KR20180017913A - 발광소자 패키지 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 성장용 기판 상에 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 반도체 발광부를 형성하는 단계; 상기 성장용 기판을 식각하여, 복수의 광방출창을 갖는 격벽 구조를 형성하는 단계; 상기 복수의 광방출창 내에 각각 형광체를 갖는 수지를 채워 넣는 단계; 및 상기 수지의 표면를 평탄화하여 복수의 파장변환부를 형성하는 단계; 를 포함하는 발광소자 패키지 제조방법을 제공한다.

Description

발광소자 패키지 제조방법{METHOD OF FABRICATING LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
본 발명의 기술적 사상은 발광소자 패키지 제조방법에 관한 것이다.
반도체 발광다이오드(LED)와 같은 발광소자는 조명 장치용 광원뿐만 아니라, 다양한 전자 제품의 광원으로 사용되고 있다. 특히, TV, 휴대폰, PC, 노트북 PC, PDA 등과 같은 각종 디스플레이 장치들을 위한 광원으로 널리 사용되고 있다.
종래의 디스플레이 장치는 주로 액정 디스플레이(LCD)로 구성된 디스플레이 패널과 백라이트로 구성되었으나, 최근에는 LED 소자를 그대로 하나의 픽셀로서 사용하여 백라이트가 별도로 요구되지 않는 형태로도 개발되고 있다. 이러한 디스플레이 장치는 컴팩트화할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 LCD에 비해 광효율도 우수한 고휘도 디스플레이를 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이 화면의 종횡비를 자유롭게 바꾸고 대면적으로 구현할 수 있으므로 다양한 형태의 대형 디스플레이로 제공할 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 색재현성이 향상된 발광소자 패키지 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예는, 성장용 기판 상에 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 반도체 발광부를 형성하는 단계; 상기 성장용 기판을 식각하여, 복수의 광방출창을 갖는 격벽 구조를 형성하는 단계; 상기 복수의 광방출창 내에 각각 형광체를 갖는 수지를 채워 넣는 단계; 및 상기 수지의 표면를 평탄화하여 복수의 파장변환부를 형성하는 단계; 를 포함하는 발광소자 패키지 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 성장용 기판 상에 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 복수의 반도체 발광부를 형성하는 단계; 상기 성장용 기판을 식각하여, 상기 복수의 반도체 발광부에 각각 대응되는 복수의 광방출창을 갖는 격벽 구조를 형성하는 단계; 상기 복수의 광방출창 내에 각각 적색, 녹색 및 청색 형광체 중의 어느 하나의 형광체를 갖는 수지를 디스펜싱하는 단계; 상기 수지 상에 투명 수지를 디스펜싱하는 단계; 및 상기 투명 수지의 표면를 평탄화하여 복수의 파장변환부를 형성하는 단계; 를 포함하는 발광소자 패키지 제조방법을 제공한다.
복수의 파장변환부의 표면을 평탄화함으로써, 색재현성이 향상된 발광소자 패키지 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 갖는 디스플레이 패널을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 평면도 및 배면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 발광소자 패키지의 I-I'선 및 II-II'선을 따라 절개하여 본 측 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 측 단면도이다.
도 8 내지 도 13은 도 6의 발광소자 패키지의 주요 제조공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 14 및 도 15는 도 7의 발광소자 패키지의 주요 제조공정을 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 갖는 디스플레이 패널을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 나타낸 평면도이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 평면도 및 배면도이고, 도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 발광소자 패키지의 I-I'선 및 II-II'선을 따라 절개하여 본 측 단면도이다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 디스플레이 패널(1)은 회로 기판(3)과, 회로 기판(3) 상에 배열된 발광소자 모듈(2)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광소자 모듈(2)은 적색(Red, R), 녹색(Green, G), 청색(Blue, B)의 광을 선택적으로 발광할 수 있는 복수의 발광소자 패키지(50)를 포함한다. 복수의 발광소자 패키지(50)는 각각 디스플레이 패널의 하나의 픽셀(pixel)을 구성할 수 있으며, 회로 기판(3) 상에 행과 열을 이루어 배열될 수 있다. 본 실시예에서는, 15×15의 발광소자 패키지(50)들로 배열된 형태를 예시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 실제로는 필요한 해상도에 따른 더 많은 수의 발광소자 패키지들(예, 1024×768, 1920×1080)이 배열될 수 있다.
