JP2011166140A - 発光素子パッケージ及び照明システム - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、発光素子パッケージ及び照明システムを提供するためのものである。
【解決手段】本発明に従う発光素子パッケージは、キャビティを含むサブマウントと、上記キャビティの内部に配置される発光素子チップと、上記発光素子チップと電気的に連結される電極と、上記キャビティの表面に形成される反射層と、上記反射層の上に誘電体パターンと、上記キャビティを埋める封入材と、を含む。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に従う発光素子パッケージは、キャビティを含むサブマウントと、上記キャビティの内部に配置される発光素子チップと、上記発光素子チップと電気的に連結される電極と、上記キャビティの表面に形成される反射層と、上記反射層の上に誘電体パターンと、上記キャビティを埋める封入材と、を含む。
【選択図】図１
Description
本発明は、発光素子パッケージ及び照明システムに関するものである。
発光素子（Light Emitting Device：ＬＥＤ）は、電気エネルギーが光エネルギーに変換される特性のｐ−ｎ接合ダイオードを周期律表上でIII族とV族の元素が化合して生成できる。ＬＥＤは、化合物半導体の組成比を調節することによって多様なカラーの具現が可能である。
発光素子は、順方向電圧印加時、ｎ層の電子とｐ層の正孔（hole）とが結合して伝導帯（Conduction band）と価電帯（Valance band）のエネルギーギャップに該当するだけのエネルギーを発散するが、このエネルギーは主に熱や光の形態で放出され、光の形態で発散されれば発光素子となるものである。
発光素子（ＬＥＤ）光量の向上は、発光素子チップ（LED Chip）効率増加の他にもチップを囲んでいるパッケージの損失を減らすことも重要である。
したがって、パッケージの側面及び底部分を高反射率を有するＡｇ系列の反射層（鏡）で製作できる。
ところが、従来技術によれば、平らな金属鏡は光を本来の方向の通り反射する役割のみするだけであり、光の拡散機能または光の回折機能のないので、封入材と空気との境界面で光を抽出する役割ができないという限界がある。
また、従来技術によれば、反射層の反射率の保存のために酸化防止膜を塗布するようになるが、このような酸化防止膜の厚さに指数的に反比例し、反射率が減少する問題がある。
本発明の目的は、反射率が維持され、かつ光の拡散または回折機能を有する発光素子パッケージ及び照明システムを提供することにある。
本発明に従う発光素子パッケージは、キャビティを含むサブマウントと、上記キャビティの内部に配置される発光素子チップと、上記発光素子チップと電気的に連結される電極と、上記キャビティの表面に形成される反射層と、上記反射層の上の誘電体パターンと、上記キャビティを埋める封入材と、を含む。
また、本発明に従う発光素子パッケージは、キャビティを含むサブマウントと、上記キャビティの内部に配置される発光素子チップと、上記発光素子チップと電気的に連結される電極と、上記キャビティの表面に形成される反射層と、上記反射層の上の第２誘電体層と、上記キャビティを埋める封入材と、を含むことができる。
また、本発明に従う照明システムは、基板と、上記基板の上に設けられた上記発光素子パッケージを具備する発光モジュールと、を含む。
以下、本発明の実施形態に従う発光素子パッケージ及び照明システムを添付の図面を参照しつつ説明する。
本発明を説明するに当たって、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
（実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
図１は、本発明の第１実施形態に従う発光素子パッケージの断面図である。
第１実施形態に従う発光素子パッケージ２００は、キャビティ（Ｃ）を含むサブマウント２１０、上記サブマウントの上に形成された発光素子チップ１００、上記キャビティの側面に形成された反射層２２０、上記反射層２２０の上に形成された誘電体パターン２４０、及び上記キャビティ（Ｃ）を埋める封入材２５０を含むことができる。
上記誘電体パターン２４０は、上記封入材２５０と屈折率が異なることがある。例えば、上記誘電体パターン２４０は、封入材２５０の屈折率より大きくても小さくてもよく、屈折率の差が大きいほど誘電体パターン２４０の光の拡散機能が作用するようになり、これによって封入材２５０と空気との境界面で発生する全反射過程による光の再進入確率を低めて、最終の光抽出効率の向上に寄与できる。
例えば、封入材２５０がシリコンゲル（Si gel）の場合、誘電体パターン２４０の屈折率は約１．４以下、または約１．４以上の屈折率を有することができるが、これに限定されるのではない。
