KR101431711B1 - 발광 장치 및 발광 시스템의 제조 방법, 상기 방법을이용하여 제조한 발광 장치 및 발광 시스템 - Google Patents

Abstract

발광 장치 및 발광 시스템의 제조 방법, 상기 방법을 이용하여 제조한 발광 장치 및 발광 시스템이 제공된다. 상기 발광 장치는 패키지 바디 상에 발광체를 배치하고, 발광체 상에 투명 수지층을 도포하고, 투명 수지층이 형성된 패키지 바디를 제1 열처리하되, 투명 수지층을 완전히 경화시키지 않고, 제1 열처리된 투명 수지층 상에 형광체층을 형성하고, 형광체층이 형성된 패키지 바디를 제2 열처리한다.

발광 장치, 발광 시스템, 형광체층, 변환 효율

Description

발광 장치 및 발광 시스템의 제조 방법, 상기 방법을 이용하여 제조한 발광 장치 및 발광 시스템{Fabricating method of light emitting device and system, fabricated light emitting package and system using the same}

본 발명은 발광 장치 및 발광 시스템의 제조 방법, 상기 방법을 이용하여 제조한 발광 장치 및 발광 시스템에 관한 것이다.

LED(Light Emitting Diode)와 같은 발광체는, 전자와 홀의 결합에 의해 광을 발산한다. 이러한 발광체는 소비 전력이 적고, 수명이 길고, 협소한 공간에서도 설치 가능하며, 진동에 강한 특성을 지닌다.

최근에는, 적색광, 청색광, 녹색광을 발산하는 발광 장치뿐만 아니라, 백색광을 발산하는 발광 장치가 출시되고 있으며, 이에 대한 수요가 급속히 증가하고 있다. 이와 같이 특정한 색을 나타내는 발광 장치를 만들기 위해, 주로 형광체를 이용한다. 발광체의 1차 발광과, 형광체의 2차 발광을 이용하여 여러가지 색을 구현하게 된다. 구체적으로 예를 들면, 발광체가 청색광을 내보내고, 노란색 형광체가 청색광을 파장 변환하여 노란색광을 내보내면, 청색광과 노란색광이 섞임으로써 백색광을 구현할 수 있다.

그런데, 발광체의 1차 발광에 의한 광과, 형광체의 2차 발광에 의한 광이 적절한 비율로 섞여야만, 특정 색을 구현할 수 있다. 예를 들어, 청색광과 노란색광의 비율이 틀려지면, 발광 장치는 노란색이 섞인 백색광을 내보내게 된다. 종래의 발광 장치는, 분산용 수지(즉, 형광체를 분산시키기 위한 수지)와 형광체를 섞은 혼합물질을 발광체 상에 도포하였다. 이러한 방식은 1차 발광에 의한 광과, 2차 발광에 의한 광의 비율을 용이하게 조절하기 어렵다. 즉, 종래의 발광 장치는 색 재현성이 떨어졌다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 색 재현성을 향상시킬 수 있는 발광 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 발광 장치의 제조 방법을 이용한 발광 시스템의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 색 재현성이 향상된 발광 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 발광 장치를 이용한 발광 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 제조 방법의 일 태양은 패키지 바디 상에 발광체를 배치하고, 발광체 상에 투명 수지층을 도포하고, 투명 수지층이 형성된 패키지 바디를 제1 열처리하되, 투명 수지층을 완전히 경화시키지 않고, 제1 열처리된 투명 수지층 상에 형광체층을 형성하고, 형광체층이 형성된 패키지 바디를 제2 열처리한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 제조 방법의 다른 태양은 패키지 바디 상에 발광체를 배치시키고, 발광체 상에 투명 수지층을 도포하고, 투명 수지층 상에 형광체층을 형성하되, 형광체층의 두께는 발광체에서 나온 광의 5% 내지 10%가 형광체층을 통과할 수 있도록 조절된다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 제조 방법의 또 다른 태양은 슬롯을 포함하는 패키지 바디를 제공하고, 슬롯 내에 UV 발광체를 배치하고, UV 발광체 상에 슬롯의 적어도 일부를 채우도록 투명 수지층을 도포하고, 투명 수지층이 형성된 패키지 바디를 제1 열처리하되, 투명 수지층을 완전히 경화시키지 않고, 제1 열처리된 투명 수지층 상에 형광체층을 형성하고, 형광체층 상에 보호 수지층을 형성하고, 보호 수지층이 형성된 패키지 바디를 제2 열처리한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 시스템의 제조 방법의 일 태양은 전술한 발광 장치의 제조 방법을 이용한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 일 태양은 패키지 바디, 패키지 바디 상에 배치된 발광체, 발광체 상에 형성된 투명 수지층, 및 투명 수지 층 상에 형성된 형광체층을 포함하되, 형광체층의 두께는, 발광체에서 나온 광의 5% 내지 10%가 통과할 수 있도록 조절된다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 장치의 다른 태양은 패키지 바디, 패키지 바디 상에 배치된 발광체, 발광체 상에 형성된 투명 수지층, 및 투명 수지층 상에 형성되고, 두께가 100㎛ 내지 200㎛인 형광체층을 포함한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 시스템의 일 태양은 전술한 발광 장치를 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경 우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 또는 섹션들을 서술하기 위해서 이용되나, 이들 소자, 구성요소 또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 이용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 이용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 이용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 그리고, "A 또는 B"는 A, B, A 및 B를 의미한다. 또, 이하 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 이용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 이용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 이용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다. 도 1a 내지 도 1e의 도면들은 설명의 편의를 위해서 주요 부분만을 단순화 또는 강조하여 도시한 것이다. 도 2, 도 3a 내지 도 3c는 패키지 바디와 발광체 사이의 연결 방식을 구체적으로 도시한 예시적 도면이다. 도 3a 내지 도 3c는 도 2의 III-III'를 따라 절단한 단면도이다.

우선, 도 1a를 참조하면, 패키지 바디(10) 상에 발광체(20)를 배치한다.

구체적으로, 패키지 바디(10)는 내부에 슬롯(slot)(12)을 포함할 수 있고, 발광체(20)는 슬롯(12) 내에 발광체(20)가 배치 및 연결될 수 있다. 특히, 슬롯(slot)은 측벽(12a)이 경사져 있을 수 있다. 발광체(20)에서 발생된 광은 측벽(12a)에 반사되어 앞으로 나아갈 수 있다.

