JP2016106431A - 発光素子パッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】放熱能に優れながらも発光輝度の高い発光素子パッケージを提供する【解決手段】本発明の発光素子パッケージは、リードフレームと、リードフレーム上に配された発光素子と、リードフレームに結合されて発光素子からの発生光を放出する開口が形成されたモールディング材と、モールディング材の開口に対応する開口部を有してモールディング材にコンタクトする反射構造体と、モールディング材と反射構造体との間の少なくとも一部に介在して反射構造体をモールディング材に固定する接着層と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子パッケージに係り、更に詳細には、放熱能に優れながらも、発光輝度の高い発光素子パッケージに関する。
一般的に、発光素子は、電子装置、例えば、ディスプレイ装置でバックライトユニットの光源として使われている。このような発光素子は、バックライトモジュールに結合する前に多様な形態でパッケージングされ、バックライトユニットは、このようにパッケージングされた発光素子パッケージを備える。
このような発光素子パッケージは、光を発生させる発光素子から光が発生するだけではなく、相当量の熱まで発生する。
このような従来の発光素子パッケージには、発光素子から発生した熱が外部に容易に放出されないという問題点があった。その結果、モールディング材が脹れるか、発光素子の寿命が低下するという問題点があった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、放熱能に優れながらも発光輝度の高い発光素子パッケージを提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による発光素子パッケージは、リードフレームと、前記リードフレーム上に配された発光素子と、前記リードフレームに結合されて前記発光素子からの発生光を放出する開口が形成されたモールディング材と、前記モールディング材の開口に対応する開口部を有して前記モールディング材にコンタクトする反射構造体と、前記モールディング材と前記反射構造体との間の少なくとも一部に介在して前記反射構造体を前記モールディング材に固定する接着層と、を備える。
前記接着層は、前記発光素子に近い部分における第１厚さが、前記発光素子から遠い部分における第２厚さよりも厚くあり得る。
前記反射構造体は、前記モールディング材にコンタクトし、前記モールディング材の開口周りに沿って連続（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）的又は断続（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）的に配された支持部と、前記支持部と、前記支持部にコンタクトし、前記発光素子からの発生光が放出される方向に、前記モールディング材から放射状に広がった放射部と、を備え得る。
前記モールディング材は、前記モールディング材の開口の周りに沿って連続的又は断続的に配された支持部を含み、前記反射構造体は、前記支持部にコンタクトし、前記発光素子からの発生光が放出される方向に、前記モールディング材から放射状に広がった放射部を含み得る。
前記モールディング材は、前記モールディング材の開口の周りに沿って連続的又は断続的に配された支持部を含み、前記反射構造体は、前記モールディング材の支持部に対応する形状を有して前記モールディング材にコンタクトし得る。
前記モールディング材には、溝又は凹凸が形成され、前記反射構造体は、前記溝又は凹凸に対応して差し込まれ得る。
前記接着層の厚さは、前記発光素子で遠くなるほど漸進的に薄くなり得る。
前記反射構造体は、一部が前記モールディング材の開口内に挿入され、前記モールディング材の開口の外部に突出した部分は、前記発光素子からの発生光が放出される方向に、前記モールディング材から放射状に広がり得る。
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による発光素子パッケージは、リードフレームと、前記リードフレーム上に配された発光素子と、前記リードフレームに結合されて前記発光素子からの発生光を放出する開口が形成されたモールディング材と、前記モールディング材の開口に対応する開口部を有して前記モールディング材にコンタクトする反射構造体と、を備える。
前記反射構造体は、前記発光素子からの発生光が放出される方向に、前記モールディング材から放射状に広がった放射面を備え得る。
前記反射構造体の放射面は、前記モールディング材にコンタクトした地点から前記モールディング材から遠くなる第１地点まで前記発光素子からの発生光の主放出方向と第１角度を成し、前記第１地点から前記第１地点よりも前記モールディング材から遠い第２地点まで前記発光素子からの発生光の主放出方向と前記第１角度よりも大きな第２角度を成し得る。
前記発光素子を覆うように前記モールディング材の開口内に配された蛍光体を含む第１樹脂層を更に備え得る。
前記第１樹脂層を覆い前記放射面にコンタクトする透光性第２樹脂層を更に備え得る。
前記発光素子を覆うように前記モールディング材の開口内に配された透光性第２樹脂層と、前記第２樹脂層を覆い前記放射面にコンタクトする蛍光体を含む第１樹脂層と、を更に備え得る。
前記反射構造体は、金属を含み得る。
前記モールディング材の開口に向いた面が、前記発光素子からの発生光が放出される方向に、放射状に広がる支持部を備え得る。
上記目的を達成するためになされた本発明の更に他の態様によれば、リードフレームと、前記リードフレーム上に配された発光素子と、前記リードフレームに結合されて前記発光素子からの発生光を放出する開口が形成されたモールディング材と、前記モールディング材の開口に対応する開口部を有して前記モールディング材にコンタクトする反射構造体と、前記モールディング材に連続的又は断続的に配されて前記反射構造体を前記モールディング材に固定させる支持部と、前記モールディング材と前記反射構造体との間の少なくとも一部に介在して前記発光素子に近い部分における第１厚さが、前記発光素子から遠い部分における第２厚さよりも厚い接着層と、を備える。
