KR101114719B1 - 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자는, 서로 이격된 제1 및 제2금속층을 포함하는 복수의 금속층; 상기 복수의 금속층 사이의 상면에 부착된 제1절연 필름; 상기 복수의 금속층 중 어느 한 금속층에 배치된 발광 칩; 및 상기 발광 칩을 둘러싸는 수지층을 포함하며, 상기 복수의 금속층 중 제1금속층은 상기 발광 칩이 배치된 제1베이스부 및 상기 제1베이스부의 외측에 상기 제1베이스부의 수평 선상에 대해 절곡된 제1사이드부를 포함한다.

Description

발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHING SYSTEM}
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다.
실시 예는 새로운 타입의 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템 제공한다.
실시 예는 외측이 절곡된 금속층을 지지하는 절연필름과 상기 복수의 금속층에 전기적으로 연결된 발광 칩을 포함하는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템을 제공한다.
실시 예는 발광 칩의 둘레에 가이드 부재 및 그 내부에 수지층을 배치한 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 서로 이격된 제1 및 제2금속층을 포함하는 복수의 금속층; 상기 복수의 금속층 사이의 상면에 부착된 제1절연 필름; 상기 복수의 금속층 중 어느 한 금속층에 배치된 발광 칩; 및 상기 발광 칩을 둘러싸는 수지층을 포함하며, 상기 복수의 금속층 중 제1금속층은 상기 발광 칩이 배치된 제1베이스부 및 상기 제1베이스부의 외측에 상기 제1베이스부의 수평 선상에 대해 절곡된 제1사이드부를 포함한다.
실시 예에 따른 조명 시스템은, 복수의 발광 소자; 및 상기 발광 소자가 어레이된 보드를 포함하며, 상기 발광 소자는, 서로 이격된 제1 및 제2금속층을 포함하는 복수의 금속층; 상기 복수의 금속층 사이의 상면에 부착된 제1절연 필름; 상기 복수의 금속층 중 어느 한 금속층에 배치된 발광 칩; 및 상기 발광 칩을 둘러싸는 수지층을 포함하며, 상기 복수의 금속층 중 제1금속층은 상기 발광 칩이 배치된 제1베이스부 및 상기 제1베이스부의 외측에 상기 제1베이스부의 수평 선상에 대해 절곡된 제1사이드부를 포함한다.
실시 예는 테이프 타입의 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시 예는 패키지 몸체를 이용하지 않고 절연 필름을 통해 금속층을 지지하는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시 예는 발광 소자의 제조 공정을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자의 두께를 줄여줄 수 있다.
실시 예는 오목한 오목부 또는 광 차단부를 구비하 금속층을 제공함으로써, 발광 소자의 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자의 소형화 및 집적화를 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템에서의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광소자의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 측 단면도이다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 발광 소자의 제조과정을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 제2실시 예에 따른 발광소자의 사시도 및 그 측 단면도이다.
도 10은 제3실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 11은 제4실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 12는 제5실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 13은 도 12의 발광 소자에 있어서, 금속층들의 사시도이다.
도 14는 제6실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 15는 도 14의 B-B측 단면도이다.
도 16은 제7실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 17은 제8실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 18은 제9실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 19는 제10실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 20은 도 19의 발광 소자의 평면도이다.
도 21은 제11실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 22 및 도 23은 실시 예에 따른 발광 칩의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 24 실시 예에 따른 표시장치의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 25는 실시 예에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 26은 실시 예에 따른 조명 유닛을 나타낸 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 발광 소자를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 측 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자(100)는 오목부(A1)를 형성하는 복수의 금속층(111,113)과, 상기 복수의 금속층(111,113)의 경계부에 배치된 절연 필름(121)과, 상기 복수의 금속층(111,113) 중 어느 한 금속층(111) 위에 배치된 발광 칩(145)과, 상기 발광 칩(145)을 몰딩하는 수지층(161)을 포함한다.
상기 복수의 금속층(111,113)은 적어도 2개를 포함하며, 적어도 2개의 금속층(111,113)은 서로 이격되어 전기적으로 오픈되게 배치된다. 상기 금속층(111,113)은 바람직하게 리드 프레임과 같은 금속 플레이트로 구현될 수 있다.
상기 복수의 금속층(111,113)은 철(Fe), 구리(Cu), Fe-Ni와 같이 철(Fe)을 포함하는 합금(alloy), 알루미늄(Al) 또는 알루미늄을 포함하는 합금류, 또는 Cu-Ni, Cu-Mg-Sn와 같이 구리(Cu)를 포함하는 합금으로 형성될 수 있다. 또한 상기 금속층(111,113)은 단층 또는 다층 금속으로 형성될 수 있고, 그 상면 또는/및 하면에는 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 등과 같은 반사층 또는 본딩층이 형성될 수 있다.
상기 금속층(111,113)이 리드 프레임으로 구현된 경우, 기계적인 강도가 강하며, 열 전도성이 크고, 열 팽창 계수가 크고, 가공성이 좋고, 구부림 동작을 반복할 때 손실이 거의 없으며, 도금과 납땜이 용이한 특성이 있다. 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)의 표면에는 산화 방지 코팅층을 형성해 줄 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 금속층(111,113)의 두께는 15㎛~300㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있으며, 이러한 두께는 바람직하게 15㎛~50㎛ 범위로 형성될 수 있고 발광 소자 전체를 지지하는 지지 프레임으로 기능하며, 또한 발광 칩(41)으로부터 발생된 열을 전도하는 방열 부재로 동작할 수 있다.
상기 금속층(111,113)은 별도의 몸체, 예컨대 PPA(Polyphthalamide)와 같은 수지 계열의 몸체로 금속층을 고정하는 구조를 사용하지 않아, 상기 금속층(111,113)의 일부를 플렉시블한 곡면 형상으로 사용하거나 미리 설정된 각도로 구부려 사용할 수 있게 된다.
상기 복수의 금속층(111,113)은 내측에 오목부(A1)를 구비하고, 상기 오목부(A1)는 금속층(111,113)의 외측 상면에 대해 소정 깊이(H1) 예컨대, 350㎛ 이상의 깊이로 형성될 수 있다.
상기 복수의 금속층(111,113)은 제1금속층(111)과 제2금속층(113)을 포함하며, 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)은 금속층 원판에 대해 에칭하거나 커팅하는 공정을 통해 각각 분할된다.
상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)의 내측 영역에 의해 형성된 오목부(A1)는 상부가 개방되고 둘레가 막혀있는 다각형 형상 또는 원 형상을 포함한다. 또한 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)에 의해 형성된 오목부(A1)는 상부 이외에 다른 측면 영역이 더 개방될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)의 내 측면은 서로 대응되며, 상기 대응되는 내 측면들은 서로 이격되어 공간(119)을 형성하게 된다. 상기 공간(119)은 예컨대 Z축 방향으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 금속층(111,113)의 내 측면 형상에 따라 일정한 폭 또는 서로 다른 폭을 갖거나 라인 형상 또는 굴곡진 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113) 사이의 간격은 10㎛ 이상 이격될 수 있으며, 이러한 간격은 두 금속층(111,113) 간의 쇼트나 전기적인 간섭을 방지할 수 있는 거리이다.
상기 제1금속층(111) 또는 상기 제2금속층(113)의 외 형상은 다각형 형상이 아닌 구면 형상을 포함할 수 있다.
제1금속층(111)은 베이스부(111A), 사이드부(111B), 및 탑부(111C)를 포함하며, 상기 제2금속층(113)은 베이스부(113A), 사이드부(113B), 및 탑부(113C)를 포함한다. 상기 각 금속층(111,113)은 Z축 방향의 길이가 X축 방향의 너비보다는 크게 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 베이스부(111A,113A)는 보드(board) 위에 본딩되는 부분이 될 수 있으며, 전원을 각각 공급해 줄 수 있다. 상기 제1금속층(111)의 베이스부(111A) 위에는 상기 발광 칩(145)이 탑재되며, 상기 발광 칩(145)은 상기 제1금속층(111)의 베이스부(111A)에 다이 본딩되어 전기저적으로 연결되고, 제2금속층(113)과 와이어(152)로 연결될 수 있다.
상기 제1금속층(111)의 사이드부(111B)와 상기 제2금속층(113)의 사이드부(113B)는 오목부(A1)의 Z축 방향을 기준으로 서로 대향되게 형성된다. 제1금속층(111)의 Z축 방향의 양 사이드부(111B)는 서로 대향되며, 제2금속층(113)의 Z축 방향의 양 사이드부(113B)는 서로 대향된다.