발광소자 패키지(50)는 RGB의 광원에 해당하는 서브 픽셀을 포함할 수 있으며, 서브 픽셀들은 서로 이격되어 배치된 구조로 제공될 수 있다. 이에 대해서는, 이 후에 상세히 설명하기로 한다. 다만, 서브 픽셀의 색은 RGB로 한정되는 것은 아니며, CYMK(Cyan, Yellow, Magenta, Black)의 광원이 사용될 수도 있다.
실시에 따라서, 회로 기판(3)은 발광소자 모듈(2)의 각각의 발광소자 패키지(50)에 전원을 공급하도록 구성된 구동부 및 발광소자 패키지(50)를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
필요에 따라, 디스플레이 패널(1)은 회로 기판(3) 상에 배치된 제1 몰딩부(4)를 더 포함할 수 있다. 제1 몰딩부(4)는 블랙 매트릭스(black matrix)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 블랙 매트릭스는 상기 회로 기판의 둘레에 배치되어 발광소자 패키지(50)의 탑재영역을 정의하는 가이드 라인으로서 역할을 할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스는 블랙(black) 색상에 한정되는 것은 아니며 제품의 용도 및 사용처 등에 따라 백색(white) 매트릭스 또는 녹색(green) 등 다른 색깔로도 사용할 수 있으며 필요에 따라서는 투명 재질의 매트릭스를 사용할 수도 있다. 상기 백색 매트릭스는 반사 물질 또는 산란물질을 더 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스는 수지를 포함하는 폴리머, 세라믹, 반도체 또는 금속과 같은 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 발광소자 패키지(50)는 각각 제2 몰딩부(5)에 둘러싸이도록 배치될 수 있다. 제2 몰딩부(5)는 블랙 매트릭스(black matrix)로 이루어질 수 있으며, 제2 몰딩부(5)에 의해 둘러싸인 영역은 각각 발광소자 패키지(50)가 배치된 발광 영역으로 제공되는 반면에, 제2 몰딩부(5)의 외부 영역은 비발광 영역일 수 있다. 제2 몰딩부(5)는 각 발광소자 패키지(50)를 전기적으로 분리시켜, 각 발광소자 패키지(50)가 하나의 픽셀로서 서로 독립적으로 구동될 수 있도록 할 수 있다.
도 3 및 도 4와 함께, 도 5 및 도 6를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(50)는, 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)를 구비한 셀 어레이(CA)와, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)에 대응되도록 상기 셀 어레이(CA)의 일 면에 배치된 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)와, 상기 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)를 분리하는 격벽 구조(45)를 포함한다.
상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(13), 활성층(15) 및 제2 도전형 반도체층(17)과 같은 에피텍셜층을 포함한다. 이러한 에피택셜층들은 하나의 웨이퍼에서 동일한 공정에 의해 성장될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)의 활성층(15)은 동일한 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(15)은 청색 광(예, 440㎚∼460㎚) 또는 자외선 광(예, 380㎚∼440㎚)을 방출할 수 있다.
상기 셀 어레이(CA)는 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)를 각각 둘러싸는 절연부(21)를 포함한다. 상기 절연부(21)는 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)를 서로 전기적으로 분리시킬 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 절연부(21)는 상기 제1 및 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)와 함께 평탄한 공면(co-planar)을 이룰 수 있다.
상기 절연부(21)는 전기적으로 절연성을 갖는 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 절연부(21)는 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 질화물일 수 있다. 본 실시예에 채용된 절연부(21)는 추가적으로 광흡수율이 낮거나 반사성을 갖는 물질 또는 반사성 구조를 포함할 수 있다. 이러한 반사성 절연부(21)는 상호 광학적 간섭을 차단하여 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)의 독립적인 구동을 보장할 수 있다. 특정 예에서, 상기 절연부(21)는 서로 다른 굴절률을 갖는 복수의 절연막들이 교대로 적층된 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector) 구조를 포함할 수 있다. 이러한 DBR 구조는 상기 굴절률이 서로 다른 복수의 절연막들이 2회 내지 100회 반복하여 적층될 수 있다. 상기 복수의 절연막은 SiO2, SiN, SiOxNy, TiO2, Si3N4, Al2O3, ZrO2, TiN, AlN, TiAlN, TiSiN 등의 산화물 또는 질화물로부터 선택될 수 있다.