本発明によれば、放熱能に優れながらも、発光輝度の高い発光素子パッケージを具現することができる。もちろん、このような効果によって、本発明の範囲が限定されるものではない。
本発明の一実施形態による発光素子パッケージを概略的に示す断面図である。 図１の発光素子パッケージの一部を概略的に示す斜視図である。 本発明の他の一実施形態による発光素子パッケージの製造工程を概略的に示す断面図である。 本発明の他の一実施形態による発光素子パッケージの製造工程を概略的に示す断面図である。 本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージの製造工程を概略的に示す断面図である。 本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージの製造工程を概略的に示す断面図である。 本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージの製造工程を概略的に示す断面図である。 本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージの製造工程を概略的に示す断面図である。 本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージの一部を概略的に示す斜視図である。 本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージを概略的に示す斜視図である。 図１０の発光素子パッケージを概略的に示す分解斜視図である。 図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って取った断面を概略的に示す断面図である。 本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージを概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態による発光素子パッケージから放出された光の経路及び照光面を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態による発光素子パッケージから放出された光の指向角を概略的に示すグラフである。 本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージの一部を概略的に示す斜視図である。 本発明の更に他の一実施形態によるバックライトユニットを概略的に示す側面概念図である。
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現可能なものであって、以下の実施形態は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。また、説明の便宜上、図面では、構成要素がその大きさが誇張又は縮小されうる。
以下の実施形態で、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、直交座標系上の３つの軸に限定されず、これを含む広い意味として解釈される。例えば、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、互いに直交することもできるが、互いに直交しない互いに異なる方向を称することもできる。
図１は、本発明の一実施形態による発光素子パッケージを概略的に示す断面図であり、図２は、図１の発光素子パッケージの一部を概略的に示す斜視図である。図１の断面図は、図２のＩ−Ｉ線に沿って取った断面図と理解することができる。本実施形態による発光素子パッケージは、図面に示されたように、パッケージ及び反射構造体４０を備える。パッケージは、リードフレーム１０、発光素子２０、及びモールディング材３０を備え、反射構造体４０は、支持部４１と放射部４２とを備える。
リードフレーム１０は、第１リード１１と第２リード１２とを含む。もちろん、それ以外のリードを更に含むこともある。例えば、リードフレーム１０は、後述する発光素子２０が配されるダイパットと、そのダイパットと離隔した第１リード及び第２リードとを含むこともある。
発光素子２０は、リードフレーム１０上に配されるが、例えば、図面に示されたように、第１リード１１上に配置される。発光素子２０は、電気信号を印加されて光を放出する素子であって、多様な電子装置の光源として使われる。例えば、発光素子２０は、化合物半導体のダイオードで構成され、このような発光素子２０は、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）と呼ばれる。このような発光ダイオードは、化合物半導体の物質によって多様な色相の光を放出することができる。
このような発光素子２０は、第１リード１１及び／又は第２リード１２と電気的に連結されうるが、導電性接着部材を用いて電気的に連結され、ワイヤリングを通じて電気的に連結されても良い。図１では、発光素子２０が、ワイヤリングを通じて第１リード１１と第２リード１２のそれぞれに電気的に連結されると図示している。図２では、ワイヤリングを省略した。
モールディング材３０は、リードフレーム１０に結合されて、発光素子パッケージの全体的な外形を形成しうる。モールディング材３０は、発光素子２０からの発生光が放出される開口３０ａを有する。図面では、発光素子２０からの発生光を＋ｚ方向に進行させうる開口３０ａをモールディング材３０が有する場合を図示している。
モールディング材３０は、トランスファーモールディング法などを通じて樹脂で形成されうる。もちろん、モールディング材３０は、トランスファーモールディング法の以外にも、インジェクションモールディング、射出成形などを通じて形成されうるなど多様な変形が可能であるということはいうまでもない。モールディング材として使える樹脂としては、エポキシなどが挙げられる。
