KR101734549B1

KR101734549B1 - 발광 소자

Info

Publication number: KR101734549B1
Application number: KR1020100108916A
Authority: KR
Inventors: 김준형
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2017-05-11
Also published as: KR20120047183A

Abstract

실시 예에 따른 발광 소자는, 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함하며, 광을 방출하는 발광 칩; 및 상기 발광칩 위에, 상기 발광 칩의 상면을 따라 교대로 적층된 제1층과 제2층을 포함하는 투광성의 시트 부재를 포함하며, 상기 시트 부재의 제1층과 제2층 중 어느 한 층은 형광체를 포함한다.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE}

실시 예는 발광 소자에 관한 것이다.

Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 In_xAl_yGa₁ _-x- _yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어져 있다.

상기의 질화물 반도체 재료를 이용한 LED 혹은 LD(Laser Diode)의 광을 얻기 위한 발광 소자에 많이 사용되고 있으며, 단말기의 키패드 발광부, 전광판, 조명 장치 등 제품의 광원으로 응용되고 있다.

실시 예는 발광 칩의 적어도 상면에 부착된 시트 부재를 포함한 발광 소자를 제공한다.

실시 예는 발광 칩 위에 제1층과 제2층이 교대로 배치되고 어느 한 층에 형광체를 첨가시킨 시트 부재를 포함한 발광 소자를 제공한다.

실시 예는 시트 부재의 제1층과 제2층이 상기 발광 칩의 길이 또는 폭 방향으로 교대로 배열될 수 있도록 한 발광 소자를 제공한다.

실시 예는 형광체를 포함하는 복수의 제1층과, 상기 제1층들 사이에 형광체가 없거나 상기 제1층보다 낮은 형광체 밀도를 갖는 제2층을 배치한 발광 소자를 제공한다.

실시 예는 발광 칩의 상면 폭보다 더 큰 폭을 갖는 시트 부재를 발광 칩의 상면에 부착시킨 발광 소자를 제공한다.

실시 예에 따른 발광 소자는, 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층, 상기 제1 및 제2도전형 반도체층 중 적어도 한 층 위에 패드를 포함하며, 광을 방출하는 발광 칩; 상기 발광칩 위에 부착되며, 상기 발광 칩의 두께 방향에 수직한 방향으로 교대로 적층된 복수의 제1층과 복수의 제2층을 포함하는 투광성의 시트 부재; 상기 발광 칩 아래에 제1리드 전극, 및 상기 제1리드 전극으로부터 이격된 제2리드 전극을 포함하는 복수의 리드 전극; 상기 복수의 리드 전극을 지지하는 몸체; 및 상기 발광 칩과 상기 시트 부재를 덮는 투광성의 수지물을 포함하며, 상기 시트 부재의 제1층과 제2층 중 어느 한 층은 형광체를 포함한다.

실시 예는 발광 칩으로부터 방출된 광을 효과적으로 파장을 변환할 수 있는 효과가 있다.

실시 예는 핫 스폿을 개선시켜 줄 수 있다.

실시 예는 발광 칩 위에 시트 부재를 배치함으로써, 광의 파장 변환과 더블어 광 손실을 줄일 수 있다.

실시 예는 발광 칩 위에 미리 제조된 시트 부재를 부착함으로써, 제조 공정을 보다 간편하게 할 수 있다.

실시 예는 발광 소자 및 이의 패키징 구조의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.

도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 형광 시트에서의 광 반사 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시 예에 따른 시트 부재를 통한 광 추출 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시 예에 따른 시트 부재의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 발광 소자를 패키징한 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시 예의 발광 소자를 패키징한 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1의 발광 소자를 보드 상에 어레이한 도면이다.
도 9는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 10은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10은 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 13은 제5실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 14 및 도 15는 도 1의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 제6 실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 17은 도 16의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 18은 제7 실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 19는 제8 실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 20은 도 1의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 21은 제9 실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 22는 제10실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 23은 도 22의 변형 예이다.
도 24는 제11실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 25는 도 24의 다른 예이다.
도 26은 실시 예에 따른 발광 칩의 일 예를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 27은 실시 예에 따른 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 28은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 29는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 30은 실시 예에 따른 조명 장치를 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 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에 따른 발광 소자에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1의 탑측에서 바라본 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자(100)는 광을 방출하는 발광 칩(111)과, 상기 방출된 광의 일부를 파장 변환하는 시트 부재(200)를 포함한다.

상기 발광 칩(111)은 적어도 활성층을 포함하며, 상기 활성층의 화합물 조성에 따라 자외선 대역의 광부터 가시 광선 대역의 광까지 방출할 수 있다. 상기 활성층은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자 선 구조, 양자 점 구조 중 적어도 한 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층은 장벽층/우물층의 페어를 포함하며, 예컨대 장벽층/우물층의 페어는 AlGaN/GaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, 및 AllnGaP/InGaP 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

또한 상기 활성층은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 예컨대, In_xAl_yGa₁ _-x- _yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y≤1)조성식을 포함하며, x,y의 조성비와 각 층의 두께를 조절하여 밴드 갭과 파장을 조절할 수 있다. 상기 활성층은 발광 파장을 약 365nm에서 650nm까지 임의로 바꿀 수 있으며, 이하, 설명의 편의를 위해 발광 칩(111)의 발광 파장은 400nm 이상 530nm 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 420nm 이상 490nm 이하로 설정하는 것이 보다 바람직하다. 또한 지지 부재의 형광체를 통해 광을 여기시켜 주기 위해서는 상기 발광 칩(111)의 발광 파장을 450nm 이상 475nm 이하로 설정하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 발광 칩(111)은 수백 ㎛의 두께(T1)로 형성될 수 있으며, 도 2와 같이 제1방향의 길이(X1)와 제2방향의 길이(Y1)가 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 시트 부재(200)는 상기 발광 칩(111) 위에 배치되며, 적어도 하나의 제1층(211)과 적어도 하나의 제2층(212)을 포함한다. 상기 제1층(211) 및 제2층(212) 중 어느 한 층은 다른 층에 비해 더 많은 개수로 배치될 수 있다.

상기 시트 부재(200)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재료로 형성될 수 있으며, 상기 투광성 수지 재료는 발광 칩(111)의 반도체 재료의 굴절률보다는 낮은 굴절률일 수 있다.

상기 시트 부재(200)와 상기 발광 칩(111) 사이에는 투광성 접착층 예컨대, 에폭시 또는 실리콘 수지 계열의 물질이 배치되어, 상기 발광 칩(111) 상에 상기 시트 부재(200)를 부착시켜 줄 수 있다.

상기 시트 부재(200)는 복수의 제1층(211)과 복수의 제2층(212)이 수직 방향으로 세워지고 수평 방향으로 교대로 배열된다. 여기서, 상기 수직 방향은 상기 발광 칩(111)의 두께 방향이며, 상기 수평 방향은 상기 발광 칩(111)의 두께 방향에 수직한 방향인 제1방향(X)이 될 수 있다.

상기 복수의 제1층(211)은 서로 동일한 크기이거나 적어도 한 층이 서로 다른 크기로 형성될 수 있으며, 복수의 제2층(212)은 서로 동일한 크기이거나 적어도 한 층이 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.

상기 제1층(211)은 형광체가 포함된 형광체층이 될 수 있으며, 상기 제2층(212)은 형광체가 포함되지 않는 투광층이 될 수 있다. 여기서, 상기 제1층(211)은 투광성 수지계열 내부에 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수 있으며, 예컨대, 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 발광 칩(111)이 청색 광을 발광하는 경우, 상기 제1층(211)에는 황색 형광체 또는 황색 형광체와 적색 형광체를 포함할 수 있다. 상기의 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxynitride계 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 복수의 제1층(211) 중 적어도 한 층의 형광체 밀도는 다른 층의 형광체 밀도와 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 복수의 제2층(212) 중 적어도 한 층은 공기 또는 이와 유사한 매질을 갖는 층이거나 투광성 수지 계열로 이루어진 층일 수 있다. 상기 복수의 제2층(212) 중 적어도 한 층은 광 산란제, 형광체, 확산제 등과 같은 파티클을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 시트 부재(200)의 두께(T2)는 입사되는 광의 반사, 산란 및 가이드를 위해 수십 ㎛ 이상으로 설정될 수 있으며, 바람직하게 상기 발광 칩(111)의 두께(T1)의 0.5 배 이상으로 형성될 수 있으며, 더 바람직하게 30㎛ 이상으로 형성일 수 있다.

상기 시트 부재(200)는 탑측에서 볼 때 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 발광 칩(111)의 상면 형상과 동일하거나 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 시트 부재(200)는 다면체 형상, 반구 형상, 반 원기둥 형상, 다각뿔 형상, 다각뿔대 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 시트 부재(200)의 제1층(211)의 폭(D1)은 700nm 이상으로 형성될 수 있다. 상기 시트 부재(200)의 제2층(212)의 폭(D2)은 700nm 이상으로 형성될 수 있으며, 상기 제1층(211)의 폭과 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1층(211) 및 상기 제2층(212)의 폭(D1,D2)은 예컨대, 상기 발광 칩(111)으로부터 방출된 파장(예: 450nm)에 비해 1.5배 이상의 폭으로 형성될 수 있으며, 이러한 폭은 실질적으로 발광 칩으로부터 방출된 파장보다 적어도 큰 폭으로 형성됨으로써, 광 추출 효율을 증가시켜 줄 수 있다.

