KR100900286B1 - light emitting device package and method for manufacturing it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 소자 패키지의 광효율 향상에 관한 것이다.The present invention relates to a light efficiency enhancement of a light emitting device package.
본 발명은 발광 소자 상에 형성된 충진재; 상기 충진재 상에 형성되고, 상기 발광 소자에서 방출되어 임계각을 초과하여 입사된 빛을 모두 반사하는 광학층; 및 상기 광학층 상에 형성된 렌즈를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지를 제공한다.The present invention relates to a light emitting device, An optical layer formed on the filler material and reflecting all the light emitted from the light emitting device and having an incident angle exceeding a critical angle; And a lens formed on the optical layer.
따라서, 발광 소자 패키지에서 외부로 투사되는 빛의 각도를 조절하여 광효율을 향상시킬 수 있고, 구면 형상의 렌즈가 구비된 발광 소자 패키지를 저비용으로 대량생산할 수 있다.Accordingly, the light efficiency can be improved by adjusting the angle of light projected from the light emitting device package to the outside, and the light emitting device package including the spherical lens can be mass-produced at a low cost.
웨이퍼 레벨 패키지, 웨이퍼 레벨 렌즈, 전반사 Wafer level package, wafer level lens, total reflection
Description
도 1은 종래의 구면 렌즈가 구비된 발광 소자 패키지의 광굴절기능을 나타낸 도면이고,1 is a view showing a light refraction function of a conventional light emitting device package having a spherical lens,
도 2는 비구면 렌즈가 구비된 발광 소자 패키지의 광굴절기능을 나타낸 도면이고,2 is a view showing a light refraction function of a light emitting device package having an aspherical lens,
도 3a는 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 일실시예의 렌즈 및 광학층을 나타낸 도면이고,3A is a view showing a lens and an optical layer of a light emitting device package according to an embodiment of the present invention,
도 3b는 발광 소자가 구비된 몸체에 형성된 반사면을 나타낸 도면이고,FIG. 3B is a view showing a reflective surface formed on a body provided with a light emitting device,
도 4a 및 도 4b는 상술한 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 일실시예에서 빛의 진행 방향을 나타내 도면이고,4A and 4B are views showing a traveling direction of light in an embodiment of the light emitting device package according to the present invention,
도 4c는 광학층에서 임계각의 작용을 나타낸 도면이고,4C is a diagram showing the action of the critical angle in the optical layer,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 일실시예에서, 렌즈 및 패키지 외부로 진행하는 빛의 각을 도시한 도면이다.5A to 5C are views showing the angle of light traveling to the outside of the lens and the package in the embodiment of the light emitting device package according to the present invention.
도 6a 내지 6d는 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 제조방법의 일실시예의 을 나타낸 도면이고,6A to 6D are views showing an embodiment of a method of manufacturing a light emitting device package according to the present invention,
도 7 내지 10은 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 다른 실시예들을 나타내 도면이다.7 to 10 show other embodiments of the light emitting device package according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
100 : 몸체 110 : 발광 소자100: body 110: light emitting element
120 : 충진재 130, 130' : 렌즈120:
150, 150' : 광 경로 340 : 광학층150, 150 ': optical path 340: optical layer
600a : 웨이퍼 레벨 패키지 630' : 보조 기판600a: wafer level package 630 ': auxiliary substrate
635 : 투명 기판 600b : 웨이퍼 레벨 렌즈635:
720', 735', 750 : 굴절부 760 : 산란체720 ', 735', 750: refracting portion 760: scattering body
본 발명은 발광 소자 패키지(light emitting device package)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광효율이 향상된 발광 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to a light emitting device package, and more particularly, to a light emitting device package having improved light efficiency and a method of manufacturing the same.
발광 소자 중 하나인 발광 다이오드(light emitting diode)는 발광하는 반도체특성을 이용한 소자로서, 방전 또는 가열방식에 의하여 빛을 생성하는 종래의 발광 소자와 상이하다. 즉, 전구 또는 형광등과 같은 종래의 발광 소자와 비교하여, 발광 다이오드는 높은 지속성, 오랜 수명, 고휘도 및 저전력소모 등의 특성을 가진다. A light emitting diode, which is one of light emitting devices, is a device using semiconductor characteristics that emit light, and is different from a conventional light emitting device that generates light by a discharge or heating method. That is, as compared with a conventional light emitting device such as a bulb or a fluorescent lamp, the light emitting diode has characteristics such as high durability, long lifetime, high brightness and low power consumption.
