KR101762323B1 - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

실시예는 제1 전극층 및 제2 전극층을 포함하는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체 상에 형성된 경사면에 형성되고, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결되는 발광 소자; 상기 경사면의 측면에 형성되고, 표면에 반사층이 형성된 측면 반사 영역; 상기 측면 반사 영역과 상기 발광 소자 사이에 형성되는 수지층; 및 상기 수지층 상에 형성되는 형광체층을 포함하는 발광 소자 패키지를 제공한다.

Description

발광 소자 패키지{ LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE }
실시예는 광효율을 개선하는 발광 소자 패키지에 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.
한편, 종래 기술의 발광 다이오드를 사용하여 발광 장치를 구현하는 방법 중 가장 널리 사용되고 있는 방법은 발광 다이오드(LED) 상에 형광체를 도포하는 방법이다.
그러나, 이와 같이 발광 다이오드(LED) 상에 형광체를 형성하는 종래 기술은 형광체로 입사한 빛이 다시 발광 다이오드(LED)로 반사되는 등의 문제점이 생겨 발광 소자의 광 출력이 저하되는 문제점이 있었다.
실시예는 발광 소자에 경사를 적용하여 광 효율이 향상되는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시예는 제1 전극층 및 제2 전극층을 포함하는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체 상에 형성된 경사면에 형성되고, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결되는 발광 소자; 상기 경사면의 측면에 형성되고, 표면에 반사층이 형성된 측면 반사 영역; 상기 측면 반사 영역과 상기 발광 소자 사이에 형성되는 수지층; 및 상기 수지층 상에 형성되는 형광체층을 포함하는 발광 소자 패키지를 제공한다.
이 때, 상기 패키지 몸체 상에 형성되고, 표면에 반사층이 형성되며, 상기 형광체층과 접하여 형성되는 중앙 반사 영역을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자는 상기 중앙 반사 영역의 측면으로 형성된 경사면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 패키지 몸체 상에 형성된 경사면은 5°~ 85°범위의 각도로 형성될 수 있다.
또한, 상기 측면 반사 영역은 상기 발광 소자와 5°~ 85°범위의 각도로 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사층은 알루미늄(Al), 은(Ag), 백금(Pt), 로듐(Rh) 및 라듐(Rd), 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 수지층은 에폭시 또는 광투과성을 가지는 산화물로 형성될 수 있다.
실시예는 발광 소자에 경사를 적용하여 광 효율을 향상시키는 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예의 발광 다이오드 패키지의 단면을 도시한 도면,
도 2a 내지 도 2d는 발광 소자 패키지의 제조방법을 도시한 도면,
도 3은 다른 실시예의 발광 소자 패키지의 단면을 도시한 도면,
도 4는 또 다른 실시예의 발광 소자 패키지를 도시한 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 실시예에 따른 발광 소자 패키지에 대해 설명한다.
도 1은 일실시예의 발광 다이오드 패키지의 단면을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체(110)와, 상기 패키지 몸체(120)에 설치된 제 1 전극층(미도시) 및 제 2 전극층(103, 104)과, 상기 패키지 몸체(110)상에 형성된 경사면에 설치되어 상기 제 1 전극층(미도시) 및 제 2 전극층(103, 104)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(101, 102)와, 상기 발광 소자(101, 102) 상에 형성되는 수지층(105, 106), 제1 수지층 상으로 형성되는 형광체층(107)을 포함한다.
발광 소자(101, 102)는 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물, 상기 제1 도전형 반도체층 상의 제1 전극, 상기 제2 도전형 반도체 상의 제2 전극을 포함하여 구성될 수 있다.
발광 소자(101, 102)는 발광 소자 패키지의 상기 제 1 전극층(미도시) 및 제 2 전극층(103, 104)과 와이어 방식에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 실시예에 따라 발광 소자(101, 102)는 제1 전극층(미도시) 및 제2 전극층(103, 104)과 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 상기 제 1 전극층(미도시) 및 제 2 전극층(103, 104)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(101, 102)에 전원을 제공한다.