상기 복수의 제1층(211) 중 적어도 하나의 폭(D1)은 상기 제2층(212)의 폭(D2)은 동일하거나 다를 수 있다. 예를 들면, 형광체에 의한 색 변환 효율을 줄이기 위해서는 제2층(212)의 폭(D2)이 제1층(211)의 폭(D1)에 비해 더 넓게 형성될 수 있으며, 반대로 형광체에 의한 색 변환(또는 파장 변환) 효율을 높이기 위해서는 제1층(211)의 폭(D1)이 제2층(212)의 폭(D2)에 비해 넓게 형성될 수 있다. 상기 각 층의 폭(D1,D2)에 의해 제1층(211)의 표 면적과 제2층(212)의 표 면적의 비율이 달라질 수 있고, 상기 표 면적의 비율을 조절하여 광의 색도 분포을 조절할 수 있다.

상기 복수의 제1층(211) 사이에 제2층(212)이 배치될 수 있으며, 시트 부재(200)의 적어도 한 측면에는 제1층(211) 또는 제2층(212)이 배치될 수 있다.

상기 시트 부재(200)에는 적어도 하나의 구멍(219)이 형성될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 구멍(219)은 도 2와 같이 상기 발광 칩(111)의 패드(119)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 발광 칩(111)의 패드(119)는 하나 또는 복수로 배치될 수 있으며, 칩 종류에 따라 서로 다른 평면상에 각각 배치될 수 있다.

상기 시트 부재(200)의 상면은 플랫한 면으로 형성될 수 있으며, 광 추출 효율을 개선시켜 주기 위해서는 상면과 측면 중 적어도 한 면이 러프한 면으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 시트 부재(200)가 상기 발광 칩(111) 위에 부착되도록 배치됨으로써, 핫 스폿을 방지할 수 있으며, 광의 파장 변환을 용이하게 하면서 광 손실을 줄일 수 있다. 또한 상기 시트 부재(200) 위에 상기 시트 부재(200) 정도의 폭을 갖는 렌즈가 배치될 수 있으며, 상기 렌즈는 바람직하게 볼록부 및 오목부 중 적어도 하나를 포함하는 구조를 가질 수 있다.

도 2와 같이, 발광 칩(111)의 상부에는 패드(119)가 배치되며, 상기 시트 부재(200)의 구멍(219)에는 상기 패드(119)가 노출될 수 있다. 상기 패드(119)는 와이어와 같은 연결 부재에 연결되어 전원을 공급받을 수 있다. 상기 패드(119)는 전류 공급 및 확산을 위해 상기 발광 칩(111)의 센터 영역이나 사이드 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 발광 칩(111)은 다른 영역 예컨대, 하부를 통해 전원을 공급받을 수 있다. 일 예로서, 상기 발광 칩(111)의 하부에 배치된 전도성 부재를 통해 전원을 공급받을 수 있다.

상기 시트 부재(200)의 상면에서 볼때, 제1방향(X1)의 폭는 발광 칩(111)의 폭와 동일하거나 다르게 형성되는 데, 바람직하게 상기 발광 칩(111)보다 적어도 넓게 형성될 수 있으며, 제2방향(Y1)의 폭는 상기 제1방향에 직교하는 방향으로서 상기 발광 칩(111)과 동일하거나 다르게 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2와 같이, 실시 예에 따른 시트 부재(200)의 제1층(211) 및 제2층(212)이 소정 방향 즉, 발광 칩(111)의 두께 방향으로 적층되지 않고, 상기 발광 칩(111)의 길이 또는 폭 방향으로 교대로 적층되어 배열됨으로써, 상기 제1층(211) 및 상기 제2층(212)의 측면이 상기 발광 칩(111)의 적어도 플랫한 상면에 대해 평행하지 않고 약 90°각도로 세워 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 제1층(211) 및 상기 제2층(212)의 측면에 입사되는 광은 다른 층으로 투과되거나 상기 시트 부재(200)의 상면 방향으로 진행하게 된다.

시트 부재(200)에 입사되는 광은 상기 발광 칩(111)의 상면을 통해 입사되거나, 상기 시트 부재(200)의 하면으로 입사될 수 있다. 실시 예는 발광 칩(111)으로부터 상기 시트 부재(200)에 입사된 광을 일 예로 설명하기로 한다. 상기 제1층(211)은 내부 형광체에 의해 상기 입사된 일부 광을 여기시켜 다른 파장의 광으로 방출시키고, 상기 제2층(212)으로 입사된 광은 표면으로 투과되거나 상기 제1층(211)으로 입사되어 다른 파장의 광으로 변환될 수 있다. 상기 발광 칩(111)으로부터 방출된 광과 상기 시트 부재(200)의 제1층(211) 내의 형광체에 의해 변환된 광은 광 경로 상에서 서로 혼색되어 원하는 컬러의 광을 얻을 수 있다. 예컨대, 발광 칩(111)의 청색 광과 상기 형광체의 황색 광 또는 황색과 적색 광이 혼색되어 백색 광으로 제공될 수 있다.

여기서, 상기 시트 부재(200)의 제2층(212)이 없는 경우, 다음과 같은 문제가 발생될 수 있다.

도 3과 같이 형광체가 첨가된 형광 시트(S1)는 여러 장의 시트가 수평 방향으로 겹쳐져 배치되어 제공되며, 발광 칩(111)의 플랫한 상면에 대해 평행하게 설치될 수 있다. 이에 따라, 발광 칩(111)으로부터 방출된 광(L1)이 상기 형광 시트에 입사 또는 출사될 때, 일부 광(L2)이 투과되고 다른 광(L3)은 상기 형광 시트의 입사면 또는 출사면으로부터 반사될 수 있으며, 그 반사된 광(L3)은 발광 칩(111)으로 진행하게 됨으로써, 광의 손실이 발생될 수 있다.

또한 다른 예로서, 발광 칩(111) 위에 형광체가 첨가된 수지물을 패키징한 경우, 상기 발광 칩(111)에서 방출된 광은 수지층 내에서 임의의 방향으로 산란되며, 상기 산란된 빛은 외부로 방출되거나, 일부 광은 반사되어 손실될 수 있다.

또한 다른 예로서, 발광 칩(111) 위에 형광체를 직접 도포한 경우, 상기 도포된 형광체의 양에 의해 반사 량이 증가될 수 있고, 이때 외부로 방출된 광은 유효 광이 될 수 있으나, 도포된 형광체에 의해 반사된 광은 발광 칩(111)으로 진행하게 되어, 손실될 수 있는 문제가 있다.

상기와 같이, 형광체가 첨가된 구조로부터 반사된 광이 광 추출 방향과 반대 방향으로 진행한 경우, 광 손실이 발생될 수 있다. 실시 예는 시트 부재(200)의 제1층(211)과 제2층(212)의 측면을 통해 투과 및 반사되는 광을 모두 광 추출 방향으로 진행시켜 줄 수 있다.

본 실시 예는 도 4에 도시된 바와 같이, 시트 부재(200)로 입사된 광은 제1층(211) 또는 제2층(212)으로 진행될 수 있다. 상기 제1층(211)으로 진행하는 광(L4)은 제1층(211)과 제2층(212)의 경계 면 즉, 제1층(211)의 측면에서 투과 및 반사되며, 상기 반사된 광(L5)은 다른 측면에서 투과 및 반사(L6)될 수 있다. 여기서, 상기 제1층(211) 및 제2층(212)의 경계 면이 수직 방향으로 배치됨으로써, 각 층(211,212)의 측면은 입사되는 광의 각도에 거의 구애받지 않고 광 추출 방향으로 가이드해 줄 수 있다. 이에 따라 상기 제1층(211) 및 제2층(212)은 광을 가이드해 주는 터널 형태로 제공될 수 있다.

도 5는 시트 부재(200)의 제조 과정을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 베이스 플레이트(11) 상에 형광체가 첨가된 수지물을 디스펜싱하여 경화시켜 제1층(21)으로 형성하고, 상기 제1층(21) 위에 형광체가 첨가되지 않는 수지물을 디스펜싱하여 경화시켜 제2층(22)으로 형성시켜 준다. 이러한 방식으로, 제1층(21)과 제2층(22)을 교대로 반복해 적층한 높이는 시트 부재의 폭이 되며, 제1 커팅 선(C1)에 의해 두께(T2)가 결정될 수 있다. 이러한 제조 공정을 통해 시트 부재가 제조될 수 있다.

