KR101824011B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 발광소자패키지는 캐비티가 형성된 몸체, 몸체에 실장된 리드프레임, 및 캐비티 내에 실장되는 발광소자를 포함하고, 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하며, 활성층은 캐비티의 바닥면과 제1 각을 형성한다.

Description

발광소자 패키지{Light-emitting device}
실시예는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 광의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모컨, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고 있으며, 점차 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.
보통, 소형화된 LED는 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 직접 장착하기 위해서 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있고, 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 표면실장소자 형으로 개발되고 있다. 이러한 표면실장소자는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.
공개번호 2004-0044701 에서는 컵형 패키지 구조물 및 발광소자를 포함한 발광소자 패키지에 관해 개시한다. 발광소자는 컵형 패키지 구조물의 바닥에 실장되며, 따라서 발광소자에서 생성된 광은 주로 상부 방향으로 집중된다. 아울러 전극과 발광소자를 전기적으로 연결하기 위해 와이어와 같은 소정의 전기 연결 수단을 필요로 한다.
공개번호 10-2010-0095133 에서는, 상부의 양측면이 경사진 몸체, 및 몸체의 측면에 배치된 발광소자를 포함하여 측면 배광이 가능하게 한 발광소자 패키지에 관해 개시한다. 이때, 측면 배광을 위해 2개 이상의 발광소자가 필요하며, 아울러 측면 배광의 배광각 또한 몸체의 경사각에 의해 제한될 수 있다. 또한, 각각의 발광소자와 전극을 전기적으로 연결하기 위해 와이어와 같은 소정의 전기 연결 수단이 필요함은 물론이다.
실시예는 발광소자를 직립하게 실장하여, 와이어 본딩을 생략할 수 있고, 측면 발광이 가능한 발광소자패키지를 제공함에 있다.
실시예에 따른 발광소자패키지는 캐비티가 형성된 몸체, 몸체에 실장된 리드프레임, 및 캐비티 내에 실장되는 발광소자를 포함하고, 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하며, 활성층은 캐비티의 바닥면과 제1 각을 형성한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 발광소자를 직립하게 실장하여 보다 넓은배광 패턴의 형성이 가능해진다. 아울러, 와이어 본딩없이 리드프레임과 발광소자를 전기적으로 연결할 수 있어, 와이어에 의한 발광소자 패키지의 발광 휘도 저하가 방지될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 발광소자를 확대 도시한 사시도,
도 3은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도,
도 4는 실시예에 따른 발광소자를 확대 도시한 사시도,
도 5는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도,
도 6은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도,
도 7은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도,
도 8은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도,
도 9는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도,
도 10a는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도,
도 10b는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도,
도 11a는 실시예에 따른 조명장치를 도시한 사시도,
도 11b는 도 12a의 조명장치의 D-D' 단면을 도시한 단면도,
도 12는 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 분해 사시도이다.
도 13은 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 분해 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시예에서 발광소자의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광소자 패키지(100)는 캐비티(C1)가 형성된 몸체(110), 몸체(110)에 실장된 리드프레임(120), 캐비티(C1)에 실장되는 발광소자(130), 및 캐비티(C1)에 충진되는 수지물(140)을 포함할 수 있다.
몸체(110)는 하우징 역할을 수행하는데, 캐비티(C1)가 형성되어 상기 캐비티 내부에 발광소자(130)가 실장될 수 있다.
또한, 몸체(110)는 리드프레임(120)을 감싸 지지하며, 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
한편, 몸체(110)는 광투과성을 갖는 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대, 몸체(110)는 투광성을 갖는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 실리콘 수지를 포함할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. 몸체(110)가 광투과성 재질로 형성되면 발광소자 패키지(100)는 측면 방향으로 빛을 방출할 수 있어, 측면 조명이 가능할 수 있다. 몸체(110)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
몸체(110)에는 상부쪽이 개방된 캐비티(C)가 형성될 수 있으며, 캐비티(C1)는 몸체(110) 내부를 경사지게 하여 형성할 수 있다. 이러한 경사면의 각도에 따라 발광소자(130)에서 방출되는 광의 반사각이 달라질 수 있으며, 이에 따라 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다.
광의 지향각이 줄어들수록 발광소자(130)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 증가하고, 반대로 광의 지향각이 클수록 발광소자(130)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 감소한다.