発光素子２０上には、発光素子１０を外部湿気などから保護するために、発光素子１０を覆うようにモールディング材３０の開口３０ａ内に第１樹脂層５１が配置される。このような第１樹脂層５１には、蛍光体が混入されてモールディング材３０の開口３０ａに全体的に、又は部分的に満たされうる。もちろん、蛍光体が混合された第１樹脂層５１が部分的に満たされ、蛍光体のない（透明）充填材が別途に満たされることもある。第１樹脂層５１が、モールディング材３０の開口３０ａを満たす場合、モールディング材３０の開口３０ａの上端まで、結局、後述する反射構造体４０の支持部４１の下端まで満たすことができる。参考までに、図２では、第１樹脂層５１が省略された。
反射構造体４０は、モールディング材３０の開口３０ａに対応する開口部を有し、モールディング材３０にコンタクトする。このような反射構造体は、熱導電性に優れた金属材で形成されうる。具体的に、反射構造体４０は、支持部４１と放射部４２とを備えることができる。
支持部４１は、モールディング材３０とコンタクトし、モールディング材３０の開口３０ａ周りに沿って連続して配置される。図面では、支持部４１が、モールディング材３０の開口３０ａを連続して取り囲むと図示している。
放射部４２は、支持部４１とコンタクトするように配される。図面では、放射部４２が支持部４１とコンタクトし、同時に、モールディング材３０の光放出方向（＋ｚ方向）の上面にもコンタクトすると図示しているが、本発明が、これに限定されるものではない。即ち、放射部４２は、モールディング材３０とコンタクトせず、支持部４１とのみコンタクトすることもできる。また、放射部４２と支持部４１は、一体（ｏｎｅ ｂｏｄｙ）であり得る。
このような放射部４２は、放射状を有するが、具体的に、モールディング材３０から、発光素子２０からの発生光が放出される方向（＋ｚ方向）に、放射状に広がったものであり得る。放射部４２の放射状は、発光素子２０の中心を経て、モールディング材３０の開口３０ａの中央を経る軸（＋ｚ軸）を中心に広がった形態であり得る。
一方、第２樹脂層５２を更に備えることができるが、この場合、第２樹脂層５２は、第１樹脂層５１を覆い、放射部４２とコンタクトする。第２樹脂層５２が放射部４２とコンタクトするということは、放射部４２の内側である放射面とコンタクトすると理解されうる。
その第２樹脂層５２は、光が通過することができる透光性物質で形成されるが、例えば、エポキシ系樹脂やシリコン系樹脂などを使うことができる。第２樹脂層５２は、結果的に、第１樹脂層５１及び放射部４２（放射面）とコンタクトすることによって、反射構造体４０のモールディング材３０などからの分離を防止することができる。このような第２樹脂層５２は、図１に示されたように、反射構造体４０の支持部４１の上端まで満たすことができる。参考までに、図２では、第２樹脂層５２が省略された。
もちろん、蛍光体が混入された第１樹脂層５１が発光素子１０を覆うように、モールディング材３０の開口３０ａ内に配され、第２樹脂層５２が第１樹脂層５１を覆い、放射部４２（放射面）とコンタクトさせるものと異なって、透光性である第２樹脂層が発光素子１０を覆うように、モールディング材３０の開口３０ａ内に配され、蛍光体が混入された第１樹脂層が第２樹脂層を覆い、放射部４２（放射面）とコンタクトするように、その位置を相互変えることもできるということはいうまでもない。
この場合、蛍光体が混入された第１樹脂層と発光素子１０との間に第２樹脂層が介在されて、蛍光体が混入された第１樹脂層と発光素子１０との距離を、第２樹脂層を通じて制御することができる。蛍光体が混入された第１樹脂層と発光素子１０との距離が減れば、最終的に、外部に放出される光の色温度が低くなるので、結果的に、第２樹脂層の厚さ調節を通じて最終的に外部に放出される光の色温度を制御することができる。
前述したように、発光素子２０では、光が発生するだけではなく、相当量の熱まで発生する。従来の発光素子パッケージには、発光素子から発生した熱が外部に容易に放出されないという問題点があった。その結果、モールディング材が脹れるか、発光素子の寿命が低下するという問題点があった。
本実施形態による発光素子パッケージは、反射構造体４０を備え、このような反射構造体４０は、モールディング材３０にコンタクトして、発光素子２０近所に配されるので、従って、発光素子２０から発生した熱を、反射構造体４０を通じて外部に効果的に放出させうる。特に、反射構造体４０の構成要素のうち、放射部４２は、モールディング材３０の外側に開放された放射状の構造であるので、これを通じて発光素子２０から発生して、反射構造体４０に吸収された熱を外部に効果的に放出させうる。
同時に、発光素子２０からの発生光のうちには、＋ｚ方向に進行する光もあるが、＋ｚ方向と＋ｘ方向との間に進行する光もあるので、このような光が、反射構造体４０の構成要素である放射部４２の内面４２’に反射された後、ほぼ＋ｚ方向に進行させることによって、発光素子パッケージ前方（ｆｏｒｗａｒｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）での輝度を画期的に高めうる。即ち、反射構造体４０の構成要素である放射部４２の内面４２’は、モールディング材３０の開口３０ａの傾いた側面３０’と共に反射面として作用する。
もちろん、モールディング材３０の開口３０ａの内側面３０’のみで反射部を構成することを考慮することもできるが、モールディング材３０の開口３０ａの内側面３０’に到逹せずとも、＋ｚ方向と＋ｘ方向との間に進行する光があり得る。本実施形態による発光素子パッケージの場合、そのような光も、モールディング材３０の外側に配された放射部４２の内面４２’から反射されて、ほぼ＋ｚ方向に進行させうる。
反射構造体４０の放射部４２の内面４２’は、反射率の向上のために、銀などの反射性物質でコーティングされる。もちろん、便宜上、内面４２’以外の他の部分までコーティングされることもある。