상기 제1층(21)에는 수지물에 형광체가 첨가된 형광체층으로 형성하고, 상기 형광체는 적색, 녹색, 청색, 황색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2층(22)에는 형광체가 첨가되지 않는 투광성 수지층으로 형성할 수 있다. 상기 제2층(22)에는 제1층(21)의 형광체 밀도보다 낮은 밀도의 형광체가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제1층(21)과 상기 제2층(22)의 폭 즉, 도 1의 폭 D1, D2는 조절할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제조된 플레이트 형태의 시트 부재(200)를 원하는 두께로 커팅 선을 따라 커팅할 수 있다. 예컨대, 제1커팅 선(C1)으로 커팅할 경우, 두께 T1을 갖는 시트 부재가 제공될 수 있다. 여기서, 상기 제1커팅 선(C1)이 시트 부재의 상면으로 사용될 수 있다. 다른 예로서, 제2커팅 선(C2)으로 커팅할 경우 제1층(21)과 제2층(22)의 경계 면이 경사진 형태를 갖고 소정 두께(T2a)로 제공될 수 있다. 또한 시트 부재의 상면에 대해 제3커팅 선(C3)으로 커팅할 경우 시트 부재의 상면이 삼각형 형상으로 제공될 수 있고, 제4커팅 선(C4)으로 커팅할 경우 시트 부재(200)의 상면이 요철 면으로 제공될 수 있다. 상기 커팅 면이 삼각형 또는 요철 면으로 설명하였으나, 반구형, 오목 및 볼록한 면이 반복된 요철 형상, 또는 경사진 면으로 형성될 수 있다.

상기의 발광 소자는 다양한 형태로 패키징될 수 있으며, 예컨대 도 6 내지 도 8과 같이 패키징될 수 있다.

도 6은 도 1의 발광 소자를 패키징한 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 발광 소자 패키지(300)는 발광 칩(111) 및 시트 부재(200)를 포함하는 발광 소자(100); 상기 발광 소자(100)가 배치된 제1리드 전극(311); 상기 제1리드 전극(311)으로부터 전기적으로 분리된 제2리드 전극(312); 상기 제1 및 제2리드 전극(311,312)을 지지하는 몸체(310); 상기 몸체(310)에 상부가 개방된 캐비티(313); 및 상기 캐비티(313)에 수지물(320)을 포함한다.

적어도 하나의 발광 소자(100)는 접착제(90)를 통해 제1리드 전극(311) 상에 접착된다. 상기 접착제(90)는 전도성 접착제로서, 상기 발광 소자(100)와 상기 제1리드 전극(311)을 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다.

상기 제2리드 전극(312)은 상기 발광 칩(111)과 와이어와 같은 연결 부재(305)로 연결될 수 있다.

상기 발광 소자(100)의 둘레에는 상기 캐비티(313)의 둘레 면이 배치되며, 상기 캐비티(313)의 둘레 면은 상기 캐비티(313)의 바닥면에 대해 경사지게 배치되어 광을 효율적으로 반사시켜 줄 수 있다. 다른 예로서, 상기 캐비티(313)의 둘레 면은 상기 캐비티(313)의 바닥면에 대해 수직하게 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 캐비티(313)의 바닥면은 가로 및 세로의 길이 예컨대, 도 1의 X축 방향과 Y축 방향의 길이가 같거나 다를 수 있다. 이러한 캐비티(313)의 바닥면 길이에 비례하여 상기 시트 부재(200)의 제1방향 및 제2방향의 폭이 변경될 수 있다.

상기 발광 소자(100)가 배치된 상기 캐비티(313) 내에는 수지물(320)이 형성되며, 상기 수지물(320)은 상기 발광 칩(111) 및 상기 시트 부재(200)를 덮게 된다. 상기 발광 칩(111) 위에 부착된 상기 시트 부재(200)는 상기 수지물(320) 내에 배치 즉, 상기 수지물(320)의 상면보다 적어도 낮게 배치될 수 있다.

상기 몸체(310)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 금속 재질, 사파이어(Al₂O₃) 또는 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제1 리드전극(311) 및 제2 리드전극(312)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 칩(111)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(311) 및 제2 리드전극(312)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 칩(111)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.

상기 제1 리드전극(311) 및 제2 리드전극(312)의 하면은 상기 몸체(310)의 하면에 배치된 구조로 설명하였으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 수지물(320)은 투과성을 갖는 실리콘 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 수지물(320)에는 형광체가 포함될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 수지물(320) 내에 형광체가 첨가될 경우 상기 시트 부재(200)와 동일하거나 다른 형광체로 이루어질 수 있다.

상기 수지물(320)의 상면은 오목한 형상, 플랫한 형상, 또는 볼록한 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 수지물(320) 위에는 렌즈가 더 배치될 수 있으며, 상기 렌즈는 상기 수지물(320)의 광 투과율과 비슷한 재질일 수 있으며, 예컨대 실리콘 또는 에폭시와 같은 재질이거나, 유리와 같은 재질을 포함할 수 있다.

상기 발광 소자(100)는 발광 칩(111) 위에 수직한 제1층(211)과 제2층(212)이 수평한 방향으로 적층되어 교대로 배열됨으로써, 상기 발광 칩(111)의 상면으로 방출된 광의 추출 효율을 개선시켜 줄뿐만 아니라, 서로 이격된 제1층(211) 내의 형광체에 의해 색도 분포를 좋게 할 수 있다.

실시 예의 패키지는 탑뷰 형태로 도시하고 설명하였으나, 사이드 뷰 방식으로 구현하여 상기와 같은 방열 특성, 전도성 및 반사 특성의 개선 효과가 있다.

도 7은 도 1의 발광 소자를 패키징한 발광 소자 패키지의 다른 예이다.

도 7을 참조하면, 발광 소자 패키지(300A)는 전극(331,332, 333,334)을 갖는 몸체인 보드(330); 상기 보드(330) 상에 탑재된 발광 소자(100); 및 상기 발광 소자(100)를 덮는 수지물(340)을 포함한다.

상기 보드(330)는 패턴화된 전극을 갖는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)과 같은 몸체를 포함할 수 있다. 다만, 상기 인쇄회로기판은 수지 계열의 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB), 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 전극(331,332,333,334)은 보드(330) 위에 배치된 제 1전극(331) 및 제2전극(332)과; 상기 보드(330) 아래에 배치된 제3전극(333) 및 제4전극(334); 상기 제1전극(331)과 상기 제3전극(333)을 연결해 주는 제1연결 부재(335); 상기 제2전극(332)과 상기 제4전극(334)을 연결해 주는 제2연결 부재(336)를 포함한다. 상기 제1 및 제2연결 부재(335,336)는 비아 구조를 포함한다.

또한 상기 보드(330)의 상면에는 광 반사층이나 물질이 더 형성되어 있어서, 상기 보드(330)로부터 반사된 광의 일부가 상기 시트 부재(200)의 돌출 영역으로 입사될 수 있도록 하여, 광의 파장 변환 영역을 더 넓게 배치할 수 있다.

상기 보드(330) 위에는 적어도 하나의 발광 소자(100)가 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 발광 칩(111)과 그 위에 형광체를 갖는 시트 부재(200)가 배치됨으로써, 상기 발광 칩(111)으로부터 방출된 광을 효과적으로 변환시켜 줄 수 있고, 광 손실을 개선하여 광 추출 효율을 증가시켜 줄 수 있다.

상기 수지물(340)은 상기 보드(100) 상에 반구 형상으로 형성될 수 있다. 상기 반구 형상의 표면에는 요철 형상이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 수지물(340)은 예컨대, 트랜스퍼 몰딩 공정을 통해 원 또는 다각형의 기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 보드(330)의 둘레에는 도 6과 같은 캐비티 구조가 없을 수 있으며, 상기 시트 부재(200)로 입사되는 광량 또한 달라질 수 있다. 시트 부재(200)는 상기 발광 칩(111)의 적어도 상면보다 큰 폭을 갖고 상기 발광 칩(111) 위에 부착될 수 있다. 상기 시트 부재(200)의 폭 예컨대, 도 1의 X축 방향과 Y축 방향의 폭를 상기 발광 칩(111)보다는 더 외측으로 연장시켜 주어, 광의 파장 변환 영역을 더 넓게 배치할 수 있다. 이러한 시트 부재(200)는 발광 칩(111)의 상 방향으로 방출되는 광에 대해 파장 변환을 수행하게 되며, 시트 내에서의 입사되는 광의 손실을 줄여줄 수 있다.

도 8은 보드 상에 발광 소자를 어레이한 도면이다.

도 8을 참조하면, 보드(330A) 상에 복수의 발광 소자(100)를 소정 간격으로 이격시켜 탑재하게 된다. 상기 발광 소자(100)는 보드(330A) 상에 패턴화된 전극에 전기적으로 연결되어, 서로 직렬 또는 병렬로 배치될 수 있다.

상기 보드(330A) 위에는 수지물(341)이 형성되며, 상기 수지물(341)은 상기 복수의 발광 소자(100)를 덮는 구조로 형성될 수 있다. 상기 수지물(341)은 상기 발광 소자(110)의 제1영역(341A)에는 볼록한 형상으로 돌출되고, 상기 발광 소자들 사이의 제2영역(341B)에는 오목한 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 수지물(341)은 연속적인 형상 또는 불연속적인 형상으로 형성될 수 있다.