上記誘電体パターン２４０は、約５０ｎｍ乃至約３，０００ｎｍの周期を有することによって、光の回折または拡散効果を有することができる。
上記誘電体パターン２４０は、酸化物（Oxide）系列の誘電体、窒化物（Nitride）系列の誘電体、または弗化物（Fluoride）系列の誘電体のうち、少なくとも１つでありえるが、これに限定されるのではない。
上記封入材２５０は蛍光体を含むことができるが、必ずこれに限定されるのではない。例えば、青色（Blue）発光素子、緑色（Green）発光素子、紫外線（ＵＶ）発光素子などは蛍光体を必要としないが、白色（white）発光素子の場合には蛍光体を含んだ封入材を形成することができる。
一方、蛍光体を必要とする場合に、実施形態はパッケージ工程前にチップ工程で蛍光体層が発光素子チップ１００の上に形成できる。例えば、上記発光素子チップ１００は、コンフォーマルコーティング（conformal coating）などにより均一な厚さを有する蛍光体層（図示せず）を発光素子チップの上に含むことができ、蛍光体層を含んだ状態でパッケージ工程によりサブマウントに付着できる。
実施形態で、反射層２２０と発光素子チップ１００との間に、酸化膜、窒化膜などで形成された絶縁層２９０が介されて上記反射層２２０と上記発光素子チップ１００との間の電気的な短絡を防止することができる。上記絶縁層２９０は、上記反射層２２０の高さ以上で形成されることができ、上記誘電体パターン２４０と上記発光素子チップ１００との間にも形成できるが、これに限定されるのではない。
図６は、本発明の第２実施形態に従う発光素子パッケージ２０２の断面図である。
第２実施形態は、図５のように反射層の酸化を防止し、誘電体パターンの回折効果を増大させるために、上記反射層２２０の上に第２誘電体層２３０を含み、上記誘電体パターン２４０は、上記第２誘電体層２３０の上に形成できる。
実施形態に従う発光素子パッケージによれば、誘電体パターンを含む反射層がＬＥＤパッケージ内に導入されて、本来の反射層の反射率は維持し、かつ発光された光の拡散機能を有することができる。したがって、封入材（Encapsulant）と空気との境界面で発生する全反射過程による光の再進入確率を低めて、最終の光抽出効率の向上に寄与できる。
以下、図２乃至図５を参照して第１実施形態に従う発光素子パッケージの製造方法を説明する。以下、製造方法の説明はその工程段階の順序が限定されるのでなく、説明される順序と異なるように工程を進行させることができる。
まず、図２のようにサブマウント２１０を用意し、上記サブマウント２１０を一部除去してキャビティ（Ｃ）を形成することができる。 上記サブマウント２１０は、アイソレーション工程が進行できる。
上記サブマウント２１０は、熱膨張係数が発光素子チップ材料の熱膨張係数と類似し、熱伝導度に優れる材質でありうる。例えば、上記サブマウント２１０は、シリコン材質、合成樹脂材質、または金属材質を含んで形成できる。例えば、サブマウント２１０は、シリコン（Ｓｉ）で形成できるが、これに限定されるのではなく、サブマウント２１０にＰＣＢまたは低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）などが利用できる。
次に、図３と上記サブマウント２１０に第１電極層（図示せず）及び第２電極層（図示せず）を形成することができる。上記第１電極層及び第２電極層は、互いに電気的に分離され、上記発光素子チップ１００に電源を提供する役割をし、上記発光素子チップ１００で発生した熱を外部に排出させる役割をすることもできる。また、上記サブマウント２１０の内にツエナーダイオードなどの静電気（ＥＳＤ）防止のための素子を含むことができるが、これに限定されるのではない。
また、上記第１電極層及び第２電極層は、サブマウント２１０の下面に形成されることもでき、ビアホールを通じて発光素子チップ１００と電気的に連結されることもできる。
以後、上記サブマウント２１０のキャビティの側面に反射層２２０を形成することができる。上記反射層２２０は、高反射率のＡｇまたはＡｇ系列の化合物で塗布して形成できるが、これに限定されるのではない。
次に、上記反射層２２０の上に誘電体パターン２４０を形成する。
例えば、上記誘電体パターン２４０を形成するために、上記反射層２２０の上に第１誘電体層（図示せず）を形成する。以後、上記第１誘電体層を乾式または湿式エッチングして誘電体パターン２４０が形成できるが、これに限定されるのではない。
または、上記誘電体パターン２４０を形成するために、上記反射層２２０の上にマスクパターン（図示せず）を形成し、上記マスクパターンの間の上記反射層２２０の上に誘電体パターン２４０を形成し、上記マスクパターンを除去（lift-off）することができる。