한편, 몸체(110)에 형성되는 캐비티(C1)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있으며, 특히 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
리드프레임(120)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 알루미늄(Al), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 철(Fe) 중에서 하나 이상의 물질 또는 합금을 포함할 수 있다. 또한, 리드프레임(120)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 리드프레임(120)은 서로 다른 전원을 인가하도록 제1 리드프레임(미도시) 및 제2 리드프레임(미도시)으로 구성될 수 있다.
발광소자(130)는 리드 프레임(120)의 상부면에 실장되어 외부에서 인가되는 전원에 의해 소정파장의 빛을 출사하는 반도체소자의 일종이며, GaN(질화 갈륨), AlN(질화 알루미늄), InN(질화 인듐), GaAs(갈륨 비소) 등의 3족 및 5족 화합물을 기반으로 하여 구현될 수 있다. 일 예로 발광소자(130)는 발광 다이오드일 수 있다.
발광 다이오드는 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 유색 발광 다이오드 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 다이오드일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 실시예에서는 단일의 발광다이오드가 중심부에 구비되는 것으로 도시하여 설명하고 있으나, 이에 한정하지 않고 복수개의 발광다이오드를 구비하는 것 또한 가능하다.
또한, 발광소자(130)는 그 전기 단자들이 모두 상부 면에 형성된 수평형타입(Horizontal type)이거나, 또는 상, 하부 면에 형성된 수직형 타입(Vertical type) 모두에 적용 가능하다.
한편, 도 2를 참조하면, 발광소자(130)는 제1 도전형 반도체층(131), 활성층(132), 제2 도전형 반도체층(133)이 적층된 구조를 가질 수 있다.
발광소자(130)의 일 측에는 제1 도전형 반도체층(131)이 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(131)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, 예를 들어, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 또한 N를 대신하여 다른 5족 원소를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP 및 InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 도전형 반도체층(131)이 일 예로, N형 도전형 반도체층인 경우는, N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있다.
발광소자(130)의 타 측에는 제2 도전형 반도체층(133)이 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(133)은 p형 도전형 반도체층으로 구현되어, 활성층(132)에 정공을 주입할 수 있다. 예를 들어 p형 도전형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(131)과 제2 도전형 반도체층(133) 사이에는 활성층(132)이 형성될 수 있다. 활성층(132)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(132)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다.
따라서, 더 많은 전자가 양자우물층의 낮은 에너지 준위로 모이게 되며, 그 결과 전자와 정공의 재결합 확률이 증가 되어 발광효과가 향상될 수 있다. 또한, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다.
한편, 상술한 제1 도전형 반도체층(131), 활성층(132) 및 제2 도전형 반도체층(133)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상술한 바와는 달리 실시예에서 제 1도전형 반도체층(131)이 p형 도전형 반도체층으로 구현되고, 제2 도전형 반도체층(133)이 n형 도전형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
발광소자(130)가 제1 도전형 반도체층(131), 활성층(132), 및 제2 도전형 반도체층(133)을 포함하며, 제1 도전형 반도체층(131)과 제2 도전형 반도체층(133) 사이에 활성층(132)이 형성됨에 따라서, 발광소자(130)는 제1 도전형 반도체층(131), 활성층(132), 및 제2 도전형 반도체층(133)이 소정의 적층 방향으로 적층되는 적층 구조를 가질 수 있다.
발광소자(130)는 활성층(132)이 캐비티(C1)의 바닥면과 소정의 제1 각 θ 를 형성하도록 실장될 수 있다. 예컨대, 제1 각 θ 는 직각일 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 한편, 예컨대 제1 각 θ 가 직각을 형성할 경우, 제1 도전형 반도체층(131), 활성층(132), 제2 도전형 반도체층(133)이 적층된 방향과 캐비티(C1)의 바닥면은 수평을 이룰 수 있다.
발광소자(130)의 활성층(132)이 캐비티(C1)의 바닥면과 소정의 각 θ 를 형성하게 발광소자(130)가 캐비티(C1)에 실장됨에 따라서, 발광소자(130)의 활성층(132)에서 생성된 광이 발광소자 패키지(100)의 상부 방향에 집중되지 아니하고 측방향으로 진행되어 발광소자 패키지(100)의 배광 패턴이 넓어질 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 몸체(110)가 투광성 재질로 형성될 경우, 발광소자(130)에서 생성된 광이 측방향으로 진행하여 측방향 조명이 가능해질 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 수지물(140)은 캐비티(C1)에 충진되어 발광소자(130)를 밀봉할 수 있다. 이 때, 수지물(140)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재료로 형성될 수 있으며, 상기 재료를 캐비티 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.