구체적으로 발광 다이오드는 p형과 n형 반도체의 접합으로 이루어져 있으며, 전압을 가하면 전자와 정공의 결합으로 반도체의 밴드캡(bandgap)에 해당하는 에너지를 빛의 형태로 방출하는 일종의 광전자 소자(optoelectronic device)이다. 그리고, 발광 다이오드는 색 표현력 연색성 등의 광학적 특성이 우수하고, PWM 구동이 가능하여 디스플레이 및 조명 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.Specifically, a light emitting diode is formed of a junction of a p-type and an n-type semiconductor. When a voltage is applied, a kind of optoelectronic device that emits energy corresponding to a bandgap of a semiconductor by light- )to be. The light emitting diode is excellent in optical characteristics such as color rendering power and color rendering property, and can be driven by PWM, and is widely used in various fields such as display and illumination.
그러나, 상술한 종래의 발광 다이오드가 포함된 발광 다이오드 패키지는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional light emitting diode package including the light emitting diode has the following problems.
발광 다이오드를 응용분야에 직접 사용하면 원하는 성능을 얻기가 어려운데, 이는 발광 다이오드에서 방출되는 광속의 공간적인 분포가 적합하지 않기 때문이다. 따라서, 광속을 조절할 수 있도록 1차적으로 발광 다이오드와 결합되는 렌즈가 필요한데, 성능을 염두에 두고 렌즈를 제작하면 비구면 형상이나 혹은 복잡한 패턴을 갖게 되어 제조 비용이 상승하고 공정이 복잡해져서 수율이 저하되는 문제점이 있다.It is difficult to obtain the desired performance by directly using the light emitting diode in an application field because the spatial distribution of the luminous flux emitted from the light emitting diode is not suitable. Therefore, a lens that is primarily coupled to a light emitting diode is required to control the light flux. However, if a lens is manufactured in consideration of its performance, an aspherical shape or a complicated pattern is formed, resulting in an increase in manufacturing cost and a complicated process, There is a problem.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 몸체(100) 내부에 발광 다이오드 등의 발광 소자(110)가 구비되고, 충진재(encapsulate material, 120)가 발광 소자 상에 형성된다. 여기서, 충진재는 실리콘이나 에폭시 등으로 이루어져서 발광 다이오드 칩을 보호하게 된다. 그리고, 충진재 상에는 구면 형상의 렌즈(130)가 형성되어, 발광 소자에서 방출되는 빛의 투사 각도를 변화시키게 된다.That is, as shown in FIG. 1, a
여기서, 통상적으로 충진재와 렌즈를 이루는 물질의 굴절률은 큰 차이가 나지 않으므로 충진재와 렌즈의 경계면에서 빛이 굴절되는 각도는 크지 않다. 그러나, 렌즈와 공기와의 굴절률이 상이하여 빛이 렌즈 표면에서 굴절되는 각도가 크 다. 따라서, 발광 소자 패키지 외부로 투사되는 빛은, 성능에 필요한 굴절 방향(150)보다 외부의 방향(150')으로 굴절되어 집광도 등의 광효율이 저하되는 문제가 발생한다. 즉, 구면 형상의 렌즈가 구비된 발광 소자 패키지는 제조비용을 절약하고 공정을 간략히 할 수 있으나, 상술한 바와 같이 광효율이 저하되는 문제점이 있다.Here, since the refractive index of the material forming the filler material and the lens is not generally different, the angle at which the light is refracted at the interface between the filler material and the lens is not large. However, the refractive index of the lens and air differs, and the angle at which the light refracts from the lens surface is large. Therefore, the light projected to the outside of the light emitting device package is refracted in the outer direction 150 'rather than the
도 2는 비구면 렌즈(130')가 구비된 발광 소자 패키지의 광굴절기능을 나타낸 도면이다. 도 2에서 렌즈의 형상을 비구면으로 형성하여 렌즈에서 외부로 투사되는 빛의 각도를 줄일 수 있으므로, 비구면의 설계에 따라 성능에 필요한 굴절 방향을 확보하여 광효율을 향상시킬 수 있다.2 is a view showing a light refraction function of a light emitting device package having an aspherical lens 130 '. In FIG. 2, since the shape of the lens is formed as an aspherical surface to reduce the angle of light projected from the lens to the outside, the optical efficiency can be improved by securing the refraction direction necessary for performance according to design of the aspherical surface.
