KR101896671B1 - 발광 소자 패키지 및 발광 모듈 - Google Patents

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Abstract

발광 소자 패키지는, 제1 및 제2 전극과, 제1 및 제2 전극 중 어느 하나의 전극 상에 배치된 발광 소자와, 제1 및 제2 전극 및 발광 소자 상에 형성된 렌즈 유닛을 포함한다. 렌즈 유닛의 하면과 제1 및 제2 전극의 하면은 외부에 노출된다.

Description

발광 소자 패키지 및 발광 모듈{Light-emitting device package and light-emitting module}
실시예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
실시예는 발광 소자 패키지를 포함하는 발광 모듈에 관한 것이다.
발광 소자는 저 소비 전력, 장수명 및 환경 친화적인 장점을 가진다.
발광 소자는 발광 소자 패키지, 발광 모듈 및 라이트 유닛으로 응용될 수 있다.
발광 소자보다는 발광 소자 패키지로 제품화되는 경향이 있다.
발광 소자 패키지는 발광 모듈이나 라이트 유닛의 두께에 영향을 주므로, 발광 소자 패키지의 두께를 줄이는 것이 매우 중요하다.
종래의 발광 소자 패키지는 기판 상에 발광 소자가 형성된다. 기판의 두께가 두꺼우므로, 발광 소자 패키지의 두께를 줄이는데 한계가 있다.
아울러, 기판의 두께로 인해 발광 소자의 열이 외부로 방출되기가 어려운 문제가 있다.
실시예는 두께를 줄인 발광 소자 패키지 및 발광 모듈을 제공한다.
실시예는 방열 효율을 향상시킨 발광 소자 패키지 및 발광 모듈을 제공한다.
실시예에 따르면, 발광 소자 패키지는, 제1 및 제2 전극; 상기 제1 및 제2 전극 중 어느 하나의 전극 상에 배치된 발광 소자; 및 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발광 소자 상에 형성된 렌즈 유닛을 포함하고, 상기 렌즈 유닛의 하면과 상기 제1 및 제2 전극의 하면은 외부에 노출된다.
실시예에 따르면, 발광 소자 패키지는, 제1 및 제2 전극; 상기 제1 및 제2 전극 중 어느 하나의 전극 상에 배치된 발광 소자; 및 상기 제1 및 제2 전극 및 상기 발광 소자 상에 형성되고, 상면이 평평한 직선 형상을 갖는 렌즈부를 포함하고, 상기 렌즈 유닛의 하면과 상기 제1 및 제2 전극의 하면은 외부에 노출된다.
실시예에 따르면, 발광 모듈은, 복수의 패키지 영역을 포함하는 기판; 상기 각 패키지 영역에 형성된 제1 및 제2 도전 패턴; 및 상기 패키지 영역들에 배치된 복수의 발광 소자 패키지들을 포함하고, 상기 발광 소자 패키지의 제1 및 제2 전극은 상기 제1 및 제2 도전 패턴과 전기적으로 연결된다.
실시예는 제1 및 제2 전극의 하면에 기판이 존재하지 않게 됨으로써, 종래에 비해 적어도 기판의 두께만큼 두께가 줄어들 수 있다.
실시예는 전극이 외부에 노출되고 전극이 최대의 면적을 갖도록 함으로써, 발광 소자의 열이 외부로 신속히 방출되어 방열 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 평면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 A-A' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 제1 실시에에 따른 발광 소자 패키지의 제조 공정을 설명하는 도면이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 10은 제2 실시예에 따른 제2 전극의 상세 구조를 도시한 도면이다.
도 11은 제3 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 12은 제4 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 도면이다.
도 13는 제1 실시예에 따른 발광 모듈을 도시한 도면이다.
도 14은 제1 실시예에 따른 발광 모듈을 B-B' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 15는 도 13의 발광 모듈을 채용한 제1 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 16는 도 13의 발광 모듈을 채용한 제2 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 17은 제2 실시예에 따른 발광 모듈을 도시한 도면이다.