또한, 도면에서는 발광체(20)가 서브 마운트(30)와 연결되어 있고, 서브 마운트(30)와 연결된 발광체(20)가 패키지 바디(10)의 슬롯(12) 내에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 서브 마운트(30)를 사용하지 않고, 발광체(20)를 직접 패키지 바디(10)상에 설치할 수도 있다.

한편, 패키지 바디(10)와 발광체(20)의 연결 방식은 여러 가지가 있을 수 있다. 연결 방식을 예를 들어 설명하면, 도 2, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 것과 같을 수 있다.

우선 도 2 및 도 3a를 참조하면, 발광체(20)는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있고, 서브 마운트(30) 상에 마운팅되어 있을 수 있다. 발광체(20)는 제1 도전형(예를 들어, n형)의 제1 도전층, 제2 도전형(예를 들어, p형)의 제2 도전층, 상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층 사이에 배치된 발광층, 제1 도전층과 연결된 제1 전극, 제2 도전층과 연결된 제2 전극을 포함한다. 발광체(20)에 순방향의 전압을 인가하면, 발광층에서 제1 도전층의 캐리어(즉, 전자)와 제2 도전층의 캐리어(즉, 홀)가 만나 결합하면서 광이 발생된다. 이러한 제1 도전층, 제2 도전층, 발광층은 In_xAl_yGa_(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1)로 이루어질 수 있다.

한편, 도면에서는 발광체(20)가 플립칩 타입 LED(flip chip type LED)로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 발광체(20)는 래터럴 타입 LED(lateral type LED) 또는 버티컬 타입 LED(vertical type LED)일 수도 있다. 플립칩 타입 LED는 제1 전극, 제2 전극이 패키지의 바닥면을 향하고, 래터럴 타입 LED는 제1 전극, 제2 전극이 패키지의 상면을 향하고, 버티컬 타입 LED는 제1 전극, 제2 전극 중 하나는 패키지의 상면, 다른 하나는 바닥면을 향하게 된다.

또한, 도 2에서는 발광체(20)가 탑뷰 타입(top view type)으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광체(20)는 사이드뷰 타입(side view type)일 수도 있다. 탑뷰 타입의 경우에는 통상적으로 정사각형 형태가 많고, 1mm × 1mm 사이즈 이상이 많이 사용된다. 탑뷰 타입의 경우에는, 광을 직접 대상물에 방사하며, 조명 장치, 표시 장치 등에 많이 사용된다. 반면, 사이드뷰 타입의 경우에는 통상적으로 직사각형 형태가 많고, 70㎛ × 300㎛ 사이즈 이상(예를 들 어, 150㎛ × 400㎛)이 많이 사용되나, 적용되는 장치에 따라서 변경 가능하다. 사이드뷰 타입의 경우에는, 모바일 장치(휴대폰, MP3 플레이어, 내비게이션(Navigation) 등), 표시 장치 등에 많이 사용된다. 탑뷰 타입과 사이드뷰 타입은 크기나 형태에서 차이가 있을 뿐, 구성이나 동작은 실질적으로 동일하다.

또한, 발광체(20)는 UV 광을 발생시키는 UV 발광체(20)일 수 있고, 청색(blue) 광(즉, 청색 파장의 광)을 발생시키는 청색 발광체(20)일 수도 있다.

패키지 바디(10)의 슬롯(12) 내에 발광체(20)가 배치된다. 슬롯(12)은 발광체(20)보다 크다. 발광체(20)에서 발생된 광이 슬롯(12)의 측벽(12a)에 반사되는 정도, 반사 각도, 슬롯(12)을 채우는 투명 수지층(도 1b의 50)의 종류, 형광체층(도 1d의 60)의 종류 등을 고려하여, 슬롯(12)의 크기를 결정하는 것이 좋다. 또한, 발광체(20)가 슬롯(12)의 가운데에 놓이는 것이 좋다. 발광체(20)와 측벽(12a)까지의 거리가 동일하게 되면, 색도(色度)의 불균일을 방지하기 쉽다.

이러한 패키지 바디(10)는 내광성이 뛰어난 실리콘 수지, 에폭시수지, 아크릴 수지, 유리어수지, 불소수지, 이미드 수지 등의 유기물질이나 유리, 실리카겔 등의 내광성이 뛰어난 무기물질을 이용할 수 있다. 또한, 제조공정시의 열로 수지가 용융되지 않도록, 열강화성수지를 사용할 수 있다. 또한 수지의 열응력을 완화시키기 위해, 질화 알루미늄, 산화 알루미늄 및 그러한 복합 혼합물 등의 각종 필러를 혼입해도 좋다. 또한, 패키지 바디(10)는 수지에 한정되지 않는다. 패키지 바디(10)의 일부(예를 들어, 측벽(12a)), 또는 전부에 금속 재료나 세라믹스 재료를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 패키지 바디(10) 전부를 금속 재료를 사용할 경우, 발광체(20)에서 발생된 열을 외부로 방출하기 용이하다. 도 3a에서는 패키지 바디(10) 전부가 금속 재료인 경우를 도시하였다.

또한, 패키지 바디(10)에는 발광체(20)와 전기적으로 연결된 리드(14a, 14b)가 설치된다. 발광체(20)는 서브 마운트(30)와 전기적으로 연결되고, 서브 마운트(30)와 리드(14a, 14b)는 예를 들어, 와이어(16a, 16b)를 통해서 연결될 수 있다. 외부에서 제1 전압/전류 (예를 들어, V- 또는 I- 또는 접지)이 리드(14a)에 인가되면, 제1 전압은 와이어(16a), 서브 마운트(30)를 통해서, 발광체(20)의 제1 전극에 전달된다. 외부에서 제2 전압/전류 (예를 들어, V+ 또는 I+)이 리드(14b)에 인가되면, 제2 전압/전류는 와이어(16b), 서브 마운트(30)를 통해서, 발광체(20)의 제2 전극에 전달된다. 한편, 리드(14a, 14b)는 열전도성이 높은 물질을 사용하는 것이 좋다. 발광체(20)에서 발생된 열이 리드(14a, 14b)를 통해서 직접 외부로 방출될 수 있기 때문이다.

한편, 도 3b에 도시된 발광 장치가, 도 3a에 도시된 발광 장치와 다른 점은, 서브 마운트(30)와 리드(14a, 14b)가 와이어(도 3a의 16a, 16b)를 통해서 연결되지 않고, 서브 마운트(30) 내에 설치된 비아(via)(32)를 통해서 연결된다는 점이다.