도 2와 같이, 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 사이드부(111B,113B)는 상기 베이스부(111A,113A)의 연장 선상으로부터 소정 각도(θ1) 예컨대, 15~90°의 각도로 경사지게 연장될 수 있다.
상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 탑부(111C,113C)는 상기 각 사이드부(111B,113B)로부터 외측 방향으로 수평하게 연장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 탑부(111C,113C)는 발광 소자(100)의 베이스로부터 이격되어 있기 때문에, 소정의 외부 공간(S1)이 형성되며, 상기 외부 공간(S1)은 사이드부(111B,113B)로부터 전도된 열을 효과적으로 방열할 수 있다.
상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 탑부(111C,113C)는 상기 베이스부(111A,113A)로부터 단차지게 형성되어, 발광 소자(100)의 외측 둘레에 다각형 형상의 테두리를 갖는 상면을 제공할 수 있다. 실시 예는 오목부(A1)의 형상에 따라 다각형이 아닌 원 형상으로 제공될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
절연 필름(121)은 상기 제1금속층(111) 및 상기 제2금속층(113)의 상면에 부착된다. 상기 절연 필름(121)은 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)이 대응되는 영역의 상면에 부착될 수 있으며, 예컨대 인접한 두 금속층(111,113)의 경계부 상면에 부착되어, 두 금속층(111,113)의 간격을 미리 정해진 간격으로 유지시켜 주고 인접한 두 금속층(111,113)을 지지 및 고정하는 역할을 수행하게 된다. 상기 절연 필름(121)은 인접한 두 금속층(111,113) 사이에 배치된 공간(119)을 커버하며, 이 경우 상기 공간(119)을 통해 수지층(161)을 형성하는 과정에서 액상의 수지물이 누설되는 것을 방지할 수 있다.
상기 절연 필름(121)은 인접한 금속층(111,113)의 베이스부(111A,113A), 사이드부(111B,113B), 및 탑부(111C,113C) 까지 연장될 수 있다.
상기 절연 필름(121)의 폭(W1)은 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113) 사이의 간격 또는 공간(119)보다 넓은 폭으로 형성될 수 있으며, 예컨대 수십㎛ 이상 바람직하게, 20㎛ 이상의 폭으로 접착될 수 있다.
상기 절연필름(121)은 투광성 또는 비 투광성 필름을 포함하며, 예컨대 PI(폴리 이미드) 필름, PET(폴리에틸렌텔레프탈레이트) 필름, EVA(에틸렌비닐아세테이트)필름, PEN(폴리에틸렌나프탈레이트) 필름, TAC(트라아세틸셀룰로오스)필름, PAI(폴리아마이드-이미드), PEEK(폴리에테리-에테르-케톤), 퍼플루오로알콕시(PFA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 수지 필름(PE, PP, PET) 등을 포함할 수 있다.
상기 절연필름(121)과 상기 금속층(111,113) 사이에는 접착층이 형성될 수 있으며, 상기 접착층은 절연필름(121)을 상기 금속층(111,113) 상에 부착시켜 줄 수 있다. 또한 상기 절연 필름(121)은 양면 또는 단면 접착 테이프와 같이 접착층을 포함할 수 있다.
상기 절연 필름(121,123)은 소정의 반사율 예컨대, 30% 이상의 반사율을 가질 수 있으며, 이러한 반사 특성은 소자 내부에서의 표면 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
또한 상기 절연 필름(121)은 광학적 기능을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 광학적 기능은 50% 이상의 투과율을 갖는 투광성 필름을 포함하며, 바람직하게 70% 이상의 필름을 포함한다.
상기 절연필름(121)은 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 상기 절연필름(121)의 상면 또는 하면에 도포되거나, 내부에 첨가될 수 있다. 상기 형광체의 종류는 YAG 계열, 실리게이트 계열, 질화물 계열의 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 그 발광 파장은 적색, 황색, 녹색 등과 같은 가시 광선 계열을 포함할 수 있다. 또한 상기 절연필름(121)은 형광체 필름으로 구현될 수 있으며, 상기 형광체 필름은 상기 발광 칩(145)으로부터 방출된 광을 흡수하여 다른 파장의 광을 발광하게 된다.
또한 상기 절연필름(121)은 내습성 필름을 포함할 수 있으며, 이러한 내습성 필름은 습기가 침투하는 것을 억제하여, 제1금속층(111)과 제2금속층(113)의 산화 방지 및 전기적인 쇼트를 방지할 수 있다.
상기 절연필름(121)은 필름류로 형성될 수 있으며, 그 표면 예컨대 상면, 하면, 또는 외측면 일부가 소정의 요철 패턴으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 절연필름(121)의 두께는 상기 금속층(111,113)의 두께(T1)보다 적어도 두껍게 또는 그 이상으로 형성될 수 있으며, 예컨대 30㎛~500㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 바람직하게 40~60㎛의 두께로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(145)은 상기 제1금속층(111) 위에 배치되며, 상기 제1금속층(111)과 제2금속층(113)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광 칩(145)은 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 가시광선 대역의 발광 다이오드이거나 자외선(Ultra Violet) 대역의 발광 다이오드로 구현될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(145)은 두 전극이 평행하게 배치된 수평형 칩, 또는 두 전극이 서로 반대 측면에 배치된 수직형 칩으로 구현될 수 있다. 상기 수평형 칩은 적어도 2개의 와이어에 연결될 수 있고, 수직형 칩은 적어도 1개의 와이어(152)에 연결될 수 있다. 도 1 및 도 2는 수직형 칩을 그 예로 도시하였으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(145)은 상기 제1금속층(111)에 전도성 접착제로 접착될 수 있다. 여기서, 상기 발광 칩(145)의 하부에 전극이 배치된 경우 전도성 접착제를 부착되어, 제1금속층(111)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광 칩(145)은 제1금속층(111)에 다이 본딩되고, 제2금속층(113)에 와이어(152)로 연결될 수 있다. 또한 상기 발광 칩(145)은 플립 칩(flip chip) 등으로 상기 제1금속층(111)과 제2금속층(113)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광 칩(145)은 제1금속층(111) 위에 배치된 예로 설명하였으나, 제2금속층(113) 위에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 칩(145)은 80㎛의 두께 이상으로 형성될 수 있으며, 상기 와이어(152)의 고점은 상기 발광 칩(145)의 상면으로부터 100㎛ 이상으로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 발광 칩(145)의 상면에는 형광체층이 코팅될 수 있으며, 상기 형광체층은 상기 발광 칩(145)의 상면 내에 형성될 수 있다.
보호 소자는 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113) 중 적어도 하나의 위 또는 아래에는 배치된다. 상기 보호 소자는 제너 다이오드 또는 TVS 다이오드와 같은 종류의 소자로 배치될 수 있으며, 상기 발광 칩(145)과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 발광 칩(145)을 회로적으로 보호하게 된다. 상기 보호 소자는 제1 및 제2금속층(111,113)에 연결되어 상기 발광 칩(145)과 병렬로 연결되어, 상기 발광 칩(145)으로 인가되는 비 정상적인 전압으로부터 상기 발광 칩(145)을 보호하게 된다. 이러한 보호 소자는 구비하지 않을 수 있다.
상기 수지층(161)은 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 오목부(A1) 영역에 형성되어, 상기 발광 칩(145)을 밀봉하게 된다. 상기 수지층(161)은 투광성 수지 계열의 물질을 포함하며, 예컨대 실리콘 또는 에폭시를 포함할 수 있다.
상기 수지층(161)은 80㎛~500㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 다층인 경우 어느 한 층은 80㎛보다 낮은 두께로 형성될 수 있다.
상기 수지층(161)은 다층인 경우 동일한 물질 또는 다른 물질로 적층될 수 있으며, 또한 경도가 낮은 물질부터 순차적으로 적층하거나, 굴절률이 높은 물질부터 적층할 수 있다.