도 9는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 사시도이다.

도 9를 참조하면, 발광 소자는 발광 칩(111) 위에 시트 부재(200)가 배치된다.

상기 시트 부재(200)의 제1층(211) 및 제2층(212) 중 적어도 한 층은 적어도 한 측면에 돌기(P1,P2)가 형성될 수 있으며, 상기 돌기(P1,P2)는 제1층(211)에서 제2층(212)으로 돌출된 구조와 상기 제2층(212)의 표면에서 제1층(211) 내부로 돌출된 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 돌기(P1,P2)는 각 층(211,212)의 측면을 러프하게 형성해 줌으로써, 상기 각 층(211,212)의 측면으로 진행하는 광을 굴절시켜 줌으로써, 광을 산란시켜 줄 수 있다. 상기 돌기(P1,P2)는 상기 시트 부재(200)의 내부뿐만 아니라, 상기 시트 부재(200)의 측면 예컨대, 측면, 하면, 상면 중 적어도 한 면에 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

여기서, 상기 돌기(P1,P2)의 형상은 반구 형상 또는 다각형 형상일 수 있으며, 그 돌출되는 높이는 상기 제1층(211)의 폭(D1) 또는 제2층(212)의 폭(D2)보다 얇게 돌출될 수 있다.

도 10은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 발광 칩(111) 상에 소정 두께를 갖는 제3층(213), 및 상기 제3층(213) 위에 제1층(211)과 제2층(212)이 교대로 배치된 시트 부재(200)를 포함한다. 상기 제3층(213)은 상기 시트 부재(200)의 베이스 층으로서, 상기 발광 칩(111)의 적어도 플랫한 상면과 평행한 방향으로 형성될 수 있다.

상기 제3층(213)은 상기 제1층(211) 및 제2층(212)과 상기 발광 칩(111) 사이에 배치되며, 형광체가 첨가되지 않는 투광성 수지층으로 형성될 수 있다. 상기 제2층(212)과 상기 제3층(213)은 모두 형광체를 첨가하지 않는 층으로, 실리콘 또는 에폭시 계열의 재질로 형성될 수 있다.

상기 제3층(213)은 상기 발광 칩(111)으로부터 형광체를 이격시켜 줌으로써, 상기 형광체가 발광 칩(111)으로부터 발생된 열에 의해 변색되는 정도를 개선시켜 줄 수 있다.

상기 제3층(213)은 상기 시트 부재(200)의 제1방향 및 제2방향의 길이보다 크거나 작을 수 있으며, 그 두께(T3)는 10nm 이상으로 형성될 수 있다.

상기 시트 부재(200)의 제3층(213)은 상기 발광 칩(111)의 반도체 재질보다 굴절률이 낮은 물질로 형성됨으로써, 상기 발광 칩(111)으로부터 방출된 광이 입사되면 제1층(211) 및 제2층(212)으로 광 손실 없이 전달할 수 있다.

상기 제3층(213)은 상기 발광 칩(111)의 적어도 플랫한 상면과 평행하게 형성되어, 상기 발광 칩(111)의 상면으로 방출되는 대부분의 광을 손실 없이 상기 제1층(211) 및 제2층(212)으로 전달시켜 주거나, 사이드 방향으로 방출시켜 줄 수 있다. 이러한 제3층(213)은 상기 발광 칩(111)의 상면으로 방출되는 광을 입사받아 전달하는 버퍼층으로 기능할 수 있다.

상기 시트 부재(200)의 제3층(213)은 입사되는 광을 확산시키고, 상기 제1층(211)과 제2층(212)은 입사된 광의 일부는 파장을 변환시키고 나머지는 투과시켜 줄 수 있으며, 이러한 시트 부재(200)는 표면을 통해 면 광원으로 발광될 수 있다.

상기 시트 부재(200)에는 구멍(219)이 형성되며, 상기 구멍(219)으로 상기 발광 칩(111)의 상면 일부 예컨대, 패드가 노출될 수 있다.

도 11은 도 10의 다른 예이다.

도 11을 참조하면, 시트 부재(200)는 제1층(211)과 제2층(212)의 아래에 제3층(213)이 형성될 수 있고, 상기 제1층(211)과 상기 제2층(212)의 위에 제4층(214)이 형성될 수 있다.

상기 제2 내지 제4층(212,213,214)은 형광체가 첨가되지 않는 층이거나, 상기 제1층(211)의 형광체 밀도보다 낮은 형광체 밀도를 갖는 투광성 수지층으로 형성될 수 있다.

상기 제3층(213)과 상기 제4층(214)은 서로 평행한 층으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2층(211,212)과는 수직한 방향으로 배치된다. 상기 제3층(213)은 광을 전달하기 위한 버퍼층으로 기능하고, 상기 제4층(214)은 상기 제1및 제2층(211,212)으로부터 전달된 광을 방출하기 위한 버퍼층으로 기능하게 된다.

상기 제 1 내지 제4층(211,212,213,214)은 동일한 재질이거나 굴절률이 유사한 재질로 형성되기 때문에, 각 층의 계면에서의 광 손실은 거의 없게 된다.

상기 제4층(214)의 폭는 상기 제1 및 제2층(211,212)의 합의 폭 즉, 제1 방향 및 제2방향의 길이보다는 작을 수 있으며, 그 두께(T4)는 10nm 이상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제4층(214)의 상면은 러프한 면으로 형성될 수 있으며, 상기 러프한 면은 삼각형 단면, 반구형 단면, 또는 구면 형상으로 형성될 수 있다.

도 12는 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 발광 소자는 제1층(215)과 제2층(216)이 교대로 배치되며, 제1층(215)에는 복수의 형광체 영역(215A)과 복수의 투광 영역(215B)이 배치될 수 있다. 상기 복수의 투광 영역(215B)은 상기 복수의 형광체 영역(215A) 사이에 각각 배치될 수 있다.

상기 각 형광체 영역(215A)의 어느 한 변의 폭(W1)은 투광 영역(215B)의 어느 한 변의 폭(W2)보다 크거나 동일할 수 있으며, 상기 W1 및 W2 중 적어도 하나는 700nm의 폭으로 형성될 수 있다.

상기 제1층(215) 내에서 형광체 영역(215A)과 투광 영역(215B)이 교대로 배치될 수 있으며, 상기 형광체 영역(215A)의 면적이 상기 투광 영역(215B)의 면적보다 더 넓게 형성될 수 있다. 또한 제2층(216)과 상기 제1층(215)의 투광 영역(215B)에는 형광체가 첨가되지 않을 수 있으며, 형광체 영역(215A)보다 더 큰 영역으로 형성될 수 있다.

상기 제2층(216)의 폭(D2)과 상기 제1층(215)의 폭(D1)은 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제1층(211) 내에서 서로 다른 형광체 영역에는 동일한 형광체가 첨가되거나, 적어도 2종류의 형광체가 서로 다른 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제1층(215)의 형광체 영역(215A)과 투광 영역(215B)은 격자 구조로 배치될 수 있으며, 원형 또는 다각형 형상을 포함할 수 있다.

도 13은 제5실시 예를 나타낸 발광 소자이다.

도 13을 참조하면, 발광 소자는 제1층(217,218)과 제2층(216) 아래에 제3층(213)이 배치된다. 상기 제1층(217,218)은 복수의 제1형광체 영역(217A)과 투광 영역(217B)이 교대로 배치된 제1A층(217)과, 복수의 제2형광체 영역(218A)과 투광 영역(218B)이 교대로 배치된 제1B층(218)을 포함한다. 상기 제1A층(217)과 상기 제1B층(218) 사이에 제2층(216)이 각각 배치되는 구조로서, 상기 제2층(216)의 제1방향에는 제1A층(217)이 배치되고, 제1방향의 반대측 방향에는 제1B층(218)이 배치될 수 있다.

상기 제1A층(217)의 제1형광체 영역(217A)과 상기 제1B층(218)의 제2형광체 영역(218A)에는 서로 다른 형광체가 첨가될 수 있으며, 예컨대 상기 제1형광체 영역(217A)에는 황색 형광체가 첨가되며, 상기 제2형광체 영역(218A)에는 적색 형광체가 첨가될 수 있다. 상기 시트 부재(200) 내에서 상기 황색 형광체의 밀도는 상기 적색 형광체의 밀도보다 더 높게 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 시트 부재(200) 내에는 적어도 3종류의 형광체 영역이 배치될 수 있으며, 상기 적어도 3종류의 형광체 영역은 제1층(217,218) 내에 배치되거나, 제1층(217,218)과 제2층(216) 내에 혼합되어 배치될 수 있다.