패키지 몸체(120)는 내열성 및 열전도도가 높은 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
패키지 몸체(122)의 중앙부에는 반사층이 적층된 중앙 반사 영역(111)이 형성될 수 있으며, 발광 소자(101, 102) 및 수지층(105, 106)의 측면으로는 형성되는 측면 반사 영역(108, 109)이 형성될 수 있다.
발광 소자(101, 102)는 패키지 몸체(110) 상에 형성된 경사면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 패키지 몸체(110) 상에 형성된 경사면은 5°~ 85°범위의 각도로 형성될 수 있으며, 발광 소자(101, 102)는 경사면 상에 실장될 수 있다.
그리고, 발광 소자(101, 102)가 배치된 경사면의 측면으로는 표면에 반사층(Reflector)이 형성된 패키지 몸체인 측면 반사 영역(108, 109)이 배치될 수 있다.
예를 들어, 패키지 몸체(110)는 경사면의 측면으로는 표면에 반사층(Reflector)이 형성된 측면 반사 영역(108, 109)이 발광 소자(101, 102)와 5°~ 85°범위의 각도로 형성될 수 있다.
중앙 반사 영역(111) 및 측면 반사 영역(108, 109)에 형성된 반사층은 패키지 몸체(110) 표면에 소정의 두께로 형성될 수 있으며, 반사 특성을 가지는 물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 은(Ag), 백금(Pt), 로듐(Rh), 라듐(Rd), 팔라듐(Pd) 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다.
중앙 반사 영역(111) 또는 측면 반사 영역(108, 109)은 발광 소자(101, 102)에서 형성되어 중앙 반사 영역(111) 또는 측면 반사 영역(108, 109)로 입사되거나, 발광 소자(101, 102)에서 형성된 후 수지층(105, 106)을 통과하여 입사되거나, 형광체층(107)에 포함된 형광체에서 반사된 광을 반사하여 발광 소자 패키지의 광효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
발광 소자(101, 102)가 실장된 패키지 몸체의 경사면과 경사면 측면으로 배치된 측면 반사 영역(108, 109)사이로는 상기 발광 소자(101, 102)를 감싸는 수지층(105, 106)이 형성된다.
수지층(105, 106)은 에폭시 또는 광투과성을 가지는 산화물로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 수지층(105, 106)은 광투과성을 가지는 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 또는 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
실시예에 따라, 수지층(105, 106)은 저온 방식의 화학증착(Chemical Vapor Deposition) 방법에 의해 광투과성을 가지는 절연물질을 증착함으로써 생성될 수 있다.
예를 들어, 수지층(105, 106)은 500°C 이하에서 진행되는 화학증착방법에 의해 SiO2를 발광 소자(101, 102) 상부에 증착시킴으로써, 생성될 수 있다.
수지층(140)은 광투광성을 가지는 산화물로 구성되므로 광 추출 저하를 최소화하는 효과가 있으며, 발광소자(101, 102)와 제1 전극층(미도시) 또는 제2 전극층(103, 104)의 전기적 연결 이후 발광소자(101, 102)를 전체적으로 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 수지층(105, 106)이 저온 방식의 화학증착방법으로 증착되는 경우 열 발생이 최소화되어 발광소자(101, 102)를 공정상 발생할 수 있는 열 손상에서 보호할 수 있는 효과가 있다.
형광체층(107)은 수지층(105, 106) 및 중앙 반사 영역(111) 상으로 형성될 수 있다. 형광체층(107)는 특정 파장대의 출력광을 얻기 위하여 형성되며, 형광체층(107) 내에는 형광체 입자들이 분산되어 있을 수 있다.
형광체층(107)은 발광 소자(101, 102)에서 생성되고, 수지층(105, 106)을 통과하여 입사되거나, 수지층(105, 106)을 통과하여 측면 반사 영역(108, 109)에서 반사되어 입사되는 빛의 파장이 변환되어 특정 파장대의 출력광이 되도록 한다.
