에서, 파장 전환층(6)은 미리 형성되는 이층 구조이다. 도 3d의 구조를 예로 들면, 투광 기저층(40), (42)과 복수의 발광 유닛(2)은 대체로 둥글고 연속적인 아치형을 형성하며, 이러한 연속되는 아치형의 만곡 정도는 파장 전환층(6)의 가요성(flexibility)에 정합됨으로써, 파장 전환층(6)이 과도하게 만곡되어 끊어지거나 또는 투광 기저층(40)과 파장 전환층(6) 사이에 간격이 형성되어 광선이 그 중에 국한되면서 광추출 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 파장 전환층(6)과 투광 기저층(40) 사이는 대체로 밀착 결합된다. 파장 전환층(6)이 만곡된 후의 두께는 전반적으로 또는 국부적으로 변화가 발생할 수 있으며, 다시 말해 두께가 전반적으로 얇아지거나, 또는 국부 영역의 두께가 얇아지거나, 또는 국부 영역의 두께가 얇아지는 정도가 다른 부위보다 클 수 있다. 예를 들어 파장 전환층(6)과 발광 유닛(2)의 중첩 부위의 두께는 파장 전환층(6)이 발광 유닛(2)과 중첩되지 않는 부위의 두께보다 작을 수 있고, 그 두께 차이는 파장 전환층(6)과 발광 유닛(2)의 중첩 부위의 최대 두께의 10%에 이를 수 있다. 발광 유닛(2)의 측벽에 위치하는 파장 전환층(6)의 두께는 발광 유닛(2)의 직상부에 위치하는 파장 전환층(6)의 두께보다 작으며, 그 두께 차이는 발광 유닛(2) 직상부에 위치하는 파장 전환층(6)의 최대 두께의 10%에 이를 수 있다. 기타 실시예에서, 투광 기저층(40)과 파장 전환층(6) 사이는 밀착 결합되지 않고 간격이 존재한다. 파장 전환층(6) 중의 제2 파장 전환층(62)은 대체적으로 파장 전환 재료가 포함되어 있지 않기 때문에, 서로 결합되는 과정에서 비교적 많은 응력을 견딜 수 있어 응력 방출층으로 사용될 수 있으며 파장 전환층(6)이 마운팅기판(12)의 압박을 받아 파손되는 상황을 방지할 수 있다. 제2 파장 전환층(62)은 발광장치의 광장 분포를 변경할 수 있는 확산 재료를 더 포함할 수 있다.
상기 제조 과정에서, 도 3b 중의 제2 투광 기저층(42)은 연속적인 아치형 윤곽으로 임시 마운팅기판(14), 제1 투광 기저층(40), 및 발광 유닛(2)을 피복한다. 다른 실시예에서, 제2 투광 기저층(42)은 주로 발광 유닛(2)과 제1 투광 기저층(40)을 피복하며, 임시 마운팅기판(14) 중 발광 유닛(2) 또는 제1 투광 기저층(40)이 설치되지 않는 영역은 제조상의 하자로 인해 약간의 불연속적으로 분포되는 제2 투광 구조층(42)이 형성될 가능성이 있다. 이러한 불연속적으로 분포되는 제2 투광 구조층(42)은 유사하거나 또는 상이한 두께를 갖는다. 제2 투광 구조층(42)에는 약간의 기포가 잔류할 가능성도 있다. 제1 투광 기저층(40) 및/또는 제2 투광 기저층(42)이 전체적인 임시 마운팅기판(14)의 상부 표면을 연속적으로 완전하게 피복하지 않기 때문에, 임시 마운팅기판(14)의 상부 표면의 적어도 일부가 발광 유닛(2), 제1 투광 기저층(40) 또는 제2 투광 기저층(42)에 의해 피복되지 않고 노출된다. 임시 마운팅기판(14)과 발광 유닛(2) 사이에는 또한 점착층을 더 형성할 수 있다. 가열 또는 가압 등 방식을 통해, 점착층의 점성을 저하시켜 임시 마운팅기판(14)과 발광 유닛(2)을 분리할 수 있으며, 임시 마운팅기판(14)의 재료는 경질 재료, 예를 들어 유리 또는 사파이어일 수 있고, 임시 마운팅기판(14)과 발광 유닛(2)을 분리한 후 임시 마운팅기판(14)을 회수하여 재사용할 수 있다.
전술한 실시예에서, 도 3a~3c, 3e, 3g 및 3i 중의 방식을 이용하여 형광분말을 피복하거나, 또는 도 3d, 3f, 3h 및 3j 중의 방식으로 미리 제작된 편상의 파장 전환층(6)을 피복할 수 있다. 도 3c, 3e, 3g 및 3i 중의 형광분말 피복 방식을 채택할 경우, 그 중 형광분말의 비율과 배합은 여러 번의 반복적인 조정을 거친 후 결정하며, 비율과 배합이 결정된 형광분말은 다시 각각의 발광 유닛(2)의 상방을 피복하는데 사용된다. 도 3d, 3f, 3h 및 3j 중의 미리 제작된 파장 전환층(6)을 피복하는 방식을 사용할 경우, 파장 전환층(6) 자체는 먼저 광학 검출을 실시할 수 있다. 예를 들어 먼저 절단을 거치지 않은 파장 전환층(6) 상면에서 복수의 측정점을 선택하고, 이어서 각각의 측정점 아래에 광원을 설치한 다음, 광원이 발생시키는 광선이 파장 전환층(6)을 거친 후 형성되는 광선의 색 좌표를 측정하면 도 4a와 같은 결과를 획득할 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 각각의 측정점에서 측정된 색 좌표는 비슷한 범위 내에 개재되며, 색 좌표 Cx는 0.408~0.42 사이에 개재되고, 색 좌표 Cy는 0.356~0.363 사이에 개재된다.
도 4a 중의 색 좌표 분포로부터 파장 전환층(6)의 특성을 획득할 수 있는 이외에, 파장 전환층(6)과 발광 유닛(2)이 결합된 후의 전체적인 광학 특성 역시 파장 전환층(6)의 우열을 평가할 수 있는 중요 파라미터이다. 도 4b를 참조하면, X축은 시각을 나타내며, 0°는 발광소자(1000)와 수직인 방향에 대응되고, 90°및 -90°는 각각 발광소자(1000)의 상부 표면과 평행한 2개의 마주보는 방향이다. Y축의 △u'v'는 색 좌표상의 임의의 한 점과 기준점(u0', v0')의 거리를 나타낸다. 다시 말해, △u'v'가 클수록 색 좌표상의 두 점의 거리가 멀어지는 것을 나타내며, 즉 제1 광선과 제2 광선의 광 혼합 비율에 비교적 큰 차이가 있음을 나타낸다. 그 중, △u'v'=(△u'2+△v'2)1/2이고, u' 및 v'는 각각 CIE1976 표색계에서의 색 좌표를 나타내며, △u'는 u'-u0'이고, △v'는 v'-v0'이며, 기준값(u0', v0')의 정의는 모든 각도에서의 색 좌표의 평균값이다. △u'v'의 변이가 작을수록 상이한 시각에서의 색채 분포의 균일성이 좋아지는 것을 나타낸다.
도 4b는 도 2, 3j 중의 발광소자(1000)를 각각 입사도면의 제1 방향과 평행도면의 제2 방향에서 측정한 광학특성 결과를 나타낸 것이다. 제1 방향에서 취득한 각도 0°와의 색 좌표 차이 △u'v'는 +90°~-90°사이에서 0~0.03 사이에 개재되고, 각 각도를 측정한 후의 평균값은 0.004보다 약간 작으며; 제2 방향에서 취득한 각도 0°와의 색 좌표 차이 △u'v'는 +90°~-90°사이에서 0~0.01 사이에 개재되고, 각 각도를 측정한 후의 평균값은 0.004보다 약간 작다. 이러한 결과를 통해 알 수 있듯이, 발광소자(1000)는 양호한 광학 특성을 지니며, 제1 방향과 제2 방향에서 +90°~-90°사이의 색 좌표 차이 △u'v'는 대체로 동일하고(제1 방향상의 0~0.03 사이와 제2 방향에서의0~0.01 사이), 또한 두 방향에서 각 각도를 측정한 후의 평균값은 모두 0.01보다 작다.