この際、上記誘電体パターン２４０は、約５０ｎｍ乃至約３，０００ｎｍの周期を有することによって、光の回折または拡散効果を有することができる。
また、上記誘電体パターン２４０は、酸化物（Oxide）系列の誘電体、窒化物（Nitride）系列の誘電体、または弗化物（Fluoride）系列の誘電体のうちの少なくとも１つでありえるが、これに限定されるのではない。
実施形態に従う発光素子パッケージ及びその製造方法によれば、誘電体パターン２４０を含む反射層がＬＥＤパッケージの内に導入されて、本来の反射層の反射率は維持し、かつ発光された光の拡散機能を有することができる。したがって、封入材（Encapsulant）と空気との境界面で発生する全反射過程による光の再進入確率を低めて、最終の光抽出効率の向上に寄与できる。
次に、上記サブマウント２１０の上に発光素子チップ１００を付着する。
図４は、本発明の実施形態における発光素子チップ１００の拡大例示図である。
上記発光素子チップ１００は、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰなどの物質で形成できる。 例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＡｌＧａＡｓなどを使用することができるが、これに限定されるのではない。
上記発光素子チップ１００は、垂直型発光素子チップでありえるが、これに限定されるのでなく、水平型チップまたはフリップチップも可能である。上記発光素子チップ１００は、第２導電型半導体層１１６、活性層１１４、及び第１導電型半導体層１１２を含む発光構造物を含むことができる。
以下、図４を参照して実施形態における発光素子チップ１００の製造方法を説明する。
まず、第１基板（図示せず）を用意する。上記第１基板は、伝導性基板または絶縁性基板を含み、例えば上記第１基板は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅ、及びＧａ２Ｏ３のうち、少なくとも１つを使用することができる。上記第１基板の上には凹凸構造が形成されることができ、これに対して限定するのではない。
上記第１基板に対して湿式洗浄を行って表面のドーパントを除去することができる。
以後、上記第１基板の上に第１導電型半導体層１１２、活性層１１４、及び第２導電型半導体層１１６を含む発光構造物１１０を形成することができる。
上記第１導電型半導体層１１２は、第１導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族化合物半導体で具現されることができ、上記第１導電型半導体層１１２がＮ型半導体層の場合、上記第１導電型ドーパントはＮ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、及びＴｅを含むことができるが、これに限定されるのではない。
上記第１導電型半導体層１１２は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。
上記第１導電型半導体層１１２は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰのうち、いずれか１つ以上で形成できる。
上記第１導電型半導体層１１２は、化学蒸着方法（ＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、スパッタリング、または水酸化物蒸気相エピタキシー（ＨＶＰＥ）などの方法を使用してＮ型ＧａＮ層を形成することができる。また、上記第１導電型半導体層１１２は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びシリコン（Ｓｉ）のようなｎ型ドーパントを含むシランガス（ＳｉＨ４）が注入されて形成できる。上記活性層１１４は、第１導電型半導体層１１２を通じて注入される電子と以後に形成される第２導電型半導体層１１６を通じて注入される正孔とが互いに出会い活性層（発光層）物質固有のエネルギーバンドにより決定されるエネルギーを有する光を放出する層である。
上記活性層１１４は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）、量子線（Quantum Wire）構造、または量子点（Quantum Dot）構造のうち、少なくともいずれか１つで形成できる。例えば、上記活性層１１４は、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）が注入されて多重量子井戸構造が形成できるが、これに限定されるのではない。
上記活性層１１４の井戸層／障壁層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）、／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのうち、いずれか１つ以上のペア構造で形成できるが、これに限定されるのではない。上記井戸層は、上記障壁層のバンドギャップより低いバンドギャップを有する物質で形成できる。