상기 수지층(161)은 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 황색, 녹색, 적색 등과 같은 가시 광선 대역의 형광체를 적어도 하나 포함할 수 있다. 상기 수지층(161)은 투광성 수지층과 형광체층으로 구분되어 적층될 수 있다. 상기 수지층(161)의 위/아래에는 형광체 필름 예컨대, 광 여기 필름(PLF)이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 수지층(161)의 상면은 도 2의 측 단면도에서 보면, 플랫하거나 오목한 렌즈 형상 또는 볼록한 렌즈 형상을 포함할 수 있다. 상기 수지층(161)은 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 탑부(111C,113C)에 더 연장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 수지층(161)의 위에는 렌즈가 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 볼록한 렌즈 형상, 오목한 렌즈 형상, 볼록과 오목이 혼합된 렌즈 형상을 포함할 수 있으며, 또한 상기 수지층(161)의 상면에 접촉되거나 이격될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 3 내지 도 8은 도 1의 발광 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 금속층(10)은 도 1과 같은 하나의 발광 소자를 제조할 수 있는 크기이거나, 제1 방향(가로 또는 세로)으로 어레이된 복수의 발광 소자를 제조할 수 있는 바 형상의 크기로 형성되거나, 가로 및 세로 방향으로 어레이된 복수의 발광 소자를 제조할 수 있는 매트릭스 형태의 크기로 형성될 수 있다. 또한 상기의 복수의 발광 소자로 제조된 금속층은 개별 발광 소자 또는 2개 이상의 발광 소자 단위로 커팅하여 사용할 수 있다. 이하, 실시 예의 설명을 위해 1개의 발광 소자를 제조하는 금속층을 설명하기로 한다.
상기 금속층(110)은 바람직하게 리드 프레임과 같은 금속 플레이트로 구현될 수 있으며, 그 물질은 철(Fe), 구리(Cu), Fe-Ni와 같이 철(Fe)을 포함하는 합금(alloy), 또는 Cu-Ni, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 합금류, Cu-Mg-Sn와 같이 구리(Cu)를 포함하는 합금으로 형성될 수 있다. 또한 상기 금속층(10)은 단층 또는 다층 금속으로 형성될 수 있고, 그 상면 또는/및 하면에는 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 솔더 레지스트 등과 같은 반사층 또는 본딩층이 형성될 수 있다. 이러한 금속층의 도금 과정이나 코팅 과정은 절연필름의 형성 전 또는 후에 수행될 수 있다.
상기 금속층(110)의 두께는 균일한 두께로 형성될 수 있으며, 예컨대 15㎛~300㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있으며, 이러한 두께는 발광 소자 전체를 지지하는 지지 프레임으로 기능하게 된다. 이러한 지지 프레임 구조는 별도의 몸체, 예컨대 PPA(Polyphthalamide)와 같은 수지 계열의 몸체와 금속층을 사출 성형하는 공정을 사용하지 않아, 상기 금속층(110)의 일부를 미리 설정된 각도로 구부려 사용할 수 있다.
상기 금속층(110)은 도 3a와 같이 소정 크기를 갖는 플랫한 플레이트에 대해 프레스 장비를 이용하여 도 3b와 같은 오목부(A1) 형상을 형성시켜 줄 수 있다. 상기 오목부(A1)는 탑측에 대해 소정 깊이(H1)를 갖고 단차진 형상으로 형성될 수 있다.
상기 금속층(110)은 베이스부(110A), 사이드부(110B), 및 탑부(110C)를 포함하며, 상기 베이스부(110A)는 상기 금속층(110)의 오목부(A1)의 바닥면을 형성하며, 상기 사이드부(110B)는 상기 오목부(A1)의 둘레를 커버하도록 상기 베이스부(110A)로부터 소정 각도(θ1)로 경사지게 연장되며, 상기 탑부(110C)는 상기 사이드부(110B)로부터 외측 방향으로 절곡된다.
상기 금속층(110)의 사이드부(110B)는 상기 베이스부(110A)의 모든 측 방향을 커버하거나 양 측 방향을 커버하고 나머지는 오픈되는 구조로 형성될 수 있다. 상기 금속층(110)의 오목부(A1)는 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 이 경우 오목부(A1)의 하부 폭은 상부 폭보다 좁은 폭으로 형성될 수 있다. 상기 금속층(110)의 오목부(A1)는 다른 형상 예컨대, 원 형상, 타원 형상 등을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 금속층(110)의 오목부(A1)는 리세스 또는 캐비티 구조로 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 금속층(110)의 상면에는 절연필름(121)이 형성된다. 상기 절연 필름(121)은 상기 금속층(110)의 상면에서 센터측 제1방향을 따라 부착되며, 상기 금속층(110)의 베이스부(110A), 사이드부(110B) 및 탑부(110C)를 따라 배치될 수 있다. 상기 절연 필름(121)은 상기 금속층(110)을 분리하기 위한 영역의 상면을 따라 부착될 수 있다.
상기 절연필름(121)은 상기 금속층(110) 위에 접착층을 도포한 후 부착될 수 있다. 상기 절연필름(121)의 접착 과정은 상기 금속층(110) 위에 절연필름(121)을 부착한 후 소정의 온도에서 라미네이팅 처리 과정을 통해 접착시켜 줄 수 있다. 여기서, 실시 예는 금속층(110) 위에 절연 필름(121,123)을 부착한 구성으로 설명하였으나, 절연 필름(121,123) 위에 금속층(110)을 부착할 수 있으며, 이러한 공정 순서는 서로 변경될 수 있다.
상기 절연 필름(121)은 소정의 두께 예컨대, 30㎛~500㎛의 두께를 갖거나, 상기 금속층(111,113)의 두께 이상으로 형성될 수 있다.
상기 절연필름(121)은 절연성 필름으로서, 광학적 기능, 열 전도성 기능, 내습성 기능의 필름을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 절연 필름(121)은 양면 또는 양면 접착 테이프와 같이 접착층을 갖는 필름으로 형성될 수 있다. 상기 절연필름(121)은 투광성 재질인 경우, 형광체 또는/및 산란제를 포함할 수 있다. 상기 형광체 또는 산란제는 상기 절연필름(121)의 표면에 도포되거나 내부에 첨가될 수 있다. 또는 상기 절연 필름(121,123)은 소정의 반사율 예컨대 30% 이상의 반사 특성을 갖는 필름류를 포함할 수 있다.
상기 절연필름(121)은 다른 물질 예컨대, 사파이어(Al2O3), Si02, SiOx, SiOxNy 등의 산화물 또는 질화물과 같은 절연 물질로 프린팅하거나 절연재료를 코팅할 수 있으며, 이 경우 경화된 절연필름(121)은 플렉시블하거나 소정의 점도를 갖는 재료로 형성될 수 있다.
상기 절연 필름(121)의 폭(W1)은 적어도 20㎛ 이상으로 형성될 수 있으며, 이러한 폭(W1)은 분할되는 금속층들을 지지할 수 있는 정도의 폭을 가지게 된다. 상기 절연 필름(121)의 폭(W1) 중에서 일부는 더 넓은 폭으로 형성될 수 있다. 상기 절연 필름(121)의 길이는 상기 금속층(110)의 길이와 실질적으로 동일한 길이로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4의 금속층(110)은 도 5와 같이 적어도 2개의 금속층(111,113)으로 분할될 수 있다.
여기서, 도 4의 금속층(110)을 분할하는 과정은 예컨대, 상기 리드 프레임(110)의 에칭 표면을 활성화시킨 후, 포토 레지스트를 도포하고 노광을 수행하고 현상 공정을 수행하게 된다. 그리고 현상 공정이 완료되면 에칭 공정을 통해 필요한 영역을 분할하게 되고 상기 포토 레지스트를 박리하게 된다. 이후, 금속층의 표면에 Ag 도금 등을 실시하여 본딩 가능한 표면으로 처리하게 된다.
도 4의 금속층(110)을 뒤집은 다음, 도 5와 같은 상태에서 금속층 상면 즉, 상기 절연 필름(121)이 부착된 면의 반대측 면을 통해 에칭을 수행하여 도 5와 같은 2개 이상의 금속층(111,113)으로 분할하게 된다. 상기 금속층(111,113)의 분할 영역은 공간(119)으로 형성되며, 상기 절연 필름(121)의 센터 영역과 오버랩된다. 여기서, 상기 절연 필름(121)은 분할되는 금속층(111,113)의 경계부 상면을 서로 지지하게 되며, 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113) 사이의 공간(119)을 일정하게 유지시켜 주게 된다.
상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113) 사이의 공간(119)은 그 간격이 10㎛ 이상으로 형성될 수 있으며, 이러한 공간은 절연 필름(121)의 폭(W1) 미만으로 형성될 수 있다.