도 5a~5d는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자이며, 도 5a 중의 발광소자(3000)는 투광 상층(80), (82), 파장 전환층(6), 투광 기저층(40), (42), 발광 유닛(2) 및 보호층(100), (101)을 포함한다. 보호층(100), (101)은 각각 파장 전환층(6)의 양측에 위치하며, 또한 동시에 파장 전환층(6) 및 제2 투광 기저층(42)과 직접 접촉된다. 본 실시예에서, 보호층(100), (101)은 직접 투광 상층(80)과 접촉되며, 기타 실시예에서, 보호층(100), (101)과 투광 상층(80) 사이에 일부 파장 전환층(6)이 존재한다. 도 5b 중의 발광소자(4000)에서, 보호층(100), (101)은 각각 파장 전환층(6)의 양측에 위치하며, 또한 동시에 파장 전환층(6) 및 제2 투광 기저층(42)과 직접 접촉되며, 그 중 보호층(100), (101)은 투광 상층(84)과는 직접 접촉되지 않고, 제2 투광 기저층(42)으로부터 마운팅기판(12)을 향해 파장 전환층(62) 내부로 연장된다. 도 5c 중의 발광소자(5000)에서, 보호층(100), (101)은 제2 투광 기저층(42), 파장 전환층(60), (62), 투광 상층(84)과 마운팅기판(12)의 측벽을 피복한다. 일 실시예에서, 보호층(100), (101)은 마운팅기판(12)의 측벽을 피복한다. 보호층(100), (101)의 상부 표면은 발광 유닛(2)에서 먼 마운팅기판(12)의 상부 표면(다시 말해 발광소자(5000)의 출광면)과 평행하다. 기타 실시예에서, 보호층(100), (101)의 상부 표면은 상부 표면과 평행하지 않고, 마운팅기판(12)의 상부 표면과 하부 표면(투광 상층(84)과 접촉되는 면) 사이에 개재되거나, 또는 보호층(100), (101)의 상부 표면이 마운팅기판(12)의 하부 표면보다 낮아, 보호층(100), (101)의 상부 표면이 투광 상층(84)의 상하 표면 사이에 위치한다. 도 5d 중의 발광소자(6000)는 도 5b와 유사하나, 발광소자(6000)는 마운팅기판(12)을 포함하지 않고, 절연층(104), (106)이 제2 투광 기저층(42)의 측벽에 위치하여 전도층(20), (22)에 연결되며, 보호층(100), (101)은 즉 파장 전환층(60), (62)의 측벽을 피복한다. 보호층(100)과 절연층(104)이 연결되는 경계면 및 보호층(101)과 절연층(106)이 연결되는 경계면은 높이가 같거나 또는 같지 않을 수 있다. 또한 이러한 경계면은 평활하거나 거친 접합면을 구비할 수 있다. 절연층(104)과 전도층(20)의 경계면, 및 절연층(106)과 전도층(22)의 경계면 역시 평활하거나 또는 거친 접합면을 구비할 수 있다.
상기 실시예 중 보호층(100), (101)은 습기, 산소 또는 입자가 제조 과정에서 파장 전환층(6) 및 제2 투광 기저층(42)으로 유입되는 것을 방지할 수 있어, 발광소자(3000)의 신뢰도를 높일 수 있다. 보호층(100), (101)과 절연층(104), (106)은 투광성 재료일 수 있으며, 예를 들어 적어도 50% 이상의 발광 유닛(2)으로부터 방출되는 광선이 투과될 수 있다. 보호층(100), (101)과 절연층(104), (106)은 또한 광선을 반사할 수 있는 반사성 재료일 수도 있다. 예를 들어, 발광 유닛(2)이 방출하는 광선 중 70% 이상의 비율로 모두 발광 유닛(2)의 상부 표면과 수직인 방향을 향한다. 보호층(100), (101)의 폭은 일치하지 않을 수 있으며, 전도층(20), (22)으로부터 마운팅기판(12)을 향하는 방향으로 좁아질 수도 있고, 마운팅기판(12)을 향하는 방향으로 넓어질 수도 있다. 보호층(100), (101)의 측변, 상부 표면 및 하부 표면(전도층(20), (22)에 인접한 표면)은 평활하거나, 또는 거친 표면일 수 있다.
도 6a를 참조하면, 발광소자(7000)는 하나의 발광 유닛(2), 전도층(20), (22), 절연층(104), (106), (108), 제1 투광 기저층(40), 제2 투광 기저층(42), 제1 파장 전환층(60), 제2 파장 전환층(62), 투광 상층(84) 및 마운팅기판(12)을 포함한다. 발광 유닛(2)의 일측은 전도층(20), (22)과 연결되어, 전도층(20), (22)을 통해 외부와 전기적으로 연결된다. 절연층(104), (106)은 각각 발광 유닛(2)의 양측에 위치하고, 절연층(108)은 즉 발광 유닛(2)의 하부에 위치하여 전도층(20), (22)을 차단한다. 절연층(104), (106), (108)은 반사 기능을 선택적으로 구비하여, 발광 유닛(2)이 방출하는 광선의 적어도 일부를 마운팅기판(12) 방향으로 반사할 수 있다. 제1 파장 전환층(60), 제2 파장 전환층(62)과 투광 상층(84)의 측벽은 하나의 아치형 곡선 단면을 형성하며, 마운팅기판(12)의 측벽과 평행하지 않다(3차원상에서는 공면이다).
도 6b를 참조하면, 마운팅기판(12)과 제1 파장 전환층(60) 사이에(제1 파장 전환층(60)으로부터 마운팅기판(12)을 향하는 방향) 순차적으로 제2 파장 전환층(62)과 투광 상층(84)이 적층된다. 일 실시예에서, 제2 파장 전환층(62)과 투광 상층(84)의 재료는 같을 수 있으나, 경계면(608)이 여전히 존재한다. 도 6c를 참조하면, 절연층(106)과 제1 파장 전환층(60) 사이에 제1 투광 기저층(40)과 제2 투광 기저층(42)이 존재하며, 또한 이 두 기저층 사이에 경계면(402)이 존재한다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(7000)의 단면도이다(도 7b 중 x-x'선을 따르는 단면). 발광소자(7000)는 발광 유닛(2), 절연층(104)(도 7b 참조)의 제1 부분(1040)과 제2 부분(1042), 파장 전환층(6)과 필터층(16)을 포함한다. 발광 유닛(2)의 측면(204), (206)은 제1 부분(1040), 제2 부분(1042)과 연결된다. 발광 유닛(2)의 상부 표면(202)에 피복되는 파장 전환층(6)은 제1 부분(1040)과 제2 부분(1042)의 일부 상부 표면을 피복한다. 발광 유닛(2)의 하부에 외부의 회로와 전기적으로 연결시키기 위한 전극(미도시)이 설치된다. 파장 전환층(6)의 하부 표면은 발광 유닛(2)과 연결되고, 파장 전환층(6)의 상부 표면과 측면은 즉 필터층(16)에 의해 피복되며, 그 중 필터층(16)의 가장자리 하부는 제1 부분(1040), 제2 부분(1042)과 더 연결된다. 일 실시예에서, 파장 전환층(6)과 발광 유닛(2), 제1 부분(1040), 제2 부분(1042)은 직접 접촉되며, 또한 제1 부분(1040), 제2 부분(1042)의 상부 표면과 발광 유닛(2)의 상부 표면(202)은 대체로 공면이다(예를 들어 높이 차가 발광 유닛(2)의 총 높이의 5%보다 작다). 또 다른 실시예에서, 파장 전환층(6) 하부에 파장 전환층(6)과 발광 유닛(2), 제1 부분(1040) 및 제2 부분(1042) 사이의 접착 강도를 강화시키기 위한 점착층(미도시)이 설치될 수 있다. 절연층(104)(제1 부분(1040), 제2 부분(1042))은 측면(204), (206)으로부터의 광선을 반사 및/또는 산란시켜, 이를 상부 표면(202) 방향으로 유도할 수 있다. 절연층(104)(제1 부분(1040), 제2 부분(1042))은 파장 전환층(6)으로부터의 광선을 반사 및/또는 산란시켜 이를 상부로 유도할 수도 있다.
파장 전환층(6)은 기재와 파장 전환 재료를 포함하며, 파장 전환 재료의 재료는 형광분말 또는 양자점 재료일 수 있다. 형광분말은 예를 들어 YAG, TAG, 규산염, 바륨산염, 알칼리토금속 셀렌화물, 금속 질화물, 불화물, 규산염, 바륨산염, 알칼리토금속 황화물, 금속 질산화물, 텅스텐산염 및 몰리브덴산염의 혼합물이다. 양자점 재료는 예를 들어 셀렌화물, 황화물, 인화물 또는 텔루르화물이다. 기재의 재료는 즉 수지일 수 있다. 수지는 예를 들어 에폭시 수지(epoxy resin), 실리콘 수지(silicone resin), 또는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate; PMMA) 수지이다. 일 실시예에서, 발광 유닛(2)이 방출하는 광선(예를 들어 청색광 또는 자외선광)은 파장 전환층(6) 내의 파장 전환 재료(예를 들어 녹색 양자점 재료, 적색 양자점 재료, 청색 양자점 재료, 황녹색 형광분말, 적색 형광분말 또는 청색 형광분말)에 의해 전환되어 적, 녹, 청 3종 색상을 발생시킨다. 필터층(16)은 발광 유닛(2)이 방출하였으나 파장 전환층(6)에 의해 흡수되지 않은 광선을 차단하거나 또는 여과한다. 예를 들어, 발광 유닛(2)이 방출한 UVA, UVB, UVC, 또는 청색광 중 일부만 파장 전환층(6)에 의해 흡수된 후 적색광을 발생시키고, 나머지 흡수되지 않은 광선은 필터층(16)을 통해 차단 또는 흡수될 수 있다. 필터층(16)은 흡수제를 포함하며, 예를 들어 청색광을 흡수할 수 있는 황색 안료 또는 자외선광을 흡수할 수 있는 벤조트리아졸(Benzotriazole)을 포함한다.