또한, 도 3c에 도시된 발광 장치가, 도 3a에 도시된 발광 장치와 다른 점은, 서브 마운트(30)와 리드(14a, 14b)가 와이어(도 3a의 16a, 16b)를 통해서 연결되지 않고, 서브 마운트(30)의 상면, 측면, 배면을 따라 설치된 배선(interconnection)(34)를 통해서 연결된다는 점이다.

도 3b의 발광 장치와 도 3c의 발광 장치는 와이어를 이용하지 않기 때문에, 발광 장치의 크기를 줄일 수 있다.

도 2 내지 도 3b를 이용하여 설명하였듯이, 본 발명이 적용될 수 있는 발광 장치는 여러 가지가 있을 수 있다. 본 명세서에서는 권리범위가 한정적으로 해석되는 것을 방지하기 위해, 이하의 도면에서는 주요 부분만을 단순화 또는 강조하여 도시한다.

다시 도 1b로 돌아가면, 발광체(20) 상에 투명 수지층(50)을 도포한다. 구체적으로, 투명 수지층(50)은 슬롯(12)의 적어도 일부를 채운다. 예를 들어, 도시된 것처럼, 투명 수지층(50)은 슬롯(12)을 완전히 채우지 않고, 슬롯(12)의 90% 정도를 채울 수 있다.

투명 수지층(50)은 패키지 바디(10)의 슬롯(12)을 채울 수 있는 재료라면 특별히 한정하지 않아도 된다. 예를 들면, 투명 수지층(50)은 에폭시 수지, 실리콘 수지, 경질 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 우레탄 수지, 옥세탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지를 이용할 수가 있다

이어서, 발광체(20) 상에 투명 수지층(50)을 도포한 후, 투명 수지층(50)이 형성된 패키지 바디(10)를 제1 열처리(90)한다. 이 때, 투명 수지층(50)은 제1 열처리(90)에 의해 완전히 경화되지 않아야 한다.

예를 들어, 1mm × 1mm 사이즈의 탑뷰 타입의 발광체(20)를 이용하여 발광 장치를 제조하는 경우라면, 제1 열처리(90)는 150℃ 내지 200℃에서, 80초 내지 120초 동안 진행될 수 있다. 사용되는 투명 수지층(50)의 양에 따라서, 제1 열처 리(90)의 조건은 달라질 수 있다. 예를 들어, 더 큰 사이즈의 발광체(20)를 이용하여 발광 장치를 제조하는 경우라면 제1 열처리(90)의 시간은 더 길어지고, 더 작은 사이즈의 발광체(20)를 이용하여 발광 장치를 제조하는 경우라면, 제1 열처리(90)의 시간은 더 짧아질 수 있다.

도 1c를 참조하면, 투명 수지층(50) 상에 형광체(60a)를 덮는다. 이어서, 형광체(60a)가 투명 수지층(50)에 달라붙도록 물리적 힘을 가한다. 투명 수지층(50)은 완전히 경화되지 않았기 때문에, 물리적 힘을 가하면 투명 수지층(50)의 표면에 형광체(60a)가 달라붙게 된다.

여기서, 형광체(60a)에 대해서 자세히 설명하면, 형광체(60a)는 발광체(20)에서 나온 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 파장 변환한다. 즉, 형광체(60a)는 발광체(20)의 1차 발광에 의한 광을 흡수하여, 2차 발광하는 물질이다.

이러한 형광체(60a)를 사용하면 발광 장치가 여러가지 색을 나타낼 수 있는데, 백색을 표현하기 위해서는 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다. 발광체(20)가 청색(blue) 파장의 광을 내보낼 경우, 형광체(60a)는 노란색(yellow) 형광체를 포함할 수 있고, 색재현지수 (Color Rendering Index, CRI) 특성을 높이기 위해 레드(red) 형광체를 더 포함할 수 있다. 또는, 발광체(20)가 UV 파장의 광을 내보낼 경우, 형광체(60a)는 RGB(Red, Green, Blue) 형광체를 포함할 수 있다.

형광체(60a)는 발광체(20)로부터 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 파장 변환하는 물질이면 된다. 예를 들어, Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 질화물계/산질화물계 형광체, Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이 금속 계의 원소에 의해 주로 활력을 받는 알칼리토류 할로겐 애퍼타이트 형광체, 알칼리토류 금속 붕산 할로겐 형광체, 알칼리토류 금속 알루민산염 형광체, 알칼리토류 규산염, 알칼리토류 유화물, 알칼리토류 티오갈레이트, 알칼리토류 질화 규소, 게르만산염, 또는 Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 희토류 알루민산염, 희토류 규산염 또는 Eu 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 유기 및 유기 착체 등에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 구체적인 예로서 아래와 같은 형광체를 사용할 수가 있지만 이에 한정되지 않는다.

Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 질화물계 형광체는 M₂Si₅N₈：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나) 등이 있다. 또, M2Si₅N₈：Eu 외, MSi₇N₁₀：Eu, M_{1 .8}Si₅O_{0 .2}N₈：Eu, M_{0 .9}Si₇O_{0 .1}N₁₀：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나) 등도 있다.

Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 산질화물계 형광체는 MSi₂O₂N₂：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나) 등이 있다.

Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이 금속계의 원소에 의해 주로 활력을 받는 알칼리토류 할로겐 애퍼타이트 형광체에는 M₅(PO₄)₃ X：R(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나, X는 F, Cl, Br, I에서 선택되는 적어도 하나, R는 Eu, Mn, Eu에서 선택된 적어도 하나) 등이 있다.

알칼리토류 금속 붕산 할로겐 형광체에는 M₂B₅O₉X：R(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn 에서 선택되는 적어도 하나, X는 F, Cl, Br, I에서 선택되는 적어도 하나, R는 Eu, Mn, Eu에서 선택된 적어도 하나) 등이 있다.

알칼리토류 금속 알루민산염 형광체에는 SrAl₂O₄：R, Sr₄Al₁₄O₂₅：R, CaAl₂O₄：R, BaMg₂Al₁₆O₂₇：R, BaMg₂Al₁₆O₁₂：R, BaMgAl₁₀O₁₇：R(R는 Eu, Mn, Eu에서 선택된 어느 하나) 등이 있다.

알칼리토류 유화물 형광체에는 La₂O₂S：Eu, Y₂O₂S：Eu, Gd₂O₂S：Eu 등이 있다.

Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 희토류 알루민산염 형광체에는 Y₃Al₅O₁₂：Ce, (Y_{0 .8}Gd_{0 .2})₃Al₅O₁₂：Ce, Y₃(Al_{0 .8}Ga_{0 .2})₅ O₁₂：Ce, (Y, Gd)₃ (Al, Ga)₅ O₁₂의 조성식에서 나타내어지는 YAG계 형광체 등이 있다. 또한, Y의 일부 혹은 전부를 Tb, Lu 등으로 치환한 Tb₃Al₅O₁₂：Ce, Lu₃Al₅O₁₂：Ce 등도 있다.

알칼리토류 규산염 형광체에는 실리케이트(silicate)로 구성될 수있으며, 대표적인 형광체로 (SrBa)₂SiO₄:Eu 등이 있다.

그 외의 형광체에는 ZnS：Eu, Zn₂GeO₄：Mn, MGa₂S₄：Eu(M는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn에서 선택되는 적어도 하나, X는 F, Cl, Br, I에서 선택되는 적어도 하나) 등이 있다.

전술한 형광체는 희망하는 바에 따라 Eu에 대신하거나 또는 Eu에 더하여 Tb, Cu, Ag, Au, Cr, Nd, Dy, Co, Ni, Ti에서 선택되는 1종 이상을 함유시킬 수도 있다.

또한, 전술한 형광체 이외의 형광체로서, 동일한 성능, 효과를 갖는 형광체도 사용할 수 있다.

도 1d를 참조하면, 투명 수지층(50)에 달라붙지 않은 형광체(60a)를 제거하여, 형광체층(60)을 만든다.

예를 들어, 물리적으로 패키지 바디(10)를 흔들어서 달라붙지 않은 형광체(60a)를 떨어뜨릴 수도 있고, Ar, Ne, N₂ 등의 가스를 분사하여 달라붙지 않은 형광체(60a)를 블로잉(blowing)할 수도 있다.

도 1e를 참조하면, 형광체층(60) 상에 보호 수지층(70)을 형성한다.

보호 수지층(70)은 형광체층(60)을 보호하는 역할을 한다. 형광체층(60)은 습기 등에 접촉할 경우 특성이 악화될 수 있기 때문이다.

보호 수지층(70)은 도시된 것과 같이 평평한(flat) 형태일 수도 있고, 광확산/광추출 특성을 조절하기 위해 일정한 곡률을 가질 수도 있다.

보호 수지층(70)은 광을 투과하고, 습기에 강한 재료라면 무엇이든 가능하다. 예를 들면, 보호 수지층(70)은 에폭시 수지, 실리콘 수지, 경질 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 우레탄 수지, 옥세탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지를 이용할 수가 있다

이어서, 보호 수지층(70)을 형성한 후, 보호 수지층(70)이 형성된 패키지 바디(10)를 제2 열처리(92)하여 발광 장치(1)를 완성한다. 필요에 따라서는, 보호 수지층(70)을 형성하기 전에 제2 열처리(92)를 수행할 수 있다.

투명 수지층(50) 및 보호 수지층(70)은 제2 열처리(92)에 의해 완전히 경화될 수 있다. 투명 수지층(50) 및 보호 수지층(70)을 완전히 경화시켜야 하므로, 제2 열처리(92)의 시간은 제1 열처리(90)의 시간보다는 길 수 있다.

예를 들어, 1mm × 1mm 사이즈의 탑뷰 타입의 발광체(20)를 이용하여 발광 장치를 제조하는 경우라면, 제2 열처리(92)는 150℃ 내지 200℃에서, 5분 내지 30분 동안 진행될 수 있다. 사용되는 투명 수지층(50)의 양에 따라서, 제2 열처리(92)의 조건은 달라질 수 있다. 예를 들어, 더 큰 사이즈의 발광체(20)를 이용하여 발광 장치를 제조하는 경우라면 제2 열처리(92)의 시간은 더 길어지고, 더 작은 사이즈의 발광체(20)를 이용하여 발광 장치를 제조하는 경우라면, 제2 열처리(92)의 시간은 더 짧아질 수 있다.

이하에서, 도 1a 내지 도 1e를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)의 제조 방법의 특성을 설명하면 다음과 같다.

종래에는 분산용 수지(즉, 형광체를 분산시키기 위한 수지)와 형광체를 섞은 혼합 물질을 발광체 상에 도포하였다. 본 발명의 제1 실시예에서는, 투명 수지층(50)을 슬롯(12)의 적어도 일부를 채우고, 투명 수지층(50)이 완전히 경화되지 않도록 제1 열처리(90)를 한 후(도 1b 참조), 제1 열처리(90)된 투명 수지층(50) 상에 형광체(60a)가 달라붙도록 한다(도 1c, 도 1d 참조). 따라서, 본 발명의 제1 실시예를 이용하면, 형광체층(60)을 얇게 형성할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서는, 형광체층(60)을 형성하기 위해 분산용 수지와 형광체를 섞은 혼합 물질을 사용하지 않기 때문이다. 또한, 형광체층(60)이 얇기 때문에, 적은 양의 형광체를 사 용하게 되고, 이에 따라 공정 비용을 절감할 수 있다.

종래에는, 분산용 수지와 형광체를 섞은 혼합 물질을 사용하기 때문에, 혼합 물질 내에 형광체의 분포가 일정하지 않을 수 있었다. 본 발명의 제1 실시예에서는 형광체층(60)을 직접 투명 수지층(50)에 달라붙도록 하기 때문에, 형광체층(60) 내의 형광체의 분포가 일정하게 할 수 있다. 따라서, 색 재현성을 높일 수 있다.

본 발명의 제1 실시예를 이용하면, 형광체층(60)의 두께를 용이하게 조절할 수 있다. 제1 열처리(90)의 온도 및 시간을 조절하면, 투명 수지층(50)의 경화 정도를 조절할 수 있기 때문이다. 즉, 경화를 많이 시키면, 형광체가 적게 붙게 되므로 형광체층(60)의 두께가 얇아진다. 반면, 경화를 적게 시키면, 형광체가 많이 붙게 되므로 형광체층(60)의 두께가 두꺼워진다.

이하에서, 도 1e를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)의 특성을 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는 도 1a 내지 도 1e를 이용하여 설명한 제조 방법에 의해 제조되었다.