図３及び図４は、本発明の他の一実施形態による発光素子パッケージの製造工程を概略的に示す断面図である。図３に示されたように、リードフレーム１０、発光素子２０、及びモールディング材３０を備えたパッケージと、支持部４１と放射部４２とを備えた反射構造体４０とを準備する。パッケージの場合、発光素子２０を覆うようにモールディング材３０の開口を満たす第１樹脂層５１を含む。
以後、図４に示されたように、パッケージと反射構造体４０とを整列してコンタクトさせた後、引き続き第１樹脂層５１上に第２樹脂層５２を形成して、図１に示されたような発光素子パッケージを製造することができる。第２樹脂層５２は、反射構造体４０のモールディング材３０からの分離を防止することができる。
図３及び図４では、１つのパッケージと、１つの反射構造体４０とが整列され、結合されると図示しているが、本発明が、これに限定されるものではない。例えば、複数個のパッケージのリード１０が相互連結されて配列され、複数個の反射構造体４０も、相互連結されて配列され、これらが相互結合された後、カッティングを通じて、反射構造体を有する発光素子パッケージを、複数個同時に製造することができるということはいうまでもない。これは、後述する実施形態及びその変形例においても、同様である。
一方、前述したように、図３に示されたように、発光素子２０を覆うようにモールディング材３０の開口を満たす第１樹脂層５１を含むパッケージを準備し、図４に示されたように、パッケージと反射構造体４０とを整列してコンタクトさせた後、引き続き第１樹脂層５１上に第２樹脂層５２を形成して、図１に示されたような発光素子パッケージを製造することができるが、本発明が、これに限定されるものではない。例えば、発光素子２０を覆うようにモールディング材３０の開口を満たす透光性第２樹脂層を含むパッケージを準備し、パッケージと反射構造体４０とを整列してコンタクトさせた後、引き続き第２樹脂層上に蛍光体が混入された第１樹脂層を形成して、発光素子パッケージを製造することもできる。
この場合、蛍光体が混入された第１樹脂層と発光素子１０との間に第２樹脂層が介在されて、蛍光体が混入された第１樹脂層と発光素子１０との距離を、第２樹脂層を通じて制御することができる。蛍光体が混入された第１樹脂層と発光素子１０との距離が減れば、最終的に、外部に放出される光の色温度が低くなるので、結果的に、第２樹脂層の厚さ調節を通じて、最終的に、外部に放出される光の色温度を制御することができる。
図５及び図６は、本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージの製造工程を概略的に示す断面図である。図５に示されたように、リードフレーム１０、発光素子２０、及びモールディング材３０を備えたパッケージと、支持部４１と放射部４２とを備えた反射構造体４０とを準備する。パッケージの場合、第１樹脂層５１を含まない。
以後、図６に示されたように、パッケージと反射構造体４０とを整列してコンタクトさせた後、発光素子２０を覆うようにモールディング材３０の開口を満たす第１樹脂層５１を形成し、引き続き第１樹脂層５１上に第２樹脂層５２を形成して、図１に示されたような発光素子パッケージを製造することができる。第２樹脂層５２は、反射構造体４０のモールディング材３０からの分離を防止することができる。
もちろん、これと異なって、図６に示されたように、パッケージと反射構造体４０とを整列してコンタクトさせた後、蛍光体が混入された第１樹脂層５１が発光素子２０を覆うようにモールディング材３０の開口を満たすことに留まらず、反射構造体４０とコンタクトさせ、第２樹脂層を形成しないこともある。この場合、第１樹脂層５１は、放射部４２の一部とコンタクトすることもでき、放射部４２の内面４２’が露出されないように、放射部４２内の開口をいずれも満たすこともできる。
また、図６に示されたように、パッケージと反射構造体４０とを整列してコンタクトさせた後、第２樹脂層が発光素子２０を覆うようにモールディング材３０の開口を満たすようにし、次いで、第２樹脂層上に蛍光体が混入された第１樹脂層を形成させることもできる。この場合、第２樹脂層は、反射構造体４０とコンタクトせず、第１樹脂層が反射構造体４０とコンタクトさせることもでき、第２樹脂層も反射構造体４０とコンタクトし、その上部の第１樹脂層も、反射構造体４０とコンタクトさせることもできる。
今までは、反射構造体が、支持部と放射部とを有すると説明したが、本発明が、これに限定されるものではない。即ち、支持部は、モールディング材の一部であり、反射構造体は、放射部のみを有することもある。例えば、モールディング材内の開口周りに沿って連続して、又は断続的に配された支持部がモールディング材の一構成要素であり得る。そして、反射構造体は、モールディング材の支持部とコンタクトし、モールディング材から、発光素子からの発生光が放出される方向に、放射状に広がった放射部を有しうる。
図７及び図８は、本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージの製造工程を概略的に示す断面図である。本実施形態による発光素子パッケージの製造工程の場合、先ず、図７に示されたように、パッケージと反射構造体４０とが結合された構造を準備する。
ここで、反射構造体４０は、前述した実施形態での反射構造体と異なる形状を有する。本実施形態による発光素子パッケージの製造工程での反射構造体４０は、一部がモールディング材３０の開口３０ａ内に挿入され、モールディング材３０の開口３０ａの外部に突出した部分は、モールディング材３０から、発光素子２０からの発生光が放出される方向に、放射状に広がったものであり得る。即ち、前述した実施形態とは異なって、支持部４１を備えないこともある。
具体的に、反射構造体４０のモールディング材３０の開口３０ａ内に挿入された部分は、モールディング材３０の開口３０ａの内面３０’にコンタクトすることができるが、図面に示されたように、モールディング材３０の開口３０ａ内の底面まで延びて（第１リード１１や第２リード１２と）コンタクトすることができる。もちろん、これと異なって、反射構造体４０が、モールディング材３０の開口３０ａ内の底面まで延びず、開口３０ａの内面３０’の一部のみを覆うこともできるなど多様な変形が可能であるということはいうまでもない。