양자점 재료와 형광분말 재료 사이의 차이점은, 동일한 여기 파장 하에, 양자점 재료가 여기된 광선에 의해 형광분말 재료가 방출하는 광선보다 좁은 반치폭(FWHM)을 갖는다는데 있다. 비교적 좁은 반치폭을 갖는 광선은 비교적 높은 비율로 컬러필터를 통과할 수 있어, 여과되는 광선의 비율을 감소시키고, 광선의 이용률을 높일 수 있다. 이밖에, 양자점 재료가 방출하는 광은 통상적으로 비교적 좁은 파장 분포를 갖는다. 따라서, 이를 LCD 디스플레이 또는 LCD TV 스크린의 광원(적색광, 녹색광, 및/또는 청색광)으로 사용 시, 단일한 색상의 출광량 및 색순도를 향상시킬 수 있고, 또한 더욱 넓은 색 영역(high color gamut)을 제공할 수 있다.
양자점 재료는 코어(core)와 쉘(shell)로 구성될 수 있다. 코어와 쉘은 각각 상이한 반도체 재료로 구성될 수 있으며, 그 중 쉘의 재료는 코어의 재료에 비해 비교적 높은 에너지 장벽을 구비하여, 코어의 재료가 광선을 반복적으로 방출하는 과정에서 과다한 전자를 잃을 확률이 감소되며, 이를 통해 양자점 재료의 휘도 감쇄를 줄일 수 있다. 구체적으로, 코어와 쉘의 성분은 (코어/쉘) 셀렌화카드뮴, 인화인듐/황화아연, 셀렌화납/황화납, 셀렌화카드뮴/황화카드뮴, 텔루르화카드뮴/황화카드뮴 또는 셀렌화카드뮴/황화아연일 수 있다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자(7000)의 상면도로서, 필터층(16)은 순차적으로 전체적인 파장 전환층(6), 파장 전환층(6) 하방에 위치하는 전체적인 발광 유닛(2) 및 절연층(1040)을 피복하며, 그 중, 절연층(1040)은 발광 유닛(2)을 둘러싸고, 또한 일부 절연층(1040)은 직접 파장 전환층(6)의 하방에 위치한다.
도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자(7002)의 단면도로서, 도 7c 중의 발광소자(7002)는 발광 유닛(2), 절연층(104)의 제1 부분(1040)과 제2 부분(1042), 및 파장 전환층(6)을 포함한다. 발광소자(7002) 중 발광소자(7000)과 동일한 부호를 갖는 소자에 대해서는 중복 설명을 생략한다. 발광소자(7002)에서, 발광 유닛(2)은 상부 표면(202) 및 복수의 측면(204), (206)을 포함하며, 파장 전환층(6)이 발광 유닛(2)의 상부 표면(202), 제1 부분(1040)과 제2 부분(1042)의 상부 표면을 피복한다. 도시된 바와 같이, 파장 전환층(6)과 절연층(104)의 최외측 표면은 대체로 공면이다. 더욱 구체적으로, 발광소자(7002) 중, 파장 전환층(6)과 제1 부분(1040)의 최외측 표면(발광 유닛(2)에서 먼 측면)은 대체로 공면이고, 또한 파장 전환층(6) 역시 제2 부분(1042)의 최외측 표면(발광 유닛(2)에서 먼 측면)과 대체로 공면이다.
도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자(7004)의 단면도이다. 도 7d 중의 발광소자(7004)는 발광 유닛(2), 절연층(104)의 제1 부분(1040)과 제2 부분(1042), 파장 전환층(6)과 필터층(16)을 포함한다. 발광소자(7004) 중 발광소자(7000)와 동일한 부호를 갖는 소자에 대해서는 중복 설명을 생략한다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 파장 전환층(6)은 필터층(16)과 마찬가지로 절연층(104)의 두 최외측 표면까지 연장되며, 다시 말해 필터층(16), 파장 전환층(6)은 발광소자(7004)의 최외측 표면(그 중, 파장 전환층(6)의 최외측 표면은 70040, 70042로 표시)과 대체로 공면이다.
발광소자(7000)와 달리, 파장 전환층(6)의 측면은 필터층(16)에 의해 피복되지 않으며, 따라서 발광소자(7004) 중 발광 유닛(2)으로부터 방출되는 광선 중의 부분이 필터층(16)에 의해 차단되지 않는다. 예를 들어, 발광 유닛(2)은 피크 파장 또는 주 파장이 450~590nm 사이인 청색광을 방출하고, 파장 전환층(6)은 발광 유닛(2)의 청색광을 흡수하여 피크 파장 또는 주 파장이 610~650nm 사이인 적색광을 방출한다. 파장 전환층(6)에 인접한 외측에서 미약한 청색광을 볼 수 있으며, 이 청색광은 통상적으로 파장 전환층(6)에 의해 완전히 전환되지 않고, 필터층(16)에 의해 여과되지도 않은 발광 유닛(2)이 방출하는 광선이다. 또 다른 실시예에서, 측면(70040), (70042)에 차광층(미도시)을 피복하여, 파장 전환층(6)에 의해 완전히 전환되지 않은 광선을 차단하거나 흡수할 수 있으며, 차광층은 절연층(104), 파장 전환층(6) 및 필터층(16)의 세 부분의 측면을 피복하거나, 또는 파장 전환층(6) 및 필터층(16)의 측면만 피복하거나, 또는 파장 전환층(6)의 측면만 피복할 수 있다. 다시 말해, 차광층의 높이는 단일층의 두께보다 작거나 같을 수 있고, 또는 발광소자(7004)의 두께와 같을 수 있다.
도 7e는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자(7006)의 단면도이다. 발광소자(7006)는 발광 유닛(2), 절연층(104), 파장 전환층(6) 및 전도층(20), (22)을 포함한다. 일 실시예에서, 발광 유닛(2)은 캐리어 기판(201) 및 발광층(203)을 포함한다. 전도층(20), (22)은 각각 발광 유닛(2) 중의 발광층(203)과 전기적으로 연결된다. 이밖에, 발광 유닛(2)은 상부 표면(202), 하부 표면(208) 및 복수의 측면(204), (206)을 포함하며(발광 유닛(2)의 상면도가 만약 다각형인 경우, 적어도 3개의 면을 구비하며, 단 도면에서는 2개의 면만 도시하였다), 측면(204), (206)은 상면(202) 및 저면(208) 사이에 위치한다. 발광소자(7006) 중 발광소자(7000)와 동일한 부호를 갖는 소자에 대해서는 중복 설명을 생략한다. 발광소자(7006)에서, 파장 전환층(6)은 발광 유닛(2)의 상부 표면(202)을 피복한다. 일 실시예에서, 파장 전환층(6)과 발광 유닛(2)의 폭은 대체로 동일하다. 구체적으로, 파장 전환층(6)의 측벽(604)과 발광 유닛(2)의 측면(204)은 대체로 공면이고, 파장 전환층(6)의 측벽(606)과 발광 유닛(2)의 측면(206)은 대체로 공면이다. 또 다른 실시예에서, 파장 전환층(6)의 폭은 발광 유닛(2)의 폭보다 크다. 예를 들어, 파장 전환층(6)의 폭은 발광 유닛(2)의 폭보다 1미크론(㎛) 내지 50 미크론 크다. 절연층(104)은 제1 부분(1040)과 제2 부분(1042)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 부분(1040)은 발광 유닛(2)의 측면(204)측으로부터 파장 전환층(6)의 측벽(604)측으로 상향 연장되고, 이와 유사하게, 제2 부분(1042)은 발광 유닛(2)의 측면(206)측으로부터 파장 전환층(6)의 측벽(606)측으로 상향 연장된다. 제1 부분(1040)과 제2 부분(1042)의 높이는 유사하거나, 같거나 또는 상이할 수 있다. 절연층(104)이 균일한 두께를 지니는 경우, 제1 부분(1040)과 제2 부분(1042)의 높이는 유사하거나 같고; 절연층(104)이 불균일한 두께(예를 들어 점차 변화하거나 또는 요철)를 지니는 경우, 제1 부분(1040)과 제2 부분(1042)의 높이는 상이하거나 같을 수 있다. 일 실시예에서, 파장 전환층(6)의 상부 표면(602), 제1 부분(1040), 및 제2 부분(1042)의 상부 표면은 공면이다. 일 실시예에서, 파장 전환층(6)의 두께는 2미크론(㎛) 내지 300미크론 사이이다.
일 실시예에서, 파장 전환층(6)은 양자점 재료를 포함하며, 또한 양자점 재료가 기질 중에 분산된다. 일 실시예에서, 양자점 재료는 파장 전환층(6)의 중량백분비에 대해 2% 내지 30% 사이이다.