수지물(140)의 표면은 오목 렌즈 형상, 볼록 렌즈 형상, 플랫한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 수지물(140)의 형태에 따라 발광소자(130)에서 방출된 광의 지향각이 변화될 수 있다.
또한, 수지물(140) 위에는 다른 렌즈 형상의 수지물이 형성되거나 부착될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
수지물(140)에는 형광체를 포함할 수 있다. 여기서, 형광체는 발광소자(130)에서 방출되는 광의 파장에 따라 종류가 선택되어 발광소자패키지(100)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.
즉, 형광체는 발광소자(130)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있는바, 예를 들어, 발광소자(130)가 청색 발광 다이오드이고 형광체가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기 되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 청색 발광 다이오드에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색됨에 따라 발광소자패키지(100)는 백색 빛을 제공할 수 있다.
이와 유사하게, 발광소자(130)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체를 혼용하는 경우, 발광소자(130)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하는 경우를 예로 들 수 있다.
이러한 형광체는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 형광체일 수 있다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)의 리드 프레임(120)은 제1 리드 프레임(121), 및 제2 리드 프레임(122)을 포함할 수 있다.
리드 프레임(120)은 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122)은 서로 다른 전극을 인가하도록 서로 소정 거리 이격되게 형성될 수 있다.
한편, 발광소자(130)는 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122) 중 적어도 어느 하나의 리드 프레임에 실장될 수 있다. 도 3 에서는 발광소자(130)가 제1 리드 프레임(121) 상에 실장되었으나, 수개의 리드 프레임(미도시)이 형성되고 수개의 발광소자(미도시)가 리드 프레임(미도시)에 실장될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
또한, 발광소자(130)를 실장하기 위해 소정의 접착층(150)이 발광소자(130)와 리드 프레임(120) 사이에 형성될 수 있다. 접착층(150)은 발광소자(130)를 리드 프레임(120) 상에 실장할 수 있도록 접착성을 가지며, 제1 또는 제2 리드 프레임(121, 122)과 제1 도전형 반도체층(131), 활성층(132), 및 제2 도전형 반도체층(133) 사이의 쇼트를 방지하기 위하여 절연성을 가질 수 있다.
한편, 발광소자(130)와 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122) 사이의 전기적 연결을 위하여 발광소자(130)와 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122) 사이에 와이어(152)와 같은 전기 연결 수단이 형성될 수 있다. 와이어(152)는 와이어 본딩에 의하여 발광소자(130)와 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122) 사이에 연결되며, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 도 4를 참조하면, 발광소자(130)의 제1 도전형 반도체층(131), 및 제2 도전형 반도체층(133) 상에는 와이어 본딩의 신뢰성을 확보하고 아울러 발광소자(130)의 전류 스프레딩(current spreading)을 개선하기 위하여 전극 패턴(135)이 형성될 수 있다.
전극 패턴(135)은 전도성 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 인듐(In), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 레늄(Re), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 은(Ag), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나 둘 이상의 합금으로 형성할 수 있으며, 서로 다른 둘 이상의 물질을 적층하여 형성할 수 있다.
한편, 전극 패턴(135)은 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이 수개의 절곡부를 포함하여 전류 스프레딩을 극대화하도록 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
발광소자(130)가 전극 패턴(135)을 포함함에 따라서 전류 스프레딩 효과가 개선되어 발광소자(130) 및 발광소자 패키지(100)의 발광 효율이 개선될 수 있다.
도 5를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)의 발광소자(130)는 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122) 사이에 실장될 수 있다.
발광소자(130)는 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122) 사이에 실장되며, 발광소자(130)의 실장을 위해 소정의 접착층(160)이 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122) 사이에 형성될 수 있다. 접착층(160)은 발광소자(130)를 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122) 사이의 영역에 실장할 수 있도록 접착성을 가지며, 제1 또는 제2 리드 프레임(121, 122)과 제1 도전형 반도체층(131), 활성층(132), 및 제2 도전형 반도체층(133) 사이의 쇼트를 방지하기 위하여 절연성을 가질 수 있다.