예를 들어, 발광 소자(101, 102)에서 청색광을 출력하는 경우, 형광체층(107)는 황색 형광체를 포함하여, 출력광이 백색광이 되도록 할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 발광 소자 패키지의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이 패키지 몸체(110)의 중앙 반사 영역(111), 측면 반사 영역(108, 109)에 반사층을 형성하고, 제1 전극층(미도시), 제2 전극층(103, 104)을 설치한다.
그리고, 패키지 몸체(110) 상의 경사면의 제2 전극층(103, 104) 상으로 발광 소자(101, 102)를 설치한다. 이 때, 패키지 몸체(110) 상에 형성된 경사면은 5°~ 85°범위의 각도로 형성될 수 있으며, 발광 소자(101, 102)는 경사면 상에 설치될 수 있다.
발광 소자(101, 102)는 발광 소자 패키지의 상기 제 1 전극층(미도시) 및 제 2 전극층(103, 104)과 와이어 방식에 의해 전기적으로 연결된다.
실시예에 따라 발광 소자(101, 102)는 제1 전극층(미도시) 및 제2 전극층(103, 104)과 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 상기 제 1 전극층(미도시) 및 제 2 전극층(103, 104)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(101, 102)에 전원을 제공한다.
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 측면 반사 영역(108, 109)이 경사면에 설치된 발광 소자(101, 102)의 측면에 위치할 수 있도록 설치한다.
예를 들어, 측면 반사 영역(108, 109)은 발광 소자(101, 102)와 5°~ 85°범위의 각도를 이루도록 형성될 수 있다.
중앙 반사 영역(111) 또는 측면 반사 영역(108, 109)은 발광 소자(101, 102)에서 형성되어 중앙 반사 영역(111) 또는 측면 반사 영역(108, 109)로 입사되거나, 발광 소자(101, 102)에서 형성된 후 수지층(105, 106)을 통과하여 입사되거나, 형광체층(107)에 포함된 형광체에서 반사된 광을 반사하여 발광 소자 패키지의 광추출 효과를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이 발광 소자(101, 102)가 실장된 패키지 몸체의 경사면과 경사면 측면으로 배치된 측면 반사 영역(108, 109)사이로 상기 발광 소자(101, 102)를 감싸는 수지층(105, 106)을 형성한다.
수지층(105, 106)은 에폭시 또는 광투과성을 가지는 산화물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 수지층(105, 106)은 광투과성을 가지는 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 또는 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
실시예에 따라, 수지층(105, 106)은 저온 방식의 화학증착(Chemical Vapor Deposition) 방법에 의해 광투과성을 가지는 절연물질을 증착함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 수지층(105, 106)은 500°C 이하에서 진행되는 화학증착방법에 의해 SiO2를 발광 소자(101, 102) 상부에 증착시킴으로써, 생성될 수 있다.
수지층(140)은 광투광성을 가지는 산화물로 구성되므로 광 추출 저하를 최소화하는 효과가 있으며, 발광소자(101, 102)와 제1 전극층(미도시) 또는 제2 전극층(103, 104)의 전기적 연결 이후 발광소자(101, 102)를 전체적으로 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 수지층(105, 106)이 저온 방식의 화학증착방법으로 증착되는 경우 열 발생이 최소화되어 발광소자(101, 102)를 공정상 발생할 수 있는 열 손상에서 보호할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이 형광체층(107)을 수지층(105, 106) 및 중앙 반사 영역(111) 상으로 형성할 수 있다. 형광체층(107)는 특정 파장대의 출력광을 얻기 위하여 형성되며, 형광체층(107) 내에는 형광체 입자들이 분산되어 있을 수 있다.
형광체층(107)은 발광 소자(101, 102)에서 생성되고, 수지층(105, 106)을 통과하여 입사되거나, 수지층(105, 106)을 통과하여 측면 반사 영역(108, 109)에서 반사되어 입사되는 빛의 파장이 변환되어 특정 파장대의 출력광이 되도록 한다.
예를 들어, 발광 소자(101, 102)에서 청색광을 출력하는 경우, 형광체층(107)는 황색 형광체를 포함하여, 출력광이 백색광이 되도록 할 수 있다.