일 실시예에서, 발광 유닛(2)은 피크값이 425nm보다 작은 파장의 광을 방출하며, 파장 전환층(6)은 발광 유닛(2)의 광을 흡수한 후 425nm 파장(주 파장 또는 피크 파장)보다 작지 않은 광, 예를 들어, 주 파장 또는 피크 파장이 440nm 내지 470nm 사이인 청색광, 주 파장 또는 피크 파장이 500nm 내지 550nm 사이인 녹색광, 또는 주 파장 또는 피크 파장이 600nm 내지 670nm 사이인 적색광으로 전환시킨다. 절연층(104)은 즉 발광 유닛(2) 및/또는 파장 전환층(6)이 방출하는 광을 반사할 수 있다. 이밖에, 절연층(104)의 발광 유닛(2)이 방출하는 광에 대한 흡수율은 파장 전환층(6)이 방출하는 광에 대한 흡수율보다 크다. 이와 같이, 발광 유닛(2)이 방출하는 일부 광을 흡수하여, 발광 유닛(2)의 광선이 (파장 전환층(6)에 의해 전환되지 않고) 발광소자(7006)의 측방향 또는 정방향으로부터 직접 방출되는 것을 방지할 수 있다. 일 실시예에서, 파장 전환층(6)에 의해 전환되지 않은 발광 유닛(2)이 방출하는 광의 강도는 파장 전환층(6)이 방출하는 광 강도보다 10% 작다. 일 실시예에서, 절연층(104) 중 수지 및 수지 내에 분산되는 산화티타늄(titanium oxide)을 포함하며, 산화티타늄의 단파장 광선에 대한 흡수율은 장파장 광선에 대한 흡수율보다 크고, 특히 425nm 미만의 파장에 대한 흡수율이 뚜렷하게 증가한다. 일 실시예에서, 절연층(104)에 대한 산화티타늄의 중량백분비는 60% 이상이고, 또 다른 실시예에서, 절연층(104)에 대한 산화티타늄의 중량백분비는 20% 내지 60% 사이이며, 일 실시예에서, 절연층(104)의 두께(T)는 10미크론(㎛) 내지 50미크론 사이이다.
도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자(7008)의 단면도이다. 발광소자(7006)는 발광 유닛(2), 침투방지층(102), 절연층(104), 파장 전환층(6) 및 전도층(20), (22)을 포함한다. 발광 유닛(2)은 캐리어 기판(201) 및 발광층(203)을 포함한다. 발광소자(7008)와 발광 유닛(7006)이 동일한 부호를 갖는 소자에 대해서는 중복 설명을 생략한다. 일 실시예에서, 침투방지층(102)은 파장 전환층(6)의 상부 표면(602) 및 측벽(604), (606)을 피복한다. 도 7f에 도시된 바와 같이, 침투방지층(102)은 제1 부분(1020), 제2 부분(1022) 및 제3 부분(1024)을 포함한다. 제1 부분(1020)은 파장 전환층(6)의 상부 표면(602) 및 측벽(604), (606)을 피복하고, 제2 부분(1022) 및 제3 부분(1024)은 각각 측벽(604), (606)을 따라 하향 연장되어 발광 유닛(2)을 넘어간 후(발광 유닛(2)을 넘어가기 전일 수도 있다), 좌우 양측으로 굴절되어 절연층(104)을 투과한다. 또 다른 실시예에서, 침투방지층(102)은 파장 전환층(6)의 상부 표면(602)만 피복하거나(미도시) 또는 파장 전환층(6)의 상부 표면(602) 및 절연층(104)의 측벽의 외측벽을 피복할 수도 있다(미도시). 침투방지층(102)은 환경 중의 습기 및 산소가 파장 전환층(6) 중의 양자점 재료 또는 형광분말 재료를 열화시키는 것을 방지할 수 있다. 일 실시예에서, 침투방지층(102)의 두께는 1미크론(㎛) 내지 150미크론 사이이다.
일 실시예에서, 침투방지층(102)은 일층 또는 다층의 산화물, 질화물, 고분자 또는 이들의 조합, 예를 들어 산화규소, 산화알루미늄, 질화규소 또는 파릴렌(Parylene)을 포함하며, 외부의 습기 및 산소를 차단할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 침투방지층(102)은 산화층을 지지하기 위한 캐리어 기판(미도시)을 더 포함한다.
도 7g는 본 발명의 실시예에 따른 발광소자(7010)의 단면도이다. 발광소자(7010)는 복수의 발광 유닛(2a), (2b), (2c), 절연층(104), 복수의 파장 전환층(64), (66), 전도층(20a), (22a), (20b), (22b), (20c), (22c), 투명 피복층(32), 및 투광층(86)을 포함한다. 일 실시예에서, 발광소자(7010)는 3개의 발광 유닛(2a), (2b), (2c)을 포함하며, 각각의 발광 유닛(2a), (2b), (2c)은 모두 절연층(104)으로 둘러싸인다. 일 실시에에서, 3개의 발광 유닛(2a), (2b), (2c)은 일렬로 배열되나(상면도 시점에서), 이에 한정되지 않으며, 삼각형, 원형, L형 등 형상으로 배열될 수도 있다(상면도 시점에서). 발광 유닛(2a), (2b), (2c)의 배열 순서는 2b, 2a, 2c 또는 2a, 2c, 2b와 같이 서로 교환될 수 있다. 이밖에, 도 7g에 도시된 바와 같이, 절연층(104)은 제1 부분(1040), 제2 부분(1042), 제3 부분(1044) 및 제4 부분(1046)을 포함한다. 제1 부분(1040)은 발광 유닛(2a)의 좌측변에 위치하고, 제2 부분(1042)은 발광 유닛(2a) 및 발광 유닛(2b) 사이에 위치하며, 제3 부분(1044)은 발광 유닛(2b) 및 발광 유닛(2c) 사이에 위치하고, 제4 부분(1046)은 발광 유닛(2c)의 우측변에 위치한다. 일 실시예에서, 발광 유닛(2a)과 발광 유닛(2b), (2c)이 방출하는 파장의 피크값은 상이하다. 예를 들어, 발광 유닛(2a)이 방출하는 파장의 피크값은 발광 유닛(2b), (2c)이 방출하는 파장의 피크값보다 크거나, 또는, 발광 유닛(2a)이 방출하는 파장의 피크값은 440nm 내지 470nm 사이이고, 발광 유닛(2b), (2c)이 방출하는 파장의 피크값은 390nm 내지 420nm(또는 UVA 파장 구간 내에 위치) 사이이다. 또 다른 실시예에서, 발광 유닛(2a)이 방출하는 파장의 피크값은 발광 유닛(2b), (2c)이 방출하는 파장의 피크값보다 크며, 또한 발광 유닛(2b)과 발광 유닛(2c)의 파장의 피크값 역시 같지 않다. 또 다른 실시예에서, 발광 유닛(2a)과 발광 유닛(2b), (2c)가 방출하는 파장의 피크값은 모두 동일하며, 예를 들어 파장의 피크값은 모두 440nm 내지 470nm, 또는 390nm 내지 420nm(또는 UVA 파장 구간 내에 위치) 사이이다.
일 실시예에서, 투명 피복층(32)은 발광 유닛(2a)을 피복하고, 파장 전환층(64)은 발광 유닛(2b)을 피복하며, 파장 전환층(66)은 발광 유닛(2c)을 피복한다. 발광 유닛(2a)이 방출하는 광은 투명 피복층(32)을 투과하여 직접 외부로 사출되거나, 또는 절연층(104)에 의해 반사된 후 다시 투명 피복층(32)으로부터 사출될 수 있다. 발광 유닛(2a)과 절연층(104) 사이에 충전되는 투명 피복층(32)은 발광 유닛(2a)으로부터 더욱 많은 광선이 발광 유닛(2a)의 측변으로 사출되는데 도움을 주어 발광 유닛(2a)의 광 추출 효율(Light Extraction Efiiciency)을 높일 수 있다. 발광 유닛(2b)에 파장 전환층(64)이 피복되고, 발광 유닛(2c)에 파장 전환층(66)이 피복된다. 파장 전환층(64), (66)은 각각 발광 유닛(2b), (2c)이 방출하는 광을 또 다른 파장의 광으로 전환시킨다. 일 실시예에서, 발광 유닛(2a)이 방출하는 파장의 피크값은 440nm 내지 470nm 사이이며, 발광 유닛(2b) 및 (2c)와 발광 유닛(2a)가 방출하는 파장의 피크값은 동일하거나 또는 유사할 수 있다. 파장 전환층(64) 및 (66)이 방출하는 파장의 피크값은 즉 각각 500nm 내지 550nm 사이의 녹색광 및 600nm 내지 670nm 사이에 개재되는 적색광이다. 또 다른 실시예에서, 발광 유닛(2a)이 방출하는 파장의 피크값은 440nm 내지 470nm 사이이고, 발광 유닛(2b) 및 (2c)는 즉 390nm 내지 420nm(또는 UVA 파장 구간 내에 위치)의 사이이다. 파장 전환층(64), (66)이 방출하는 파장의 피크값은 각각 500nm 내지 550nm 사이의 녹색광 및 600nm 내지 670nm 사이의 적색광이다.
또 다른 실시예에서, 발광 유닛(2a)을 피복하는 것은 단파 파장 전환층(미도시, 파장 전환층(64), (66)이 방출하는 파장과 비교하여)이다. 발광 유닛(2a), (2b), (2c)이 방출하는 파장의 피크값은 모두 390nm 내지 420nm(또는 UVA 파장 구간 내) 사이이고, 단파 파장 전환층이 방출하는 파장의 피크값은 440nm 내지 470nm 사이이다. 파장 전환층(64)은 피크값이 500nm 내지 550nm 사이에 위치하는 녹색광을 방출하고, 파장 전환층(66)은 피크값이 600nm 내지 670nm 사이에 위치하는 적색광을 방출한다.