실시 예는 상기 절연 필름(121)과 공간(119)을 라인 형태로 도시하여 설명하였으나, 반구형 형상, 다각형 형상, 사선 형상, 직선과 곡선이 혼합된 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 발광 칩(145)은 상기 제1금속층(111) 위에 탑재되며, 상기 제1금속층(111)과 제2금속층(113)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광 칩(145)은 두 전극이 평행하게 배치된 수평형 칩, 또는 두 전극이 서로 반대 측면에 배치된 수직형 칩으로 구현될 수 있다. 상기 발광 칩(145)은 상기 제1금속층(111)에 전도성 접착제로 접착되어 제1금속층(111)과 전기적으로 연결되며, 제2금속층(113)과 와이어(152)로 연결된다.
상기 발광 칩(145)은 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 가시광선 대역의 발광 다이오드이거나 자외선(Ultra Violet) 대역의 발광 다이오드로 구현될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 여기서, 상기 발광 칩(145)은 80㎛의 두께 이상으로 형성될 수 있으며, 상기 와이어(152)의 고점은 상기 발광 칩(145)의 상면으로부터 40㎛ 이상으로 더 높게 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 내부에 형성된 오목부(A1)에는 수지층(161)이 형성되며, 상기 수지층(161)은 투광성 수지 계열의 물질을 포함하며, 예컨대 실리콘 또는 에폭시를 포함할 수 있다.
상기 수지층(161)은 80㎛~500㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 다층인 경우 어느 한 층은 80㎛보다 낮은 두께로 형성될 수 있다. 상기 수지층(161)은 다층인 경우 동일한 물질 또는 다른 물질로 적층될 수 있으며, 또한 경도가 낮은 물질부터 순차적으로 적층하거나, 굴절률이 높은 물질부터 적층되거나, 이의 반대로 적층될 수 있다.
상기 수지층(161)의 상면 일부는 상기 절연필름(121)의 상면보다 높게 형성될 수 있다. 또한 상기 수지층(161)은 와이어(152)를 덮는 높이로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 수지층(161)은 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 황색, 녹색, 적색 등과 같은 가시 광선 대역의 형광체를 적어도 하나 포함할 수 있다. 상기 수지층(161)은 투광성 수지층과 형광체층으로 구분되어 적층될 수 있다. 상기 수지층(161)의 위/아래에는 형광체 필름 예컨대, 광 여기 필름(PLF)이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 수지층(161)의 위에는 렌즈가 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 볼록한 렌즈 형상, 오목한 렌즈 형상, 볼록과 오목이 혼합된 렌즈 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 렌즈는 상기 수지층(161)의 상면에 접촉되거나 이격될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8 및 도 9는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 사시도 및 그 측 단면도이다. 상기 제2실시 예를 설명함에 있어서, 상기 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 발광 소자는 인접한 제1금속층(111)과 제2금속층(113)의 대응 영역에 제1절연 필름(122)이 배치되며, 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)의 상면 둘레를 따라 제2절연 필름(122A)이 배치된다. 상기 제2절연 필름(122A)은 상기 제1절연 필름(122)으로부터 연장되며, 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)의 탑부(111C,113C) 상면을 따라 링 형상 또는 고리 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제2절연 필름(122A)의 폭(W2)은 상기 각 금속층(111,113)의 탑부(111C,113C)와 동일한 폭 또는 그 이하로 형성될 수 있다. 상기 제2절연 필름(122A)은 상기 제1절연 필름(121A)과 함께 상기 두 금속층(111,113)을 지지 및 고정시켜 주게 된다.
상기 제1 및 제2절연 필름(122,122A)은 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113) 사이의 베이스부(111A,113A) 상면과 탑부(111C,113C) 상면에 부착되어, 두 금속층(111,113) 간의 유격을 지지하고 고정시켜 줄 수 있다.
상기 제2절연 필름(122A)은 상기 두 금속층(111,113)의 상면 둘레에 형성됨으로써, 수지층(161)이 넘치는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 수지층(161)의 둘레는 상기 제2절연 필름(122A)의 상면보다 낮은 높이로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 절연 필름(122,122A)이 절연성 필름류로 부착되기 때문에 상기의 영역 이외에도 다른 영역에도 더 부착될 수 있다.
도 10은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 10을 참조하면, 발광 소자는 제2절연 필름(122A) 위에 가이드 부재(131)가 형성된다. 상기 가이드 부재(131)는 상기 제2절연 필름(122A)의 상면을 따라 형성된다. 예컨대, 상기 제2절연 필름(122A)과 상기 가이드 부재(131)는 링 형상 또는 고리 형상으로 형성되어, 수지층(161)의 둘레를 커버하게 된다.
상기 가이드 부재(131)는 상기 제2절연 필름(122A)의 폭보다는 좁은 폭을 갖고 상기 제2절연 필름(122A)의 두께 방향으로 돌출된다. 상기 가이드 부재(131)는 15㎛~500㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 절연필름(122,122A)의 두께와 같거나 다를 수 있다.
여기서, 상기 가이드 부재(131)는 프린트 방식, 코팅 방식, 필름 접착 방식 중 어느 한 방식을 이용할 수 있으며, 프린트 방식은 프린트할 영역을 제외한 영역에 마스킹한 후 스크린 프린트 방식으로 형성될 수 있으며, 코팅 방식은 원하는 영역 상에 반사 물질로 도포하여 형성할 수 있으며, 필름 접착 방식은 반사 시트와 같은 필름류로 접착시켜 형성할 수 있다. 여기서, 상기 가이드 부재(131) 및 상기 절연 필름(122,122A)의 재질은 와이어 본딩이나 리플로우 공정에 따른 열 특성을 고려하여 선택될 수 있다.
상기 가이드 부재(131)는 솔더 레지스트(solder resist), 또는 솔더 페이스트(solder paste)과 같은 수지 계열의 물질을 이용하여 프린트 방식으로 형성할 수 있으며, 상기 솔더 레지스트는 예컨대 백색으로서, 입사된 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다. 또한 상기 가이드부재(131)는 Ag, Al, Cu, Au, Ag-alloy, Al-alloy, Cu-Alloy, Au-Alloy 등의 고 반사 물질을 선택적으로 포함할 수 있으며, 이러한 반사 물질은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 가이드 부재(131)는 금속 씨드층 예컨대, Ag, Al, Ni 등의 물질 위에 도금 공정을 수행하여 형성할 수 있다.
또한 가이드 부재(131)는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 상기 비 금속 재료는 백색 수지 예컨대 이산화 티타늄(TiO2)과, 그라스 화이버(Glass Fiber)를 혼합한 수지(PPA), 또는 고분자 물질(실리콘계열, 에폭시 계열)을 포함할 수 있다. 상기 가이드부재(131)이 절연 특성과 반사 특성을 갖는 경우 상기 절연 필름을 별도로 형성하지 않을 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 가이드 부재(131)는 50% 이상의 반사 특성을 갖는 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 바람직하게 90% 이상의 반사 물질을 포함한다.
한편, 상기 가이드 부재(131)가 전도성 물질인 경우, 상기 가이드 부재(131)는 상기 금속층(111,113)으로부터 이격되게 형성될 수 있다. 즉, 상기 가이드 부재(131)는 전기적인 쇼트를 방지하기 위해 상기 제2절연 필름(122A)의 상면을 벗어나지 않도록 형성할 수 있다. 상기 가이드 부재(131)는 상기 제1절연 필름(122) 위에도 연장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 가이드 부재(131)는 링 형상 또는 고리 형상을 포함하며, 연속적인 형상 또는 불 연속적인 형상을 포함한다. 여기서, 불연속 형상인 경우, 상기 제1금속층(111)과 제2금속층(113) 중 어느 한 프레임에 접촉될 수 있다.
상기 수지층(161)은 상기 가이드 부재(131)의 내 측면에 접촉되는 높이로 형성될 수 있다. 또한 상기 수지층(161)의 표면은 볼록한 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 수지층(161)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 그 표면은 요부 또는/및 철부를 포함할 수 있다.
도 11은 제4실시 예의 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 11을 참조하면, 발광 소자는 제1금속층(111)의 내측에 오목부(A1)가 형성되며, 상기 제1금속층(111)의 탑부(111C) 중 어느 한 측면에는 제2금속층(113)이 대응된다. 상기 제1금속층(111)의 베이스부(111A)는 본딩 영역이 되며, 사이드부(111B)는 상기 베이스부(111A)로부터 2측, 3측 또는 4측 방향을 통해 경사진 구조로 연장될 수 있으며, 탑부(111C)는 상기 사이드부(111B)로부터 연장된다.