上記活性層１１４の上または／及び下には導電型クラッド層が形成できる。上記導電型クラッド層は、ＡｌＧａＮ系半導体で形成されることができ、上記活性層１１４のバンドギャップより高いバンドギャップを有することができる。
上記第２導電型半導体層１１６は、第２導電型ドーパントがドーピングされた３族−５族元素の化合物半導体、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質を含むことができる。上記第２導電型半導体層１１６は、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択できる。上記第２導電型半導体層１１６がＰ型半導体層の場合、上記第２導電型ドーパントはＰ型ドーパントとして、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができる。上記第２導電型半導体層１１６は、単層または多層で形成されることができるが、これに対して限定するのではない。
上記第２導電型半導体層１１６は、チャンバーにトリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びマグネシウム（Ｍｇ）のようなｐ型ドーパントを含むビセチルサイクロペンタジエニルマグネシウム（ＥｔＣｐ２Ｍｇ）｛Ｍｇ（Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４）２｝が注入されてｐ型ＧａＮ層が形成できるが、これに限定されるのではない。
実施形態で、上記第１導電型半導体層１１２はＮ型半導体層、上記第２導電型半導体層１１６はＰ型半導体層で具現できるが、これに限定されるのではない。また、上記第２導電型半導体層１１６の上には上記第２導電型と反対の極性を有する半導体、例えばＮ型半導体層（図示せず）を形成することができる。これによって、発光構造物１１０は、Ｎ−Ｐ接合構造、Ｐ−Ｎ接合構造、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合構造、Ｐ−Ｎ−Ｐ接合構造のうち、いずれか１構造で具現できる。
以後、上記第２導電型半導体層１１６の上に第２電極層１２０を形成する。
上記第２電極層１２０は、オーミック層（図示せず）、反射層（図示せず）、接合層（図示せず）、伝導性支持基板（図示せず）などを含むことができる。
例えば、上記第２電極層１２０はオーミック層を含むことができ、上記オーミック層は上記発光構造物１１０にオーミック接触されて発光構造物に電源が円滑に供給されるようにすることができ、単一金属、金属合金、金属酸化物などを多重で積層して形成できる。
例えば、上記オーミック層は、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、ＩＺＴＯ（indium zinc tin oxide）、ＩＡＺＯ（indium aluminum zinc oxide）、ＩＧＺＯ（indium gallium zinc oxide）、ＩＧＴＯ（indium gallium tin oxide）、ＡＺＯ（aluminum zinc oxide）、ＡＴＯ（antimony tin oxide）、ＧＺＯ（gallium zinc oxide）、ＩＺＯＮ（IZO Nitride）、ＡＧＺＯ（Al-Ga ZnO）、ＩＧＺＯ（In-Ga ZnO）、ＺｎＯ、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＮｉＯ、ＲｕＯｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つを含んで形成されることができるが、このような材料に限定されるのではない。
また、上記第２電極層１２０は反射層を含んで上記発光構造物１１０から入射される光を反射させて、光抽出効率を改善させることができる。
例えば、上記反射層は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆのうち、少なくとも１つを含む金属または合金で形成できる。また、上記反射層は、上記金属または合金とＩＺＯ、ＩＺＴＯ、ＩＡＺＯ、ＩＧＺＯ、ＩＧＴＯ、ＡＺＯ、ＡＴＯなどの透光性伝導性物質を用いて多層で形成することができ、例えば、ＩＺＯ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ、ＩＺＯ／Ａｇ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ／Ｎｉなどで積層できる。