도 18은 도 16의 발광 모듈을 채용한 조명 장치를 도시한 사시도이다.
발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 평면도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 A-A' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지(10)는 제1 및 제2 전극(12, 14), 발광 소자(18) 및 렌즈 유닛(20)을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(12, 14)은 서로 이격 또는 분리되어 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)은 전류가 흐를 수 있는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 도전성 물질로는 Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Zn 및 Sn로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다.
상기 발광 소자(18)는 상기 제1 및 제2 전극(12, 14) 중 어느 하나의 전극 상에 배치될 수 있다.
상기 발광 소자(18)는 상기 발광 소자 패키지(10)의 중심 영역에 위치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 발광 소자(18)는 3족 내지 5족 원소의 화합물 반도체 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 발광 소자(18)는 n형 반도체층, 그 위에 활성층 및 그 위에 p형 반도체층를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 발광 소자(18)는 수평형(lateral type) 발광 소자, 플립형(flip type) 발광 소자 및 수직형(vertical type) 발광 소자일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
도 1에 도시된 발광 소자(18)는 수직형 발광 소자로서, 발광 소자(18)의 상면이 와이어(16)를 통해 제1 전극(12)과 전기적으로 연결되고, 발광 소자(18)의 하면이 제2 전극(14)과 전기적으로 연결될 수 있다. 다시 말해, 상기 발광 소자(18)의 하면은 상기 제2 전극(14)에 접촉하도록 배치됨으로써, 상기 제2 전극(14)과 상기 발광 소자(18)가 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 와이어(16)는 매우 가느다란 도전 라인으로 이루어지므로, 전류를 흐르는데 한계가 있다. 따라서, 보다 원활하게 전류를 흐르도록 하기 위해 상기 제1 전극(12)과 상기 발광 소자(18)의 상면 사이에 복수의 와이어가 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(18)가 배치된 제2 전극(14)은 상기 제1 전극(12)에 비해 현저히 큰 면적을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제2 전극(14)은 상기 제1 전극(12)의 면적의 10배 내지 30배의 면적을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 발광 소자(18)의 열은 상기 제2 전극(14)을 통해 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 상기 제2 전극(14)의 면적이 클수록 상기 발광 소자(18)의 열을 보다 신속히 외부로 방출되어, 궁극적으로 발광 소자 패키지의 방열 효율이 향상될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(12, 14)은 판 형상(plate shape)을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(12, 14)은 위에서 볼 때, 원 형상, 타원 형상 및 다각 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 다각 형상은 직사각 형상, 삼각 형상, 사각 형상, 오각 형상 등등을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(12)의 하면과 상기 제2 전극(14)의 하면은 동일한 면(the same plate)에 위치될 수 있다. 아울러, 상기 제1 전극(12)의 하면과 상기 제2 전극(14)의 하면은 외부에 노출될 수 있다. 상기 제1 전극(12)의 하면과 상기 제2 전극(14)의 하면은 평평한 면이고 직선 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 전극(12)의 상면과 상기 제2 전극(14)의 상면은 동일한 면에 위치될 수 있다. 상기 제1 전극(12)의 하면과 상기 제2 전극(14)의 하면은 평평한 면이고 직선 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 전극(12)과 상기 제2 전극(14)은 동일한 두께를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 두께를 제1 두께(t1)라 명명할 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(10)의 두께(t2)를 줄이기 위해, 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 두께(t1)를 가능한 작게 하는 것이 바람직하다. 상기 발광 소자 패키지(10)의 두께를 제2 두께(t2)라 명명할 수 있다.
예컨대, 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 두께(t1)는 30㎛ 내지 250㎛의 범위를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 두께(t1)는 82㎛를 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 두께(t1)가 30㎛ 이하인 경우, 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)은 면 저항이 커지게 되고 지지 기능이 약해지는 문제가 있다.