このように、パッケージと反射構造体４０とが結合された構造を準備した後、図８に示されたように、発光素子２０を覆う第１樹脂層５１を形成する。第１樹脂層５１には、蛍光体が混入されうるが、その第１樹脂層５１は、硬化された後、反射構造体４０のモールディング材３０からの分離を防止する機能を行える。必要に応じて、第１樹脂層５１上に透光性第２樹脂層が配置されもする。
もちろん、前述したことと異なって、図７に示されたように、パッケージと反射構造体４０とが結合された構造を準備した後、蛍光体が混入された第１樹脂層５１が発光素子２０を覆うようにモールディング材３０の開口を満たすことに留まらず、第１樹脂層５１の上面がモールディング材３０の上面よりも更に高くし、第２樹脂層を形成しないこともある。
また、図７に示されたように、パッケージと反射構造体４０とが結合された構造を準備した後、第２樹脂層が発光素子２０を覆うようにモールディング材３０の開口を満たすようにし、次いで、第２樹脂層上に蛍光体が混入された第１樹脂層を形成させることもできる。
このような図８に示されたような発光素子パッケージは、本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージであると理解することができる。
一方、図８に示されたような発光素子パッケージの場合、反射構造体４０の第１リード１１及び第２リード１２とコンタクトしているので、第１リード１１と第２リード１２は、相互絶縁される必要がある。従って、反射構造体４０は、放射状を有するが、離隔した少なくとも２つの部分に分けることができる。反射構造体４０の第１リード１１とコンタクトする第１部分と反射構造体４０の第２リード１２とコンタクトする第２部分は、相互離隔した構造であり、その間に絶縁性物質が満たされることもある。
図９は、本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージの一部を概略的に示す斜視図である。本実施形態による発光素子パッケージは、図１などを参照して前述した発光素子パッケージと同様に、反射構造体４０が、支持部４１と放射部（図示せず）とを備える。
異なる点は、支持部４１がモールディング材３０とコンタクトするが、モールディング材３０の開口３０ａ周りに沿って連続して配されたものではなく、断続的に配されるという点である。即ち、支持部４１が不連続部４１ａを有する。図面では、２箇所の不連続部４１ａを有すると図示しているが、不連続部の個数は変わり、同時に、不連続部４１ａの幅が示されたものよりも更に大きい。
支持部４１は、放射部（図示せず）を支持する役割を果たすので、支持部４１が不連続部４１ａを有するとしても、放熱機能の向上及び前方輝度の向上に問題がないながらも、製造工程での製造コストを節減することができる。
もちろん、これと異なって、支持部が、反射構造体の一部ではないこともある。即ち、支持部は、モールディング材の一部であり、反射構造体は、放射部のみを有することもある。この場合にも、モールディング材の一部である支持部は、モールディング材の開口周りに沿って連続して配されたものではなく、断続的に配されたものであり得る。
図１０は、本発明の更に他の一実施形態による発光素子パッケージを概略的に示す斜視図であり、図１１は、図１０の発光素子パッケージを分解した分解斜視図である。そして、図１２は、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って取った断面を概略的に示す断面図である。
本実施形態による発光素子パッケージは、図面に示されたように、リードフレーム、発光素子２０、開口モールディング材３０、及び反射構造体４０を含みうる。
モールディング材３０は、開口３０ａ周りに沿って連続して、又は断続的に配された支持部３３を含みうる。具体的に、支持部３３は、開口３０ａ周りに沿って開口３０ａの外側に隣接するように備えられる。図面では、支持部３３が、モールディング材３０の開口３０ａを断続的に取り囲むと示されている。しかし、示されたものに限定することは、前述したように、支持部３３が、モールディング材３０の開口３０ａを連続して取り囲むこともできる。示されたように、支持部３３が、モールディング材３０の開口３０ａを断続的に取り囲む場合、これは、示されたように、モールディング材３０に溝又は凹凸が形成されたと理解されうる。
例えば、モールディング材３０の外形が、ほぼ直方体であれば、その上面の中央に凹状の開口３０ａが形成され、開口３０ａのほぼ中央に発光素子２０が定着することができる。そして、示されたように、支持部３３は、モールディング材３０の開口３０ａ周りに沿って延び、モールディング材３０の角部から＋ｚ方向に突設される。
この際、支持部３３は、モールディング材３０の開口３０ａに向ける面が、発光素子２０からの発生光が放出される方向（例えば、＋ｚ方向）に、放射状に広がる。具体的に、支持部３３は、内面がモールディング材３０の開口３０ａに隣接するほど下がる傾斜面であり得る。これは、支持部３３が、後述する反射構造体４０を支持する時よりも安定して支持するためである。また、支持部３３は、反射構造体４０の結合位置を案内するか、限定することができるが、反射構造体４０の結合位置をより正確に案内するか、限定するためである。
発光素子２０上には、発光素子２０を外部湿気などから保護するために、発光素子２０を覆うようにモールディング材３０の開口３０ａ内に樹脂層６０が配置される。このような樹脂層６０には、蛍光体が混入されてモールディング材３０の開口３０ａに全体的に、又は部分的に満たされうる。もちろん、蛍光体が混合された樹脂層６０が部分的に満たされ、蛍光体のない（透明）充填材が別途に満たされることもある。また、樹脂層６０又は充填材は、モールディング材３０の開口３０ａを満たすだけではなく、後述する反射構造体４０の下端又は上端まで満たすこともできる。