일 실시예에서, 발광소자(7010)의 투광층(86)은 절연층(104), 투명 피복층(32), 파장 전환층(64) 및 파장 전환층(66)을 피복한다. 투광층(86)은 환경 중의 습기 및 산소가 파장 전환층(64),(66) 중의 양자점 재료 또는 형광분말 재료에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 이밖에, 투광층(86)은 발광 유닛(2a), (2b), (2c)이 방출하는 광선이 투과될 수 있다. 일 실시예에서, 투광층(86)의 발광소자(7010)가 방출하는 광선에 대한 투과율은 50% 이상이다. 투광층(86)의 재료는 에폭시 수지일 수 있다.
도 8a는 도 7a 중 발광소자(7000)의 광학특성도이고, 도 8b는 도 7c 중 발광소자(7002)의 광학특성도이다. 일 실시예에 따르면, 도 8a 및 도 8b는 발광소자(7000) 및 발광소자(7002)의 길이가 약 1.4밀리미터(mm)이고, 폭은 약 0.9밀리미터(mm)인 조건하에 획득된다. 이밖에, 발광소자(7000) 및 발광소자(7002) 내의 발광 유닛(2)의 길이는 모두 약 0.3mm이고, 폭은 약 0.15mm이다. 발광소자(7000) 및 발광소자(7002) 내의 파장 전환층(6)의 두께는 약 0.2mm이고, 또한 파장 전환층(6)은 적색광을 방출할 수 있는 양자점 재료를 포함하며, 양자점 재료의 파장 전환층(6)에 대한 중량 백분비는 약 5%이다. 또한, 발광소자(7000) 중의 필터층(16)의 두께는 약 0.125mm이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 파장 범위는 대체로 425nm과 525nm 사이에 개재되고, 피크 파장은 약 450nm이며, 그 피크(spectral flux) 강도는 대체로 2.5μW/nm이다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 파장 점위는 대체로 400nm과 490nm 사이이고, 피크 파장은 약 455nm이며, 그 피크 강도는 대체로 18μW/nm이다. 도 8a와 도 8b를 통해 알 수 있듯이, 발광소자(7000)가 방출하는 대부분의 청색광은 모두 필터층(16)에 의해 차단되며, 광학스펙트럼 중 파장이 450~490nm인 부분의 강도가 대폭 저하되고, 피크 강도 역시 18μW/nm에서 2.5μW/nm으로 저하된다(발광소자(7002)가 방출하는 광선과 비교하여). 이밖에, CIE1931 색도도에서 이러한 두 개의 발광소자는 또한 뚜렷하게 구별 가능한 위치에 놓일 수 있다. 발광소자(7000)가 방출하는 광선은 청색광의 성분이 비교적 적기 때문에, 좌표점이 발광소자(7002)가 방출하는 광선이 소재하는 위치의 우상방에 놓일 수 있다. 또한, 필터층(16)은 파장 전환층(6)이 발생시키는 광선을 흡수하기에 적합하거나, 또는 발광 유닛(2)과 파장 전환층(6)이 발생시키는 광선을 동시에 흡수할 수 있는 재료를 선택할 수도 있다. 도 8c~8d는 3종 필터층(16)의 광학특성도를 예시하였다. 도 8c를 참조하면, 필터층(16)의 투과율은 파장이 470nm 이하인 광에 대해서는 거의 0%이나, 파장이 480nm 이상인 광에 대해서는 적어도 80% 이상의 투과율을 갖는다. 도 8c의 특성을 지닌 필터(16)를 사용할 경우, 발광소자(light-emitting element)(7000)가 방출하는 광선 중 파장 범위가 450~470nm 사이인 부분은 즉 차단되거나 또는 흡수될 수 있다. 도 8d를 참조하면, 곡선 L1은 파장이 420nm 이하인 광에 대해서는 거의 0%이나, 파장이 440nm 이상인 광에 대해서는 적어도 80% 이상의 투과율을 갖는 필터층(16)의 투과율을 나타낸다. 도 8d 중 L1 곡선 특성을 갖는 필터층(16)을 사용할 경우, 발광소자(light-emitting element)(7000)가 방출하는 광선 중 파장 범위가 200~400nm 사이인 부분은 즉 차단되거나 또는 흡수될 수 있다. 곡선 L2는 파장이 450nm 이하인 광에 대해서는 거의 0%이나, 파장이 470nm 이하인 광에 대해서는 적어도 80% 이상의 투과율을 갖는 필터층(16)의 투과율을 나타낸다. 도 8d 중 L2 곡선 특성을 갖는 필터층(16)을 사용할 경우, 발광소자(light-emitting element)(7000)가 방출하는 광선 중 450nm 이하인 부분은 즉 차단되거나 또는 흡수될 수 있다.
도 9a~9f는 도 7a 중 발광소자(7000)의 제조 흐름도이다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 유닛(2)을 접착 등 방식을 이용하여 임시 마운팅기판(140)에 설치하고, 소정 간격으로 이러한 발광 유닛을 설치한다. 그 중, 임시 마운팅기판(140)에 점착층(142)을 선택적으로 설치할 수 있다. 예를 들어 이형필름(thermal release tape)은 가열 후 점성을 상실하게 되므로, 후속되는 발광 유닛(2)과 임시 마운팅기판(140)을 분리하는데 도움이 된다. 이어서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 임시 마운팅기판(140)에 절연층(104)을 설치한다. 절연층(104)의 높이는 대체로 발광 유닛(2)의 두께와 동일하며, 다시 말해 절연층(104)의 상부 표면과 발광 유닛(2)의 상부 표면은 대체로 공면이다. 일 실시예에서, 먼저 절연층 재료를 복수의 발광 유닛(2)의 표면에 피복한 다음, 일부 절연층 재료를 제거하여 절연층(104)을 형성한다. 절연층(104)의 높이는 기계식 연삭, 습식 디플래시법 또는 이들의 조합을 통해, 절연층의 상부 표면과 발광 유닛의 상부 표면이 대체로 공면이 되도록 할 수 있다. 습식 디플래시법은 워터젯 디플래시(Water Jet Deflash) 또는 습식 블라스팅 디플래시(Wet Blasting Deflash)를 포함한다. 워터젯 디플래시법의 원리는 노즐을 이용하여 액체, 예를 들어 물을 분출한 후, 분출 후의 압력을 이용하여 절연층 재료를 제거하는 방식이고, 습식 블라스팅 디플래시법은 액체에 특정 입자를 첨가하여 액체의 압력 및 입자로 동시에 절연층 재료의 표면에 충격을 가하여 절연층 재료를 제거하는 방식이다. 도 9c와 도 9d를 참조하면, 파장 전환층(6)을 절연층(104) 및 복수의 발광 유닛(2)의 상방에 피복한 후, 일부 파장 전환층(6)을 제거하여, 발광 유닛(2)을 피복하고 있는 각각의 파장 전환층(6)의 폭이 발광 유닛(2)의 폭보다 커지도록 한다. 더욱 구체적으로 설명하면, 일부 파장 전환층(6)을 제거한 후, 발광 유닛(2)의 폭(T1)은 대응되는 파장 전환층(6)의 폭(T2)보다 약간 작다. 일 실시예에서, 점착층(미도시)은 발광 유닛(2) 및/또는 절연층(105)의 상방에 선택적으로 설치할 수 있으며, 이를 통해 파장 전환층(6)을 발광 유닛(2) 및/또는 절연층(104)의 상방에 접합할 수 있다. 이어서 필터층(16)을 파장 전환층(6)의 상부 표면과 측면에 피복한다. 도 9e에 도시된 바와 같이, 필터층(16)은 절연층(14)과 직접 접촉될 수도 있다. 그 중, 절연층(104)과 필터층(16)의 최외측면은 대체로 공면이나, 모두 임시 마운팅기판(140)의 최외측면을 넘지 않는다. 도 9f를 참조하면, 발광 유닛(2) 사이의 일부 필터층(16), 파장 전환층(6) 및 절연층(104)(제1 부분(1040) 및 제2 부분(1042) 포함)을 제거하여 임시 마운팅 기판(140)의 표면을 노출시킨다. 도 9f에 도시된 바와 같이, 임시 마운팅 기판(140)를 제거하면 복수의 발광소자(7000)를 형성할 수 있다. 이밖에, 필터층(16)의 최대 폭(T3)과 절연층(104)의 최대 폭(T4)은 동일하거나 또는 유사하나(예를 들어, 폭의 차이는 T3 또는 T4의 5% 미만), 필터층(16)의 최대 폭(T3)은 파장 전환층(6)의 최대 폭(T5)보다 크다.