다른 예로서, 상기 제1형광체 영역(217A)과 상기 제2형광체 영역(218A)이 제1층(217,218) 내에서 교대로 배치될 수 있다. 또한 2개의 서로 다른 형광체 영역 중 적어도 한 형광체 영역에는 적어도 2종류의 형광체가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

도 14는 도 1의 다른 예로서, 제1층(221)과 제2층(222)이 교대로 배치되며, 상기 제1층(221)은 센터 측에서 외측 방향으로 갈수록 점차 좁아지는 폭(D3>D4)으로 형성될 수 있다. 센터 측 제1층의 폭(D3)은 최 외측 제1층의 폭에 비해 적어도 1.5배 넓게 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1층(221)의 폭(D3)은 센터 측에서 외측으로 갈수록 넓어질 수 있으며, 또는 어느 일측에서 반대측으로 갈수록 폭이 접차 좁아지거나 넓어질 수 있다.

상기 제1층(221)의 폭이 아닌, 상기 제2층(222)의 폭이 센터 측으로 갈수록 좁아지거나, 좁아질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

도 15는 도 1의 다른 예로서, 제1층(231)과 제2층(232)이 교대로 배치되며, 각 층이 상기 발광 칩(111)의 상면 또는 상기 시트 부재(200)의 상면에 대해 제1각도(θ1)로 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제1각도(θ1)는 10~89°로 경사질 수 있으며, 바람직하게 45~89°로 경사질 수 있다. 이러한 각 층(231,232)의 경사 면은 입사되는 광이 발광 칩(111) 방향으로 진행하지 않는 정도로 경사질 수 있다.

또한 상기 각 층(231,232)의 경사 면에서 반사된 광은 상기 발광 칩(111) 방향보다는 상기 시트 부재(200)의 측면 방향으로 진행하도록 할 수 있어, 광의 손실을 줄일 수 있다.

상기 제2층(232)의 폭이 상기 발광 칩(111)의 중앙부로 갈수록 좁아질 수 있으며, 상기 제1층(231)은 동일한 폭으로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2층(232)의 폭이 상기 발광 칩(111)의 중앙으로 갈수록 넓어지게 하거나, 상기 제1층(231)의 폭을 상기 발광 칩(111)의 중앙으로 갈수록 넓어지거나 좁아지게 할 수 있다.

상기 제2층(232)의 폭이 상기 발광 칩(111)의 영역에 따라 달라짐으로써, 상기 시트 부재(200)로 투과되는 광의 색도 분포을 조절할 수 있다.

이러한 시트 부재(200)는 제조 공정상에서 제2층(232)의 두께를 다르게 하여 제1층(231) 사이에 적층하고, 커팅시 경사진 구조로 커팅함으로써, 경사진 층 구조를 갖는 시트 부재(200)를 제공할 수 있다.

도 16은 제6실시 예이다.

도 16을 참조하면, 시트 부재(200)는 반구형 또는 반원 기둥 형상으로 형성될 수 있다.

상기 시트 부재(200)는 제1층(241)과 제2층(242)이 교대로 배치되며, 그 상부 표면(243A)은 반구형 또는 반원 기둥 형상으로 형성될 수 있다.

상기 시트 부재(200)는 적어도 발광 칩(111)의 폭과 동일하거나 다를 수 있다. 상기 시트 부재(200)의 각 층(241,242)의 상면은 구면으로 형성될 수 있다.

도 17은 도 16의 다른 예로서, 시트 부재(200)는 반구형 또는 반원 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 상기 시트 부재(200)는 제1층(241) 및 제2층(242)이 교대로 배치되며, 센터 영역에 하부로 갈수록 폭이 좁은 뿔 또는 부채꼴 형상의 투광부(243)가 배치될 수 있다. 상기 투광부(243)는 제1부(201) 및 제2부(202) 사이에서 상기 발광 칩(111)의 상면 중심부터 제2각도(θ2)로 경사진 단면으로 형성될 수 있다. 여기서, 제2각도(θ2)는 90°이하로 형성될 수 있으며, 이러한 각도(θ2)는 투광부(243)와 상기 제1부(201) 및 제2부(202)의 경계 면에 의해 반사된 광이 사이드 방향으로 진행하도록 하여, 광 손실을 줄일 수 있다.

상기 발광 칩(111)의 중앙부에 투광부(243)가 배치되며, 상기 투광부(243)에는 형광체를 첨가하지 않거나 상기 제1층(241)에 첨가된 형광체와 다른 형광체가 첨가될 수 있다. 상기 발광 칩(111)의 중앙 영역을 통해 다른 색도 분포을 제공함으로써, 발광 소자 상으로 방출되는 광의 색도 분포를 좋게 할 수 있다.

도 18은 제7실시 예이다.

도 18을 참조하면, 시트 부재(200)의 상부를 삼각형 단면으로 형성한 구조로서, 다면체 형상이거나 삼각 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 상기 시트 부재(200)의 상면(243B)은 경사진 면으로 형성할 수 있으며, 그 내각(θ3)은 90° 이하로 형성될 수 있다.

상기 시트 부재(200)의 센터 측(241B)이 가장 두껍고 사이드 방향으로 갈수록 점차 얇아지는 형상으로 형성된다. 이에 따라 시트 부재(200)의 제1층(241)의 두께가 서로 다르기 때문에 형광체에 의한 색도 분포를 다르게 제공할 수 있다.

또한 다른 예로서, 시트 부재(200)는 직각 삼각형으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

도 19는 제8실시 예이다.

도 19를 참조하면, 발광 칩(111)과 시트 부재(200)의 사이에 접착층(150)을 배치할 수 있다. 상기 접착층(150)은 상기 시트 부재(200)의 재질과 동일한 재질이거나 시트 부재(200)의 굴절률과 0.3 이하의 굴절률 차를 갖는 물질로 형성될 수 있다.

상기 시트 부재(200)의 제1영역(A1)에 배치된 적어도 하나의 제1층(211)의 상부(211A)는 다른 영역에 배치된 제1층(211) 및 제2층(212)에 비해 소정 두께(T5)만큼 더 돌출될 수 있다. 상기 제1영역(A1)은 발광 칩(111)의 측 단면을 기준으로 센터 방향일 수 있다. 상기 시트 부재(200)의 제1층(211) 중 일부(211A)를 더 돌출되도록 하였으나, 제1층(211) 전체, 또는 제2층(212)의 일부 또는 전체를 다른 층에 비해 더 돌출되도록 할 수 있다.

또한 시트 부재(200)의 제1영역(A1)은 다른 영역에 비해 단차진 구조로 형성될 수 있다.

상기 제1영역(A1)에 배치된 적어도 하나의 제1층(211)은 다른 층에 비해 소정 두께의 차이를 갖는데, 그 두께(T5) 차이는 시트 부재(200)의 두께의 1/2 이하로 형성될 수 있다. 이러한 두께(T5) 차이는 제1영역(A1)에서의 색 변환 효율을 더 증가시켜 줄 수 있다.

또한 상기 제1영역(A1)에 배치된 제1층(211)의 개수는 제1영역(A1) 이외의 영역에 배치된 제1층(211)의 개수보다 더 많을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

도 20은 도 19의 다른 예로서, 제1영역(A1)에 배치된 제1층(211)과 제2층(212)은 다른 영역의 층들보다 더 돌출되며, 다른 영역의 층들 개수보다 더 적게 배치될 수 있다.

상기 제1영역(A1)은 상기 발광 칩의 패드가 배치된 영역 둘레일 수 있으며, 이러한 배치 구조를 통해 구멍 방향으로 진행하는 광을 보다 상 방향으로 반사 또는 투과시켜 줄 수 있다.

도 21은 제 9실시 예이다.

도 21을 참조하면, 시트 부재(200)의 하부는 복수의 제1층(211)의 하부(211C)가 제2층(212)에 비해 발광 칩(111)의 방향으로 더 돌출된다. 상기 제1층(211)과 제2층(212)의 하부는 단차진 구조(212B,211C)로 배치되며, 상기 단차진 구조(212B,211C)는 접착층(151)과의 접합을 더 용이하게 할 수 있다. 상기 제1층(211)의 하부(211C)를 돌출시켰으나, 제2층(212)의 하부를 더 돌출시켜 줄 수 있고, 제1층(211)과 제2층(212)의 하면을 러프한 면으로 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제1층(211)이 제2층(212)에 비해 더 돌출된 길이(T6)는 사기 시트 부재(200)의 두께의 1/2 이하일 수 있다.

도 22는 제10실시 예이다.

도 22를 참조하면, 시트 부재(200A)는 제1층(233)과 제2층(234) 내에서 수직 방향이 아닌 수평한 방향으로 형광체 영역(205B)과 투광 영역(205A)이 교대로 배치되며, 측 단면에서 볼 때 형광체 영역(205B)과 투광 영역(205A)이 매트릭스 또는 격자 구조로 배치될 수 있다. 또한 다른 예로서, 시트 부재 내에는 형광체 영역과 투광 영역이 각각 블록 형태로 형성되고, 상기 형광체 영역과 투광 영역이 교대로 블록 매트릭스 구조로 배열될 수 있다.

상기 시트 부재(200A)와 상기 발광 칩(111) 사이에는 접착층(150)이 배치될 수 있으며, 상기 접착층(150)의 두께는 적어도 70nm 정도의 두께로 형성하여, 시트 부재(200A)로의 광을 입사를 가이드하여 광의 손실을 줄일 수 있다.

도 23은 도 13의 변형 예이다.