상기 반사성 절연부(21)와 상기 격벽 구조(45)는 서로 연결되어 배치될 수 있다. 이와 같이, 상기 반사성 절연부(21)와 상기 격벽 구조(45)는 셀 사이에서부터 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53) 사이까지 연장된 구조로 제공함으로써 전체 광 경로에서 셀간의 광간섭을 효과적으로 차단할 수 있다.
상기 발광소자 패키지(50)는 상기 셀 어레이(CA)의 타 면에 배치되며, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)에 전기적으로 연결된 전극부를 포함한다. 상기 전극부는 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)가 선택적으로 구동 가능하도록 구성된다.
본 실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전극부는 3개의 발광부(C1, C2, C3)에 각각 연결된 3개의 제1 전극 패드(31a, 31b, 31c)와, 3개 발광부(C1, C2, C3)에 공통으로 연결된 제2 전극 패드(32)를 포함할 수 있다.
상기 3개의 제1 전극 패드(31a, 31b, 31c)는 3개의 제1 연결 전극(27)에 의해 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)의 제1 도전형 반도체층(13)에 독립적으로 접속될 수 있다. 상기 제2 전극 패드(32)는 하나의 제2 연결 전극(28)에 의해 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)의 제2 도전형 반도체층(17)에 공통으로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 연결 전극(27, 28)은 상기 절연부(21)에 형성된 제1 및 제2 관통홀(H1, H2)을 통해서 제1 및 제2 도전형 반도체층(13, 17)에 각각 접속될 수 있다. 본 실시예에 채용된 전극부는 제1 및 제2 콘택 전극(23, 24)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(H1, H2)은 제1 및 제2 콘택 전극(23, 24)의 일부를 노출시켜 상기 제1 및 제2 연결 전극과 접속될 수 있다. 상기 제1 연결 전극(27)은 3개의 제1 관통홀(H1)에 개별적으로 형성되는 반면에, 상기 제2 연결 전극(28)은 3개의 제2 관통홀(H2)에 형성된 부분이 서로 연결되도록 형성될 수 있다. 이러한 전극부는 셀 및 전극 패드의 배열에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상기 발광소자 패키지(50)는 상기 반도체 발광부 어레이(CA)를 포장하면서 상기 제1 전극 패드(31a, 31b, 31c)와 제2 전극 패드(32)를 노출시키는 인캡슐레이션(34)을 포함할 수 있다. 상기 인캡슐레이션(34)은 상기 발광소자 패키지(50)를 견고하게 지지하기 위해서 높은 영률(Young's Modulus)을 가질 수 있다. 또한, 상기 인캡슐레이션(34)은 상기 반도체 발광부(C1, C2, C3)로부터 열을 효과적으로 방출하기 위하여 높은 열 전도도를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 인캡슐레이션(34)은 에폭시 수지 또는 실리콘(silicone) 수지일 수 있다. 또한, 상기 인캡슐레이션(34)은 빛을 반사시키기 위한 광반사성 입자를 포함할 수 있다. 상기 광반사성 입자로는 이산화 티타늄(TiO2) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 격벽 구조(45)는 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)에 대응되는 위치에 제1 내지 제3 광방출창(W1, W2, W3)을 갖는다. 상기 제1 내지 제3 광방출창(W1, W2, W3)은 각각 상기 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)를 형성하기 위한 공간으로 제공될 수 있다. 상기 격벽 구조(45)는 상기 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)를 투과하는 광이 서로 간섭하지 않도록 광차단 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 격벽 구조(45)는 블랙 매트릭스(black matrix) 를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 격벽 구조(45)의 상면은 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)의 표면과 공면(co-planar, SP)를 이룰 수 있다. 