反射構造体４０は、モールディング材３０の開口３０ａに対応する開口部を有し、モールディング材３０にコンタクトすることができる。前述したように、支持部３３が、モールディング材３０の開口３０ａを断続的に取り囲む場合、即ち、モールディング材３０に溝又は凹凸が形成されたと理解されうる場合、反射構造体４０は、その溝又は凹凸に対応して差し込まれうる。このような反射構造体４０は、熱導電性に優れた金属を含みうる。そして、反射構造体４０は、発光素子２０からの発生光が放出される方向に、放射状に広がった放射面４５を備えることができる。
反射構造体４０の役割について説明すれば、反射構造体４０は、発光素子２０から放出される光をほぼ＋ｚ方向に進行するように反射させることができる。具体的に説明すれば、発光素子２０からの発生光のうちには、＋ｚ方向に進行する光もあるが、＋ｚ方向と＋ｙ方向との間に進行する光もあるので、このような光が、反射構造体４０の構成要素である放射面４５に反射された後、ほぼ＋ｚ方向に進行させることによって、発光素子パッケージ前方での輝度を画期的に高めうるだけではなく、発光素子パッケージから放出される光の指向角を狭めることができる。即ち、反射構造体４０の構成要素である放射面４５は、モールディング材３０の開口３０ａの傾いた側面と共に反射面として作用する。
もちろん、モールディング材３０の開口３０ａの内側面のみで反射部を構成することを考慮することもできるが、モールディング材３０の開口３０ａの内側面に到逹せずとも、＋ｚ方向と＋ｙ方向との間に進行する光があり得る。本実施形態による発光素子パッケージの場合、そのような光もモールディング材３０の外側に配された放射面４５から反射されて、ほぼ＋ｚ方向に進行させうる。
このような反射構造体４０の放射面４５は、その断面が平らであるか、曲がることができる。一例として、図１２を参照すれば、反射構造体４０の放射面４５は、その断面が平らである。即ち、反射構造体４０の放射面４５は、発光素子２０からの発生光の主放出方向と所定の角度ａを成しうる。ここで、発光素子２０からの発生光の主放出方向は、＋ｚ方向を指称する。この際、所定の角度ａは、１０°よりも大きいか、それと同じであり、２０゜よりも小さいか、それと同じであり得る。
一方、図１３は、本発明の他の一実施形態による発光素子パッケージの断面を図示している。図１３は、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線と類似した位置で取った本実施形態による発光素子パッケージの断面を示した図面である。
図１３を参照すれば、反射構造体４０の放射面４５は、モールディング材３０にコンタクトされた地点からモールディング材３０から遠くなる第１地点４３まで＋ｚ方向と第１角度ａ１を成し、第１地点４３から第１地点４３よりもモールディング材３０から遠い第２地点４４まで第２角度ａ２を成しうる。この際、第２角度ａ２は、第１角度ａ１よりも大きい。具体的に、第１角度ａ１は、ほぼ１０゜であり、第２角度ａ２は、ほぼ２０゜であり得る。
ここで、第２地点４４は、例えば、反射構造体４０の端部であり得る。即ち、第１地点４３は、＋ｚ方向に配された反射構造体４０の内面の両端部、即ち、モールディング材３０方向（−ｚ方向）端部と光放出方向（＋ｚ方向）端部の間の何れか一地点であり得る。また、第１地点４３及び第２地点４４は、モールディング材３０の開口３０ａ周りに沿って連続して配されて、それぞれ一周（ｅｎｃｉｒｃｌｅｍｅｎｔ）する線を成しうる。
このように、放射面４５が所定の角度ａで傾いて、発光素子２０から放出される光は、放射面４５に放射されうる。従って、発光素子パッケージから放出される光の指向角を狭めることができる。また、反射構造体４０の放射面４５は、反射率の向上のために銀などの反射性物質でコーティングされる。もちろん、便宜上、放射面４５以外の他の部分までコーティングされることもある。
反射構造体４０は、支持部３３に対応する形状を有して、モールディング材３０にコンタクトすることができる。例えば、支持部３３が連続して配されれば、反射構造体４０も、支持部３３の形状に対応する連続した部分が形成されうる。他の例として、支持部３３が、示されたように、断続的に配されれば、反射構造体４０も、支持部３３の間に挿入されるように断続的な形状を含みうる。
図１４は、本発明の実施形態による発光素子パッケージから放出される光の経路を概略的に示す断面図である。図１４は、図１２に示された実施形態による発光素子パッケージの光路を概略的に図示したが、図１３に示された実施形態による発光素子パッケージにも、同一又は同様に適用可能である。
図１４を参照すれば、発光素子２０から放出された光は、第１経路２１に沿って直接照光面７０のＡ領域に到着し、第２経路２２に沿ってモールディング材３０から反射されて、照光面７０のＢ領域に到着し、第３経路２３に沿って反射構造体４０から反射されて、照光面７０のＣ領域に到着することができる。
この際、反射構造体４０とモールディング材３０との反射率が同一であれば、Ａ領域の輝度が最も高く、Ｂ領域が、その次に高く、Ｃ領域の輝度が低い。即ち、光軸から遠くなるほど輝度が低くなるが、特に、Ｂ領域からＣ領域に行くほど急激に低くなる。
しかし、本発明の実施形態によれば、反射構造体４０は、モールディング材３０よりも反射率が高い。例えば、前述したように、反射構造体４０は、金属を含み、樹脂材からなるモールディング材３０よりも反射率が高い。従って、第３経路２３に沿ってＣ領域に照射される光の輝度は、反射構造体４０の高い反射率によって従来に比べて高くなる。これにより、Ａ領域からＣ領域に行くほど輝度が急減せず、Ａ領域からＣ領域に行くほど輝度が緩やかに低くなり、特に、Ｂ領域からＣ領域に行くほど輝度の変化が緩やかであるか、ほとんどないこともある。これにより、光が到逹する照光面７０に全体的にほぼ一定の輝度の光を効果的に照射させうる。
図１５は、本発明の実施形態による発光素子パッケージから放出される光の指向角を示すグラフである。
従来の発光素子パッケージは、光軸方向に光出力のピークがあり、光軸から角度が開かれることによって、光出力が急減せず、緩やかに減少するように光が放出された。また、従来の発光素子パッケージは、指向角が広くて、光軸から非常に遠くなっても、光出力の減少幅が大きくないようにすることによって、発光素子パッケージから放出される光の全体的に広い輝度範囲において、漸進的に低くなるようにして、照明用として使われるようにした。