도 23을 참조하면, 시트 부재(200B)는 버퍼층(253)과 상기 버퍼층(253) 위에 제1층(251)과 제2층(252)이 교대로 배치되며, 상기 제1층(251) 내에 형광체 영역(251A)과 투광 영역(252B)이 교대로 배치된다. 상기 형광체 영역(251A)과 투광 영역(252B)은 블록 형상을 갖고 서로 교대로 배열될 수 있다.

상기 버퍼층(253)의 두께(T6)는 상기 제1층(251) 및 제2층(252)의 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있으며, 예컨대, 시트 부재(200)의 두께의 1/2 이상으로서, 바람직하게 15㎛ 이상으로 형성될 수 있다.

상기 버퍼층(253)은 투광성 수지층으로서, 그 내부에는 산란제 또는 확산제 등과 같은 첨가물이 더 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

도 24는 제11실시 예이다.

도 24를 참조하면, 발광 칩(111)의 상면부터 측면까지 연장된 시트 부재(206)를 포함한다.

상기 시트 부재(206)의 적어도 한 변의 폭(x2)는 상기 발광 칩(111)의 폭 예컨대, 적어도 상면 폭보다는 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 시트 부재(206)는 제1층(261)과 제2층(262)이 교대로 배치되며, 상기 두 층(261,262) 중 적어도 하나는 상기 발광 칩(111)의 측면 방향으로 연장될 수 있다. 실시 예는 발광 칩(111)의 상기 제1층(261)의 하부(261A)와 상기 제2층(262)의 하부(262A)가 측 방향에 배치하여, 상기 발광 칩(111)의 측 방향으로 방출되는 광에 대해 색 변환 효율을 개선시켜 주고, 광 추출 효율 또한 개선시켜 줄 수 있다.

상기 시트 부재(206)는 하부가 개방된 오목부(265)를 배치하며, 상기 오목부(265)는 상기 발광 칩(111)의 외 형상과 실질적으로 동일한 형상으로 형성될 수 있으며, 그 폭(D5)는 상기 발광 칩(111)의 폭보다 크게 형성될 수 있으며, 그 깊이(T7)는 상기 발광 칩(111)의 두께 이하로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 시트 부재(206)의 깊이(T7)는 상기 발광 칩(111)의 두께보다 깊게 형성할 수 있으며, 이 경우 상기 시트 부재(206)는 상기 발광 칩(111)으로부터 이격될 수 있다.

상기 시트 부재(206)의 오목부(265) 내에 발광 칩(111)이 수납되고, 상기 발광 칩(111)의 상면 및 측면에는 상기 시트 부재(206)가 배치된다. 여기서, 상기 발광 칩(111)의 상측에는 상기 시트 부재(206)의 오목부 상면이 부착될 수 있다.

상기 시트 부재(206)의 어느 한 측면은 상기 발광 칩(111)의 측면으로부터 소정 거리(D6)로 이격될 수 있으며, 상기 거리(D6)는 1nm 이상일 수 있으며, 바람직하게 적어도 700nm 또는 1400nm이상으로 배치될 수 있다.

상기 시트 부재(111)는 상기 발광 칩(111)의 전 방향으로 방출되는 광에 대해서 색 변환을 수행할 수 있다.

도 25는 도 24의 다른 예이다.

시트 부재(207)는 발광 칩(111)의 폭보다는 더 넓고, 하부에 오목부(275)를 포함한다.

상기 오목부(275)의 깊이(T2)는 상기 발광 칩(111)의 두께(T1)의 1/2 이상으로 형성될 수 있으나, 칩 종류에 따라 1/2 이하로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 시트 부재(200)의 층들 중 적어도 한 층의 하부(271A,272A)는 상기 발광 칩(111)의 측면으로 연장되며, 상기 발광 칩(111)과 1nm 이상 이격될 수 있다.

상기 제1(271) 및 제2층(272)의 외측 하부는 상기 발광 칩(111)으로부터 사이드 방향으로 방출되는 광에 대해서도 색 변환을 수행할 수 있다.

도 26은 실시 예에 따른 발광 칩을 상세하게 나타낸 도면이다.

도 26을 참조하면, 발광 칩(111)은 복수의 화합물 반도체층을 포함하는 발광 구조층(120); 상기 발광 구조층(120) 아래에 복수의 전도층(130); 상기 복수의 전도층(130) 아래에 지지부재(137); 상기 발광 구조층(120)과 상기 복수의 전도층(130) 중 적어도 하나의 사이에 배치된 채널층(139)을 포함한다.

상기 발광 구조층(120)은 화합물 반도체 예컨대, 3족-5족 원소의 화합물 반도체를 포함하는 LED(Light emitting diode)로 구현될 수 있으며, 상기 LED는 청색, 녹색, 또는 적색 등과 같은 광을 방출하는 가시광선 대역의 LED이거나 UV LED일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 발광 구조층(120)은 3족-5족 화합물 반도체를 포함하는 제 1도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제 2도전형 반도체층(125)을 포함한다.

상기 제 1도전형 반도체층(121)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 있으며, 바람직하게 In_xAl_yGa₁ _-x- _yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체로 이루어질 수 있다. 상기 제1도전형이 N형 반도체인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 N형 도펀트를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(121)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 그 상면에는 러프니스 또는 패턴이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제1도전형 반도체층(121)은 굴절률 또는 매질이 서로 다른 두 층을 교대로 배치하여 초격자 구조로 배치할 수 있다. 예컨대 상기 초격자 구조는 InGaN/GaN SLS(superlattices structure), AlGaN/GaN SLS, InGaN/InGaNSLS, AlGaN/InGaN SLS 중 적어도 한 페어를 3~10 주기로 형성할 수 있다.

상기 제1도전형 반도체층(121) 위에는 전극(141)이 형성될 수 있다. 상기 전극(141)은 패드이거나, 상기 패드에 연결된 분기(branch or arm) 구조의 패턴을 갖는 전극을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 전극(141)은 상기 제1도전형 반도체층(121)의 상면에 오믹 접촉되고, Cr, Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Cu 및 Au 중 어느 하나 또는 복수의 물질을 혼합하여 단층 또는 다층으로 형성할 수 있다. 상기 전극(141)은 제1도전형 반도체층(121)과의 오믹 특성, 금속층 간의 접착성, 반사 특성, 전도성 특성 등을 고려하여 형성될 수 있다.

상기 활성층(123)은 상기 제1도전형 반도체층(121) 아래에 형성되며, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자우물 구조, 양자선(Quantum wire) 구조, 또는 양자점(Quantum dot)로 형성될 수 있다. 상기 활성층(123)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층의 주기, 예를 들면 InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기, InGaN 우물층/AlGaN 장벽층의 주기, 또는 InGaN 우물층/InGaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다. 상기 장벽층의 밴드 갭은 상기 우물층의 밴드갭보다 높게 형성될 수 있다.

상기 활성층(123)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층이 형성될 수도 있으며, 상기 도전형 클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있다. 상기 도전형 클래드층의 밴드 갭은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 높게 형성될 수 있다.

상기 제 2도전형 반도체층(125)은 상기 활성층(123) 아래에 형성되며, 제2도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, 바람직하게 In_xAl_yGa₁ _-x- _yN(0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형이 P형 반도체인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 Mg, Zn 등과 같은 P형 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(125)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.

또한 상기 제2도전형 반도체층(125)은 제1층 및 제2층으로 포함하며, 상기 제1층은 AlGaN층 또는 AlGaN/GaN 초격자 구조로 30nm 이하로 형성될 수 있으며, 상기 제2층은 GaN층 또는 AlGaN/GaN 초격자 구조로 형성될 수 있다.

상기 발광 구조층(120)은 상기 제 2도전형 반도체층(123) 아래에 제3도전형 반도체층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제3도전형 반도체층은 상기 제2도전형 반도체층과 반대의 극성을 가질 수 있다. 또한 상기 제 1도전형 반도체층(121)이 P형 반도체층이고, 상기 제 2도전형 반도체층(125)이 N형 반도체층으로 구현될 수도 있다. 이에 따라 상기 발광 구조물(120)은 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합, 및 P-N-P 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 발광 구조층(120)의 측면에는 패시베이션층이 형성될 수 있으며, 상기 패시베이셔층은 절연 물질로 형성될 수 있으며, 상기 제1도전형 반도체층(121)의 상면까지 연장될 수 있다.

상기 제2도전형 반도체층(125) 또는 제3도전형 반도체층의 아래에는 복수의 전도층(130)이 형성될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 발광 구조물(120)의 최하층은 제2도전형 반도체층(125)을 일 예로 설명하기로 한다.

상기 복수의 전도층(130)은 상기 제2도전형 반도체층(125)의 아래에 오믹 접촉되는 제1전도층(131); 상기 제1전도층(131) 아래에 반사층으로 기능하는 제2전도층(133); 및 상기 제2전도층(133) 아래에 지지부재(137)과의 접합을 위한 제3전도층(135)을 포함한다.