また、上記第２電極層１２０は接合層を含む場合、上記反射層が接合層の機能をするか、バリア金属またはボンディング金属などを含むことができる。例えば、上記接合層は、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＴａのうち、少なくとも１つを含むことができる。
また、第２電極層１２０は伝導性支持基板を含むことができる。上記伝導性支持基板は、上記発光構造物１１０を支持し、上記発光構造物１１０に電源を提供することができる。上記伝導性支持基板（図示せず）は電気伝導性に優れる金属、金属合金、または伝導性半導体物質からなることができる。
例えば、上記伝導性支持基板は、銅（Ｃｕ）、銅合金（Ｃｕ Alloy）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、キャリアウエハ（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ等）のうち、少なくとも１つを含むことができる。
上記伝導性支持基板の厚さは、上記発光素子の設計に従って変わることができるが、例えば、３０μm乃至５００μmの厚さを有することができる。
上記伝導性支持基板を形成させる方法は、電気化学的な金属蒸着方法、メッキ方法やユーテクティックメタルを用いたボンディング方法などを使用することができる。
次に、上記第１導電型半導体層１１２が露出されるように上記第１基板を除去する。上記第１基板を除去する方法は、レーザリフトオフ（Laser Lift Off）方法または化学的リフトオフ（Chemical Lift Off）方法を利用することもできる。また、上記第１基板は物理的に研磨することによって除去することができる。
次に、上記発光素子チップ１００の上記サブマウント２１０の上への付着は、高分子接着体を用いて発光素子チップを接着する方法、または発光素子チップにプレーティングされたユーテクティックメタルを用いる方法などにより進行できる。
例えば、工程性に優れるシルバー伝導性エポキシ（Ag conductive epoxy）によるソルダリング（soldering）により発光素子チップを付着するか、高熱伝導性を必要とする場合にはユーテクティック接合方式を採用できるが、これに限定されるのではない。
また、上記発光素子チップ１００は、ワイヤ（図示せず）を介して上記第１電極層及び／または第２電極層と電気的に連結できる。
次に、図４のように上記キャビティ（Ｃ）に封入材２５０を埋めることができる。
上記封入材２５０の封入方法には、ディスペンシング、キャスティングモールディング、トランスファーモールディング方法、真空プリンティング方法などにより進行できる。
上記封入材２５０は、エポキシ封入材やシリコン封入材などにより形成できるが、これに限定されるのではない。
上記封入材２５０の屈折率は、上記誘電体パターン２４０の屈折率と異なることがある。例えば、上記封入材２５０の屈折率は、上記誘電体パターン２４０の屈折率より大きいか小さいことがあり、相互間の屈折率の差が大きいほど誘電体パターン２４０の光の拡散機能が作用するようになり、これによって封入材２５０と空気との境界面で発生する全反射過程による光の再進入確率を低めて、最終の光抽出効率の向上に寄与できる。
例えば、封入材２５０がシリコンゲル（Si gel）の場合、誘電体パターン２４０の屈折率は、約１．４以下、または約１．４以上の屈折率を有することができるが、これに限定されるのではない。
上記封入工程において、上記封入材２５０は蛍光体を含むことができるが、必ずこれに限定されるのではない。例えば、青色（Blue）発光素子、緑色（Green）発光素子、紫外線（ＵＶ）発光素子などは蛍光体を必要としないが、白色（white）発光素子の場合には蛍光体を含んだ封入材を形成することができる。
上記封入材２５０が蛍光体を含む場合、上記蛍光体はホスト物質と活性物質を含むことができ、例えば、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）のホスト物質にセリウム（Ｃｅ）活性物質が、シリゲート系列のホスト物質にユロピウム（Ｅｕ）活性物質が採用できるが、これに限定されるのではない。
実施形態で、封入材２５０の上面形状は平らなものに限定されず、ドーム形状などで形成されることもできる。
実施形態に従う発光素子パッケージ及びその製造方法によれば、誘電体パターンを含む反射層がＬＥＤパッケージの内に導入されて、本来の反射層の反射率は維持し、かつ発光された光の拡散機能を有することができる。したがって、封入材（Encapsulant）と空気との境界面で発生する全反射過程による光の再進入確率を低めて、最終の光抽出効率の向上に寄与できる。
図６は、本発明の第２実施形態に従う発光素子パッケージ２０２の断面図である。
第２実施形態は、上記第１実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