しかし、本発明の実施形態によれば、示されたように、発光素子２０から放出された光は、反射構造体４０によって反射されて、光軸近所では光軸から遠くなっても、光出力が減少せず、ほぼ一定になるようにする。更に、指向角を狭めることによって、光が照射される部分においては、輝度を高めうる。これにより、発光素子パッケージから放出される光は、光軸近所では光軸から遠くなっても、一定でありつつも、高輝度を有しうる。これを通じて、携帯電話やカメラなどのフラッシュ用途として使われる時に、撮影される全領域において、高輝度でありながらも、一定の輝度の光を効果的に照射させうる。即ち、前述した光学レンズは、フラッシュ用光学レンズであって、発光素子パッケージと結合して、照射領域において、一定かつ均一な強度の光が照射されるように効果的に作用する。
図１６は、本発明の一実施形態による発光素子パッケージのうち、接着層６０が備えられる位置を概略的に示す斜視図である。以下、図１２、図１３、及び図１６を参照して、接着層６０を説明する。反射構造体４０をモールディング材３０に固定させるために、モールディング材３０と反射構造体４０との間の少なくとも一部に介在される接着層６０が備えられうる。
接着層６０は、図１２に示されたように、モールディング材３０の支持部３３と反射構造体４０との間に配置される。即ち、接着層６０は、外部に露出される部分を最小限にし、一般的に光反射率が低いので、特に、反射構造体４０の放射面４５とモールディング材３０の開口３０ａとの間には、露出されないことが望ましい。従って、接着層６０は、示されたように、支持部３３と反射構造体４０との間に介在され、モールディング材３０の開口３０ａに隣接した部分と反射構造体４０との間には、介在されないこともある。
図１２を参照すれば、接着層６０は、その量を最小化し、接着力を極大化するために、位置によって、その厚さが異なる。具体的に、発光素子２０に近い部分での第１厚さＤ１が、前記発光素子２０から遠い部分での第２厚さＤ２よりも厚い。この際、接着層６０は、発光素子２０から遠くなるほど、その厚さが漸進的に薄くなる。
通常、発光素子パッケージで熱が発生する所は、発光素子２０であるので、発光素子２０に隣接するほど発光素子２０から発生する熱による影響を多く受けるしかない。従って、発光素子２０に近い部分では、接着層６０の厚さを十分にさせることによって、モールディング材３０と反射構造体４０との間の接合を確実にし、発光素子２０から遠い部分では、接着層６０の厚さを減らして、発光素子パッケージの製造時に使われる物質の量を減らすことによって、製造コストを減らすことができる。
一方、本発明の他の一実施形態によれば、発光素子パッケージは、リードフレーム、発光素子２０、モールディング材３０、反射構造体４０、及び接着層６０を含みうる。本実施形態による発光素子パッケージは、前述した実施形態による発光素子パッケージと同一であるか、類似している。従って、重複される説明は省略する。
モールディング材３０は、リードフレームと結合され、発光素子２０からの発生光を放出する開口３０ａが形成されうる。即ち、本実施形態において、モールディング材３０は、前述した実施形態による発光素子パッケージのモールディング材３０とは異なるように支持部３３が省略される。
反射構造体４０は、モールディング材３０の開口３０ａに対応する開口部を有し、モールディング材３０にコンタクトすることができる。本実施形態において、反射構造体４０は、前述した実施形態による発光素子パッケージのうち、反射構造体４０と同一又は類似しているが、支持部３３に対応する形状を選択的に有しうる。
接着層６０は、モールディング材３０と反射構造体４０との間の少なくとも一部に介在されて、反射構造体４０をモールディング材３０に固定させることができる。そして、接着層６０は、発光素子２０に近い部分での第１厚さＤ１が、前記発光素子２０から遠い部分での第２厚さＤ２よりも厚い。本実施形態で、接着層６０は、前述した実施形態による発光素子パッケージのうち、接着層６０と同一又は類似しているので、詳細な説明は省略する。接着力を保持するためである。
図１７は、本発明の更に他の一実施形態によるバックライトユニットを概略的に示す側面概念図である。
示されたように、本実施形態によるバックライトユニットは、フレーム１１０と、フレーム１１０の一部上の反射シート１１５と、反射シート１１５上の導光板１２０と、フレーム１１０の他の部分上に配されるが、導光板１２０に光を照射するように配された前述したような実施形態及び／又はその変形例による発光素子パッケージ１００とを備える。発光素子パッケージ１００は、印刷回路基板１１２に連結されうる。
このような本実施形態によるバックライトユニットの場合、備える発光素子パッケージの放熱機能が向上し、前方での輝度が向上するので、バックライトユニット全体の放熱機能が向上し、放出光の輝度の向上を図ることができる。
図１７では、発光素子パッケージ１００が、導光板１２０の側面上に配されたバックライトユニットを図示しているが、本発明が、これに限定されるものではなく、導光板が反射シートの上部に配され、発光素子パッケージが、導光板の下部に位置する直下型バックライトユニットにも適用可能であるということはいうまでもない。
本発明は、図面に示された実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。
本発明は、放熱能に優れながらも、発光輝度の高い発光素子パッケージ及びそれを備えるバックライトユニットの具現に利用されうる。
１０ リードフレーム
１１ 第１リード
１２ 第２リード
２０ 発光素子
２１ 第１経路
２２ 第２経路
２３ 第３経路
３０ モールディング材
３０ａ モールディング材の開口
３０’ 開口の内側面
３３、４１ 支持部
４０ 反射構造体
４１ａ 支持部の不連続部
４２ 放射部
４２’ 放射部の内面
４３ 第１地点
４４ 第２地点
４５ 放射面
５１ 第１樹脂層
５２ 第２樹脂層
６０ 樹脂層
７０ 照光面