상기 발광 소자(18) 상에 렌즈 유닛(20)이 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 렌즈 유닛(20)은 적어도 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)을 커버하도록 상기 제1 및 제2 전극(12, 14) 상에 형성될 수 있다.
상기 렌즈 유닛(20)은 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 상면과 측면 그리고 상기 발광 소자(18)의 상면과 측면에 접촉하도록 형성될 수 있다.
상기 렌즈 유닛(20)은 광 투과성이 우수하고 내열 특성이 우수한 절연 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 절연 재질로는 에폭시와 실리콘과 같은 투광성 수지 계열이 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 렌즈 유닛(20)은 지지부(21)와 렌즈부(23)를 포함할 수 있다.
상기 지지부(21)는 상기 발광 소자 패키지의 구성 요소들, 예컨대 제1 및 제2 전극(12, 14) 및 발광 소자(18)를 전체적으로 지지하는 역할을 한다.
이에 따라, 상기 지지부(21)는 상기 제1 및 제2 전극(12, 14) 및 상기 발광 소자(18)에 접촉하여 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 및 제2 전극(12, 14) 및 상기 발광 소자(18)는 상기 지지부(21)에 의해 지지되어 고정될 수 있다.
상기 지지부(21)의 일부 영역은 수평 또는 평행한 면을 갖는 수평부를 포함할 수 있다.
상기 지지부(21)는 사각 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 즉, 상기 지지부(21)는 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)을 완전하게 커버해야 하므로, 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)이 형상에 따라 가변될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)에 의한 형상이 원형인 경우, 상기 지지부(21) 또한 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)에 의해 형성된 원형보다 적어도 큰 원형으로 형성될 수 있다.
상기 지지부(21)의 하면과 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 하면은 외부에 노출될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)은 상기 지지부(21)에 의해 지지될 수 있다.
상기 지지부(21)에 의해 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)은 상기 지지부(21) 내부에 형성될 수 있다.
다시 말해, 상기 지지부(21)의 하면은 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 하면과 동일한 면에 위치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 상면은 상기 지지부(21) 내부에 위치될 수 있다.
이에 따라, 상기 지지부(21)의 하면은 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 두께만큼의 홈 또는 그루브(groove)가 형성될 수 있다. 상기 홈 내에 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)이 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(12, 14)이 상기 지지부(21)에 보다 강하게 부착되도록 하기 위해, 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 상면 및 측면은 표면 처리될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)의 상면 및 측면에는 스크래치나 러프니스가 형성될 수 있다.
상기 렌즈부(23)는 상기 지지부(21)로부터 연장 형성될 수 있다.
상기 렌즈부(23)는 상기 지지부(21)와 동일한 물질, 예컨대 앞서 설명한 에폭시와 실리콘과 같은 투광성 수지 계열로 형성될 수 있다.
나중에 공정에서 설명하겠지만, 상기 지지부(21)와 상기 렌즈부(23)는 몰딩 성형 가공에 의해 일괄 공정에 의해 일체로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 렌즈부(23)는 상기 발광 소자(18)의 광을 원하는 지향각으로 출사되도록 제어하는 역할을 할 수 있다. 상기 렌즈부(23)의 상면의 형상에 의해 상기 발광 소자(18)의 광이 균일하게 퍼져 균일한 광이 전방으로 출사되거나, 광이 특정 방향으로 방사상으로 출사될 수도 있다.
따라서, 제1 실시예에서는 렌즈부(23)의 상면에 볼록한 라운드 형상을 갖는 것으로 설명하고 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
즉, 렌즈부(23)는 서로 상이한 곡률을 갖는 다수의 라운드 형상을 가질 수도 있다.