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)에서 각각 녹색 광, 청색 광 및 적색 광이 제공될 때에, 격벽 구조(45)는 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)에서 유효한 백색광이 방출되도록 하기 위해서 적어도 약 32um 의 높이(PH1)를 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)는 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)로부터 방출되는 광을 조정하여 각각 서로 다른 색의 광으로 변환시킬 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)는 각각 녹색 광, 청색 광 및 적색 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)의 상면은 각각 평탄한 표면을 가지며, 서로 평탄한 공면(SP)을 공유하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)의 상면은 상기 격벽 구조(45)의 상면과도 공면(SP)을 공유하도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)가 평탄한 상면을 가지므로, 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)의 표면을 평탄화하기 위하여 두꺼운 몰딩층을 추가적으로 형성하는 과정이 생략될 수 있다. 또한, 두꺼운 몰딩층이 생략되므로, 발광소자 패키지를 웨이퍼 레벨에서 제조하는 과정에서 발생할 수 있는 휩(warpage)현상이 발생하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 이러한 발광소자 패키지(50)는 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)의 표면이 평탄화하므로, 발광소자 패키지(50)의 설계시에 의도하였던 광특성을 발휘할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)는 각각 다층으로 이루어질 수 있다. 본 실시예와 같이, 상기 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)가 각각 2개의 층으로 이루어진 경우에, 제1 형광체층(51a, 52a, 53a)의 표면에는 오목한 곡면이 형성될 수 있다. 제1 형광체층(51a, 52a, 53a)의 상부에는 제2 형광체층(51b, 52b, 53b)이 배치될 수 있다. 실시예에 따라서는 제2 형광체층(51b, 52b, 53b)에 백색광을 제공할 수 있도록 녹색, 청색 및 적색 형광체가 혼합된 층으로 구성될 수 있으며, 형광체가 혼합되지 않은 투명 수지층으로 대체될 수도 있다.
본 실시예와 같이, 상기 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)가 청색 광을 방출하는 경우에, 상기 제1 및 제3 파장변환부(51, 53)는 각각 녹색 및 적색 형광체(P1, P3)를 갖는 제1 형광체층(51a, 53a)을 포함할 수 있다. 상기 제1 형광체층(51a, 53a)은 각각 녹색 또는 적색 형광체(P1, P3)가 혼합된 광투과성 액상 수지를 제1 및 제3 광방출창(W1, W2)에 디스펜싱함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 형광체층(51a, 53a)의 표면에는 광투과성 액상 수지가 경화하는 과정에서 표면장력에 의해 표면에 오목한 곡면이 형성될 수 있다.
필요에 따라, 상기 제1 및 제3 파장변환부(51, 53)는 각각 제 1 형광체층(51a, 53a)과 제2 형광체층(51b, 53b) 사이에 청색 광을 선택적으로 차단하는 광 필터층(51c, 53c)을 더 포함할 수 있다. 상기 광 필터층(51c, 53c)을 이용함으로써 제1 및 제3 광방출창(W1, W3)에서는 청색광이 제거된 광을 제공할 수 있다.
제2 파장변환부(52)는 형광체가 혼합되지 않은 광투과성 액상 수지를 디스펜싱함으로써 형성될 수 있으나, 실시예에 따라서는, 제2 파장변환부(52)에 청색 광의 색좌표를 조절하기 위한 청색 또는 청록색(예, 480㎚~520㎚) 형광체를 포함할 수 있다. 이러한 형광체는 제2 파장변환부(52)에 의해 제공될 청색 광의 색좌표를 조절하는 목적으로 채용되므로, 다른 색으로 변환하기 위한 제1 및 제3 파장변환부(51, 53)에 혼합된 형광체의 양보다는 적은 양의 형광체가 혼합될 수 있다. 실시예에 따라서는, 제2 파장변환부(52)는 제1 및 제2 형광체층(52a, 52b)으로 구성될 수 있으며, 제2 형광체층(52b)에는 백색광을 제공할 수 있도록 녹색, 청색 및 적색 형광체가 포함될 수 있으나, 형광체가 혼합되지 않은 투명 수지층으로 대체될 수도 있다. 상기 제1 형광체층(52a)은 청색 또는 청녹색 형광체(P2)가 혼합된 광투과성 액상 수지를 제2광방출창(W2)에 디스펜싱함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 형광체층(52a)의 표면에는 광투과성 액상 수지가 경화하는 과정에서 표면장력에 의해 표면에 오목한 곡면이 형성될 수 있다.