한편, 발광소자(130)와 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122)를 전기적으로 연결하기 위하여 와이어(162)가 형성되는 것은 상술한 바와 같으며, 아울러 발광소자(130)가 전극 패턴(135)을 포함할 수 있는 것 또한 상술한 바와 동일하다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)의 리드 프레임(120)은 제1 리드 프레임(121), 및 제2 리드 프레임(122)을 포함하며, 발광소자(130)는 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122) 사이에 실장되고, 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122)과 발광소자(130) 사이에는 전도층(170)이 형성될 수 있다.
전도층(170)은 발광소자(130)와 리드프레임(120)을 전기적으로 연결할 수 있으며, 캐비티(C1)의 바닥면에 형성될 수 있다. 전도층(170)은 전도성 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 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), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO, 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알류미늄(Al), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 주석(Sn), 인듐(In), 루비듐(Ru), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 백금(Pt), 금(Au), 하프늄(Hf) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되는 않는다. 또한, 전도층(170)은 전극패턴(135)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
전도층(170)은 제1 도전형 반도체층(131), 및 제2 도전형 반도체층(133)을 각각 제1 리드 프레임(121), 및 제2 리드 프레임(122)과 전기적으로 연결할 수 있다. 한편, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 도전형 반도체층(131, 133)에 각각 전극 패턴(135)이 형성되면, 전극 패턴(135)과 전도층(170)가 연결되게 형성될 수 있다.
발광소자(130)와 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122) 사이에 전도성을 갖는 전도층(170)이 형성됨에 따라서, 발광소자(130)와 제1 및 제2 리드 프레임(121, 122)을 전기적으로 연결하기 위해 와이어를 연결하는 것을 생략할 수 있으며, 따라서 발광소자 패키지(100)의 제조 공정이 단순해지고, 와이어에 의한 광 손실이 방지되어 발광소자 패키지(100)의 발광 효율이 개선될 수 있다.
도 7 내지 도 10은 각각 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는, 소정의 폭 D 를 갖는 캐비티(C2)가 형성된 몸체(210)를 포함할 수 있다.
몸체(210)에 형성된 캐비티(C2)가 하부에서 상부방향으로 폭 D 가 일정할 수 있다. 캐비티(C2)의 폭 D 가 일정하면, 도 1의 상부방향으로 갈수록 폭이 넓어지는 캐비티(C1)와 달리 발광소자 패키지(200)의 전체 폭을 줄일 수 있어 발광소자 패키지(200)의 슬림화가 가능해질 수 있다. 또한, 발광면적당 방출되는 빛의 양이 증가하여 발광소자 패키지(200)의 휘도를 증가시킬 수 있다.
또한, 캐비티(C2)의 내측면에는 반사층(215)이 위치할 수 있다. 반사층(215)을 형성하면, 발광소자(230)에서 캐비티(C2) 내측면 방향으로 방출된 빛이 발광소자패키지(200)의 상부 방향으로 향하도록 광을 반사시켜 발광소자 패키지(200)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
예컨대, 반사층(215)은 광반사율이 높은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)과 같은 금속을 포함할 수 있으며, 또는 서로 상이한 굴절율을 갖는 수개의 층을 적층하여 형성할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는 제1 및 제2 캐비티(C4, C5)를 포함한 몸체(310)을 포함할 수 있다.
몸체에 형성된 캐비티(C3)는 제1 깊이(h1)를 가지는 제1 캐비티(C4) 및 제2 깊이(h2)를 가지는 제2 캐비티(C5) 를 포함하며, 제2 깊이(h2)는 제1 깊이(h1)보다 클 수 있다. 제2 캐비티(C5)는 제1 캐비티(C4)의 바닥면에 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 한편, 리드 프레임(320)은 제1 및 제2 캐비티(C4, C5)의 형상에 따라서 적어도 일 영역이 절곡되게 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
발광소자(340)는 제2 캐비티(C5)에 실장될 수 있다. 발광소자(340)가 제2 캐비티(C5)에 실장됨에 따라서, 발광소자(340)는 제1 캐비티(C4)의 바닥면보다 더욱 깊이 실장될 수 있다.