도 9a~9c, 9g~9h는 도 7d 중 발광소자의 제조 흐름도이다. 도 9a~9c 중의 단계는 전술한 바와 같으므로, 여기서는 설명을 생략한다. 도 9g를 참조하면, 절연층(104)의 설치를 완료한 후, 순차적으로 파장 전환층(6)과 필터층(16)을 피복한다. 그 중, 파장 전환층(6)과 필터층(16)의 폭은 대체로 동일하며, 또한 모두 임시 마운팅기판(140)의 가장자리를 넘지 않는다. 도 9h를 참조하면, 발광 유닛(2) 사이의 일부 필터층(16), 파장 전환층(6) 및 절연층(104)을 제거하여 임시 마운팅기판(140)의 표면을 노출시킨다. 도 9i에 도시된 바와 같이, 임시 마운팅 기판(140)를 제거하면 복수의 발광소자(7004)를 형성할 수 있다. 이밖에, 필터층(16)의 최대 폭(T6)과 파장 전환층(6)의 최대 폭(T5)은 동일하거나 또는 유사하다(예를 들어, 폭의 차이는 T5의 5% 미만).
상기 과정에서, 파장 전환층(6)과 필터층(16)은 박막일 수 있으며, 또한 선택적으로 점착층(미도시)을 이용하여 발광 유닛(2)의 상방에 부착할 수 있다. 파장 전환층(6)과 필터층(16)은 교상 물질일 수도 있으며, 코팅 또는 스프레이 코팅 등 방식을 이용하여 발광 유닛(2)의 상방에 설치될 수 있다. 그 중의 점착층은 열경화 수지일 수 있으며, 열경화 수지는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지일 수 있다. 그 중, 실리콘 수지의 성분은 필요한 물리 성질 또는 광학 성질에 따라 조정할 수 있으며, 예를 들어 지방족을을 함유한 메틸실록산 화합물과 같은 실리콘 수지는 비교적 큰 연성을 구비하여 응력을 견딜 수 있고; 또한 방향족을 함유한 실리콘 수지, 예를 들어 페닐실록산 화합물은 방향족의 실리콘 수지가 지방족의 실리콘 수지에 비에 비교적 큰 굴절률을 지니므로, 이를 통해 점착층과 발광 유닛(2)의 굴절률 차이를 감소시킬 수 있으며, 따라서 광추출 효율이 향상될 수 있다. 일 실시예에서, 발광 유닛(2)은 가시광 파장에서의 굴절률이 약 1.75 내지 2.60이고, 방향족의 실리콘 수지는 가시광 파장에서의 굴절률이 약 1.45 내지 1.60이다. 절연층(104)은 절연 기능 이외에, 발광 유닛(2)의 광선을 반사하여, 대부분의 광선이 파장 전환층(6)을 투과하도록 유도할 수도 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 절연층(104)은 기질과 기질에 흩어져 있는 복수의 반사 입자(미도시)를 포함하며, 기질은 실리콘 베이스를 갖는 재료(silicone-based material)이거나 또는 에폭시 수지 베이스 재료(epoxy-based material)이고, 1.4~1.6 또는 1.5~1.6 사이의 굴절률(n)을 갖는다. 반사 입자는 이산화티타늄, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화아연 또는 이산화지르코늄을 포함한다. 일 실시예에서, 발광 유닛이 방출하는 광선이 반사 절연층을 충격 시, 광선이 반사되며 또한 적어도 일부 반사는 난반사(diffuse reflection)이다. 절연층(104)은 0.5~1000Pa·s의 점도(예를 들어 0.5, 1, 2, 10, 30, 100, 500, 1000)를 가지며, 또한 완전 경화된 후 40~90 사이의 경도(shoreD)를 가질 수 있다. 또한, 절연층(104)은 100~1000Pa·s의 점도(예를 들어 100, 300, 500, 1000, 5000, 10000)를 가지며, 또한 완전 경화된 후 30~60 사이의 경도(shoreD)를 갖는다.
도 10a~10f는 도 7e 중 발광소자(7006)의 제조 흐름도이다. 도 10a, 도 10b 및 도 10c의 상세한 설명은 도 9a, 도 9b 및 도 9c의 관련 단락을 참고할 수 있다. 그 중, 절연층(104')은 절연층(104)의 일부분이다(도 10f 참조).
도 10d를 참조하면, 파장 전환층(6')을 분리하여 복수의 파장 전환층(6)을 형성하고, 발광 유닛(2)을 피복하는 파장 전환층(6)의 폭이 발광 유닛(2)의 폭과 대체로 같아지게 한다(적어도 발광 유닛(2)과 파장 전환층(6)이 서로 결합되는 부위의 폭이 대체로 동일해야 한다). 분리 방식은 절단공구(31)로 파장 전환층(6')을 절단하는 방식을 포함한다. 절단공구(31)가 파장 전환층(6')을 완전히 절단하도록 하기 위하여, 절단공구(31)는 통상적으로 절연층(104')과 접촉하여 절연층(104')의 일부를 제거한다. 절단공구(31)는 통상적으로 아치형 첨단을 구비하기 때문에, 발광 유닛(2) 사이의 절연층(104')에 함몰 구조를 형성하게 된다. 도 10e를 참조하면, 절연층(104") 및 절연층 재료(104"')를 절연층(104') 및 복수의 파장 전환층(6)의 상방에 피복한 다음, 절연층 재료(104"')를 제거하여 파장 전환층(6)의 상부 표면을 노출시킨다. 절연층 재료(104"')를 제거하는 방식은 도 9b 또는 도 10b와 동일하거나 유사한 방법을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 절연층 재료(104"')를 제거한 후, 절연층(104') 및 절연층(104")을 동시에 경화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 절연층(104') 및 절연층(104")은 동일하거나 유사한 재료로 구성되며, 따라서 경화 후에는 이들 사이에 경계면이 존재하지 않을 수 있다. 도 10f를 참조하면, 절연층(104') 및 절연층(104")을 분리하여 절연층(104)을 형성하며, 이를 통해 복수의 서로 분리된 발광소자(7006)를 형성한다(그러나 이때의 발광소자(7006)는 여전히 점착층(142) 및 마운팅기판(140)에 고정된 상태다). 절연층(104') 및 절연층(104")을 분리하는 방식은 절단공구(31)로 절연층(104') 및 절연층(104")에 절단 경로를 형성하는 방식을 포함한다.
도 10a~10d 및 도 10g~10h는 도 7f 중 발광소자(7008)의 제조 흐름도이다. 도 10g를 참조하면, 도 10d의 단계가 완료된 후, 침투방지층(102')을 파장 전환층(6) 및 절연층(104') 표면에 피복한다. 침투방지층(102')의 형성 방식은 침투방지필름을 접합하거나 또는 스퍼터링 방식을 이용하여 이러한 침투방지층(102')을 형성할 수 있다. 도 10h를 참조하면, 절연층(104'), 절연층(104") 및 침투방지층(102')을 분리하여 절연층(104) 및 침투방지층(102)을 형성하며, 이를 통해 복수의 서로 분리된 발광소자(7008)를 형성한다. 분리 방식은 절단공구(31)로 절연층(104'), 절연층(104") 및 침투방지층(102')에 절단 경로를 형성하는 방식을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 파장 전환층(6)은 리소그래피 방식으로 형성된다. 리소그래피 공정을 이용할 경우, 도 10c의 단계 이후에 도 10d의 단계가 아닌 도 10i의 단계가 이어진다. 리소그래피 공정을 적용하기 위하여, 파장 전환층(6')은 노광 현상 공정을 통해 패턴화될 수 있는 감광성 수지를 포함한다. 단계 10i 이후, 전술한 바와 같이, 상이한 발광소자의 구조에 따라 각각 도 10e~도 10f의 단계 또는 도 10g~10h의 단계를 실행한다.
또 다른 실시예에서, 침투방지층(102)은 도 10f의 단계 이후에 형성될 수도 있다. 도 10j를 참조하면, 침투방지층(102')은 파장 전환층(6) 및 절연층(104)의 표면에 피복된다. 도 10k를 참조하면, 침투방지층(102')을 분리하여 침투방지층(102)을 형성하고, 복수의 독립된 발광소자를 형성한다.