第２実施形態は反射層の酸化を防止し、誘電体パターンの回折効果を増大させるために上記反射層２２０の上に第２誘電体層２３０を含み、上記誘電体パターン２４０は上記第２誘電体層２３０の上に形成できる。
例えば、上記反射層２２０の上に上記第２誘電体層２３０を形成し、上記第２誘電体層２３０の上にエッチング工程またはリフトオフ工程などにより誘電体パターン２４０を形成することができる。
上記第２誘電体層２３０は誘電体パターン２４０の物質と同一、または異なる物質であることができ、相互間に物質が異なる場合、屈折率の差により誘電体パターンの回折効果を増大させることもできる。
図７は、本発明の第３実施形態に従う発光素子パッケージ２０３の断面図である。
第３実施形態は、上記第１実施形態または第２実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
第３実施形態に従う発光素子パッケージ２０３は、キャビティ（Ｃ）を含むサブマウント２１０、上記サブマウントの上に形成された発光素子チップ１００、上記キャビティの側面に形成された反射層２２０、上記反射層２２０の上に形成された誘電体層２３０、及び上記キャビティ（Ｃ）を埋める封入材２５０を含むことができる。
第３実施形態に従う発光素子パッケージ２０３は、上記反射層２２０の上に第２誘電体層２３０が形成できる。
上記第２誘電体層２３０は、封入材２５０と屈折率が異なることがある。
上記第２誘電体層２３０は、酸化物、窒化物、または弗化物のうち、少なくとも１つでありうる。
第３実施形態に従う発光素子パッケージによれば、誘電体層を含む反射層がＬＥＤパッケージの内に導入されて、本来の反射層の反射率は維持、かつ発光された光の拡散機能を有することができる。したがって、封入材（Encapsulant）と空気との境界面で発生する全反射過程による光の再進入確率を低めて、最終の光抽出効率の向上に寄与できる。
図８は、本発明の第４実施形態に従う発光素子パッケージ２０４の断面図である。
第４実施形態は、上記第１実施形態乃至第３実施形態の技術的な特徴を採用することができる。
第４実施形態に従う発光素子パッケージ２０４は、パッケージ工程前にチップ工程で蛍光体層２５２が発光素子チップ１００の上に形成できる。例えば、上記発光素子チップ１００は、コンフォーマルコーティング（conformal coating）などにより均一な厚さを有する蛍光体層２５２を発光素子チップ１００の上に含むことができ、蛍光体層２５２を含んだ状態でパッケージ工程によりサブマウントに付着できるが、これに限定されるのではない。
実施形態に従う発光素子パッケージ及びその製造方法によれば、誘電体パターン及び／または誘電体層を含む反射層がＬＥＤパッケージの内に導入されて、本来の反射層の反射率は維持し、かつ発光された光の拡散機能を有することができる。したがって、封入材（Encapsulant）と空気との境界面で発生する全反射過程による光の再進入確率を低めて、最終の光抽出効率の向上に寄与できる。
更に他の実施形態は、第１実施形態乃至第４実施形態に記載された発光素子パッケージを含む照明機構を含むことができる。上記発光素子パッケージは、例えば、ＬＥＤランプ、ＬＥＤ街灯、及びＬＥＤ光学素子のような照明システムに適用できる。
例えば、実施形態に従う発光素子パッケージは複数個が基板の上にアレイされ、上記発光素子パッケージから放出される光の経路上に光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シート、蛍光シートなどが配置できる。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材は、バックライトユニットとして機能するか、照明ユニットとして機能することができ、例えば、照明システムは、バックライトユニット、照明ユニット、指示装置、ランプ、及び街灯を含むことができる。
図９は、本発明の実施形態に従う照明ユニット１１００の斜視図である。但し、図９の照明ユニット１１００は照明システムの一例であり、これに対して限定するのではない。
図９を参照すれば、上記照明ユニット１１００は、ケース胴体１１１０、上記ケース胴体１１１０に設けられた発光モジュール部１１３０、及び上記ケース胴体１１１０に設けられ、外部電源から電源の提供を受ける連結端子１１２０を含むことができる。
上記ケース胴体１１１０は放熱特性の良好な材質で形成されることが好ましく、例えば金属材質または樹脂材質で形成できる。
上記発光モジュール部１１３０は、基板１１３２、及び上記基板１１３２に搭載される少なくとも１つの発光素子パッケージ２００を含むことができる。