상기 제1전도층(131)은 상기 제2도전형 반도체층(125)의 하면에 오믹 접촉된 오믹층으로 기능하며, 그 물질은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1전도층(131)은 예컨대, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), 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), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Pt, Ni, Au, Rh, Pd 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 물질들을 선택적으로 이용하여 단층 또는 다층으로 구성할 수 있다.

상기 제2전도층(133)은 상기 제1전도층(131)의 아래에 형성되며, 반사층으로 기능하게 된다. 상기 반사층은 반사율이 적어도 50% 이상인 금속을 포함할 수 있다. 상기 제2전도층(133)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들 중 둘 이상의 합금으로 구성된 물질을 선택적으로 이용하여 적어도 하나의 층으로 형성될 수 있다. 상기 제1전도층(131)과 상기 제2전도층(133)은 제2전극으로 기능할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제2전도층(133)의 일부는 상기 채널층(139) 사이에 배치되어, 입사되는 광을 효율적으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제2전도층(133)은 상기 채널층(139)의 하면까지 연장될 수 있으며, 상기 채널층(139)의 하면 폭 전체 또는 하면 폭의 80% 이하까지 형성될 수 있다.

상기 제2전도층(133)의 아래에는 제3전도층(135)이 형성되며, 상기 제3전도층(135)은 베리어층 또는/및 접합층으로 사용될 수 있으며, 그 물질은 Cu, Ni, Ag, Mo, Al, Au, Nb, W, Ti, Cr, Ta, Al, Pd, Pt, Si, Al-Si, Ag-Cd, Au-Sb, Al-Zn, Al-Mg, Al-Ge, Pd-Pb, Ag-Sb, Au-In, Al-Cu-Si, Ag-Cd-Cu, Cu-Sb, Cd-Cu, Al-Si-Cu, Ag-Cu, Ag-Zn, Ag-Cu-Zn, Ag-Cd-Cu-Zn, Au-Si, Au-Ge, Au-Ni, Au-Cu, Au-Ag-Cu, Cu-Cu2O, Cu-Zn, Cu-P, Ni-B, Ni-Mn-Pd, Ni-P, Pd-Ni 중 적어도 하나 또는 어느 한 물질과의 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다.

상기 제3전도층(135)은 상기 지지부재(137)과 상기 제2전도층(133)을 서로 접합시켜 주는 접합층으로 기능하게 된다. 상기 제3전도층(135)은 상기 제2전도층(133)의 측면까지 연장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 제3전도층(135) 아래에는 지지부재(137)이 형성되며, 상기 지지부재(137)은 상기 발광 칩(111) 전체를 지지하게 된다. 상기 지지부재(137)의 두께는 30~500㎛로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 지지부재(137)은 전도성 부재 또는 절연성 부재로 형성될 수 있다. 상기 전도성 부재는 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브데늄(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN 등) 등을 이용하여 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 지지부재(137)은 절연성 부재로서, Al₂O₃와 같은 절연성 기판을 배치하고, 상기 복수의 전도층(130) 중 적어도 한 층에 별도의 전극을 형성해 주어, 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.

적어도 상기 제3전도층(135) 및 상기 지지부재(137)는 상기 발광 구조층(120)의 하면 폭보다 적어도 넓게 형성될 수 있다.

상기 발광 구조층(120)의 하면 둘레에는 채널층(139)의 내측부가 형성되며, 상기 채널층(139)의 외측부는 상기 발광 구조층(120)의 측면보다 더 외측으로 더 연장될 수 있다. 상기 채널층(139)은 제2전도층(133)과 상기 발광 구조층(120)의 사이에 배치되어, 전도성 물질과 반도체층 사이를 이격시켜 줄 수 있다. 상기 채널층(139)의 내측부는 상기 발광 구조층(120)과 소정 폭(예: 수 ~ 수 십 ㎛)으로 오버랩될 수 있다. 상기 채널층(139)의 두께는 0.02~5㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 두께는 칩 사이즈에 따라 달라질 수 있다.

상기 채널층(139)은 루프 형상, 고리 형상, 프레임 형상으로 형성될 수 있으며, 연속적 또는 불연속적인 패턴으로 형성될 수 있다.

상기 채널층(139)은 3족-5족 화합물 반도체의 굴절률보다 낮은 물질 예컨대, 금속 산화물, 금속 질화물 또는 절연물질의 재질 중에서 선택될 수 있다. 상기 채널층(139)은 예컨대, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IZON(IZO nitride), 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, SiO_x, SiO_xN_y, Si₃N₄, Al₂O₃, TiO₂ 등에서 선택적으로 형성될 수 있다.

상기 채널층(139)은 상기 발광 구조층(120)의 외벽이 습기에 노출되더라도, 서로 쇼트가 발생되는 것을 방지하여, 고습에 강한 LED를 제공할 수 있다. 상기 채널층(139)이 투광성 물질인 경우 레이저 스크라이빙시 조사되는 레이저가 투과됨으로써, 채널 영역에서 레이저로 인해 금속 물질의 파편 발생을 방지하므로, 발광 구조물(120)의 측벽에서의 층간 단락 문제를 방지할 수 있다.

상기 채널층(139)은 상기 발광 구조층(120)의 각 층의 외벽과 상기 제3전도층(135) 사이의 간격을 이격시켜 줄 수 있다.

상기 제1도전형 반도체층(121) 위에 전극(141)이 배치되며, 상기 전극(141)은 시트 부재(200)의 구멍(219)을 통해 노출될 수 있으며, 상기 구멍(219)을 통해 와이어와 같은 연결 부재가 연결될 수 있다. 상기 구멍(219)의 폭(D51)는 상기 전극(141)의 폭보다는 적어도 크게 형성될 수 있으며, 상부의 폭이 하부의 폭보다 적어도 넓게 형성될 수 있다.

상기 발광 구조층(120)은 상면 폭이 하면 폭보다 좁게 형성될 수 있으며, 이에 따라 발광 구조층(120)의 측면은 경사지게 형성될 수 있다.

상기 발광 구조층(120) 아래에는 전류 블록킹층(138)이 형성될 수 있으며, 상기 전류 블록킹층(138)은 상기 전극(141)과 수직 방향으로 오버랩되도록 배치될 수 있다. 상기 전류 블록킹층(138)은 상기 제1전도층(131)보다 전기 전도성이 떨어지는 물질로 형성될 수 있으며, 예컨대 SiO₂, SiO_x, SiO_xN_y, Si₃N₄, Al₂O₃, TiO₂ 등을 선택적으로 형성할 수 있다.

상기 시트 부재(200)는 제1층(211)과 제2층(212)이 교대로 배치되며, 제1층(211)은 형광체가 첨가되고, 제2층(212)은 형광체가 첨가되지 않을 수 있다.

상기 시트 부재(200)는 상기 발광 칩(111)의 상면에 부착되며, 적어도 상기 발광 칩(111)의 상면보다 더 큰 폭을 갖는다. 상기 시트 부재(200)의 측면은 상기 발광 칩(111)의 상면 에지로부터 소정 거리(D8)로 이격될 수 있다. 상기 D8는 1nm 이상일 수 있으며, 바람직하게 적어도 하나의 층의 폭 예컨대, 700nm 이상일 수 있다.

상기 발광 칩(111)의 두께(T11)는 적어도 90㎛일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 시트 부재(200)의 두께(T12)는 적어도 상기 발광 칩(111)의 두께 이상이며, 바람직하게 30㎛이상으로 배치될 수 있다.

도 27은 실시 예에 따른 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 27을 참조하면, 발광 칩(111)은 기판(140) 위에 제1도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2도전형 반도체층(125)을 포함하는 발광 구조층(120)을 포함한다.

상기 기판(140)은 지재 부재로서, 성장 기판일 수 있으며, 예를 들어, 사파이어(Al₂O₃), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga₂O₃ 또는 금속 중 적어도 하나를 이용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 기판(150)의 상측에는 광 추출 구조가 형성될 수 있으며, 상기 광 추출 구조는 굴절률이 다른 물질로 배치하거나, 광의 임계각을 변화시켜 줄 수 있는 요철 면으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 기판(140)과 상기 발광 구조층(120) 사이에는 다른 반도체층 예컨대, 2족-6족 원소의 화합물 반도체로 형성될 수 있으며, 예컨대 기판(140)과 반도체와의 격자 상수 차이를 줄여줄 수 있는 버퍼층이나 반도체의 결정성을 위해 도펀트가 언도핑된 반도체층이 형성될 수 있다.

상기 제1도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2도전형 반도체층(125)은 도 26의 설명을 참조하기로 한다.

상기 발광 구조층(121)의 적어도 한 영역에는 상기 제1도전형 반도체층(121)이 노출되는 단차진 영역이 배치되며, 상기 노출된 제1도전형 반도체층(121) 위에 제1전극(143)을 배치할 수 있다.

상기 제2도전형 반도체층(125) 위에는 전류 확산층(127)이 배치되며, 상기 전류 확산층(127)은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함할 수 있으며, 예컨대, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IZON(IZO nitride), 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), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.