그러나, 비구면 렌즈가 구비된 발광 소자 패키지는 상술한 성능을 만족하고 두께를 줄일 수 있으나, 제조비용이 증가하고 대량 생산에는 부적합한 단점이 있다.However, the light emitting device package provided with the aspherical lens satisfies the above-mentioned performance and can reduce the thickness, but it has a disadvantage that the manufacturing cost is increased and it is not suitable for mass production.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 외부로 투사되는 빛의 각을 조절하여 광효율이 향상된 발광 소자 패키지를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a light emitting device package having improved light efficiency by adjusting the angle of light projected to the outside.
본 발명의 다른 목적은, 구면 형상의 렌즈가 구비된 발광 소자 패키지를 저비용으로 대량생산할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for mass-producing a light emitting device package having a spherical lens at low cost.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 발광 소자 상에 형성된 충진재; 상 기 충진재 상에 형성되고, 상기 발광 소자에서 방출되어 임계각을 초과하여 입사된 빛을 모두 반사하는 광학층; 및 상기 광학층 상에 형성된 렌즈를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지를 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a light emitting device comprising: a filler formed on a light emitting element; An optical layer formed on the filler and reflecting all the light emitted from the light emitting device and exceeding the critical angle; And a lens formed on the optical layer.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 충진재로 밀봉된 복수 개의 발광 소자 상에, 광학층이 구비된 복수 개의 투명 기판을 형성하는 단계; 상기 투명 기판 상에, 복수 개의 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 복수 개의 발광 소자 및 복수 개의 렌즈를 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지의 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, comprising: forming a plurality of transparent substrates having optical layers on a plurality of light emitting devices sealed with a filler; Forming a plurality of lenses on the transparent substrate; And separating the plurality of light emitting devices and the plurality of lenses from each other.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 복수 개의 렌즈가 형성되고, 광학층이 구비된 복수 개의 투명 기판을 준비하는 단계; 충진재로 밀봉된 복수 개의 발광 소자 상에, 상기 투명 기판을 접합하는 단계; 및 상기 복수 개의 발광 소자 및 복수 개의 렌즈를 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지의 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display, comprising: preparing a plurality of transparent substrates having a plurality of lenses and provided with an optical layer; Bonding the transparent substrate to a plurality of light emitting devices sealed with a filler; And separating the plurality of light emitting devices and the plurality of lenses from each other.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 발광 소자에서 방출된 빛을 렌즈에서 굴절시켜 투사하는 발광 소자 패키지에 있어서, 상기 렌즈에 굴절부가 형성된 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지를 제공한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a light emitting device package for refracting and projecting light emitted from a light emitting element in a lens, wherein a refraction portion is formed in the lens.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The same components as those in the prior art are denoted by the same names and the same reference numerals for convenience of description, and a detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 발광 소자 패키지는 충진재와 렌즈 사이에 광학층(optical layer)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 광학층은 임계각 이내의 각도로 입사된 빛만을 렌즈로 진행시키게 된다. 따라서, 렌즈로 입사된 빛은 일정 각도 이내로만 진행하게 되므로, 결과적으로 렌즈에서 외부로 투사되는 빛도 임의의 각도 이내로 진행되어 종래의 발광 소자 패키지에 비하여 빛의 직진성이 향상될 수 있다.The light emitting device package according to the present invention is characterized in that an optical layer is formed between the filler and the lens. Then, the optical layer advances only light incident at an angle within a critical angle to the lens. Therefore, the light incident on the lens travels only within a certain angle, and consequently, the light projected from the lens to the outside also proceeds within an arbitrary angle, so that the straightness of light can be improved as compared with the conventional light emitting device package.
도 3a는 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 렌즈 및 광학층을 나타낸 도면이고, 도 3b는 발광 소자가 구비된 몸체에 형성된 반사면을 나타낸 도면이다. 도 3a 및 3b를 참조하여 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.FIG. 3A is a view showing a lens and an optical layer of a light emitting device package according to the present invention, and FIG. 3B is a reflection surface formed on a body provided with a light emitting device. 3A and 3B, a light emitting device package according to an embodiment of the present invention will now be described.