상기 볼록한 라운드 형상은 반 구 형상이거나 반 타원 형상일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
한편, 상기 발광 소자 패키지의 전체적인 두께는 지지부(21)와 렌즈부(23)를 포함하는 렌즈 유닛(20)의 두께에 의해 결정될 수 있다.
따라서, 상기 렌즈 유닛(20)의 두께를 줄임으로써 상기 발광 소자 패키지의 전체적인 두께가 더욱 더 줄어들 수 있다.
제1 실시예의 발광 소자 패키지는 제1 및 제2 전극(12, 14)의 하면에 기판이 존재하지 않게 됨으로써, 종래에 비해 적어도 기판의 두께만큼 두께가 줄어드는 효과가 있다.
도 3 내지 도 8은 제1 실시에에 따른 발광 소자 패키지의 제조 공정을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 전해 용액(103)이 포함된 용기(101)가 마련되고, 상기 용기(101)에 패키지 기판(31)이 담궈질 수 있다.
상기 패키지 기판(31)은 용기(101)에 담궈지기 전에 버퍼층(33)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(33)은 나중에 패키지 기판(31)을 제거할 때 용이하게 하기 위해 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(33)은 얇은 박막 또는 테이프로 제작되어 상기 패키지 기판(31) 상에 부착될 수 있다. 이때, 상기 버퍼층(33)의 상면과 하면은 상기 패키지 기판(31)이 용이하게 제거되도록 표면 처리될 수 있다.
상기 전해 용액(103)에는 제1 및 제2 전극(12, 14)을 형성하기 위한 도전 물질이 포함될 수 있다. 상기 도전 물질로는 Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Zn 및 Sn로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다.
상기 용기(101)에 담궈진 패키지 기판(31)의 버퍼층(33) 상에 도전막(34)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 패키지 기판(31) 상에 도전막(34)이 형성되는 것을 촉진하기 위해 전기를 인가하여 주는 전기 도금과 전기를 인가하여 주지 않는 무전해 도금 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
상기 패키지 기판(31)은 플라스틱, 세라믹, 금속 및 유리 중 하나로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 3과 같은 도금 공정에 의해 상기 패키지 기판(31)의 버퍼층(33) 상에 도전막(34)이 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(33)은 상기 도전막(34)이 용이하게 형성되도록 하는 재질일 수 있다.
상기 패키지 기판(31)이 상기 도전막(34)으로부터 용이하게 제거되는 경우, 상기 버퍼층(33)은 형성되지 않을 수 있다. 다시 말해, 상기 패키지 기판(31) 상에 직접 상기 도전막(34)이 형성될 수 있다.
통상적으로 도금 공정은 스퍼터 공정에 비해 보다 얇은 박막을 형성할 수 있는 장점이 있기 때문에, 얇은 박막을 형성하기 위해 널리 이용될 수 있다.
하지만, 스퍼터 공정에 의해서도 얇은 도전막(34)을 형성할 수 있는 방법이 있다면, 해당 스터터 공정이 실시예의 도금막을 형성하기 위해 사용될 수도 있다.
상기 도전막(34)의 두께는 30㎛ 내지 250㎛의 범위를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 도전막(34)의 두께는 82㎛를 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 포토리소그라피(photolithography) 공정을 이용하여 상기 도전막(34)을 패터닝하여 제1 및 제2 전극(12, 14)을 형성할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(12, 14)은 서로 간에 전기적인 쇼트가 발생되지 않을 정도로 이격될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제2 전극(14) 상에 발광 소자(18)가 부착되고, 상기 발광 소자(18)의 상면과 상기 제1 전극(12)을 와이어(16)를 이용하여 전기적으로 연결한다.
도 7을 참조하면, 트랜스퍼 몰딩(transfer molding) 공정을 이용하여 상기 제1 및 제2 전극(12, 14) 및 발광 소자(18) 상에 렌즈 유닛(20)을 형성할 수 있다.