상기 제1금속층(111)의 탑부(111C) 중 적어도 한 측면에는 제2금속층(113)과 대응되며, 상기 제1금속층(111)의 탑부(111C)와 상기 제2금속층(113)의 대응 영역에는 제1절연 필름(122)이 형성된다. 상기 제1절연 필름(122)은 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)의 경계부 상면에 부착되어 두 금속층(111,113)의 간격을 유지시키고 지지하게 된다.
상기 제2금속층(113)의 타단부는 거의 수직하게 하 방향으로 절곡된 사이드부(113F) 및 수평한 베이스부(113G)로 연장된다. 상기 제2금속층(113)의 베이스부(113G)는 제2전원을 공급하는 단자로 사용될 수 있다.
상기 제2금속층(113)에는 상기 제1금속층(111)의 베이스부(111A)에 배치된 발광 칩(145)과 와이어(152)로 연결된다. 상기 와이어(152)는 상기 발광 칩(145)의 상면으로부터 소정의 높이 차를 갖고 상기 제2금속층(113)에 본딩될 수 있다.
상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)의 경계부는 제1절연 필름(122)이 부착되며, 제1금속층(111)의 탑부(111C)와 상기 제2금속층(113)의 상면 둘레에 제2절연 필름(122A)이 부착된다. 상기 제1절연 필름(122)과 상기 제2절연 필름(122A)은 서로 연결될 수 있다.
상기 제2절연 필름(122A) 위에는 가이드 부재(131)가 형성되며, 상기 가이드 부재(131)는 반사 물질을 포함한다. 상기 가이드 부재(131)의 재질은 상기에 개시된 실시 예를 참조하기로 한다.
수지층(161B)은 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)에 의해 형성된 오목부(A1) 내에 몰딩될 수 있으며, 상기 가이드 부재(131)에 의해 넘치는 것을 방지될 수 있다. 상기 수지층(161B)의 둘레는 상기 가이드 부재(131)의 상면과 동일한 높이로 형성될 수 있으며, 그 표면은 플랫하거나, 오목 또는 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.
도 12는 제5실시 예를 나타낸 측 단면도이며, 도 13은 도 12의 금속층 상에 절연 필름이 배치된 예를 나타낸 사시도이다.
도 12를 참조하면, 발광 소자는 적어도 2개의 금속층(111,113) 중 어느 하나의 금속층을 이용하여 빛샘 방지막으로 사용하도록 배치할 수 있다.
제1금속층(111)은 광 차단부(111H)를 포함하며, 상기 광 차단부(111H)는 상기 제2금속층(113)과의 대응되는 측의 반대측에 상기 제1금속층(111)의 하면으로부터 소정 각도(θ2) 예컨대, 70~120°로 절곡될 수 있으며, 그 높이(H3)는 상기 발광 칩(145)와의 거리 및 광 분포를 고려한 높이로 예컨대, 350㎛ 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1금속층(111)의 광 차단부(111H)는 광을 반사시켜 줄 수 있다. 이에 따라 상기 제1금속층(111)의 광 차단부(111H)는 발광 소자가 도 24와 같이 어레이될 때, 도광판(1041)의 상면에 접촉되어, 상기 도광판(1041)과 발광 소자 사이의 방향으로 누설되는 광을 차단시켜 줄 수 있다. 상기 제1금속층(111)의 광 차단부(111A)는 상기 발광 칩(145)으로부터 방출된 광이 누설되는 것을 차단해 주어, 도 24와 같은 백라이트 유닛에서의 빛 샘 현상을 방지할 수 있다.
제1절연 필름(122)은 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113) 사이의 상면에 부착되며, 제2절연 필름(122A)은 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)의 상면 둘레에 상기 제1절연 필름(122)으로부터 연장된다. 상기 제1절연 필름(122)와 상기 제2절연 필름(122A) 사이의 제1금속층(111) 상에는 발광 칩(145)이 배치되고, 제2금속층(113) 상에는 와이어(152)가 본딩된다. 가이드 부재(131)는 상기 제2절연 필름(122A) 위에 형성되며, 수지층(161)은 상기 가이드 부재(131)의 내측 영역에 몰딩된다.
상기 제2절연 필름(122A) 및 가이드 부재(131)는 제1금속층(111)과 제2금속층(113)의 상면 둘레에 링 형상으로 형성되며, 연속적인 형상 또는 불연속적인 형상을 포함하거나, 상면이 요철 구조로 형성될 수 있다.
상기 가이드 부재(131)의 상단은 상기 제1금속층(111)의 광 차단부(111H)의 상단보다 낮게 배치될 수 있다.
도 13은 도 12의 금속층들 상에 절연 필름이 배치된 예를 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 절연 필름(122,122A)은 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 상면에 부착되며, 상기 제1금속층(111)의 내측 영역(A11)과 제2금속층(113)의 내측 영역(A12)을 오픈시켜 주게 된다. 여기서, 상기 오픈된 내측 영역(A11,A12)은 사각형 형태로 도시하였으나, 원형 또는 다각형 형태로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1금속층(111)에서 오픈된 내측 영역(A11)은 발광 칩을 본딩할 수 있는 정도의 크기 예컨대, 발광 칩으로부터 수 mm 이내의 거리만큼 이격된 크기로 형성될 수 있다. 상기 제2금속층(113)에 오픈된 내측 영역(A13)은 와이어가 본딩될 영역의 크기 정도로 오픈될 수 있다.
상기 제1금속층(111)으로부터 광 차단부(111H)이 절곡된 부분에는 적어도 하나의 구멍(105)이 형성될 수 있으며, 상기 구멍(105)은 복수로 형성될 수 있으며 상기 절곡된 부분을 따라 소정 간격으로 이격되어 형성된다. 상기 구멍(105)은 상기 제1금속층(111)으로부터 광 차단부(111H)을 절곡시킬 때 상기 광 차단부(111H)의 절곡을 용이하게 해 준다. 또한 다른 예로서, 상기 제1금속층(111)과 이의 광 차단부(111H) 사이의 절곡 부분에는 홈이 형성되어, 절곡을 용이하게 할 수 있다.
도 14는 제6실시 예를 나타낸 측 단면도이며, 도 15는 도 14의 B-B 측 단면도이다.
도 14를 참조하면, 발광 소자는 금속층들의 외측부를 수직 방향으로 절곡시켜 광 차단부으로 형성한 구조로서, 상기 발광 칩의 양측 방향 또는 모든 측 방향으로 누설되는 광을 차단할 수 있다.
상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 광 차단부(111H,113H)은 상기 발광 칩(141)의 좌측 및 우측에 수지층(163)의 고점보다 더 높게 형성되어, 사이드 방향으로의 광 누설을 방지할 수 있다.
실시 예는 제1금속층(111)과 제2금속층(113)의 외측부를 수직 방향으로 절곡시켜 주어 광 차단부(111H,113H)로 사용함으로써, 도 24와 같은 백라이트 유닛의 도광판(1041)의 상면 및 하면에 접촉되도록 할 수 있다. 이때 상기 발광 소자의 광 차단부(111H,113H)는 상기 도광판(도 24의 1041)의 상측 및 하측 방향으로 누설되는 광을 효과적으로 차단할 수 있다.
그리고, 제1절연 필름(122)은 제1 및 제2금속층(111,113)의 경계 부분 상면에 부착되며, 제2절연 필름(123)은 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 평탄한 상면 둘레에 형성되어, 두 금속층(111,113)을 지지해 준다.
상기 제2절연 필름(122A)은 발광 칩(141)을 몰딩하는 수지층(163)이 넘치는 것을 방지하게 된다.
도 15는 도 14의 B-B 측 단면도로서, 제1금속층(111)의 다른 측을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 제1금속층(111)의 다른 외측부는 광 차단부(111H)와 같은 돌출 구조가 없이 평탄하게 형성되며, 수지층(153)의 둘레에 제2절연 필름(122A)이 배치된다. 여기서, 상기 제1금속층(111)의 다른 외측부는 평탄한 구조가 아닌 경사진 구조 또는 상기 광 차단부(111H)의 높이보다 낮은 높이의 구조로 돌출되도록 형성할 수 있다. 그리고, 제2금속층의 다른 외측부에 대해서는 상기 제1금속층의 설명을 참조하기로 한다.
도 16은 제7실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 16을 참조하면, 발광 소자는 제1금속층(111)과 제2금속층(113)의 외측부에 삼각형 또는 반구 형상과 같은 사이드 구조를 포함하며, 최 외곽부(111E,113E)는 수평한 면으로 형성될 수 있다.