도 3a에서 렌즈(330)는 구면을 이루고 있으며, 하부에 광학층(340)이 형성된 것을 특징으로 한다. 렌즈는 비구면의 형상을 할 수도 있으나, 제조 공정과 비용을 고려하면 구면의 형상을 띠는 것이 바람직하다. 그리고, 광학층은 후술할 충진재와 면접할 렌즈의 일면에 형성될 수 있으며, 도 3a에 도시된 바와 같이 딤플(dimple) 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서 '딤플'은 렌즈의 일면에 홈이 생긴 형상을 뜻한다. 그리고, 광학층의 굴절률은 충진재의 굴절률보다 작은 것이 바람직한데, 전반사 현상은 물리적으로 밀한 물질에서 소한 물질로 빛이 이동할 때 즉 굴절률이 큰 물질에서 작은 물질로 빛이 진행할 때 발생하기 때문이다. 또한, 광학층은 굴절률이 약 1 정도인 공기로 이루어질 수도 있으나, 충진재보다 굴절률이 작은 물질이 필름형 등으로 형성될 수도 있다. 그리고, 도 3a에서는 렌즈의 일부에 광학층이 형 성되나, 렌즈와 별도의 층으로 형성될 수 있다. 단, 광학층의 역할을 고려하면 충진재와 렌즈 사이에 구비되어야 함은 당연하다.3A, the
도 3b에서 패키지를 이루는 몸체(300)의 바닥면 일부에 발광 소자(310)가 구비되어 있는데, 발광 소자는 발광 다이오드일 수 있으나 다른 발광 소자일 수도 있다. 즉, 본 실시예는 발광 소자 패키지에서 방출되는 빛의 굴절률을 조절하여 광효율을 향상시키고자 하는 것이므로, 패키지 내부에는 발광 소자가 구비되면 충분하다. 그리고, 도시된 바와 같이 몸체 내부의 바닥면과 벽면 중 적어도 하나에는 반사층(315)이 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 반사층은 후술할 바와 같이 광학층에서 전반사된 빛을 다시 반사시키는 역할을 하며, 구체적인 역할은 후술한다.In FIG. 3B, a
도 4a 및 도 4b는 상술한 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 일실시예에서 빛의 진행 방향을 나타내 도면이고, 도 4c는 광학층에 따른 임계각의 작용을 나타낸 도면이다.FIGS. 4A and 4B are views showing a light traveling direction in an embodiment of the light emitting device package according to the present invention, and FIG. 4C is a diagram illustrating the action of a critical angle according to an optical layer.
도 4a는 광학층으로 입사되는 빛이 임계각 미만인 경우를 나타낸 도면이고, 도 4b는 빛이 임계각을 초과한 경우의 빛의 진행 경로를 나타낸 도면이다.FIG. 4A is a view showing a case where light incident on the optical layer is less than a critical angle, and FIG. 4B is a view showing a light traveling path when light exceeds a critical angle.
도 4a에서 몸체(300)에 구비된 발광 소자(310)에서 방출된 빛이 충진재(320)를 통과하며 광학층(340)으로 진행하게 된다. 그리고, 여기서 임계각(θc) 미만의 각도로 광학층으로 입사하므로, 빛은 렌즈(330)를 통과하여 발광 다이오드 패키지 외부로 진행한다.4A, the light emitted from the
도 4b에서 빛은 임계각을 초과한 각도로 광학층에 입사한다. 따라서, 충진재 와 광학층의 경계면에서 빛이 모두 반사되어 다시 충진재로 진행한다. 여기서, 전반사는 빛이 광학적으로 밀(密)한 매질(굴절률이 큰 물질)에서 소(疎)한 매질(굴절률이 작은 물질)로 입사할 때, 입사각이 어느 특정 각도(임계각)를 초과하면 그 경계면에서 빛이 전부 반사되어 버리고 굴절광선은 존재하지 않게 되는 현상을 의미한다. 그리고, 전반사가 일어날 수 있는 입사각의 최소값을 임계각이라 한다. 여기서, 임계각은 충진재와 광학층의 물리적 성질, 구체적으로 굴절률에 따라 결정된다. 만일, 충진재의 굴절률이 n1 이고 광학층의 굴절률이 n2 이면, 임계각은 아래의 수학식에 의하여 정하여진다.In FIG. 4B, the light enters the optical layer at an angle exceeding the critical angle. Therefore, all the light is reflected at the interface between the filler and the optical layer and proceeds to the filler again. Here, when total incident light is incident on a medium (a material having a small refractive index) from a medium (a substance having a high refractive index) optically in a dense medium (a substance having a high refractive index), when the incident angle exceeds a certain angle It means that the light is totally reflected at the interface and the refracted ray is not present. The minimum value of the incident angle at which total reflection can occur is referred to as a critical angle. Here, the critical angle is determined by the physical properties of the filler and the optical layer, specifically, the refractive index. If the refractive index of the filler is n 1 and the refractive index of the optical layer is n 2 , The critical angle is determined by the following equation.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 임계각 미만의 각도로 광학층으로 입사된 빛만이, 광학층을 통과하여 렌즈를 거쳐 외부로 투사된다. 여기서, 렌즈의 굴절률은 광학층의 굴절률보다 큰 것이 바람직하다.As shown in Figs. 4A and 4B, only light incident on the optical layer at an angle less than the critical angle passes through the optical layer and is projected to the outside through the lens. Here, the refractive index of the lens is preferably larger than the refractive index of the optical layer.