본 발명의 발명자가 다수의 실험을 통해서 알아낸 결과에 따르면, 형광체층(60)의 두께와 형광체층(60)의 변환 효율(Phosphor Conversion Efficiency; PCE)은 상당히 높은 상관 관계를 갖는다. 여기서, 변환 효율(PCE)은 발광체(20)가 1차 발광된 광의 전력과, 형광체층(60)이 2차 발광된 광의 전력의 비율을 의미한다. 1차 발광된 광의 전력에 비해, 2차 발광된 광의 전력이 커지면 변환 효율이 높아진다. 그런데, 형광체층(60)의 두께가 일정 범위 내에 있을 때, 형광체층(60)의 변환 효율은 최대 범위(즉, 최대값을 포함한 일정 범위)가 된다. 형광체층(60)이 너무 얇으면 1차 발광된 광이 파장 변환없이 형광체층(60)을 통과하는 양이 증가하므로 형광체에 의한 2차 발광의 변환 효율이 떨어진다. 형광체층(60)이 너무 두꺼우면 2차 발광된 광이 형광체층(60)을 통과하여 밖으로 나올 수 없으므로 형광체에 의한 2차 발광의 변환 효율이 떨어지게 된다.

또한, 형광체층(60)의 두께와, 1차 발광된 광의 투과도도 높은 상관 관계를 갖는다. 여기서, 1차 발광된 광의 투과도는, 1차 발광된 광이 형광체층(60)을 얼마만큼 투과할 수 있는지를 나타낸다. 구체적으로, 발광체(20)에서 1차 발광된 광의 전력(즉, 발광체(20)의 고유 전력)과, 형광체층(60)을 투과한 1차 발광된 광의 전력의 비율을 의미한다. 형광체층(60)의 두께가 두꺼울수록 발광체(20)의 1차 발광된 광의 투과도는 낮아지고, 형광체층(60)의 두께가 얇아질수록 발광체(20)의 1차 발광된 광의 투과도는 높아진다.

결론적으로, 형광체층(60)의 변환 효율과, 1차 발광된 광의 투과도도 높은 상관 관계를 갖게 된다.

본 발명의 발명자가 다수의 실험을 통해서 알아낸 결과에 따르면, 형광체층(60)의 변환 효율이 "최대값보다 20% 작은 값~최대값 " 범위를 가질 때, 형광체층(60)의 두께는 1차 발광된 광의 5% 내지 10%가 형광체층(60)을 투과할 수 있는 정도이다.

예를 들어, 발광체(20)가 1mm × 1mm 사이즈의 탑뷰 타입이라면, 형광체층(60)의 두께가 100㎛ 내지 200㎛일 때, 1차 발광된 광의 5% 내지 10%가 형광체층(60)을 투과한다. 달리 말하면, 형광체층(60)의 두께가 100㎛ 내지 200㎛일 때, 형광체층(60)의 변환 효율이 "최대값보다 20% 작은 값~최대값 " 사이의 범위를 갖게 된다.

발광체(20)의 크기에 따라서, 형광체층(60)의 변환 효율이 최대값이 되는 형광체층(60)의 두께는 달라질 수 있다. 발광체(20)의 크기가 커지면 형광체층(60)의 변환 효율이 최대값이 되는 형광체층(60)의 두께는 증가하고, 발광체(20)의 크기가 작아지면 형광체층(60)의 변환 효율이 최대값이 되는 형광체층(60)의 두께는 감소한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)는 형광체층(60)의 두께를 1차 발광된 광의 5% 내지 10%가 형광체층(60)을 투과할 수 있을 정도로 조절함으로써, 형광체층(60)의 변환 효율을 최적화할 수 있다.

한편, 변환 효율의 최대값도 발광체(20), 형광체층(60) 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 변환 효율의 최대값은 80%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면들이다. 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법으로부터 당업자가 유추할 수 있으므로 설명을 생략한다.

우선, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치(2)가 본 발명의 제1 실시예와 다른 점은, 보호 수지층(70) 상에 필터(80)가 형성된다는 점이다. 필터(80)는 특정 파장의 광을 흡수하게 된다. 예를 들어, 필터(80)는 발광 체(20)에서 1차 발광된 광은 흡수하고, 형광체층(60)에서 2차 발광된 광은 흡수하지 않을 수 있다. 이러한 필터(80)는 특정 파장의 광은 흡수하되, 열은 분산시키는 재료를 사용하는 것이 좋다. 예를 들어, 필터(80)로는 무기 염료 또는 유기 염료를 사용할 수 있다.

특히, 발광체(20)가 UV발광체일 때, UV 필터(80)가 사용될 수 있다. 과도한 UV광은 인체에 해로울 수 있기 때문이다.

도 5 및 도 6를 참조하면, 본 발명의 제3 및 도 4 실시예에 따른 발광 장치(3, 4)가 본 발명의 제1 실시예와 다른 점은, 보호 수지층(70)이 볼록 렌즈 형태라는 점이다. 발광체(20)에서 나온 광의 광확산/광추출 특성을 향상시키기 위해 보호 수지층(70)은 일정한 곡률을 가질 수 있다. 보호 수지층(70)은 도 5에 도시된 것처럼 하나의 큰 블록 렌즈 형태일 수도 있고, 도 6에서 도시된 것처럼 다수의 작은 볼록 렌즈 형태일 수도 있다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다. 본 발명의 제1 실시예와 동일한 내용은 설명을 생략하기로 한다.

도 7a를 참조하면, 서브 마운트(30)와 연결된 발광체(20)를 패키지 바디(10)의 슬롯 내에 배치한다. 슬롯(slot)은 측벽(12a)이 경사져 있을 수 있어서, 발광체(20)에서 발생된 광은 측벽(12a)에 반사되어 앞으로 나아갈 수 있다.

이어서, 서브 마운트(30)와 발광체(20) 상에 투명 수지층(52)을 도포한다.

이어서, 투명 수지층(52)이 형성된 패키지 바디(10)를 제1 열처리(90)한다. 이 때, 투명 수지층(52)은 제1 열처리(90)에 의해 완전히 경화되지 않아야 한다. 예를 들어, 1mm × 1mm 사이즈의 탑뷰 타입의 발광체(20)를 이용하여 발광 장치를 제조하는 경우라면, 제1 열처리(90)는 150℃ 내지 200℃에서, 40초 내지 60초 동안 진행될 수 있다. 여기서, 제1 열처리(90) 시간은 전술한 제1 실시예에 비해 짧다. 본 발명의 제5 실시예에서 사용된 투명 수지층(52)은 서브 마운트(30)와 발광체(20) 상에만 형성되어 있기 때문에, 제1 실시예에서 사용된 투명 수지층(52)에 비해 양이 작기 때문이다.