발광소자(340)가 제2 캐비티(C5)에 실장되고, 투광성을 갖는 수지물(342)로 제2 캐비티(C5)의 적어도 일부를 충진할 수 있다. 상기와 같이 충진하면, 발광소자(340)가 더욱 신뢰성있게 실장될 있다. 수지물(342)는 예컨대, 광투과성을 갖는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 실리콘 수지와 같은 수지물을 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이 제2 캐비티(C5)의 적어도 일 영역에 전도층(370)이 형성되어 발광소자(330)와 리드 프레임(320)을 전기적으로 연결할 수 있다.
도 9를 참조하면, 발광소자 패키지(400)는 광학 시트(460)를 포함할 수 있으며, 광학 시트(460)는 베이스부(462) 및 프리즘 패턴(464)을 포함할 수 있다.
베이스부(462)는 프리즘 패턴(464)를 형성하기 위한 지지체로서 열적 안정성이 우수하고 투명한 재질로 이루어진 것으로, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 및 폴리에폭시로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
또한, 베이스부(462)는 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로 베이스부(462)를 형성하는 재질에 형광체(미도시)를 골고루 분산시킨 상태에서 이를 경화하여 베이스부(462)를 형성할 수 있다. 이와 같이 베이스부(462)를 형성하는 경우는 형광체(미도시)는 베이스부(462) 전체에 균일하게 분포될 수 있다. 따라서, 발광소자 패키지(400)에 형광체를 포함하는 광학시트(460)를 부착하는 경우는, 발광소자 패키지(400)의 광의 균일도 및 분포도가 향상될 수 있다.
한편, 베이스부(462) 상에는 광을 굴절하고, 집광하는 입체 형상의 프리즘 패턴(464)이 형성될 수 있다. 프리즘 패턴(464)을 구성하는 물질은 아크릴 레진일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
프리즘 패턴(464)은 베이스부(462)의 일 면에서 일 방향을 따라 상호 인접하여 평행하게 배열된 복수의 선형 프리즘을 포함하며, 선형 프리즘의 축 방향에 대한 수직 단면은 삼각형일 수 있다.
프리즘 패턴(464)은 광을 집광하는 효과가 있기 때문에, 도 9의 발광소자 패키지(400)에 광학 시트(460)를 부착하는 경우는 광의 직진성이 향상될 수 있다.
한편, 프리즘 패턴(464)에는 형광체(미도시)가 포함될 수 있다.
형광체(미도시)는 분산된 상태로 프리즘 패턴(464)을 형성하는, 예를 들면 아크릴 레진과 혼합하여 페이스트 또는 슬러리 상태로 만든 후, 프리즘 패턴(464)을 형성함으로써 프리즘 패턴(464) 내에 균일하게 포함될 수 있다.
이와 같이 프리즘 패턴(464)에 형광체(미도시)가 포함되는 경우는 발광소자 패키지(400)의 광의 균일도 및 분포도가 향상됨은 물론, 프리즘 패턴(464)에 의한 광의 집광효과 외에 형광체(미도시)에 의한 광의 분산효과가 있기 때문에 발광소자 패키지(400)의 지향각을 향상시킬 수 있다.
도 10a 및 도 10b 를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(500)는 ESD 보호 소자(570)를 포함할 수 있다.
ESD 보호 소자(570)는 발광소자(530)와 병렬로 연결되며, 역방향 전압 인가시 전류 패스를 형성하여 ESD에 의한 발광소자(530)의 파손을 방지할 수 있다. ESD 보호 소자(570)는 예컨대 제너 다이오드일 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
제너 다이오드(525)와 발광소자(530) 사이에는 격벽(580)이 위치할 수 있다.
도 10a 에서는 격벽(580)이 사각형의 격벽으로 형성되도록 도시되었으나, 격벽(580)의 형상은 사각형, 원형, 삼각형, 다각형 등으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 제너 다이오드(525)와 발광소자(530) 사이에 격벽(580)이 위치하면, 발광소자(530)에서 방출되는 빛이 제너 다이오드(525)에 의하여 흡수되는 것을 방지 할 수 있다.
또한, 격벽(580)의 표면은 반사층(미도시)을 포함할 수 있다. 반사층(미도시)은 반사율이 높은 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 또는 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 상기와 같이 반사층(미도시)을 포함하면, 발광소자(530)에서 방출된 빛이 격벽(580)의 반사층에 의하여 발광소자 패키지(500)의 상부방향으로 광을 반사시킬수 있다.