상기 전류 확산층(127) 위에 제2전극(141)이 배치될 수 있으며, 상기 제2전극(141)은 상기 전류 확산층(127)과 상기 제2도전형 반도체층(125)에 전기적으로 접촉될 수 있다. 상기 전류 확산층(127)은 상기 제2전극(141)로부터 공급되는 전원을 확산시켜 공급시켜 준다.

상기 제2전극(141)은 시트 부재(200)의 구멍(219)에 배치되며, 상기 구멍(219)의 폭는 상기 제2전극(141)의 폭보다는 적어도 크게 형성되거나, 와이어의 공정에 방해되지 않는 폭 내에서 형성될 수 있다.

상기 발광 칩(111) 위에는 시트 부재(200)가 배치되며, 상기 시트 부재(200)는 수직한 제1층(211)과 제2층(212)이 교대로 배열된다. 상기 제1층(211)은 형광체가 첨가되고, 제2층(212)에는 형광체가 첨가되지 않게 된다.

상기 시트 부재(200)의 폭는 상기 발광 칩(111)의 기판(140)의 폭보다 적어도 넓게 형성될 수 있다.

상기 시트 부재(200)의 측면은 상기 발광 칩(111)의 에지보다 적어도 소정 거리(D7)로 더 외측으로 연장될 수 있으며, 상기 연장된 부분에는 제1층(211)과 제2층(212) 중 적어도 한 층이 더 배치될 수 있다.

<조명 시스템>

상술한 바와 같이, 도 26 및 도 27과 같은 발광 소자는 패키징되어 보드 상에 탑재되거나, 보드 상에 탑재된 후 패키징될 수 있다. 상기 각 실시 예에 개시된 발광 구조의 구조적인 특징은 다른 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 각 실시 예의 특징으로 한정하지는 않는다.

상기에 개시된 발광 소자 또는 발광 소자 패키지는 보드 상에 탑재되어 조명 시스템의 구성 요소로 제공될 수 있다. 상기 조명 시스템은 백라이트 유닛으로 기능을 하거나 조명 유닛으로 기능을 할 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.

도 28은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.

도 28을 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)과, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(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 반사 부재(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 패키지(300)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(300)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 패키지(300)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 복수의 발광 소자 패키지(300)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 패키지(300)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(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 반사 부재(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 29는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 29를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(300)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.

상기 기판(1120)과 상기 발광 소자 패키지(300)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 30은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.

도 30을 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 패키지(300)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(300)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 패키지(300)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(300) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등과 같은 가시 광선 대역의 발광 다이오드 또는 자외선(UV, Ultra Violet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

상기 발광모듈(1530)은 색도 분포 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 패키지(300)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.

상술한 바와 같은 조명 시스템은 상기 발광 모듈에서 방출되는 광의 진행 경로 상에 광가이드 부재, 확산 시트, 집광 시트, 휘도상승 시트 및 형광 시트 중 적어도 어느 하나가 배치되어, 원하는 광학적 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 조명 시스템은 색도 분포 또는 색 재현율이 개선된 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함함으로써, 발광 소자 또는 발광 소자 패키지의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.

한편 이상에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 발광 소자, 111: 발광 칩, 119,141,143:전극, 120:발광 구조층, 200:시트 부재, 211:제1층, 212:제2층, 219: 구멍, 300,300A:발광 소자 패키지

Claims

제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함하며, 광을 방출하는 발광 칩; 및
상기 발광칩 위에 제1층과 제2층이 교대로 배치된 제1부와 제2부, 상기 제1부 및 상기 제2부 사이에 하부로 갈수록 좁은 폭을 가지는 제3부를 포함하는 투광성의 시트부재를 포함하고,
상기 제1부 및 상기 제2부의 상기 제1층 및 상기 제2층 중 어느 한 층은 형광체를 포함하는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 시트 부재의 제1부 및 제2부의 상기 제1층과 상기 제2층은 상기 발광 칩의 상면에 대해 제1각도를 가지며, 상기 제1각도는 30~90°인 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 시트 부재의 상면 및 하면 중 적어도 한 면은 요철 구조를 포함하는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 시트 부재의 제1부 및 제2부의 상기 제1층과 상기 제2층 중 적어도 한 층의 측면에 다른 층 방향으로 돌출된 돌기를 포함하는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 시트 부재는 상기 발광 칩의 적어도 플랫한 상면에 대해 평행하게 형성된 제3층을 포함하는 발광 소자.
제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 시트 부재의 제1부 및 제2부의 상기 제1층 및 상기 제2층의 상면에 대해 평행하게 형성된 제4층을 포함하는 발광 소자.
제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1부 및 상기 제2부의 상기 제1층에는 형광체를 포함하며,
상기 제1부 및 상기 제2부의 제1층은 제1영역과 제2영역이 교대로 배치되며, 상기 제1영역과 제2영역 중 어느 한 영역에는 형광체를 포함하는 발광 소자.
제7항에 있어서, 상기 제1부 및 제2부의 제1영역과 제2영역은 수직 방향 또는 수평 방향으로 교대로 배치되는 발광 소자.
제7항에 있어서, 상기 제1층에 교대로 배치된 제1영역 중 적어도 2 영역에는 서로 다른 형광체를 포함하는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 시트 부재의 제1층 및 제2층 중 적어도 한 층은 다른 층에 비해 상기 발광 칩의 반대측 방향 또는 상기 발광 칩 방향으로 돌출되는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 시트 부재는 다면체 형상, 반구 형상, 반 원기둥 형상, 다각뿔 형상, 다각뿔대 형상 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 시트부재의 제1부 및 제2부의 상기 제1층과 상기 제2층 각각은 복수개이며,
상기 제1부 및 상기 제2부의 복수개의 제1층 중 적어도 하나는 상기 제1부 및 상기 제2부의 복수개의 제2층 중 적어도 하나의 폭과 동일한 폭 또는 다른 폭을 갖는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 발광 칩과 상기 시트 부재 사이에 투광성의 접착층을 포함하는 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 제3부는 상기 제1층 및 제2층 중 형광체가 첨가되지 않는 층과 동일한 층으로 형성되는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 시트 부재는 상기 발광 칩의 적어도 한 측면의 일부에 연장되며,
상기 시트 부재의 연장 영역에는 상기 제1층 및 제2층 중 적어도 하나가 배치되는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 시트 부재의 하부에는 하부가 개방된 오목부를 포함하며, 상기 오목부에는 상기 발광 칩의 상부가 배치되는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 시트 부재 내에는 적어도 하나의 구멍을 포함하며,
상기 발광 칩 상에는 적어도 하나의 패드가 상기 구멍에 대응되게 배치되는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 제1층과 상기 제2층은 투광성의 실리콘 또는 에폭시 수지 계열을 포함하는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 발광 칩이 탑재된 복수의 리드 전극; 상기 복수의 리드 전극을 지지하는 몸체; 및 상기 복수의 리드 전극 위에 상기 발광 칩 및 상기 시트 부재를 덮는 수지물을 포함하는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 발광 칩은 아래에 지지 부재를 포함하며,
상기 시트 부재는 상기 지지 부재의 폭보다 적어도 넓은 폭으로 형성되는 발광 소자.
제1항에 있어서, 상기 제1층과 상기 제2층 중 적어도 한 층은 700nm의 폭을 포함하며,
상기 시트 부재의 두께는 적어도 30㎛의 두께를 포함하는 발광 소자.
제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층, 상기 제1 및 제2도전형 반도체층 중 적어도 한 층 위에 패드를 포함하며, 광을 방출하는 발광 칩;
상기 발광칩 위에 부착되며, 상기 발광 칩의 두께 방향에 수직한 방향으로 제1층과 제2층이 교대로 배치된 제1부 및 제2부와, 상기 제1부 및 상기 제2부 사이에 하부로 갈수록 좁은 폭을 가지는 제3부를 포함하는 투광성의 시트부재;
상기 발광 칩 아래에 제1리드 전극, 및 상기 제1리드 전극으로부터 이격된 제2리드 전극을 포함하는 복수의 리드 전극;
상기 복수의 리드 전극을 지지하는 몸체; 및
상기 발광 칩과 상기 시트 부재를 덮는 투광성의 수지물을 포함하며,
상기 제1부 및 상기 제2부의 상기 제1층 및 상기 제2층 중 어느 한 층은 형광체를 포함하는 발광 소자.
제22항에 있어서, 상기 시트 부재의 두께는 상기 발광 칩 두께의 0.5배 이상인 발광 소자.
제22항에 있어서, 상기 시트 부재의 제1층 및 제2층 중 적어도 한 층의 폭은 상기 발광 칩으로부터 방출된 파장보다 적어도 1.5 배의 폭을 갖는 발광 소자.
제22항에 있어서, 상기 제1층 및 제2층은 서로 다른 개수로 형성되는 발광 소자.
제22항에 있어서, 상기 제1층 및 제2층 중 적어도 한 층의 폭은 서로 다른 폭을 갖는 발광 소자.
제22항에 있어서, 상기 발광 칩과 상기 시트 부재 사이에 투광성의 제3층을 포함하며, 상기 제3층 내에는 확산제 또는 산란제가 포함된 발광 소자.