도 7b를 참조하면, 슬롯(12)의 적어도 일부를 채우도록 투명 수지층(52) 상에 형광체(60a)를 덮는다.

이어서, 형광체(60a)가 투명 수지층(52)에 달라붙도록 물리적 힘을 가한다.

도 7c를 참조하면, 투명 수지층(52)에 달라붙지 않은 형광체(60a)를 제거하여, 형광체층(60)을 만든다.

도 7d를 참조하면, 슬롯(12)의 적어도 일부를 채우도록 형광체층(60) 상에 보호 수지층(70)을 형성한다. 보호 수지층(70)은 오목 렌즈 형태로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 보호 수지층(70)을 형성한 후, 보호 수지층(70)이 형성된 패키지 바디(10)를 제2 열처리(92)하여 발광 장치(5)를 완성한다. 예를 들어, 1mm × 1mm 사이즈의 탑뷰 타입의 발광체(20)를 이용하여 발광 장치를 제조하는 경우라면, 제2 열처리(92)는 150℃ 내지 200℃에서, 5분 내지 30분 동안 진행될 수 있다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제6 내지 제8 실시예에 따른 발광 장치를 설명 하기 위한 도면들이다. 본 발명의 제6 내지 제8 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법은, 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법으로부터 당업자가 유추할 수 있으므로 설명을 생략한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치(6)가 본 발명의 제5 실시예와 다른 점은, 보호 수지층(70) 상에 필터(80)가 형성된다는 점이다. 특히, 발광체(20)가 UV발광체일 때, UV 필터(80)가 사용될 수 있다. 과도한 UV광은 인체에 해로울 수 있기 때문이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광 장치(7)가 본 발명의 제5 실시예와 다른 점은, 보호 수지층(70)이 볼록 렌즈 형태라는 점이다. 발광체(20)에서 나온 광의 광확산/광추출 특성을 향상시키기 위해 보호 수지층(70)은 일정한 곡률을 가질 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 발광 장치(8)가 본 발명의 제5 실시예와 다른 점은, 패키지 바디(10)에 슬롯(12)이 없다는 점이다. 따라서, 서브 마운트(30) 및 발광체(20)는 평평한 패키지 바디(10) 상에 형성된다. 서브 마운트(30)와 발광체(20) 상에 투명 수지층(52)을 도포되어 있고, 투명 수지층(52) 상에 형광체층(60)이 형성되어 있다. 패키지 바디(10)와 형광체층(60) 상에 보호 수지층(70), 필터(80)가 순차적으로 형성된다.

이하에서는 전술한 발광 장치(1~8)를 이용하여 제조한 발광 시스템을 설명하기로 한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치(1)를 이용한 발광 시스템을 도시하였으나, 본 발명의 권리 범위가 이에 한정 되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술의 당업자는 발광 장치(2~8)를 이용하여도 유사하게 발광 시스템을 구축할 수 있음은 자명하다.

도 11는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템(101)은 회로 기판(300)과, 회로 기판(300) 상에 배치된 발광 장치(1)를 포함한다.

회로 기판(300)은 서로 전기적으로 분리된 제1 도전 영역(310), 제2 도전 영역(320)을 포함한다. 제1 도전 영역(310) 및 제2 도전 영역(320)은 회로 기판(300)의 일면에 배치되어 있다.

제1 도전 영역(310)은 발광 장치(1)의 리드(14a)와 전기적으로 연결되고, 제2 도전 영역(320)은 발광 장치(1)의 리드(14b)와 전기적으로 연결된다. 제1 및 제2 도전 영역(310, 320)과 리드(14a, 14b)는 각각 솔더(solder)를 이용하여 연결될 수 있다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 12을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 시스템(102)이 제1 실시예와 다른 점은, 회로 기판(300)이 관통 비아(Through Via)(316, 326)를 구비한다는 점이다.

구체적으로, 회로 기판(300)의 일면에는 서로 전기적으로 분리된 제1 도전 영역(310) 및 제2 도전 영역(320)이 형성되어 있고, 회로 기판(300)의 타면에는 서 로 전기적으로 분리된 제3 도전 영역(312) 및 제4 도전 영역(322)이 형성되어 있다. 제1 도전 영역(310)과 제3 도전 영역(312)은 제1 관통 비아(316)를 통해서 연결되고, 제2 도전 영역(320)과 제4 도전 영역(322)은 제2 관통 비아(326)를 통해서 연결된다. 제1 도전 영역(310)은 발광 장치(1)의 리드(14a)와 전기적으로 연결되고, 제2 도전 영역(320)은 발광 장치(1)의 리드(14b)와 전기적으로 연결된다.

도 13 내지 도 14b은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 시스템(103)은 다수의 발광 장치(1)가 회로 기판(300)에 배열된 발광 어레이이다.

회로 기판(300) 상에 제1 도전 영역(310)과 제2 도전 영역(320)이 나란하게 일방향으로 연장되어 있다. 발광 장치(1)는 제1 도전 영역(310) 및 제2 도전 영역(320) 사이에 배치된다. 다수의 발광 장치(1)는 제1 도전 영역(310) 및 제2 도전 영역(320)의 연장 방향을 따라 일렬로 배치된다. 제1 도전 영역(310)은 발광 장치(1)의 리드(14a)와 전기적으로 연결되고, 제2 도전 영역(320)은 발광 장치(1)의 리드(14b)와 전기적으로 연결된다. 제1 도전 영역(310)에 제1 바이어스가 인가되고 제2 도전 영역(320)에 제2 바이어스가 인가되어, 발광 장치(1) 내부의 발광체(미도시)에 순방향 바이어스가 걸리게 되면, 다수의 발광 장치(1)는 동시에 광을 발산하게 된다.

특히, 도 14a 및 도 14b은 발광 패키지 어레이 상에 형광층(340)과 투명 수지(350)가 형성된 형태를 예시적으로 도시한 것이다.

도 14a를 참조하면, 형광층(340)과 투명 수지(350)는 라인 타입으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 14a에서와 같이 발광 장치(1)가 제1 도전 영역(310)의 연장 방향을 따라 배치된 경우, 형광층(340)과 제2 투명 수지(350)도 제1 도전 영역(310)의 연장 방향을 따라 배치될 수 있다. 또한, 형광층(340)과 제2 투명 수지(350)는 제1 도전 영역(310)과 제2 도전 영역(320)을 모두 둘러 싸도록 형성될 수 있다.