상기 렌즈 유닛(20)은 지지부(21)와 렌즈부(23)를 포함할 수 있다. 상기 지지부(21)와 상기 렌즈부(23)는 상기 트랜스퍼 몰딩 공정을 이용하여 일괄적으로 형성될 수 있다.
상기 렌즈 유닛(20)은 에폭시나 실리콘과 같은 투광성 수지 계열로 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 렌즈 유닛(20), 상기 제1 및 제2 전극(12, 14)과 접촉하고 있는 버퍼층(33) 또는 패키지 기판(31)을 제거함으로서, 제1 실시예의 발광 소자 패키지(10)가 제조될 수 있다.
상기 패키지 기판(31)이 플라스틱, 금속 또는 유리로 형성되는 경우, 상기 패키지 기판(31)은 식각 공정에 의해 제거될 수 있다. 이러한 경우, 상기 패키지 기판(31) 상에 버퍼층(33)이 형성되지 않아도 된다.
상기 패키지 기판(31)이 세라믹으로 형성되는 경우, 상기 패키지 기판(31) 상에 형성된 버퍼층(33)을 제거하는 방법에 의해 상기 패키지 기판(31)이 용이하게 제거될 수 있다.
상기 버퍼층(33)이 용이하게 제거되기 위해, 상기 버퍼층(33)은 자외선(UV), 빛 또는 열에 반응하는 폴리머 계열로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 예컨대 외부에서 상기 패키지 기판(31)을 향해 즉 상기 패키지 기판(31)의 하부 방향에서 상부 방향으로 자외선 또는 빛을 조사하여 폴리머 계열이 반응되도록 하고 상기 반응된 폴리머 계열을 현상함으로써 상기 버퍼층(33)이 용이하게 제거될 수 있지만,이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 9는 제2 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
제2 실시예는 제1 및 제2 전극(12, 14)을 제외하고는 제1 실시예와 거의 동일하다. 따라서, 제2 실시예에서 제1 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 발광 소자 패키지(10A)는 제1 및 제2 전극(12, 14), 발광 소자(18) 및 렌즈 유닛(20)을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(12, 14)은 적어도 하나 이상의 도전층들을 포함할 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 전극(12, 14) 각각은 제1 도전층(12a, 14a) 및 제2 도전층(12b, 14b)을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전층(12a, 14a)은 전극의 역할 뿐만 아니라 지지층으로서의 역할을 하고, 제2 도전층(12b, 14b)은 전극으로서의 역할을 할 수 있다.
상기 제1 도전층(12a, 14a)이 지지층으로서의 역할을 하기 위해 상기 제1 도전층(12a, 14a)은 적어도 상기 제2 도전층(12b, 14b)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
아울러, 상기 제1 도전층(12a, 14a)이 지지층으로서의 역할을 하기 위해 상기 제1 도전층(12a, 14a)은 적어도 상기 제2 도전층(12b, 14b)보다 큰 강도를 갖는 도전 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 제1 도전층(12a, 14a)으로서 Cu, Ni, Mo, Ti 및 Cr로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속이 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 제2 도전층(12b, 14b)으로서 Ag, Al, Au 및 Pt로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속이 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 전극(12)의 제1 도전층(12a)과 상기 제2 전극(14)의 제1 도전층(14a)은 동일한 도전 물질로 동일한 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다.
상기 제1 전극(12)의 제2 도전층(12b)과 상기 제2 전극(14)의 제2 도전층(14b)은 동일한 도전 물질로 동일한 공정에 의해 동시에 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 도전층(12a, 14a)은 스퍼터 공정에 의해 형성되고, 상기 제2 도전층(12b, 14b)은 도금 공정에 의해 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
한편, 상기 제2 도전층(12b, 14b)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 다층은 서로 동일한 도전 물질로 이루어지거나 서로 상이한 도전 물질로 이루어질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 10에 도시한 바와 같이, 제2 전극(14)는 최하층인 제1 도전층(14a)과 상기 제1 도전층(14a) 상에 형성된 복수의 제2 도전층들(14b)을 포함할 수 있다.