따라서, 실시예의 발광 소자 패키지는 발광 소자(101, 102)에서 형성된 후 수지층(105, 106)을 통과하여 입사되는 빛(201, 202)을 측면 반사 영역(108, 109)에서 반사하여 형광체층(107)으로 입사되도록 함으로써 광효율을 높이고, 형광체층(107)에서 변환된 빛이 중앙 반사 영역(111)으로 입사되는 경우, 이를 반사함으로써, 발광 소자 패키지의 광효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 3은 발광 소자 패키지의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 발광 소자 패키지에는 제1 전극층(112)이 형성될 수 있으며, 제1 전극층(112)과 발광 소자(102, 104)는 전기적으로 연결될 수 있다. 실시예에 따라 발광 소자(102, 104)와 제1 전극층(112) 사이로는 수지층(106)이 충진될 수 있으며, 측면으로는 측면 반사 영역(109)가 형성될 수 있다.
도 4는 발광 소자 패키지의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지는 중앙 반사 영역(111)의 측면으로 형성된 경사면에 설치된 복수의 발광 소자(101)를 포함할 수 있다. 각각의 발광 소자(101)는 제1 전극층(112) 또는 발광 소자(101) 하부에 설치된 제2 전극층(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 각 발광 소자(101)의 측면으로는 측면 반사 영역(109)이 설치될 수 있으며, 발광 소자(101)와 측면 반사 영역(109) 사이로는 수지층이 충진될 수 있다.
또한, 수지층 및 중앙 반사 영역(111) 상으로 형광체층이 형성될 수 있다. 형광체층은 특정 파장대의 출력광을 얻기 위하여 형성되며, 형광체층 내에는 형광체 입자들이 분산되어 있을 수 있다.
따라서, 실시예의 발광 소자 패키지는 발광 소자(101)에서 형성된 후 수지층을 통과하여 입사되는 빛을 경사면 측면에 위치하는 측면 반사 영역(108)에서 반사하여 형광체층으로 입사되도록 함으로써 광효율을 높이고, 형광체층에서 변환된 빛이 중앙 반사 영역(111)으로 입사되는 경우, 이를 반사함으로써, 발광 소자 패키지의 광효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
발광 소자 패키지는 발광 소자를 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다.
이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
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.
101, 102 : 발광 소자 110 : 패키지 몸체
103, 104 : 제2 전극층 105, 106 : 수지층
107 : 형광체층 108, 109 : 측면 반사 영역
111 : 중앙 반사 영역

Claims (7)

  1. 제1 전극층 및 제2 전극층을 포함하는 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체의 중앙부에 배치되고 표면에 반사층이 배치되는 중앙 반사 영역;
    상기 패키지 몸체 상에 형성된 경사면에 형성되고, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결되는 복수 개의 발광 소자;
    상기 경사면의 측면에 형성되고, 표면에 반사층이 형성된 측면 반사 영역;
    상기 측면 반사 영역과 상기 발광 소자 사이에 형성되는 수지층; 및
    상기 수지층 상에 형성되는 형광체층
    을 포함하고,
    상기 발광 소자는 상기 측면 반사 영역의 하부면으로부터 중앙 영역의 사이에 배치되고, 상기 중앙 반사 영역은 상기 측면 반사 영역의 중앙 영역에 대응하는 높이에 배치되고, 상기 각각의 발광 소자는 인접한 측면 반사 영역과 경사를 이루며 서로 마주보고 배치되는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 반사 영역은 상기 형광체층과 접촉하며 배치되고, 상기 복수 개의 발광 소자들은 상기 중앙 반사 영역으로부터 방사형으로 배치되는 발광 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 상기 중앙 반사 영역의 측면으로 형성된 경사면에 형성되는 발광 소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 몸체 상에 형성된 경사면은 5°~ 85°범위의 각도로 형성되는 발광 소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측면 반사 영역은 상기 발광 소자와 5°~ 85°범위의 각도로 형성되는 발광 소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 알루미늄(Al), 은(Ag), 백금(Pt), 로듐(Rh) 및 라듐(Rd), 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 발광 소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수지층은 에폭시 또는 광투과성을 가지는 산화물로 형성되는 발광 소자 패키지.
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