도 14b을 참조하면, 형광층(340)과 제2 투명 수지(350)는 도트 타입으로 형성될 수 있다. 각 형광층(340)과 각 제2 투명 수지(350)는, 대응되는 발광 장치(1)만을 둘러싸도록 형성될 수 있다.

도 15은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 15에 도시된 것은, 도 11 내지 도 14b을 이용하여 설명하였던 발광 시스템이 적용된 예시적인 장치(최종 제품, end product)이다. 발광 시스템은 조명 장치, 표시 장치, 모바일 장치(휴대폰, MP3 플레이어, 내비게이션(Navigation) 등)과 같은 여러 가지 장치에 적용될 수 있다. 도 15에 도시된 예시적 장치는 액정 표시 장치(LCD)에서 사용하는 에지형(edge type) 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)이다. 액정 표시 장치는 자체 광원이 없기 때문에, 백라이트 유닛이 광원으로 사용되고, 백라이트 유닛은 주로 액정 패널의 후방에서 조명하게 된다.

도 15을 참조하면, 백라이트 유닛은 발광 장치(1), 도광판(410), 반사판(412), 확산 시트(414), 한쌍의 프리즘 시트(416)를 포함한다.

발광 장치(1)는 광을 제공하는 역할을 한다. 여기서, 사용되는 발광 장치(1)는 사이드뷰 타입일 수 있다. 발광 장치(1)는 전술한 것과 같이, 패키지 바디(10)의 슬롯 내에 발광체(20)가 배치되고, 패키지 바디(10)의 슬롯의 적어도 일부가 채워지도록 형성된 투명 수지층(50)에 형광체층(60)이 직접 달라붙어 형성되어 있다.

도광판(410)은 액정 패널(450)로 제공되는 광을 안내하는 역할을 한다. 도광판(410)은 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 투명한 물질의 패널로 형성되어, 발광 장치(1)로부터 발생한 광을 도광판(410) 상부에 배치된 액정 패널(450) 쪽으로 진행하게 한다. 따라서, 도광판(410)의 배면에는 도광판(410) 내부로 입사한 광의 진행 방향을 액정 패널(450) 쪽으로 변환시키기 위한 각종 패턴(412a)이 인쇄되어 있다.

반사판(412)은 도광판(410)의 하부면에 설치되어 도광판(410)의 하부로 방출되는 빛을 상부로 반사한다. 반사판(412)은 도광판(410) 배면의 각종 패턴(412a)에 의해 반사되지 않은 광을 다시 도광판(410)의 출사면 쪽으로 반사시킨다. 이와 같이 함으로써, 광손실을 줄임과 동시에 도광판(410)의 출사면으로 투과되는 광의 균일도를 향상시킨다.

확산 시트(414)는 도광판(410)에서 나온 광을 분산시킴으로써 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지한다.

프리즘 시트(416) 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있으며, 통상 2장의 시트로 구성되어 각각의 프리즘 배열이 서로 소정의 각도로 엇갈리도록 배치되어 확산 시트(414)에서 확산된 광을 액정 패널(450)에 수 직한 방향으로 진행하도록 한다.

도 16 내지 도 19는 본 발명의 제5 내지 제8 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 16 내지 도 19에서 도시된 것은, 전술하였던 발광 시스템이 적용된 예시적인 장치들(최종 제품, end product)이다. 도 16는 프로젝터를, 도 17은 자동차의 헤드라이트를, 도 18는 가로등을, 도 19는 조명등을 도시하였다. 도 16 내지 도 19에서 사용되는 발광 장치(1)는 탑뷰 타입일 수 있다.

도 16를 참고하면, 광원(410)에서 나온 광은 콘덴싱 렌즈(condensing lens)(420), 컬러 필터(430), 샤핑 렌즈(sharping lens)(440)을 통과하여 DMD(digital micromirror device)(450)에 반사되어, 프로젝션 렌즈(projection lens)(480)을 통과하여 스크린(490)에 도달한다. 광원(410) 내에는 본원 발명의 발광 장치가 장착되어 있다.

본 발명에 관한 보다 상세한 내용은 다음의 구체적인 실험예들을 통하여 설명하며, 여기에 기재되지 않은 내용은 본 발명의 기술 분야의 당업자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 설명을 생략한다.

<실험예>

실험예1 내지 실험예5는 후술하는 방법으로, 형광체의 두께가 각각 다르게 제조되었다. 구체적으로, 1mm × 1mm 사이즈의 탑뷰 타입의 UV 발광체를 패키지 바디의 슬롯 내에 배치하고, 슬롯을 약 90% 정도 채우도록 투명 수지층을 형성하였다. 투명 수지층이 완전히 경화되지 않도록 165℃에서, 100초동안 제1 열처리하였 다. 이어서, 완전히 경화되지 않는 투명 수지층 상에 녹색(green) 형광체를 덮고, 녹색 형광체가 투명 수지층에 달라붙도록 물리적 힘을 가하고, 투명 수지층에 달라붙지 않은 녹색 형광체를 제거하여 형광체층을 완성하였다. 형광체층 상에 보호 수지층을 형성하고, 투명 수지층 및 보호 수지층이 완전히 경화되도록 165℃에서, 5분 동안 제2 열처리하였다. 실험예1에서 형광체층의 두께가 226㎛, 실험예2에서 형광체층의 두께는 224㎛, 실험예3에서 형광체층의 두께는 190㎛, 실험예4에서 형광체층의 두께는 153㎛, 실험예5에서 형광체층의 두께는 108㎛이다.

실험예1 내지 실험예5를 각각 제조하면서, 형광체층을 형성하기 전에 UV광의 전력을 측정하고, 형광체층을 형성한 후에 UV광과 녹색광의 전력을 측정하였다. 그 결과가 표 1, 도 20 및 도 21에 도시되어 있다. 표 1에서 UV광, 녹색광의 전력은 각각 UV광의 피크(peak), 녹색광의 피크(peak)만을 나타내었다. 도 20에서 x축은 형광체층의 두께이고, y축은 변환 효율(Phosphor Conversion Efficiency; PCE)이다. 도 21에서 x축은 형광체층 형성후 측정된 UV광의 전력이고, y축은 변환 효율이다. S1, S2, S3, S4, S5는 각각 실험예1, 실험예2, 실험예3, 실험예4, 실험예5를 나타낸다.