그리고, 상술한 바와 같이 충진재와 광학층의 경계면에서 빛의 전반사가 발생하여, 광효율의 저하가 예상될 수 있다. 그러나, 도 3b에 도시된 바와 같이 몸체 내부의 바닥면 및 벽면에는 반사층(315)이 형성되어 있으므로, 광학층에서 전반사된 빛을 다시 반사시킨다. 따라서, 다시 충진재를 통하여 광학층으로 임계각 미만으로 입사되는 빛은, 렌즈를 통하여 외부로 투사되어 광효율 저하를 방지할 수 있 다.As described above, total reflection of light occurs at the interface between the filler and the optical layer, and a decrease in light efficiency can be expected. However, as shown in FIG. 3B, since the
도 4c는 광학층에 따른 임계각의 작용을 나타낸 도면이다. 도 4c에서 임계각(θc) 미만의 각도로 입사되는 빛만이 광학층으로 입사될 수 있고, 임계각을 초과하여 입사되는 빛은 반사되어 다시 충진재로 진행한다. 4C is a view showing the action of a critical angle according to the optical layer. Only the light incident at an angle less than the critical angle? C in FIG. 4C can be incident on the optical layer, and the incident light exceeding the critical angle is reflected and travels to the filler again.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 일실시예에서, 렌즈 및 패키지 외부로 진행하는 빛의 각을 도시한 도면이다.5A to 5C are views showing the angle of light traveling to the outside of the lens and the package in the embodiment of the light emitting device package according to the present invention.
도 5a에서 충진재에서 광학층으로 입사되는 빛의 입사각은 0도 내지 90도까지 분포될 수 있다. 그리고, 입사되는 빛 중 임계각(θc) 미만의 각도로 입사되는 빛만이 광학층으로 입사된다. 그리고, 광학층으로 입사된 빛은 굴절되어 진행하는데, 입사각의 임계각 미만이므로 굴절되어 진행하는 각도 또한 소정 각도 이하이다. 즉, 광학층으로의 입사각이 임계각 미만이므로, 스넬(snell)의 법칙에 따라 굴절각도 또한 소정 각도 이내로 제한된다. 그리고, 광학층으로부터 렌즈로 진행하는 빛은 경계면에서 다시 굴절되어 진행한다. 여기서, 렌즈의 굴절률이 광학층의 굴절률보다 크므로 전반사는 일어나지 않는다. 그리고, 광학층과 렌즈의 경계면에 위치하는 임의의 지점(360)에 입사되는 빛들은, 다시 굴절되어 부채꼴로 도시된 범위로 진행한다.In FIG. 5A, the incident angle of light incident on the optical layer in the filler may be distributed from 0 degrees to 90 degrees. Only light incident at an angle less than the critical angle? C of the incident light is incident on the optical layer. The light incident on the optical layer is refracted and travels. Since the angle is less than the critical angle of the incident angle, the angle of refraction is also less than a predetermined angle. That is, since the angle of incidence to the optical layer is less than the critical angle, the refraction angle is also limited within a predetermined angle in accordance with Snell's law. Then, the light traveling from the optical layer to the lens is refracted again at the interface. Here, since the refractive index of the lens is larger than the refractive index of the optical layer, total reflection does not occur. Then, the light incident on an
도 5b에서 광학층과 렌즈 사이의 다수 개의 지점(360a~360e)에 입사되는 빛들은 각각 굴절되므로, 각각의 부채꼴의 범위 내의 각도로 진행하게 된다. 여기서, 렌즈의 외부 경계면에서의 임의의 지점(370)에 입사되는 빛은 실선으로 도시된 빛 일 수는 있으나, 점선으로 도시된 빛을 수는 없다. 즉, 상술한 전반사 현상에 따라 광학층에 입사되는 빛은 소정 각도 미만인 경우만 존재하고, 따라서 렌즈를 진행하는 빛 또한 소정 각도(광학층에서 빛이 진행하는 소정 각도와는 상이하며, 스넬의 법칙으로부터 계산이 가능하다) 이내로 진행한다. 따라서, 발광 소자에서 방출된 빛 중 점선으로 도시된 빛은 렌즈를 진행할 수 없다.In FIG. 5B, the lights incident on the plurality of
도 5c에서 렌즈의 표면에서의 빛의 진행 경로가 도시되어 있다. 도 5c에서 렌즈 내에서 빛은 점선으로 도시된 경로로 진행할 수 없고 실선으로 도시된 경로로만 진행한다. 따라서, 렌즈와 외부 공기와의 경계면에서 굴절된 후에도, 실선으로 도시된 경로로만 진행한다. 여기서, 만약 공기 등으로 이루어진 광학층이 없다면, 점선으로 도시된 경로로도 빛이 진행할 수 있게 된다. 즉, 광학층이 존재함으로써 발광 소자 패키지 외부로 방출되는 빛의 투사 각도가 좁아지게 되어, 집광 성능이 향상된다.In Figure 5c, the path of light travels at the surface of the lens. In Fig. 5c, the light in the lens can not proceed to the path shown by the dotted line, but proceeds only to the path shown by the solid line. Therefore, even after being refracted at the interface between the lens and the outside air, only the path shown by the solid line proceeds. Here, if there is no optical layer made of air or the like, the light can proceed even through the path shown by the dotted line. That is, the existence of the optical layer narrows the projection angle of the light emitted to the outside of the light emitting device package, and the light condensing performance is improved.