１００ 発光素子パッケージ
１１０ フレーム
１１２ 印刷回路基板
１１５ 反射シート
１２０ 導光板

Claims (17)

  1. リードフレームと、
    前記リードフレーム上に配された発光素子と、
    前記リードフレームに結合されて前記発光素子からの発生光を放出する開口が形成されたモールディング材と、
    前記モールディング材の開口に対応する開口部を有して前記モールディング材にコンタクトする反射構造体と、
    前記モールディング材と前記反射構造体との間の少なくとも一部に介在して前記反射構造体を前記モールディング材に固定する接着層と、を備えることを特徴とする発光素子パッケージ。
  2. 前記接着層は、前記発光素子に近い部分における第１厚さが、前記発光素子から遠い部分における第２厚さよりも厚い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。
  3. 前記反射構造体は、
    前記モールディング材にコンタクトし、前記モールディング材の開口の周りに沿って連続的又は断続的に配された支持部と、
    前記支持部にコンタクトし、前記発光素子からの発生光が放出される方向に、前記モールディング材から放射状に広がった放射部と、を備え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。
  4. 前記モールディング材は、前記モールディング材の開口の周りに沿って連続的又は断続的に配された支持部を含み、
    前記反射構造体は、前記支持部にコンタクトし、前記発光素子からの発生光が放出される方向に、前記モールディング材から放射状に広がった放射部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。
  5. 前記モールディング材は、前記モールディング材の開口の周りに沿って連続的又は断続的に配された支持部を含み、
    前記反射構造体は、前記モールディング材の支持部に対応する形状を有して前記モールディング材にコンタクト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。
  6. 前記モールディング材には、溝又は凹凸が形成され、
    前記反射構造体は、前記溝又は凹凸に対応して差し込ま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。
  7. 前記接着層の厚さは、前記発光素子から遠くなるほど漸進的に薄く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。
  8. 前記反射構造体は、一部が前記モールディング材の開口内に挿入され、
    前記モールディング材の開口から外部に突出した部分は、前記発光素子からの発生光が放出される方向に、前記モールディング材から放射状に広が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。
  9. リードフレームと、
    前記リードフレーム上に配された発光素子と、
    前記リードフレームに結合されて前記発光素子からの発生光を放出する開口が形成されたモールディング材と、
    前記モールディング材の開口に対応する開口部を有して前記モールディング材にコンタクトする反射構造体と、を備えることを特徴とする発光素子パッケージ。
  10. 前記反射構造体は、前記発光素子からの発生光が放出される方向に、前記モールディング材から放射状に広がった放射面を備えることを特徴とする請求項９に記載の発光素子パッケージ。
  11. 前記反射構造体の放射面は、前記モールディング材にコンタクトした地点から前記モールディング材から遠くなる第１地点まで前記発光素子からの発生光の主放出方向と第１角度を成し、前記第１地点から前記第１地点よりも前記モールディング材から遠い第２地点まで前記発光素子からの発生光の主放出方向と前記第１角度よりも大きな第２角度を成すことを特徴とする請求項１０に記載の発光素子パッケージ。
  12. 前記発光素子を覆うように前記モールディング材の開口内に配された蛍光体を含む第１樹脂層を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子パッケージ。
  13. 前記第１樹脂層を覆い前記放射面にコンタクトする透光性第２樹脂層を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の発光素子パッケージ。
  14. 前記発光素子を覆うように前記モールディング材の開口内に配された透光性第２樹脂層と、
    前記透光性第２樹脂層を覆い前記放射面にコンタクトする蛍光体を含む第１樹脂層と、を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子パッケージ。
  15. 前記反射構造体は、金属を含むことを特徴とする請求項９に記載の発光素子パッケージ。
  16. 前記モールディング材の開口に向いた面が、前記発光素子からの発生光が放出される方向に、放射状に広がる支持部を備えることを特徴とする請求項９に記載の発光素子パッケージ。
  17. リードフレームと、
    前記リードフレーム上に配された発光素子と、
    前記リードフレームに結合されて前記発光素子からの発生光を放出する開口が形成されたモールディング材と、
    前記モールディング材の開口に対応する開口部を有して前記モールディング材にコンタクトする反射構造体と、
    前記モールディング材に連続的又は断続的に配されて前記反射構造体を前記モールディング材に固定させる支持部と、
    前記モールディング材と前記反射構造体との間の少なくとも一部に介在して前記発光素子に近い部分における第１厚さが、前記発光素子から遠い部分における第２厚さよりも厚い接着層と、を備えることを特徴とする発光素子パッケージ。
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