上記基板１１３２は絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることがあり、例えば、一般印刷回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）、メタルコア（Metal Core）ＰＣＢ、軟性（Flexible）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢなどを含むことができる。
また、上記基板１１３２は光を効率的に反射する材質で形成されるか、表面が光が効率的に反射されるカラー、例えば、白色、銀色などで形成できる。
上記基板１１３２の上には上記少なくとも１つの発光素子パッケージ２００が搭載できる。上記発光素子パッケージ２００の各々は少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）１００を含むことができる。上記発光ダイオード１００は、赤色、緑色、青色、または白色の有色光を各々発光する有色発光ダイオード及び紫外線（ＵＶ：Ultra Violet）を発光するＵＶ発光ダイオードを含むことができる。
上記発光モジュール部１１３０は、色感及び輝度を得るために多様な発光素子パッケージ２００の組合せを有するように配置できる。例えば、高演色性（ＣＲＩ）を確保するために、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードを組合せて配置できる。
上記連結端子１１２０は、上記発光モジュール部１１３０と電気的に連結されて電源を供給することができる。図９の図示によれば、上記連結端子１１２０はソケット方式により外部電源に螺合されるが、これに対して限定するのではない。例えば、上記連結端子１１２０はピン（pin）形態で形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に連結されることもできる。
図１０は、本発明の実施形態に従うバックライトユニットの分解斜視図１２００である。但し、図１０のバックライトユニット１２００は照明システムの一例であり、これに対して限定するのではない。
実施形態に従うバックライトユニット１２００は、導光板１２１０、上記導光板１２１０に光を提供する発光モジュール部１２４０、上記導光板１２１０の下に反射部材１２２０、及び上記導光板１２１０と発光モジュール部１２４０と反射部材１２２０とを収納するボトムカバー１２３０を含むことができるが、これに限定されるのではない。
上記導光板１２１０は、光を拡散させて面光源化させる役割をする。上記導光板１２１０は透明な材質からなり、例えば、ＰＭＭＡ（polymethyl metaacrylate）のようなアクリル樹脂系列、ＰＥＴ（polyethylene terephthlate）、ＰＣ（poly carbonate）、ＣＯＣ（cycloolefin copolymer）、及びＰＥＮ（polyethylene naphthalate）樹脂のうちの１つを含むことができる。
上記発光モジュール部１２４０は、上記導光板１２１０の少なくとも一側面に光を提供し、窮極的には上記バックライトユニットが設けられるディスプレイ装置の光源として作用するようになる。
上記発光モジュール部１２４０は上記導光板１２１０と接することができるが、これに限定されるのではない。具体的には、上記発光モジュール部１２４０は、基板１２４２、及び上記基板１２４２に載置された多数の発光素子パッケージ２００を含むが、上記基板１２４２が上記導光板１２１０と接することができるが、これに限定されるのではない。
上記基板１２４２は、回路パターン（図示せず）を含む印刷回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）でありうる。但し、上記基板１２４２は一般ＰＣＢだけでなく、メタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ：Metal Core PCB）、軟性ＰＣＢ（ＦＰＣＢ：Flexible PCB）などを含むこともでき、これに対して限定するのではない。
そして、上記多数の発光素子パッケージ２００は、上記基板１２４２の上に光が放出される発光面が上記導光板１２１０と所定距離離隔するように載置できる。
上記導光板１２１０の下には上記反射部材１２２０が形成できる。上記反射部材１２２０は、上記導光板１２１０の下面に入射された光を反射させて上に向かうようにすることによって、上記バックライトユニットの輝度を向上させることができる。上記反射部材１２２０は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成できるが、これに対して限定するのではない。
上記ボトムカバー１２３０は、上記導光板１２１０、発光モジュール部１２４０、及び反射部材１２２０などを収納することができる。このために、上記ボトムカバー１２３０は上面が開口されたボックス（box）形状で形成できるが、これに対して限定するのではない。