필요에 따라, 상기 제1 및 제3 파장변환부(51, 52) 상에는 원하는 파장대역의 광을 선택적으로 투과시키는 컬러 필터층(61, 62)을 더 배치될 수 있다. . 컬러 필터층(161, 62)을 이용함으로써 제1 및 제3 파장변환부(51, 52)에서 원하는 녹색 광 및 적색 광만을 제공할 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)의 표면에는 형광체의 열화를 방지하기 위한 수지층(70)이 배치될 수 있다. 수지층(70)은 스핀-코팅(spin-coating)법에 의해 형성될 수 있으며, 약 50um이하의 두께(EH1)로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 측 단면도이다. 본 실시예는 앞서 설명한 실시예와 제1 내지 제3 파장변환부(151, 152, 153)를 이루는 형광체의 구성이 상이한 차이점이 있다. 필요에 따라, 상기 제1 내지 제3 파장변환부(151, 152, 153) 상에는 원하는 파장대역의 광을 선택적으로 투과시키는 컬러 필터층(61, 62)을 더 배치될 수 있다. 다른 구성은 앞서 설명한 실시예와 같은 구성이므로 자세한 설명은 생략한다. 본 실시예의 경우, 제1 내지 제3 파장변환부(151, 152, 153)에 백색광을 제공할 수 있도록 녹색, 청색 및 적색 형광체가 혼합된 형광체(P4)를 액상수지에 혼합하여 디스펜싱함으로써 형성될 수 있다. 실시예에 따라서는, 청색 광이 방출되는 제2 파장변환부(152)에 투명 수지층(152a)이 배치될 수 있다.
다음으로, 도 8 내지 도 13을 참조하여, 일 실시예의 발광소자 패키지의 제조방법에 대해 설명한다. 도 8 내지 도 13은 도 4의 발광소자 패키지의 주요 제조공정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 이 중 도 9는 도 8의 III-III'를 기준으로 절개한 측단면도이다.
구체적으로 상기 발광소자 패키지의 제조방법은 웨이퍼 레벨 칩스케일 패키지(Chip Scale Package)의 제조방법에 대한 것이다. 칩 스케일 패키지는 실질적으로 반도체 발광소자와 동일한 수준의 패키지 사이즈를 달성할 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널에 이용되는 경우, 화소 사이즈 및 화소 피치를 감소시켜 고해상도의 디스플레이 패널을 제조할 수 있다. 또한, 웨이퍼 레벨로 모든 공정이 이루어지기 때문에 대량 생산에 적합하며, 반도체 발광부와 함께, 형광체를 포함하는 파장변환부나 필터와 같은 광학 구조를 일체형으로 제조할 수 있다는 장점도 갖고 있다.
먼저, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 성장용 기판인 웨이퍼(S) 상에, 제1 도전형 반도체층(13), 활성층(15) 및 제2 도전형 반도체층(17)을 포함하는 복수의 반도체 발광부(C1, C2, C3), 반도체 발광부(C1, C2, C3)를 각각 둘러싸는 절연부(21), 연결 전극(28) 및 인캡슐레이션(34)이 구비된 셀 어레이(CA)를 준비한다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)에 대응되는 성장용 기판의 일 영역을 식각하여 제1 내지 제3 광방출창(W1, W2, W3)을 갖는 격벽 구조(45)를 형성하고, 제1 및 제3 광방출창(W1, W3)에 각각 녹색 및 적색 형광체(P1, P3)와 같은 파장변환물질이 혼합된 광투과성 액상 수지를 디스펜싱하여 제1 형광체층(51a, 53a)를 형성한다. 또한, 제2 광 방출창(W2)에 청색 광의 색좌표를 조절하기 위한 청색 또는 청록색(예, 480㎚~520㎚) 형광체(P2)가 혼합된 광투과성 액상 수지를 디스펜싱하여 제1 형광체층(52a)를 형성한다. 실시예에 따라서는, 형광체가 혼합되지 않은 광투과성 액상 수지만을 디스펜싱할 수도 있다. 이러한 제1 형광체층(51a, 52a, 53a)의 표면에는 액상 수지가 경화되는 과정에서 표면장력에 의해 오목한 곡면이 형성될 수 있으며, 이러한 곡면은 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)에서 방출되는 광의 광특성을 왜곡하여 발광소자 패키지의 색재현성을 감소시키는 문제를 야기할 수 있다. 본 실시예는 후속 공정을 통해, 이와 같은 제1 형광체층(51a, 52a, 53a) 상에 추가적인 수지층을 디스펜싱하고 평탄화하거나, 제1 형광체층(51a, 52a, 53a)을 직접 평탄화하여 이러한 문제점을 해소할 수 있다. 필요에 따라, 상기 제1 및 제3 파장변환부(51, 53)에는 활성층(15)에서 방출된 청색 광을 선택적으로 차단하는 광 필터층(51c, 53c)을 더 포함할 수 있다.