상기 제1금속층(111)의 사이드부(111D)는 발광 칩(145)이 탑재된 면에 대해 경사진 제1경사면, 상기 제1경사면으로부터 180도 미만의 내각(θ3)으로 절곡된 제2경사면을 포함하며, 이는 삼각형 단면 형상을 포함한다. 상기 사이드부(111D)는 삼각형 단면 형상이 아닌 다각형 또는 반구형 형상을 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1금속층(111)의 최외곽부(111E)는 상기 사이드부(111D)로부터 상기 발광 칩이 탑재된 면과 수평한 면으로 연장된다.
상기 제2금속층(113)의 사이드부(113D) 및 최외곽부(113E)는 상기 제1금속층(111)과 대칭되는 구조로서, 제1금속층(111)의 설명을 참조하기로 한다.
상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 사이드부(111D,113D)에 형성된 내각은 상기 발광 칩(145)로부터 방출된 광을 반사시켜 주어, 원하는 지향각 분포를 갖는 각도로 형성될 수 있다.
또한 상기 제1금속층의 제2경사부 및 상기 제2금속층의 제2경사부는 금속층 전체의 강도를 강화시켜 줄 수 있다.
제2절연 필름(123)은 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 최 외곽부(111E,113E) 상면에 부착되며, 두 금속층(111,113)의 둘레를 따라 링 형상 또는 고리 형태를 갖고 연속적인 형상으로 형성될 수 있다.
제2절연 필름(123)은 상기 제1금속층(111)과 상기 제2금속층(113)의 경계부 상면에 부착된 제1절연 필름(122)에 연결될 수 있다.
수지층(162)은 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 내측 위에 형성되며 상기 발광 칩(145)을 밀봉하게 된다. 여기서, 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 사이드부(111D,113D)는 상기 수지층(162)이 넘치는 것을 방지할 수 있다. 상기 수지층(162)은 디스펜싱 방법 또는 트랜스퍼 몰딩 방식으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 수지층(162)의 상측 센터 영역에는 오목부(168)가 형성되며, 상기 오목부(168)은 상기 발광 칩(145) 상에 배치되어 소정 깊이를 갖고 하부에서 상부로 올라갈수록 더 넓은 형태로 형성된다. 상기 오목부(168)의 최대 폭은 발광 칩(145)의 클 수 있다. 상기 수지층(162)의 오목부(168)에는 소정의 반사 물질(169)이 형성될 수 있으며, 상기 반사 물질(169)은 TiO2, SiO2 등의 산란제나 확산제 등을 포함할 수 있다. 상기 반사 물질(169)은 오목부(168)의 방향으로 입사되는 광을 반사시켜 줌으로써, 도 23과 같은 탑 뷰 방식에서 발광 소자로부터 방출된 광 분포에서의 핫 스폿이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 17은 제8실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 17을 참조하면, 발광 소자는 제1금속층(112)과 제2금속층(114)의 외측부가 발광 칩(145)이 탑재된 면에 대해 하 방향으로 단차진 구조를 포함한다.
상기 제1금속층(112)의 외측부는 상기 제1금속층(112)의 내측부 즉, 발광 칩이 탑재된 부분으로부터 하 방향으로 거의 수직하게 절곡된 연장부(112A)와 상기 연장부(112A)로부터 외측 방향으로 절곡되어 수평한 외곽부(112B)를 포함한다. 상기 제2금속층(114)의 연장부(114A) 및 외곽부(114B)는 상기 제2금속층(114)의 연장부(112A)와 외곽부(112B)와 대칭되게 형성되므로, 상기의 제1금속층(112)의 설명을 참조하기로 한다.
발광 칩(145)은 상기 제1금속층(112)의 내측부 위에 배치되며, 상기 제2금속층(114)의 내측부와 와이어(152)로 연결된다.
상기 금속층들(112,114)의 내측부와 외측부 사이의 높이 차(H1)는 발광 칩(145)의 두께보다 크게 형성될 수 있으며, 이러한 높이 차(H1)에 의해 생성되는 공간은 발광 칩(145)의 아래에 제공되므로, 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 금속층들(112,114)의 외곽부(112B,114B)는 본딩 영역이 될 수 있다.
여기서, 상기 금속층들(112,114)의 외곽부(112B,114B)는 발광 소자의 양측 또는 모든 측 방향에 제공될 수 있으며, 이러한 외곽부(112B,114B)의 형태에 따라 제2절연 필름(123)의 부착 영역이 달라질 수 있다. 예컨대, 상기 제1 및 제2절연 필름(122,123)은 금속층들(112,114)의 연장부(112A) 및 내측부를 따라 부착되어, 서로 연결될 수 있다.
그리고, 상기 제1금속층(112)과 상기 제2금속층(114)의 내측부는 외곽부(112B,114B)로부터 상 방향으로 돌출되어 있고, 발광 칩(145)의 둘레에 차단부가 없기 때문에, 발광 칩(145)으로부터 방출된 광은 180°±10°의 지향 분포로 조사될 수 있다.
제1절연 필름(122)은 서로 대응되는 제1금속층(112)과 제2금속층(114)의 상면에 부착되며, 제2절연 필름(123)은 상기 제1금속층(112)과 상기 제2금속층(114)의 외곽부(112B,114B) 상면에 부착되어, 상기 제1금속층(112)과 제2금속층(114)의 간격을 유지시켜 주고, 전체 프레임을 지지하게 된다.
상기 제2절연 필름(123)은 발광 소자의 둘레에 링 형상 또는 고리 형상으로 형성되며, 상기 제1절연 필름(122)과 연결되거나, 분리될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
수지층(163)은 제1 및 제2금속층(111,113) 위에 형성되며 상기 발광 칩(145), 제1 및 제2절연 필름(122,123)을 커버하게 된다. 상기 수지층(163)은 트랜스퍼 몰딩 방식으로 형성될 수 있으며, 그 표면은 요철 형상의 패턴(163A)이 형성될 수 있다.
도 18은 제9실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 18을 참조하면, 발광 소자는 3개의 금속층을 포함한다. 상기 3개의 금속층은 방열 프레임인 제3금속층(115), 제1 및 제2금속층(111,113)을 포함한다.
상기 제3금속층(115)은 센터 영역에 오목부(A1)가 형성되며, 상기 오목부(A1)는 평탄한 베이스부(115A)로부터 경사진 사이드부(115B)에 의해 형성되며, 상기 사이드부(115B)는 상기 베이스부(115A)의 양 측면 또는 모든 측면으로 연장될 수 있다. 상기 사이드부(115B)의 단부에는 수평하게 연장된 탑부(115C)를 포함한다.
상기 제3금속층(115)의 양측에 배치된 탑부(115C)는 제1금속층(111) 및 제2금속층(113)에 각각 대응된다.
제1절연 필름(125)은 상기 제3금속층(115)의 탑부(115C)와 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 대응 영역 위에 부착되며, 제2절연 필름(125A)은 제1 및 제2금속층(111,113)의 둘레 상면을 따라 링 형상을 갖고 부착된다. 상기 제2절연 필름(125A)은 상기 제1절연 필름(125)에 연결될 수 있으며, 이 경우 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 상면부터 제3금속층(115)의 상면에 연장될 수 있다.
발광 칩(141)은 제2금속층(115)의 베이스부(115A) 상에 배치되며, 오목부(A1) 내에 배치될 수 있다.
상기 제1절연 필름(125)과 제2절연 필름(125A) 사이의 오픈 영역(A2)에는 제1 및 제2금속층(111,113)이 노출되며, 상기 제1금속층(111)의 오픈 영역(A2)과 상기 제2금속층(113)의 오픈 영역(A2)은 상기 발광 칩(141)으로부터 서로 반대 방향에 위치한다. 상기 발광 칩(141)은 와이어(151,152)를 통해 제1 및 제2금속층(111,113)에 연결된다. 즉, 상기 와이어(151,152)는 발광 칩(141)과 연결되며 상기 오픈 영역(A2)을 통해 상기 제1 및 제2금속층(111,113)에 연결된다.
수지층(161)은 상기 발광 칩(141)과 상기 와이어들(151,152)을 밀봉하기 위해 몰딩된다. 상기 수지층(161)의 표면은 볼록하게 돌출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2절연 필름(125A)의 상면에는 반사 물질과 같은 가이드 부재가 더 형성될 수 있으며, 상기 가이드 부재는 링 또는 고리 형상을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자는 센터 측에 방열판인 제3금속층(115)이 하 방향으로 돌출되고, 상기 제3금속층(115)으로부터 상 방향으로 단차진 제1 및 제2금속층(111,113)이 배치된다. 이에 따라 제1 및 제2금속층(111,113)과 본딩되기 위한 발광 모듈의 보드(PCB) 내에는 상기 제3금속층(115)이 수납될 수 있는 구멍이 더 형성될 수 있다.