한편, 도 10b 를 참조하면, 몸체(510)의 적어도 일 영역에 소정의 깊이를 갖는 홈(512)이 형성되며, 상기 홈(512)에 ESD 보호 소자(570)이 실장될 수 있다.
도 10b 에서는 홈(512)이 몸체(510)의 측면을 형성하는 벽부(W)에 형성되게 도시되었으나, 이에 한정하지 아니하며, 홈(512)은 몸체(510)의 임의의 영역에 형성될 수 있다.
몸체(510)에 홈(512)이 형성되고, 홈(512)에 ESD 보호 소자(570)가 실장됨으로써, ESD 보호 소자(570)에 의한 광 흡수가 방지되어 발광소자 패키지(500)의 발광 효율이 개선될 수 있다.
도 11a는 실시예에 따른 조명장치를 도시한 사시도이며, 도 11b는 도 11a의 조명장치의 D-D' 단면을 도시한 단면도이다.
이하에서는, 실시 예에 따른 조명장치(600)의 형상을 보다 상세히 설명하기 위해, 조명장치(600)의 길이방향(Z)과, 길이방향(Z)과 수직인 수평방향(Y), 그리고 길이방향(Z) 및 수평방향(Y)과 수직인 높이방향(X)으로 설명하기로 한다.
즉, 도 11b는 도 11a의 조명장치(600)를 길이방향(Z)과 높이방향(X)의 면으로 자르고, 수평방향(Y)으로 바라본 단면도이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 조명장치(600)는 몸체(610), 몸체(610)와 체결되는 커버(630) 및 몸체(610)의 양단에 위치하는 마감캡(650)을 포함할 수 있다.
몸체(610)의 하부면에는 발광소자모듈(640)이 체결되며, 몸체(610)는 발광소자패키지(644)에서 발생된 열이 몸체(610)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 금속재질로 형성될 수 있다.
발광소자패키지는(644)는 PCB(642) 상에 다색, 다열로 실장되어 어레이를 이룰 수 있으며, 동일한 간격으로 실장되거나 또는 필요에 따라 다양한 이격 거리를 가지고 실장될 수 있어 밝기 등을 조절할 수 있다. 이러한 PCB (642)로는 MCPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 등을 사용할 수 있다.
한편, 발광소자패키지(644)는 다수의 홀이 형성되고, 전도성 물질로 이루어진 필름을 포함할 수 있다.
금속 등의 전도성 물질로 형성된 필름은 광의 간섭현상을 많이 일으키기 때문에, 광파의 상호 작용에 의해 광파의 강도가 강해질 수 있어 광을 효과적으로 추출 및 확산시킬 수 있으며, 필름에 형성된 다수의 홀은 광원부에서 발생한 광의 간섭과 회절을 통해 효과적으로 광을 추출할 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 조명장치(300)의 효율이 향상될 수 있다. 이 때, 필름에 형성되는 다수의 홀의 크기는 광원부에서 발생하는 광의 파장보다 작은 것이 바람직하다.
커버(630)는 몸체(610)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
커버(630)는 내부의 발광소자모듈(640)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(630)는 발광소자패키지(644)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(630)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(630)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다.
한편, 발광소자패키지(644)에서 발생한 광은 커버(630)를 통해 외부로 방출되므로 커버(630)는 광투과율이 우수하여야하며, 발광소자패키지(644)에서 발생한 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는바, 커버(630)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
마감캡(650)은 몸체(610)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(650)에는 전원핀(652)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명장치(600)는 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.
도 12는 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 분해 사시도이다.
도 12는 에지-라이트 방식으로, 액정 표시 장치(700)는 액정표시패널(710)과 액정표시패널(710)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(770)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(710)은 백라이트 유닛(770)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(710)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(712) 및 박막 트랜지스터 기판(714)을 포함할 수 있다.
컬러 필터 기판(712)은 액정표시패널(710)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(714)은 구동 필름(717)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로기판(718)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(714)은 인쇄회로기판(718)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로기판(718)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(714)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(770)은 빛을 출력하는 발광소자모듈(720), 발광소자모듈(720)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(710)로 제공하는 도광판(730), 도광판(730)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(750, 760, 764) 및 도광판(730)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(730)으로 반사시키는 반사 시트(740)로 구성된다.