상술한 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the light emitting device package according to the present invention will now be described.
집광 성능이 우수하며, 렌즈의 두께를 줄이더라도 충분한 굴절 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 웨이퍼 레벨 렌즈(wafer level lens) 기판의 제작이 가능하며, 제조비용을 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있다.The light converging performance is excellent and sufficient refraction effect can be obtained even if the thickness of the lens is reduced. Therefore, it is possible to manufacture a wafer level lens substrate, which can reduce manufacturing cost and improve productivity.
이어서, 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 제조방법을 설명한다.Next, a method of manufacturing the light emitting device package according to the present invention will be described.
종래에는 발광 소자 상에 렌즈를 낱개로 결합시켰는데, 복수 개의 발광 소자 패키지를 제조하려면 발광 소자와 렌즈의 결합 공정이 그만큼 많이 필요하게 되어 공정 수와 제작시간이 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 각각의 결합 작업마다 균 일한 정렬이 어려우므로 양산성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 1회의 공정으로 다량의 발광 소자 상에 렌즈를 결합시키는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상술한 발광 소자 패키지의 경우, 렌즈에 공기층이 광학층으로서 구비된 경우 그 제조방법이 문제될 수 있어 바람직한 형성방법을 제공한다.Conventionally, a lens is individually connected to a light emitting device. However, in order to manufacture a plurality of light emitting device packages, a process of joining the light emitting device and the lens is required as much as that. In addition, since uniform alignment is difficult for each bonding operation, there is a problem that the mass productivity is greatly reduced. Therefore, the present invention is characterized in that a lens is coupled onto a large amount of light emitting elements in one step. In the case of the light emitting device package described above, when an air layer is provided as an optical layer in a lens, a manufacturing method thereof may become a problem, thereby providing a preferable forming method.
도 6a 내지 6d는 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 제조방법의 일실시예의 을 나타낸 도면이다. 도 6a 내지 6d는 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 제조방법의 일실시예를 설명하면 다음과 같다. 본 실시예는 상술한 발광 소자 패키지의 일실시예를 제조하는 방법으로, 발광 소자 패키지 내의 각 구성 요소는 별도의 설명이 없으면 상술한 바와 같다.6A to 6D are views showing an embodiment of a method of manufacturing a light emitting device package according to the present invention. 6A to 6D illustrate a method of manufacturing a light emitting device package according to an embodiment of the present invention. The present embodiment is a method of manufacturing an embodiment of the light emitting device package described above, and each component in the light emitting device package is as described above unless otherwise described.