도 11a~11e는 도 7g 중의 발광소자(7010)의 제조 흐름도이다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 유닛(2a), (2b), (2c)을 점착 등 방식으로 임시 마운팅기판(140)에 설치한다. 상세한 제작 방식은 도 9a 및 상응하는 단락의 설명을 참고할 수 있다. 그 중, 발광 유닛(2a), (2b), (2c)은 동일한 파장을 갖는 광선(예를 들어 발광 유닛(2a), (2b), (2c)은 모두 청색광 또는 자외선광을 방출한다), 또는 완전히 상이한 파장을 갖는 광선(예를 들어, 발광 유닛(2a), (2b), (2c)은 각각 청색광, 녹색광, 적색광을 방출한다), 또는 일부가 동일한 파장을 갖는 광선(예를 들어, 발광 유닛(2a)은 청색광을 방출하고, 발광 유닛(2b), (2c)는 자외선광을 방출한다)을 방출할 수 있으며, 도 7g 및 관련 단락의 설명을 참고할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 투명 피복층(32')은 발광 유닛(2a)에 피복되고, 제1 파장 전환층(64')은 발광 유닛(2b)에 피복되며, 제2 파장 전환층(66')은 발광 유닛(2c)에 피복된다. 일 실시예에서, 투명 피복층(32')은 교질체 형태의 투명 피복층(32') 재료를 디스펜싱 방식을 통해 상응하는 발광 유닛(2a)에 형성한 다음, 경화시켜 투명 피복층(32')을 형성한다. 제1 파장 전환층(64) 및 제2 파장 전환층(66) 역시 투명 피복층(32')의 형성과 동일하거나 또는 유사한 방식을 이용할 수 있으나, 단 발광 유닛(2b), (2c)에 피복되는 재료를 제1 파장 전환층(64)의 재료 및 제2 파장 전환층(66)의 재료로 전환한다. 또 다른 실시예에서, 투명 피복층(32'), 제1 파장 전환층(64') 및 제2 파장 전환층(66')은 미리 형성된 단일한 필름에 정합될 수 있으며, 상기 필름은 이미 발광 유닛(2a), (2b), (2c)의 배치 방식에 따라 적당히 배열된 투명 피복층(32'), 제1 파장 전환층(64') 및 제2 파장 전환층(66')을 포함한다. 상기 필름을 발광 유닛(2a), (2b), (2c) 및 점착층(142)의 상방에 부착하고 경화시키면 투명 피복층(32'), 제1 파장 전환층(64') 및 제2 파장 전환층(66')을 발광 유닛(2a), (2b), (2c')에 한 번에 피복할 수 있다. 상기 필름은 투명 피복층(32'), 제1 파장 전환층(64') 및 제2 파장 전환층(66') 이외에, 투명 피복층(32'), 제1 파장 전환층(64') 및 제2 파장 전환층(66')을 둘러쌀 수 있는 기타 종류의 재료, 예를 들어 흑색 안료, 백색 안료와 같은 흑색, 백색 또는 기타 불투명 재료를 더 포함할 수 있다.
도 11c를 참조하면, 투명 피복층(32'), 제1 파장 전환층(64') 및 제2 파장 전환층(66')을 분리하여 투명 피복층(32), 제1 파장 전환층(64) 및 제2 파장 전환층(66)을 형성하고, 절단 경로를 형성한다. 도 11d를 참조하면, 절연층(104)을 투명 피복층(32), 제1 파장 전환층(64) 및 제2 파장 전환층(66) 사이에 형성한다. 절연층(104)을 형성하는 방식은 도 10b 및 상응하는 단락의 설명을 참고할 수 있으며, 절연층(104) 및 절연층(104')을 발광 유닛(2)에 피복한 후 절연층(104')을 제거한다. 도 11e를 참조하면, 투광층(86)을 투명 피복층(32), 제1 파장 전환층(66) 및 제2 파장 전환층(66) 및 절연층(104)의 표면에 피복한 후 발광소자(7010)를 형성한다(이때, 발광소자(7010)는 여전히 임시 마운팅기판(1405)의 상방에 고정된 상태이다).
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른 발광장치 설명도이다. 도 12a를 참조하면, 발광장치(12001)는 발광소자(7002), 침투방지층(102), 흡광층(105), 투광층(86) 및 필터층(16)을 포함한다. 발광소자(7002)는 투광층(86)에 의해 피복된다. 구체적으로, 발광소자(7002)의 상부 표면과 측면은 모두 투광층(86)과 직접 연결되고, 또한 발광소자(7002)가 방출하는 광선의 대부분(예를 들어 80% 이상)은 흡수되지 않고 투광층(86)을 투과할 수 있다. 투광층(86)의 발광소자(7002)에서 먼 측면은 즉 흡광층(105)에 의해 피복된다. 도시된 바와 같이, 투광층(86)의 좌우 양측은 각각 흡광층(105)의 제1 부분(1050) 및 제2 부분(1052)과 연결된다(도 12a에서, 제1 부분(1050)과 제2 부분(1052)은 서로 분리된 2개의 부분이다. 그러나 상면도(미도시)에서, 제1 부분(1050)과 제2 부분(1052)은 하나의 단일한 구조의 두 부분이거나, 또는 실질적으로 분리된 2개의 부재일 수 있다). 흡광층(105)은 발광소자(7002)로부터 방출되는 광선(발광 유닛(2)이 방출하는 광선 포함)을 흡수할 수 있으며, 따라서 발광장치(12001)가 측방향으로 방출하는 광선이 감소되어, 발광장치(12001)가 상방으로 방출하는 광선(시준광)이 증가한다. 침투방지층(102)은 발광소자(7002)의 상방에 피복되며, 구체적으로, 침투방지층(102)은 흡광층(105) 및 투광층(86)의 상방에 설치되어, 흡광층(105) 및 투광층(86)의 최상면과 직접 접촉된다. 필터층(16)은 침투방지층(102)의 상방에 설치되어 청색광, 자외선광, 적색광과 같은 특정 색상의 색광을 차단함으로써, 불필요하거나, 또는 인체 또는 기타 구조를 손상시키는 광선을 여과한다. 보다 상세한 설명은 후속되는 관련 단락을 참조한다. 이밖에, 필터층(16)과 침투방지층(102)의 최대 폭은 대체로 동일하며(측면도 또는 상면도에서), 필터층(16)과 침투방지층(102)의 최외측면과 흡광층(105)의 최외측면은 이에 따라 대체로 공면이다.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 발광장치 설명도이다. 도 12b를 참조하면, 발광장치(12002)는 발광소자(7004a), 발광소자(7004b), 발광 유닛(2a/2b/2c), 흡광층(105), 투광층(86) 및 필터층(16)을 포함한다. 발광장치(12002)의 세부 내용은 전술한 발광장치(12001)의 관련 단락의 설명을 참고할 수 있다. 그 중, 발광장치(7004a)와 발광소자(7004b)는 상이한 색광을 방출할 수 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 발광장치(12002)는 디스플레이장치(예를 들어 모니터, TV, 광고 간판)의 화소(pixel)로 사용될 수 있으며, 그 중, 발광 유닛(2a)은 청색광을 방출하고, 발광소자(7004a), (7004b)는 즉 각각 적색광과 녹색광을 방출할 수 있다. 좀 더 추가적으로 설명하면, 발광소자(7004a)는 발광 유닛(2b)과 파장 전환층(64)을 포함하고, 발광소자(7004b)는 발광 유닛(2c)과 파장 전환층(66)을 포함하며, 그 중 파장 전환층(64)과 파장 전환층(66)은 각각 발광 유닛(2b/2c)이 방출하는 청색광을 흡수한 후, 상이한 색광을 방출할 수 있다. 일 실시예에서, 파장 전환층(64)은 청색광에 의해 여기되어 적색광을 발생시키고, 파장 전환층(66)은 청색광에 의해 여기되어 녹색광을 발생시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 발광소자(7004a), (7004b) 내의 발광 유닛(2b/2c)은 비가시광을 방출하고, 파장 전환층(64)과 파장 전환층(66)은 즉 비가시광을 흡수하여 각각 적색광과 녹색광을 방출할 수 있는 형광분말 입자 또는 양자점 재료를 포함한다. 발광장치(12002)가 화소로 사용되는 경우, 인접한 화소가 방출하는 광선에는 상호 간섭이 발생할 수 있다. 예를 들어, 하나의 화소가 청색광을 방출 시, 상기 화소에 인접한 기타 화소가 방출하는 광선의 색상에는 청색광이 혼입될 가능성이 있다. 일 실시예에서, 발광장치(12002)에 흡광층(105)을 설치하여 인접한 화소로 방사되는 광선을 흡수한다. 더욱 구체적으로 설명하면, 흡광층(105)은 발광장치(12002)의 사방에 설치되어(도 12b에서, 흡광층(105)이 발광장치(12002)의 양측에 설치되는 상황만 예시하였다), 측방향으로 방사되는 광선을 흡수함으로써 인접한 화소간의 상호 간섭을 감소시키거나 또는 방지한다. 발광장치(12001)는 또한 서브화소(sub-pixel)로 사용될 수도 있으며, 하나의 화소 중 3개 또는 복수의 서브화소가 포함될 수 있다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 발광장치(12001) 중의 흡광층(105)은 발광장치(12001)가 측방향으로 방출하는 광선을 흡수하여 인접한 발광장치(12001) 간의 크로스토크(crosstalk) 문제를 감소시키거나 또는 방지할 수 있다.
도 13a는 본 발명의 실시예에 따른 발광장치(13001)의 설명도이다. 도 13a를 참조하면, 발광장치(13001)는 발광소자(7006a), 발광소자(7006b), 발광 유닛(2a/2b/2c), 침투방지층(102), 흡광층(105) 및 투광층(86)을 포함한다. 발광장치(13001)의 세부 내용은 전술한 발광장치(12002)의 관련 단락의 설명을 참고할 수 있다. 그 중, 침투방지층(102)은 투광층(86) 및 흡광층(105)의 상부 표면에 피복된다. 도 13a에서, 발광소자(7006a) 및 발광소자(7006b)의 구조는 도 7e에 도시된 구조와 같다. 발광소자(7006a) 및 발광소자(7006b) 중 절연층(104a/104b)의 구조가 파장 전환층(64), (66)의 측벽을 둘러싸기 때문에, 파장 전환층(64)이 발광 유닛(2a) 또는 발광소자(7006b)로부터 방출되는 광선에 의해 여기되는 것을 방지할 수 있고, 파장 전환층(66)이 발광 유닛(2a) 또는 발광소자(7006a)로부터 방출되는 광선에 의해 여기되는 것을 방지할 수 있다. 이상의 설계를 통해, 발광소자는 비교적 순수한 색광을 방출할 수 있다. 또한, 절연층은 또한 발광 유닛(2b), (2c)의 완전히 전환되지 않은 광선을 흡수할 수 있기 때문에, 발광 유닛(2b) 및 (2c)의 광누설 문제를 개선할 수 있다.