上記ボトムカバー１２３０は、金属材質または樹脂材質で形成されることができ、プレス成形または押出成形などの工程を用いて製造できる。
実施形態に従う発光素子パッケージ及び照明システムによれば、誘電体パターン及び／または誘電体層を含む反射層がＬＥＤパッケージの内に導入されて、本来の反射層の反射率は維持し、かつ発光された光の拡散機能を有することができる。したがって、封入材（Encapsulant）と空気との境界面で発生する全反射過程による光の再進入確率を低めて、最終の光抽出効率の向上に寄与できる。
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるのではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
以上、実施形態を中心として説明したが、これは単に例示であり、本発明を限定するのでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から外れない範囲で以上に例示されていない種々の変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形及び応用に関連した差異点は特許請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
Claims (17)
- キャビティを含むサブマウントと、
前記キャビティの内部に配置される発光素子チップと、
前記発光素子チップと電気的に連結される電極と、
前記キャビティの表面に形成される反射層と、
前記反射層の上の誘電体パターンと、
前記キャビティを埋める封入材と、
を含むことを特徴とする、発光素子パッケージ。 - 前記誘電体パターンは、前記封入材と屈折率が異なることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記誘電体パターンは、５０ｎｍ乃至３，０００ｎｍの周期を有することを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記誘電体パターンは、酸化物、窒化物、または弗化物のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記反射層の上に第２誘電体層を含み、
前記誘電体パターンは前記第２誘電体層の上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。 - 前記封入材は蛍光体を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記発光素子チップは、前記発光素子チップの上に均一な厚さを有する蛍光体層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- キャビティを含むサブマウントと、
前記キャビティの内部に配置される発光素子チップと、
前記発光素子チップと電気的に連結される電極と、
前記キャビティの表面に形成される反射層と、
前記反射層の上の第２誘電体層と、
前記キャビティを埋める封入材と、
を含むことを特徴とする、発光素子パッケージ。 - 前記第２誘電体層は、前記封入材と屈折率が異なることを特徴とする、請求項８に記載の発光素子パッケージ。
- 前記第２誘電体層は、酸化物、窒化物、または弗化物のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項８に記載の発光素子パッケージ。
- 前記第２誘電体層の上に誘電体パターンをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の発光素子パッケージ。
- 前記誘電体パターンは、前記封入材と屈折率が異なることを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記誘電体パターンは、５０ｎｍ乃至３，０００ｎｍの周期を有することを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記誘電体パターンは、酸化物、窒化物、または弗化物のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記封入材は、蛍光体を含むことを特徴とする、請求項８に記載の発光素子パッケージ。
- 前記発光素子チップは、前記発光素子チップの上に均一な厚さを有する蛍光体層を含むことを特徴とする、請求項８に記載の発光素子パッケージ。
- 基板と、
前記基板の上に設けられた請求項１または請求項８に記載された発光素子パッケージを備える発光モジュールと、
を含むことを特徴とする、照明システム。
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