다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 격벽 구조(45)의 상단(45a)을 덮도록 투광성 수지층(E)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 투광성 수지층(E)은 에폭시 수지 또는 실리콘(silicone) 수지 등과 같은 광투과성 수지를 도포함으로써 형성될 수 있다.
다음으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 그라인더(G)를 이용하여 격벽 구조(45) 및 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)를 균일한 높이(PH1)로 그라인딩함으로써 평탄화한다. 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)는 유효한 백색광이 방출되도록 하기 위해서 적어도 약 32um 의 높이(PH1)로 평탄화될 수 있다. 격벽 구조(45) 및 제1 내지 제3 파장변환층(51, 52, 53)을 평탄화하는 공정은 그라인딩 이외에도 폴리싱, 기계적 화학적 연마법(CMP)이 사용될 수 있다. 투광성 수지층(E)의 표면만을 그라이딩할 수 있으나, 실시예에 따라서는, 제1 형광체층(51a, 52a, 53a)의 적어도 일 영역이 노출되도록, 제1 내지 제3 파장변환부(51, 52, 53)의 표면을 그라인딩할 수도 있다. 이와 같은 과정을 통해, 제1 내지 제3 파장변환층(51, 52, 53)의 표면을 평탄화하면, 이전 단계에서 제1 형광체층(51a, 52a, 53a)의 표면에 형성된 오목한 곡면에 의해 발광소자 패키지의 광특성이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 및 제3 광방출창(W1, W3)에 각각 컬러 필터층(61, 62)을 배치하고, 그 위에 수지층(70)을 스핀 코팅법에 의해 도포한 후, 개별 반도체 발광소자 단위로 절단(S)하면, 도 5 및 도 6에 도시된 발광소자 패키지(50)를 제조할 수 있다.
다음으로, 일 실시예에 의한 발광소자 패키지 제조방법에 대해 설명한다. 도 14 및 도 15는 도 7의 발광소자 패키지의 주요 제조공정을 개략적으로 나타낸 측단면도이다. 이전 단계는 앞서 설명한 실시예의 도 9와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
다음으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 반도체 발광부(C1, C2, C3)에 대응되는 성장용 기판의 일 영역을 식각하여 제1 내지 제3 광방출창(W1, W2, W3)을 갖는 격벽 구조(45)를 형성하고, 제1 내지 제3 광방출창(W1, W2, W3)에 각각 녹색, 청색 및 적색 형광체(P4)가 혼합된 광투과성 액상 수지를 격벽 구조(45)의 상단(45a)보다 큰 높이로 디스펜싱한다. 이때, 표면 장력에 의해 액상 수지의 표면에는 볼록한 곡면이 형성될 수 있다. 실시예에 따라서는 적어도 하나의 광방출창의 하부에 투명 수지층을 먼저 디스펜싱 할 수도 있다. 본 실시예에서는 제2 광방출창(W2)에 투명 수지층(152a)이 디스펜싱된 것으로 도시하였다. 투명 수지층(152a)으로 에폭시 수지 또는 실리콘(silicone) 수지 등과 같은 광투과성 수지가 사용될 있다.