도 13b는 본 발명의 실시예에 따른 발광장치(13002)의 설명도이다. 도 13b를 참조하면, 발광장치(13001)와 비교하여, 발광장치(13002)는 침투방지층(102)의 상방에 필터층(16)이 더 피복된다. 이와 같이 발광 유닛(2b), (2c)이 방출하는 광선이 필터층(16)에 의해 차단되거나 흡수되어 발광장치(13002) 외부로 누설되는 것을 방지하거나 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 발광 유닛(2b), (2c)이 자외선광을 방출 시, 필터층(16)은 전환되지 않은 자외선광을 여과하여 기타 구조 또는 사람의 눈을 손상시키는 것을 방지한다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발광장치(14001)의 설명도이다. 발광장치(14001)는 발광소자(7010)(점선 부분), 침투방지층(102) 및 투광층(86)을 포함한다. 발광장치(14001)의 세부 내용은 전술한 발광장치(13001)의 관련 단락의 설명을 참고할 수 있다. 그 중, 발광소자(7010)의 구조는 도 7g에 도시된 바와 같은 구조이다.
발광장치(12001), (12002), (13001), (13002), (14001) 중 포함되는 구성부재, 예를 들어 발광소자, 필터층 및 발광 유닛은 명세서 중의 관련 단락의 설명을 참고할 수 있다.
발광장치(12001), (12002), (13001), (13002), (14001) 중의 투광층(86)은 열경화성 수지(thermosetting resin)일 수 있으며, 열경화성 수지는 예를 들어 에폭시 수지(epoxy resin), 실리콘 수지(silicone resin), 페놀 수지(phenol resin), 불포화 폴리에스테르 수지(unsaturated polyester resin) 또는 폴리이미드 수지(polyimide resin)이다. 필요한 물리성질 또는 광학 성질의 수요에 따라, 적당한 재료를 선택하여 투광층을 형성하며, 예를 들어 지방족을 함유한 실리콘 수지로 비교적 큰 연성을 지님으로써 발광소자의 열 응력을 견디도록 하거나; 또는 방향족을 함유한 실리콘 수지로 비교적 큰 굴절률을 지니도록 할 수 있다.
흡광층(105)은 비스말레이미드 트리아진 레진(Bismaleimide Triazine Resin, BT)을 포함할 수 있다. 흡광층(105)의 표면에는 흑색 잉크(BT는 담황색)와 같이 가시광선을 흡수할 수 있는 재료를 도포할 수 있다.
발광장치(12001), (12002), (13001), (13002), (14001) 중의 침투방지층(102)은 적당한 연성을 구비한 필름 형상물을 선택할 수 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 필름 형상물은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate; PET)이며, PET에 습기 차단 기능을 구비한 유기물, 무기물(예를 들어 산화물) 또는 유기물과 산화물의 적층을 도포하여 습기를 저지하는 기능을 얻을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 침투방지층(102)은 증착 방식, 예를 들어 원자층 증착기술(atomic layer deposition; ALD)을 통해 형성되는 산화알루미늄을 함유한 박막을 형성한다. 침투방지층(102)은 습기가 통과하는 것을 차단할 수 있으며, 그 수증기 침투율(water vapor transmission rate; WVTR)은 예를 들어 10~100g/m2day 또는 10~100cc/m2day이다.
발광장치(12001), (12002), (13001), (13002), (14001)는 하나 또는 복수의 발광소자를 포함하며, 그 중 발광소자의 제작 방식은 관련 단락 및 도면의 설명을 참고할 수 있다. 발광장치(12001)를 예로 들면, 발광소자(7002)는 먼저 마운팅기판에 설치되고, 마운팅기판 상의 선로와 전기적으로 연결된다. 흡광층(105)은 이어서 발광소자(7002)의 주위에 피복된다. 흡광층(105)은 대체적으로 균일한 두께, 예를 들어 50㎛을 갖는다. 그 중, 발광소자(7002)는 접합(bonding) 수단으로 마운팅기판에 설치된다. 접합 수단은 금속 접합(metal bonding), 용접(solder) 또는 이방성 전도 페이스트(Anisotropic Conductive Paste; ACP)를 이용할 수 있다. 이방성 전도 페이스트는 마이크로 솔더볼을 함유한 페이스트 또는 초미세 어레이형 이방성 전도 페이스트(ultra-fine pitch fixed array ACP) 등 전도성 페이스트 재료를 포함한다. 그 중 마이크로 솔더볼을 함유한 페이스트는 세키스이 케미칼(Sekisui Chemical)이 생산한 SAP(Self Assembly Anisotropic Conductive Paste)를 사용할 수 있다. 초미세 어레이형 이방성 전도 페이스트는 Trillion Science Inc.가 생산한 제품을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 이방성 전도 페이스트의 경화 온도는 약 200℃이며, 경화 시간은 5분이다. 흡광층(105)의 경화 온도는 200℃이고, 경화시간은 20분이다. 흡광층(105)의 형성 단계가 완료된 후, 투광층(86)은 흡광층(105) 사이에 충전된다. 투광층(86)의 최상면은 대체적으로 흡광층(105)의 최상면과 공면이다. 투광층(86)과 흡광층(105)에 순차적으로 침투방지층(102)과 필터층(16)이 피복된다. 투광층(86)의 경화 온도는 대략 70℃ 이하이고, 경화 시간은 대략 120분이다. 침투방지층(102)의 경화 온도는 대략 70℃이며, 경화 시간은 120분이다. 기타 실시예에서, 발광장치(12001)는 먼저 전술한 과정에 따라 임시 마운팅 기판에 형성한 후, 발광장치(12001)를 다시 마운팅기판으로 옮겨 마운팅기판 상의 회로와 전기적으로 연결할 수도 있다.
이상의 실시예는 단지 본 발명의 기술 구상 및 특징을 설명하기 위한 것으로서, 그 목적은 종래의 기술을 숙지하는 자가 본 발명의 내용을 이해하고 이를 근거로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이며, 본 발명의 특허 범위는 이에 의해 한정될 수 없다. 대체로 본 발명이 공개한 정신에 따라 실시되는 균등한 변화 또는 수식은 본 발명의 특허 범위에 포함되어야 한다.
2, 2a, 2b, 2c: 발광 유닛
6, 6', 60, 62, 64, 64', 66, 66': 파장 전환층
12: 마운팅 기판 14, 140: 임시 마운팅 기판
16: 필터층 20, 22: 전도층
31: 절단공구 32, 32': 투명피복층
40, 42: 투광 기저층 80, 82, 84: 투광 상층
86: 투광층 100, 101: 보호층
102, 102': 침투방지층
104, 104a, 104b, 104', 104", 106, 108: 절연층
104"': 절연층 재료 105: 흡광층
142: 점착층 200: 하부 표면
201: 캐리어 기판 202: 상부 표면
203: 발광층 204, 206, 70040, 70042: 측면
402, 608: 경계면 604, 606: 측벽
1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 7002, 7004, 7004a, 7004b, 7006, 7006a, 7006b, 7008, 7010: 발광소자
1020: 제1 부분 1022: 제2 부분
1024: 제3 부분 1040, 1050: 제1 부분
1042, 1052: 제2 부분
12001, 12002, 13001, 13002, 14001: 발광장치
T: 두께 T1, T2: 폭
T3, T4, T5: 최대 폭

Claims (10)

  1. 발광소자에 있어서,
    제1 상부면, 상기 제1 상부면에 상대되는 하부면, 및 상기 제1 상부면과 상기 하부면의 사이에 위치하는 측표면을 포함하는, 발광 유닛;
    상기 제1 상부면 및 상기 측표면을 피복하는 투광층;
    상기 하부면의 아래에 위치하는 제1 전도층 및 제2 전도층;
    상기 투광층에 위치하고, 제2 상부면, 제1 측면 및 제2 측면을 구비하는 파장 전환층;
    상기 제1 측면 및 상기 제2 측면을 피복하고 습기 및 산소가 상기 파장 전환층으로 유입되는 것을 방지하나, 상기 측표면에 접촉하지 않는 보호층; 및
    상기 제2 상부면 및 상기 보호층 상에 위치하는 투광 상층
    을 포함하며,
    그 중 상기 보호층은 상기 제1 전도층, 제2 전도층 및 상기 투광 상층에 의해 위아래로 적층되어 끼워진,
    발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투광 상층은 상기 파장 전환층의 폭보다 더 큰 폭을 가지는, 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투광 상층의 아래에 위치하고, 상기 발광 유닛의 상기 하부면의 일부를 피복하는 절연층을 더 포함하는, 발광소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 투광 상층과 평행한 외측표면을 구비하는, 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투광 상층은 백색 재료를 포함하는, 발광소자.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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