발광소자모듈(720)은 복수의 발광소자패키지(724)와 복수의 발광소자패키지(724)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(722)을 포함할 수 있다.
특히, 발광소자패키지(724)는 다수의 홀이 형성된 필름을 발광면에 포함함으로써, 렌즈를 생략할 수 있어 슬림한 발광소자패키지를 구현할 수 있고, 동시에 광추출 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 보다 박형화한 백라이트유닛(770)의 구현이 가능해진다.
한편, 백라이트유닛(770)은 도광판(730)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(710) 방향으로 확산시키는 확산필름(760)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(750)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(750)를 보호하기 위한 보호필름(764)을 포함할 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 발광소자패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 도시한 분해 사시도이다.
다만, 도 12에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.
도 13은 직하 방식으로, 액정 표시 장치(800)는 액정표시패널(810)과 액정표시패널(810)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(870)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(810)은 도 12에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
백라이트 유닛(870)은 복수의 발광소자모듈(823), 반사시트(824), 발광소자모듈(823)과 반사시트(824)가 수납되는 하부 섀시(830), 발광소자모듈(823)의 상부에 배치되는 확산판(840) 및 다수의 광학필름(860)을 포함할 수 있다.
발광소자모듈(823) 복수의 발광소자패키지(822)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(821)을 포함할 수 있다.
특히, 발광소자패키지(822)는 전도성 물질로 형성되고, 다수의 홀을 포함하는 필름을 발광면에 구비함으로써, 렌즈를 생략할 수 있게되어 슬림한 발광소자패키지를 구현할 수 있고, 동시에 광추출 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 보다 박형화한 백라이트유닛(870)의 구현이 가능해진다.
반사 시트(824)는 발광소자패키지(822)에서 발생한 빛을 액정표시패널(810)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.
한편, 발광소자모듈(823)에서 발생한 빛은 확산판(840)에 입사하며, 확산판(840)의 상부에는 광학 필름(860)이 배치된다. 광학 필름(860)은 확산 필름(866), 프리즘필름(850) 및 보호필름(864)를 포함하여 구성된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
110: 몸체 120: 리드 프레임
130: 발광소자 140: 연결부재
150: 수지물

Claims (28)

  1. 캐비티가 형성된 몸체;
    상기 몸체에 실장된 제1 및 제2 리드프레임;
    상기 캐비티 내에 실장되며, 상기 제1 및 제2 리드프레임 사이에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광소자;
    상기 캐비티의 바닥면에서, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층과 각각 상기 제1 리드 프레임 및 상기 제2 리드 프레임에 사이에 배치되는 전도층; 및
    상기 캐비티의 바닥면과 상기 전도층 사이에는 배치되는 접착층;을 포함하고,
    상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에는 각각 수개의 절곡부를 포함하는 전극 패턴을 포함하고, 상기 전극패턴은 상기 전도층과 연결되게 배치되어, 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층을 각각 상기 제1 리드 프레임 및 상기 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결하며,
    상기 활성층은 상기 캐비티의 바닥면과 제1 각을 형성하고, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층은 각각 상기 제1 리드 프레임 및 상기 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결되며,
    상기 몸체는 측면을 형성하는 벽부(W)에 형성된 홈을 포함하며, 상기 홈에 ESD 보호 소자가 실장되는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자와 상기 제1 및 제2 리드프레임을 각각 전기적으로 연결하는 연결부재를 더 포함하며,
    상기 제1 각은 직각이며,
    상기 발광소자는 상기 제1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형 반도체층이 제1 방향으로 적층되게 형성되며,
    상기 제1 방향은 상기 캐비티의 바닥면과 수평을 형성하는 발광소자 패키지.
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  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전도층은,
    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), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO, 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알류미늄(Al), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 주석(Sn), 인듐(In), 루비듐(Ru), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 백금(Pt), 금(Au), 하프늄(Hf) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 캐비티의 내측면에는 반사층이 형성되며,
    상기 캐비티는 제1 깊이를 가지는 제1 캐비티, 및 제2 깊이를 가지는 제2 캐비티를 포함하며,
    상기 발광소자는 상기 제2 캐비티의 바닥면에 실장되며,
    상기 ESD 보호 소자는 제너 다이오드인 발광소자 패키지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전극 패턴과 상기 전도층은 동일한 재질인 발광소자 패키지.
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