다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 그라인더(G)를 이용하여 격벽 구조(45) 및 제1 내지 제3 파장변환층(151,152,153)을 균일한 높이(PH1)로 평탄화한다. 앞서 설명한 실시예와 마찬가지로, 제1 내지 제3 파장변환부(151,152,153)는 유효한 백색광이 방출되도록 하기 위해서 적어도 약 32um 의 높이(PH1)로 평탄화될 수 있다. 격벽 구조(45) 및 제1 내지 제3 파장변환층(151,152,153)을 평탄화하는 공정은 그라인딩, 폴리싱 및 기계적 화학적 연마법(CMP)이 사용될 수 있다.
다음으로, 제1 내지 제3 광방출창(W1, W2, W3)에 각각 컬러 필터층(161, 162, 163)을 배치하고, 그 위에 수지층(70)을 스핀 코팅법에 의해 도포한 후, 개별 반도체 발광소자 단위로 절단하면, 도 7에 도시된 발광소자 패키지(150)를 제조할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1: 디스플레이 패널
2: 발광소자 모듈
3: 회로 기판
4, 5: 몰딩부
50: 발광소자 패키지
CA: 셀 어레이
C1-C3: 제1 내지 제3 반도체 발광부
W1-W3: 제2 내지 제3 광발광창

Claims (10)

  1. 성장용 기판 상에 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 반도체 발광부를 형성하는 단계;
    상기 성장용 기판을 식각하여, 복수의 광방출창을 갖는 격벽 구조를 형성하는 단계;
    상기 복수의 광방출창 내에 각각 형광체를 갖는 수지를 채워 넣는 단계; 및
    상기 수지의 표면를 평탄화하여 복수의 파장변환부를 형성하는 단계; 를 포함하는 발광소자 패키지 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 형광체를 갖는 수지를 채워 넣은 단계는,
    상기 광방출창 내에 제1 형광체를 갖는 수지를 디스펜싱하는 단계; 및
    상기 광방출창 내의 상기 제1 형광체를 갖는 수지 상에, 제2 형광체를 갖는 수지를 디스펜싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 형광체는 적색, 녹색 및 청색 형광체 중의 어느 하나를 포함하며,
    상기 제2 형광체는 적색, 녹색 및 청색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 형광체를 갖는 수지를 채워 넣은 단계는,
    상기 광방출창 내에 형광체를 갖는 수지를 디스펜싱하는 단계; 및
    상기 광방출창 내의 상기 제1 형광체를 갖는 수지 상에 투명 수지를 디스펜싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수지의 표면을 평탄화하는 단계는,
    상기 제1 형광체의 표면이 노출되는 높이까지 평탄화하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 형광체를 갖는 수지를 채워 넣은 단계는,
    상기 광방출창 내에 형광체를 갖는 수지를 디스펜싱하되, 상기 수지의 표면이 표면 장력에 의해 볼록하게 돌출되도록 디스펜싱하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 형광체를 갖는 수지를 채워 넣은 단계는,
    상기 복수의 광방출창 중 적어도 하나의 광방출창에 투명 수지를 디스펜싱하는 단계; 및
    상기 광방출창 내의 상기 투명 수지의 상에 형광체를 갖는 수지를 디스펜싱하되, 상기 수지의 표면이 표면 장력에 의해 볼록하게 돌출되도록 디스펜싱하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수지의 표면을 평탄화하는 단계는,
    상기 격벽 구조의 높이가 적어도 약 32um 이상이 되도록 평탄화하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수지의 표면을 평탄화하는 단계는,
    그라인딩, 폴리싱 또는 화학적 기계적 연마법 중 적어도 하나의 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  10. 성장용 기판 상에 각각 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 복수의 반도체 발광부를 형성하는 단계;
    상기 성장용 기판을 식각하여, 상기 복수의 반도체 발광부에 각각 대응되는 복수의 광방출창을 갖는 격벽 구조를 형성하는 단계;
    상기 복수의 광방출창 내에 각각 적색, 녹색 및 청색 형광체 중의 어느 하나의 형광체를 갖는 수지를 디스펜싱하는 단계;
    상기 수지 상에 투명 수지를 디스펜싱하는 단계; 및
    상기 투명 수지의 표면를 평탄화하여 복수의 파장변환부를 형성하는 단계; 를 포함하는 발광소자 패키지 제조방법.


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