	형광체층 형성전	형광체층 형성후		PCE(%)	투과도(%)	형광체층 두께(㎛)
	UV(mW)	UV(mW)	Green(mW)
실시예1	149	4.3	67	46.3	2.9	226
실시예2	145	4.6	74	52.7	3.2	224
실시예3	148	7.5	91.3	65	5	190
실시예4	148	11.1	106.8	78	7.5	153
실시예5	147	14.6	88	66.5	10	108

우선, 표 1을 참고하면, 실험예1의 형광체 두께는 226㎛이고, 투과도는 2.9%(∵4.3/149=0.029)이고, 변환 효율은 46.3%(∵67/(149-4.3)=0.463)이다. 실험예2의 형광체 두께는 224㎛이고, 투과도는 3.2%(∵4.6/145=0.032)이고, 변환 효율은 52.7%(∵74/(145-4.6)=0.527)이다. 실험예3의 형광체 두께는 190㎛이고, 투과도는 5%(∵7.5/148=0.05)이고, 변환 효율은 65%(∵91.3/(148-7.5)=0.65)이다. 실험예4의 형광체 두께는 153㎛이고, 투과도는 7.5%(∵11.1/148=0.075)이고, 변환 효율은 78%(∵106.8/(148-11.1)=0.78)이다. 실험예5의 형광체 두께는 108㎛이고, 투과도는 10%(∵14.6/147=0.1)이고, 변환 효율은 66.5%(∵88/(147-14.6)=0.665)이다.

도 20를 참고하면, 형광체층의 두께와 형광체층의 변환 효율은 상당히 높은 상관 관계를 갖음을 알 수 있다. 형광체의 두께가 약 150㎛일 때 변환 효율을 최대가 되고, 형광체의 두께가 150㎛보다 커지거나 작아질 때 변환 효율은 작아짐을 알 수 있다.

도 21을 참고하면, UV광의 투과도와 형광체층의 변환 효율은 상당히 높은 상관 관계를 갖음을 알 수 있다. 형광체층 형성전의 UV광의 전력은 거의 비슷하기 때문에, UV광의 투과도는 형광체층 형성후 측정된 UV광에 의해 좌우되기 때문이다. 형광체층 형성후 측정된 UV광이 약 11mW(투과도가 약 7.5%)일 때 변환 효율이 최대가 된다.

또한, 도 20 및 도 21을 참고하면, 변환 효율의 최대값이 약 80%정도라고 할 때, 변환 효율이 "최대값보다 20% 작은 값~최대값"이 되는 범위는, 64%~80%임을 일 수 있다. 한편, 표 1을 보면, 투과도가 약 5%일 때, 변환 효율은 약 65%이고, 투과도가 약 10%일 때 변환 효율은 약 66.5%임을 알 수 있다. 여기서, 공정 마진 등을 고려할 때, "최대값보다 20% 작은 값~최대값"(즉, 64%~80%)가 되는 UV광의 투과도는 약 5%~10%라고 볼 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.

도 2, 도 3a 내지 도 3c는 패키지 바디와 발광체 사이의 연결 방식을 구체적으로 도시한 예시적 도면이다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면들이다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제6 내지 제8 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 도면들이다.

도 11는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 13 내지 도 14b은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 15은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 16 내지 도 19는 본 발명의 제5 내지 제8 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 20는 형광체층의 두께와 변환 효율 사이의 관계를 도시한 실험 결과이다.

도 21은 형광체층 형성 후 측정된 UV광의 전력과 변환 효율 사이의 관계를 도시한 실험 결과이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1~8: 발광 장치 10: 패키지 바디

20: 발광체 30: 서브 마운트

50: 투명 수지층 60: 형광체층

70: 보호 수지층 80: 필터

90: 제1 열처리 92: 제2 열처리

101~103: 발광 시스템

Claims (35)

1. 패키지 바디 상에 발광체를 배치하고,

   상기 발광체 상에 투명 수지층을 도포하고,

   상기 투명 수지층이 형성된 패키지 바디를 제1 열처리하되, 상기 투명 수지층을 완전히 경화시키지 않고,

   상기 제1 열처리된 투명 수지층 상에 형광체를 형성하되, 상기 제1 열처리에 의해 상기 투명 수지층이 경화되어 상기 형광체는 상기 투명 수지층 내로 침투하지 않고,

   상기 투명 수지층에 달라붙지 않은 상기 형광체의 일부를 제거하여 형광체층을 형성하고,

   상기 형광체층이 형성된 패키지 바디를 제2 열처리하는 발광 장치의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 형광체를 형성하는 것은,

   완전히 경화되지 않는 상기 투명 수지층 상에 상기 형광체를 덮고,

   상기 형광체가 상기 투명 수지층에 달라붙도록 물리적 힘을 가하는 것을 포함하는 발광 장치의 제조 방법.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제2 열처리는 상기 투명 수지층을 완전히 경화시키는 발광 장치의 제조 방법.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 형광체층 상에 보호 수지층을 형성하고,

   상기 제2 열처리는 상기 보호 수지층을 형성한 후 수행하는 발광 장치의 제조 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 패키지 바디는 측벽이 경사진 슬롯을 포함하고,

   상기 패키지 바디 상에 상기 발광체를 배치하는 것은, 상기 패키지 바디의 슬롯 내에 상기 발광체를 배치하는 것을 포함하고,

   상기 발광체 상에 상기 투명 수지층을 도포하는 것은, 상기 슬롯의 적어도 일부를 채우도록 상기 투명 수지층을 도포하는 것을 포함하는 발광 장치의 제조 방법.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 슬롯을 포함하는 패키지 바디를 제공하고,

    상기 슬롯 내에 UV 발광체를 배치하고,

    상기 UV 발광체 상에 상기 슬롯의 적어도 일부를 채우도록 투명 수지층을 도포하고,

    상기 투명 수지층이 형성된 패키지 바디를 제1 열처리하되, 상기 투명 수지층을 완전히 경화시키지 않고,

    상기 제1 열처리된 투명 수지층 상에 형광체를 형성하되, 상기 제1 열처리에 의해 상기 투명 수지층이 경화되어 상기 형광체는 상기 투명 수지층 내로 침투하지 않고,

    상기 투명 수지층에 달라붙지 않은 상기 형광체의 일부를 제거하여 형광체층을 형성하고,

    상기 형광체층 상에 보호 수지층을 형성하고,

    상기 보호 수지층이 형성된 패키지 바디를 제2 열처리하는 발광 장치의 제조 방법.
21. 삭제
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