먼저, 도 6a 에 도시된 바와 같이 웨이퍼 레벨 패키지(WLP, wafer level package)와 투명 기판(635)을 준비한다. 여기서 웨이퍼 레벨 패키지(600a)는, 발광 소자 몸체(600)로 이루어져 있고, 각각의 몸체(600)의 내부에는 발광 소자(610)가 구비되고, 각각의 발광 소자는 충진재(620)로 밀봉되어 있다. 즉, 웨이퍼 레벨 패키지는, 렌즈를 형성하기 전의 발광 소자 패키지가 복수 개 연결되어 이루어진다.First, a wafer level package (WLP) and a
그리고, 투명 기판(635)에는 광학층(640)이 형성된 것이 바람직하다. 여기서 광학층은 투명 기판 중 충진재와 면접할 부분에 딤플이 형성되어 이루어질 수 있다. 그리고, 광학층은 상술한 딤플 상에 공기가 채워져 형성될 수도 있으나, 충진재보다 굴절률이 작은 물질이 필름형으로 형성될 수도 있다. 그리고, 투명 기판에 형성될 광학층은 복수 개가 구비되는 것이 바람직하며, 여기서 투명 기판은 후술하는 바와 같이 웨이퍼 레벨 패키지 상에 접합될 것이므로 각각의 광학층은 각각의 발광 소자와 동일한 간격으로 이격되는 것이 바람직하다. 즉, 하나의 발광 소자 상에 하나의 광학층이 위치할 수 있도록 한다.It is preferable that the
이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이 투명 기판을 웨이퍼 레벨 패키지 상에 접합한다. 여기서, 접합은 접착제를 사용하는 등의 방법으로 이루어지는데, 접착제가 빛의 진행 경로에 남지 않아 빛의 굴절 경로를 변화시키지 않아야 함은 당연하다. 이 때, 투명 기판 상에 공기층이 있는 경우, 접합 공정에서 충진재와 투명 기판 사이에 공기층이 그대로 남아서 광학층을 이루게 된다.Then, the transparent substrate is bonded onto the wafer level package as shown in Fig. 6B. Here, the bonding is performed by using an adhesive or the like, and it is natural that the adhesive does not remain in the path of the light so that the refraction path of the light is not changed. At this time, if there is an air layer on the transparent substrate, the air layer remains between the filler and the transparent substrate in the joining step to form an optical layer.
그리고, 도 6c에 도시된 바와 같이 투명 기판이 접합된 웨이퍼 레벨 패키지 상에 렌즈(630)를 결합한다. 여기서, 제조공정의 편의를 위하여 복수 개의 렌즈가 형성된 웨이퍼 레벨 렌즈(600b)의 형태로 제조되어 접합되는 것이 바람직하다. 그리고, 각각의 렌즈는 상술한 발광 소자와 동일한 간격으로 이격되는 것이 바람직하며, 각각의 렌즈는 하부에 형성된 보조 기판(630')을 통하여 연결되어 있다. 렌즈의 접합 공정은 상술한 투명 기판의 접합 공정과 동일하다.Then, as shown in Fig. 6C, the
이어서, 도 6d에 도시된 바와 같이 각각의 발광 소자 패키지를 분리한다. 즉, 복수 개의 발광 소자 몸체에 투명 기판과 렌즈가 차례로 형성된 것을, 각각의 소자 단위로 분리한다.Then, each light emitting device package is separated as shown in FIG. 6D. That is, a transparent substrate and a lens are sequentially formed on a plurality of light emitting device bodies, and the device is divided into individual device units.
상술한 공정에서, 투명 기판을 웨이퍼 레벨 패키지와 접합한 후에 웨이퍼 레벨 렌즈를 접합하였으나, 양자의 접합 순서는 서로 바뀌어도 무방하다.In the above-described process, the wafer level lens is bonded after the transparent substrate is bonded to the wafer level package, but the bonding order of the two may be different from each other.
상술한 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 제조공정의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the manufacturing process of the light emitting device package according to the present invention will be described as follows.
웨이퍼 레벨 패키지 상에 웨이퍼 레벨 렌즈를 접합하는데 있어서, 복수 개의 패키지를 1회의 공정으로 제조할 수 있다. 그리고, 투명 기판에 딤플을 형성하여 광학층을 손쉽게 형성할 수 있다. 그리고, 웨이퍼 레벨 렌즈의 접합 후에 각각의 소자로 분리하면, 다수 개의 발광 소자 패키지를 간략한 공정으로 생산할 수 있다.In bonding a wafer level lens onto a wafer level package, a plurality of packages can be manufactured in a single process. The optical layer can be easily formed by forming dimples on the transparent substrate. When the wafer level lens is separated into individual devices after bonding, a plurality of light emitting device packages can be produced by a simple process.
이어서, 본 발명에 따른 발광 소자 패키지의 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.Next, another embodiment of the light emitting device package according to the present invention will be described as follows.