도 19는 제10실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이며, 도 20은 도 19의 발광 소자의 평면도이다.
도 19를 참조하면, 발광 소자는 제1 내지 제3금속층(111,113,115)에 의해 오목부(A1)를 형성하게 된다. 상기 제1 및 제2금속층(111,113)은 제3금속층(115)의 양측에 대응되게 배치되며, 상기 제3금속층(115)의 양 측에는 도 20과 같이 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 베이스부(111A,113A), 사이드부(111B,113B), 및 탑부(111C,113C)를 포함한다. 상기 제3금속층(115)은 Z 축 방향을 따라 제1 및 제2금속층(111,113)과 대응될 수 있다.
상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 베이스부(111A,113A)는 상기 제3금속층(115)의 상면과 동일한 평면상에 배치될 수 있다.
상기 제3금속층(115)과 상기 제1 및 제2금속층(111,113) 사이의 상면에는 절연 필름(125B)이 형성되며, 상기 절연 필름(125B)은 도 20과 같이, Z축 방향으로 배열된 제1 및 제2금속층(111,113)의 탑부(111C,113C)까지 연장되며, 링 형상을 포함한다.
상기 제3금속층(115) 위에는 발광 칩(141)이 탑재되며, 상기 제1 및 제2금속층(111,113)과 와이어(151,152)로 연결된다. 도 19의 구조는 도 12 및 도 14의 구조에 적용하여 광 차단부를 제공할 수 있다.
도 20과 같이, 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 탑부(111C,113C)는 각 방향 즉, X축 방향 및 Z축 방향으로 각각 분리되어 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 및 제2금속층(111,113)의 탑부(111C,113C) 사이에는 커팅된 영역(C1)이 각각 배치된다.
도 21은 제11실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 21을 참조하면, 발광 소자의 제1금속층(116)과 제2금속층(117)는 광 차단부(116A,117A)를 포함하며, 상기 광 차단부(116A,117A)은 발광 칩(145)이 탑재된 면에 대해 수직 상 방향으로 절곡되어 서로 마주보는 형태로 배치된다. 상기 광 차단부(116A,117A)의 상단부(116B,117B)는 내측 영역(A5)으로 소정 각도(θ4)로 절곡된다. 광 차단부(116A,117A)와 그 상단부(116B,117B)의 내각(θ4)은 100~170° 범위로 형성될 수 있다.
이에 따라 상단부(116B,117B) 사이의 간격(D2)은 광 차단부(116A,117A) 사이의 간격(D3)보다 좁기 때문에, 발광 칩(145)으로부터 방출된 광은 상기 상단부(116B,117B) 사이의 영역(A5)을 통해 수지층(164)의 표면으로 방출된다.
상기 발광 소자는 발광 칩(145)으로부터 방출된 광의 지향각 분포를 센터 방향으로 집중시켜 줄 수 있으며, 이 경우 수지층(164)의 표면 형상에 따라 달라질 수 있다. 상기 수지층(164)의 표면은 반구 형상 또는 플랫한 형상이거나, 러프 구조를 갖는 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1금속층(116)과 상기 제2금속층(117)의 사이에는 상기 수지층(164)의 일부(164A)가 채워질 수 있으며, 상기 수지층(164)의 일부(164A)는 상기 제1금속층(116)과 상기 제2금속층(117)의 대응 측면에 배치되어, 두 금속층(116,117)을 고정시켜 준다.
상기 제1금속층(116)과 상기 제2금속층(117) 사이의 하면에는 절연 필름(125)이 부착되며, 상기 절연 필름(125)은 제1금속층(116)과 상기 제2금속층(117)의 하면에 임시로 부착된 후, 상기 수지층(164)의 형성 후에 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 각 실시 예들의 특징은 다른 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 각 실시 예의 특징으로 한정하지는 않는다.
<발광 칩>
실시 예에 따른 발광 칩은 도 22 및 도 23을 예를 참조하여, 설명하기로 한다.
도 22를 참조하면, 발광 칩(141)은 기판(211), 버퍼층(212), 제1도전형 반도체층(213), 활성층(214), 제2도전형 반도체층(215), 제1 전극(216), 및 제2전극(217)을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(213), 활성층(214) 및 제2도전형 반도체층(215)은 발광 구조물(210)로 정의될 수 있다.
상기 기판(211)은 사파이어 기판(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, 도전성 기판, 그리고 GaAs 등으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 기판(211)은 성장 기판일 수 있으며, 상기 성장 기판 위에는 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체로 성장될 수 있다.
상기 버퍼층(212)은 상기 기판(211)과 반도체와의 격자 상수 차이를 완화시켜 주기 위한 층으로서, 2족 내지 6족 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(212)위에는 언도핑된 3족-5족 화합물 반도체층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 버퍼층(212) 위에는 제1도전형 반도체층(213)이 형성되고, 상기 제1도전형 반도체층(213) 위에는 활성층(224)이 형성되며, 상기 활성층(224) 위에는 제2도전형 반도체층(215)이 형성된다.
상기 제1도전형 반도체층(213)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형이 N형 반도체인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 N형 도펀트를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(214)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 활성층(214)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자 선 구조, 양자 점 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(214)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층의 주기, 예를 들면 InGaN 우물층/GaN 장벽층 또는 InGaN 우물층/AlGaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
상기 활성층(214)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층이 형성될 수 있으며, 상기 도전형 클래드층은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있다.
상기 활성층(214) 위에는 상기 제2도전형 반도체층(215)이 형성되며, 상기 제 2도전형 반도체층(215)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2도전형이 P형 반도체인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 Mg, Ze 등과 같은 P형 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(215)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 제2도전형 반도체층(215) 위에는 제3도전형 반도체층 예컨대, N형 반도체층이 형성될 수 있다. 상기 발광 구조물(235)은 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합, P-N-P 접합 구조 중 적어도 하나가 형성될 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(215) 위에는 전류 확산층이 형성될 수 있으며, 상기 전류 확산층은 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) 등에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(213) 위에는 제1전극(216)이 형성되며, 제2도전형 반도체층(215) 위에는 제2전극(217)이 형성될 수 있다.
상기 제1전극(216) 및 제2전극(217)은 와이어를 통해 도 1과 같은 금속층에 연결될 수 있다.
도 23은 수직형 칩 구조를 나타낸 도면이다.
도 23을 참조하면, 발광 칩(145)은, 발광 구조물(210) 아래에 오믹층(221)이 형성되며, 상기 오믹층(221) 아래에 반사층(224)이 형성되며, 상기 반사층(224) 아래에 전도성 지지부재(225)가 형성되며, 상기 반사층(224)과 상기 발광 구조물(210)의 둘레에 보호층(223)이 형성될 수 있다.
이러한 발광 칩(145)은 도 22의 구조에서 제1도전형 반도체층(213)을 노출하는 에칭 과정을 수행하지 않고, 제2도전형 반도체층(215) 위에 오믹층(221) 및 채널층(223), 그리고 반사층(225) 및 전도성 지지부재(225)를 형성한 다음, 상기 기판(211) 및 버퍼층(212)을 제거하는 방법으로 형성될 수 있다.
상기 오믹층(221)은 발광 구조물(210)의 하층 예컨대 제2도전형 반도체층(215)에 오믹 접촉되며, 그 재료는 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), Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 또한 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예컨대, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 상기 오믹층(221) 내부는 전극(216)과 대응되도록 전류를 블록킹하는 층이 더 형성될 수 있다.
상기 보호층(223)은 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), SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 등에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 보호층(223)은 스퍼터링 방법 또는 증착 방법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 반사층(224)와 같은 금속이 발광 구조물(210)의 층들을 쇼트시키는 것을 방지할 수 있다.
상기 반사층(224)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질로 형성될 수 있다. 상기 반사층(224)은 상기 발광 구조물(210)의 폭보다 크게 형성될 수 있으며, 이는 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 전도성 지지부재(225)는 베이스 기판으로서, 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브데늄(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, Sic 등) 등으로 구현될 수 있다. 상기 전도성 지지부재(225)와 상기 반사층(224) 사이에는 접합층이 더 형성될 수 있으며, 상기 접합층은 두 층을 서로 접합시켜 줄 수 있다.