제1 전극(12) 또한 제2 전극과 마찬가지로 제1 도전층과 복수의 제2 도전층들을 포함할 수 있다.
예컨대, 제1 도전층(14a)으로서 Cu, Ni, Mo, Ti 및 Cr로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속이 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 복수의 제2 도전층(12b, 14b) 각각으로서 Ag, Al, Au 및 Pt로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속이 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 도전층(14a)이 지지층으로서의 역할을 하기 위해 상기 제1 도전층(14a)은 복수의 제2 도전층(14b)의 총 두께보다 두껍게 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 11은 제3 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
제3 실시예는 지지부(21)와 렌즈부(23)를 제외하고는 제1 실시예와 거의 유사하다. 따라서, 제3 실시예에서 제1 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
도 11을 참조하면, 제3 실시에에 따른 발광 소자 패키지는 제1 및 제2 전극(12, 14), 발광 소자(18), 지지부(21) 및 렌즈부(23)를 포함할 수 있다.
제1 실시예에서는 지지부(21)와 렌즈부(23)가 동일한 물질, 예컨대 투광성 수지 계열로 트랜스퍼 몰딩 공정에 의해 일괄적으로 형성될 수 있다.
제3 실시예에서는 지지부(21)와 렌즈부(23)가 서로 개별적으로 형성될 수 있다.
상기 지지부(21)와 렌즈부(23)는 서로 동일한 물질로 형성될 수도 있고, 서로 상이한 물질로 형성될 수도 있다.
예컨대, 제1 트랜스퍼 몰딩 공정을 이용하여 상기 제1 및 제2 전극(12, 14) 및 상기 발광 소자(18) 상에 지지부(21)를 형성하고, 이어서 제2 트랜스퍼 몰딩 공정을 이용하여 상기 지지부(21) 상에 렌즈부(23)를 형성할 수 있다.
예컨대, 상기 지지부(21)는 접착력과 강도가 높은 에폭시 수지로 형성되고, 상기 렌즈부(23)는 실리콘 수지로 형성될 수도 있지만, 이와 반대로 형성될 수도 있다.
도 12는 제4 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 도면이다.
제4 실시예는 렌즈 유닛(60)을 제외하고는 제1 실시예와 거의 유사하다. 따라서, 제4 실시예에서 제1 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
도 12를 참조하면, 제4 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 제1 및 제2 전극(12, 14), 발광 소자(18) 및 렌즈 유닛(60)을 포함할 수 있다.
상기 렌즈 유닛(60)은 지지 기능과 함께 광의 지향각 조절 기능, 즉 렌즈 기능을 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 렌즈 유닛(60)은 제1 실시예의 지지부(21)의 지지 기능과 렌즈부(23)의 지향각 조절 기능을 가질 수 있다.
제1 실시예의 렌즈부(23)의 상면과는 달리, 제4 실시예의 렌즈 유닛(60)의 상면은 평평한 직선 형상을 가질 수 있다.
도 13은 제1 실시예에 따른 발광 모듈을 도시한 도면이고, 도 14는 제1 실시예에 따른 발광 모듈을 B-B' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 13 및 도 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광 모듈(40)은 모듈 기판(43)과 상기 모듈 기판(43) 상에 배치된 복수의 발광 소자 패키지들을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자 패키지들은 서로 간에 이격되어 배치될 수 있다.
상기 모듈 기판(43)은 인쇄 회로 기판 또는 메탈 코어 회로 기판(MCPCB: Metal Core PCB)을 포함할 수 있다.
상기 모듈 기판(43)은 구부릴 수 있는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 모듈 기판(43)은 베이스 기판(45)과, 상기 베이스 기판(45) 상에 형성된 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b)과, 상기 베이스 기판(45)과 상기 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b)의 일부 영역 상에 형성된 절연층(47)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판(45)은 플라스틱으로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 베이스 기판(45)에는 복수의 발광 소자 패키지들이 배치되는 복수의 패키지 영역들이 정의될 수 있다.