본 실시예에서는 발광 소자 패키지 내의 렌즈 상에 굴절부가 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 본 실시예는 광학층이 아닌 굴절부 또는 산란체가 형성되어 빛의 산란 내지 굴절각을 조절함으로써, 빛의 진행 경로를 조절하여 광효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.In this embodiment, the refracting portion is formed on the lens in the light emitting device package. That is, the present embodiment is characterized in that a refraction portion or scattering body, not an optical layer, is formed to adjust the scattering or refraction angle of light to improve the light efficiency by adjusting the path of light.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 렌즈(730)가 형성된 보조 기판(730')의 하부에 굴절부(750)가 형성된다. 여기서 보조 기판은 렌즈와 발광 소자 패키지를 접합하는 기판으로서 빛을 투과시켜야 함은 당연하다. 그리고, 보조 기판을 사용하지 않는 경우, 굴절부가 렌즈의 하부면에 직접 형성되어도 무방하다.First, as shown in FIG. 7, a
이 때, 발광 소자에서 방출되어 충진재를 통과한 빛은 굴절부를 통과하면서, 진행경로가 변경된다. 따라서, 굴절부의 형상을 변경하여 빛의 진행 경로를 조절할 수 있는데, 굴절부는 통상 원기둥, 피라미드 또는 사면체 등의 형상을 할 수 있다. 그리고, 굴절부는 공기 또는 투명한 필름 등으로 이루어질 수 있으며, 투명하고 기기판 또는 렌즈와의 경계면에서 빛을 굴절시킬 수 있어야 한다. 그리고, 굴절부를 이루는 물질의 굴절률이 충진재의 굴절률보다 작으면 광학층의 역할도 하게 된다.At this time, the light emitted from the light emitting element and passing through the filler passes through the refraction part, and the traveling path changes. Therefore, the shape of the refracting portion can be changed to adjust the path of the light. The refracting portion may have a shape such as a cylinder, a pyramid, or a tetrahedron. The refracting portion may be made of air or a transparent film, and should be transparent and capable of refracting light at the interface between the device plate and the lens. If the refractive index of the material forming the refracting portion is smaller than the refractive index of the filler, it also serves as an optical layer.
그리고, 도 8에 도시된 실시예에서는 충진재 상에 형성될 투명 기판 내부에 굴절부(735')가 형성된다. 여기서 굴절부는 광학층과 더불어 빛의 진행 경로를 조절할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 8, a refraction portion 735 'is formed inside the transparent substrate to be formed on the filler. Here, the refracting portion can control the path of light along with the optical layer.
또한, 도 9에 도시된 실시예는 충진재의 표면에 굴절부(720')가 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 충진재에서 투사되는 빛의 굴절률을 미리 조절하여, 광학층의 유무에 관계 없이 빛의 진행 경로를 조정할 수 있다.In addition, the embodiment shown in FIG. 9 is characterized in that a refraction portion 720 'is formed on the surface of the filler. That is, the refractive index of the light projected from the filler can be adjusted in advance, and the path of the light can be adjusted regardless of the presence or absence of the optical layer.
상술한 도 7 내지 도 9에 도시된 실시예에서는 렌즈 또는 충진재 등의 표면이 패터닝되어 굴절부가 형성되나, 도 10에서는 렌즈(730) 내에 산란체(760)가 구비되어 빛의 진행 경로를 조정한다. 여기서, 산란체는 빛의 산란(scattering) 현상을 이용하며, 굴절률이 렌즈와 상이한 굴절체가 형성되는 것이 바람직하다.In the embodiment shown in FIGS. 7 to 9, the surface of a lens or a filler is patterned to form a refracting portion. In FIG. 10, a
상술한 실시예들에서, 발광 소자 패키지의 충진재 또는 렌즈 상에 빛의 진행 경로를 변경시키는 물질이 구비되어, 발광 소자에서 방출되는 빛의 진행 경로를 조절하여 광효율을 향상시킬 수 있다.In the above-described embodiments, the filler of the light emitting device package or the material for changing the path of light on the lens may be provided to improve the light efficiency by adjusting the path of light emitted from the light emitting device.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능해도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified by those skilled in the art, as will be apparent from the appended claims, but such modifications are within the scope of the present invention.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 발광 소자 패키지 및 그 제조방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.Effects of the light emitting device package and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described as follows.
첫째, 구면 렌즈가 구비된 발광 소자에서 외부로 투사되는 빛의 각도를 조절 하여 광효율을 향상시킬 수 있다.First, the light efficiency can be improved by adjusting the angle of the light projected from the light emitting device provided with the spherical lens.
둘째, 구면 형상의 렌즈가 구비된 발광 소자 패키지를 저비용으로 대량생산할 수 있다.Second, a light emitting device package including a spherical lens can be mass-produced at low cost.
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