상기의 도 22 및 도 23에 개시된 발광 칩은 일 예이며, 상기에 개시된 특징으로 한정하지는 않는다. 상기의 발광 칩은 상기의 발광 소자의 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
<조명 시스템>
상기에 개시된 실시 예(들)의 발광 소자는 발광 칩을 패키징한 구조로서, 보드 상에 복수개 배치하여 발광 모듈이나 라이트 유닛 등과 같은 조명 시스템에 제공될 수 있다. 상기의 실시 예 중 선택된 발광 소자를 조명 시스템에 적용될 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 24 및 도 25에 도시된 표시 장치, 도 26에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 24는 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 24를 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자(100)를 포함하며, 상기 발광 소자(100)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(100)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광 소자(100)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(100)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 25는 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 25를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자(100)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자(100)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 26은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 26을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 소자(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532) 상에는 적어도 하나의 발광 소자(100)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자(100) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자(100)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광 소자, 111,113: 금속층, 121,122,123,125: 절연 필름, 131: 가이드부재, 141, 145: 발광 칩, 151,152: 와이어, 161,162,163.164:수지층

Claims (20)

  1. 서로 이격된 제1 및 제2금속층을 포함하는 복수의 금속층;
    상기 복수의 금속층 사이의 상면에 부착된 제1절연 필름;
    상기 복수의 금속층 중 어느 한 금속층에 배치된 발광 칩; 및
    상기 발광 칩을 둘러싸는 수지층을 포함하며,
    상기 복수의 금속층 중 제1금속층은 상기 발광 칩이 배치된 제1베이스부 및 상기 제1베이스부의 외측에 상기 제1베이스부의 수평 선상에 대해 절곡된 제1사이드부를 포함하며,
    상기 복수의 금속층 중 제2금속층은 상기 제1금속층의 제1베이스부에 대응되는 제2베이스부 및 상기 제2베이스부의 외측에 상기 제2베이스부의 연장 선상에 대해 상기 제1사이드부와 대응되도록 절곡된 제2사이드부를 포함하며,
    상기 제1금속층 및 상기 제2금속층은 상기 발광 칩이 배치된 영역과 수평하게 상기 제1 및 제2사이드부로부터 최 외측으로 더 연장된 최외곽부를 포함하는 발광 소자.
  2. 서로 이격된 제1 및 제2금속층을 포함하는 복수의 금속층;
    상기 복수의 금속층 사이의 상면에 부착된 제1절연 필름;
    상기 복수의 금속층 중 어느 한 금속층에 배치된 발광 칩; 및
    상기 발광 칩을 둘러싸는 수지층을 포함하며,
    상기 복수의 금속층 중 제1금속층은 상기 발광 칩이 배치된 제1베이스부 및 상기 제1베이스부의 외측에 상기 제1베이스부의 수평 선상에 대해 절곡된 제1사이드부를 포함하며,
    상기 복수의 금속층 중 제2금속층은 상기 제1금속층의 제1베이스부에 대응되는 제2베이스부 및 상기 제2베이스부의 외측에 상기 제2베이스부의 연장 선상에 대해 상기 제1사이드부와 대응되도록 절곡된 제2사이드부를 포함하며,
    상기 제1금속층 및 상기 제2금속층의 베이스부 상에 형성된 제2절연 필름을 포함하며,
    상기 제2절연 필름은 상기 수지층의 둘레에 상기 제1절연 필름과 연결되도록 배치되는 발광 소자.
  3. 서로 이격된 제1 및 제2금속층을 포함하는 복수의 금속층;
    상기 복수의 금속층 사이의 상면에 부착된 제1절연 필름;
    상기 복수의 금속층 중 어느 한 금속층에 배치된 발광 칩; 및
    상기 발광 칩을 둘러싸는 수지층을 포함하며,
    상기 복수의 금속층 중 제1금속층은 상기 발광 칩이 배치된 제1베이스부 및 상기 제1베이스부의 외측에 상기 제1베이스부의 수평 선상에 대해 절곡된 제1사이드부를 포함하며,
    상기 복수의 금속층의 하면은 노출되는 발광 소자.
  4. 서로 이격된 제1 및 제2금속층을 포함하는 복수의 금속층;
    상기 복수의 금속층 사이의 상면에 부착된 제1절연 필름;
    상기 복수의 금속층 중 어느 한 금속층에 배치된 발광 칩; 및
    상기 발광 칩을 둘러싸는 수지층을 포함하며,
    상기 복수의 금속층 중 제1금속층은 상기 발광 칩이 배치된 제1베이스부 및 상기 제1베이스부의 외측에 상기 제1베이스부의 수평 선상에 대해 절곡된 제1사이드부를 포함하며,
    상기 제1절연 필름은 투광성 필름 또는 형광체 필름을 포함하는 발광 소자.
  5. 서로 이격된 제1 내지 제3금속층을 포함하는 복수의 금속층;
    상기 복수의 금속층 사이의 상면에 부착된 제1절연 필름;
    상기 복수의 금속층 중 어느 한 금속층에 배치된 발광 칩; 및
    상기 발광 칩을 둘러싸는 수지층을 포함하며,
    상기 복수의 금속층 중 제1금속층은 상기 발광 칩이 배치된 제1베이스부를 포함하며,
    상기 제2 및 제3금속층은 상기 제1금속층의 외측에 배치되며,
    상기 제1내지 제3금속층 중 적어도 하나의 일부는 상기 제1금속층의 제1베이스부의 수평 선상에 대해 절곡되는 발광 소자.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 복수의 금속층 중 제2금속층은 상기 제1금속층의 제1베이스부에 대응되는 제2베이스부 및 상기 제2베이스부의 외측에 상기 제2베이스부의 연장 선상에 대해 상기 제1사이드부와 대응되도록 절곡된 제2사이드부를 포함하는 발광 소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1금속층의 제1사이드부 또는 상기 제2금속층의 제2사이드부는 상기 각 금속층의 베이스부로부터 상기 수지층의 상면보다 더 높게 돌출되는 발광 소자.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1금속층의 제1사이드부 및 상기 제2금속층의 제2사이드부는 상기 발광 칩의 위 또는 아래에서 서로 마주보도록 배치되는 발광 소자.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1금속층의 제1사이드부 및 상기 제2금속층의 제2사이드부는 상기 각 금속층의 베이스부에 대해 하 방향으로 절곡되는 발광 소자.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1금속층 및 상기 제2금속층은 상기 발광 칩이 배치된 영역과 수평하게 상기 제1 및 제2사이드부로부터 최 외측으로 더 연장된 최 외곽부를 포함하는 발광 소자.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1금속층 및 상기 제2금속층의 최외곽부 상면에 제2절연 필름을 포함하며,
    상기 제2절연 필름은 상기 제1금속층 및 상기 제2금속층의 최외곽부 상에 형성되는 발광 소자.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1금속층 및 상기 제2금속층의 베이스부 상에 형성된 제2절연 필름을 포함하며,
    상기 제2절연 필름은 상기 수지층의 둘레에 상기 제1절연 필름과 연결되도록 배치되는 발광 소자.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제2절연 필름 위에 상기 제2절연 필름의 두께 방향으로 돌출된 가이드 부재를 포함하는 발광 소자.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가이드 부재는 절연 재질 및 반사 재질 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 금속층의 외 측면들 및 하면은 노출되는 발광 소자.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1절연 필름은 PI(폴리 이미드) 필름, PET(폴리에틸렌텔레프탈레이트) 필름, EVA(에틸렌비닐아세테이트)필름, PEN(폴리에틸렌나프탈레이트) 필름, TAC(트라아세틸셀룰로오스)필름, PAI(폴리아마이드-이미드), PEEK(폴리에테리-에테르-케톤), 퍼플루오로알콕시(PFA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 수지 필름 중 적어도 하나를 갖고 적어도 한 층으로 형성되는 발광 소자.
  17. 제13항에 있어서, 상기 가이드부재는 솔더 레지스트, 솔더 페이스트, Ag, Al, Cu, Au, Ag-alloy, Al-alloy, Cu-Alloy, Au-Alloy 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  18. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1절연 필름은 투광성 필름 또는 형광체 필름을 포함하는 발광 소자.
  19. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2금속층 중 어느 하나의 외측에 배치된 제3금속층을 포함하는 발광 소자.
  20. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 발광 소자; 및
    상기 발광 소자가 어레이된 보드를 포함하는 조명 시스템.
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