상기 베이스 기판(45)은 일 방향으로 길게 형성된 직사각 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 여기서, 상기 일 방향은 장 방향으로 명명할 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b)은 전류가 흐를 수 있는 도전 물질로 형성될 수 있다. 상기 도전 물질로는 Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Zn 및 Sn로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b)은 상기 베이스 기판(45)의 각 패키지 영역에 형성되고, 상기 각 패키지 영역에 형성된 제1 도전 패턴(49a) 사이는 전기적으로 연결되고, 상기 각 패키지 영역에 형성된 제2 도전 패턴(49b) 사이는 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 말해, 상기 제1 도전 패턴(49a)과 상기 제2 도전 패턴(49b)은 상기 장 방향을 따라 상기 베이스 기판(45) 상에 형성되는 한편 상기 각 패키지 영역으로 연장 형성될 수 있다.
상기 절연층(47)은 상기 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b)의 이탈(peel off)을 방지하는 한편 상기 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b) 간의 전기적인 쇼트를 방지하는 역할을 할 수 있다.
상기 절연층(47)은 무기 절연 물질이나 유기 절연 물질로 형성될 수 있다.
상기 절연층(47)은 유기 절연 물질로 이루어진 필름 형태로 만들어져, 상기 베이스 기판(45)과 상기 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b)의 일부 영역에 열 압착 공정 등에 의해 압착 형성될 수 있다.
상기 절연층(47)에 의해 상기 각 패키지 영역에서의 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b)은 외부에 노출되지만, 상기 베이스 기판(45)의 장 방향을 따라 형성된 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b)은 상기 절연층(47)에 의해 외부에 노출되지 않게 된다.
따라서, 상기 각 패키지 영역에서 상기 각 발광 소자 패키지가 상기 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 각 발광 소자 패키지는 제1 및 제2 범퍼(51, 53)를 매개로 하여 상기 제1 및 제2 도전 패턴(49a, 49b)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 말해, 상기 각 발광 소자 패키지의 제1 전극(12)은 상기 제1 범퍼(51)를 매개로 하여 상기 제1 도전 패턴(49a)과 전기적으로 연결되고, 상기 각 발광 소자 패키지의 제2 전극(14)은 상기 제2 범퍼(53)를 매개로 하여 상기 제2 도전 패턴(49b)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 14에는 제1 및 제2 범퍼(51, 53)에 의해 발광 소자 패키지(10)과 모듈 기판(43)이 공간적으로 이격되는 것으로 도시되고 있으나, 상기 제1 및 제2 범퍼(51, 53)은 열과 함께 가압 공정시 열에 의해 녹게 되고 추후 경화 공정에 의해 경화되면, 최종적으로 상기 발광 소자 패키지(10), 구체적으로 렌즈 유닛(20)의 하면은 발광 모듈(43), 구체적으로 절연층(47)의 상면과 접촉하게 될 수 있다.
제1 실시예에 따른 발광 모듈(40)은 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 14 및 도 15에 도시된 표시 장치를 포함할 수 있다.
도 15는 도 13의 발광 모듈을 채용한 제1 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 15를 참조하면, 제1 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(40)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(40) 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 상기 발광 모듈(40)로부터 제공된 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(40)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 배치되어 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(40)은 상기 바텀 커버 내에 적어도 하나가 배치되며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(40)은 모듈 기판(43)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(10)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(10)는 상기 모듈 기판(43) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(10)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 모듈 기판(43)은 제거될 수 있다. 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광 소자 패키지(10)에서 발생된 열은 방열 플레이트를 경유하여 바텀 커버(1011)로 방출될 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지(10)는 상기 모듈 기판(43) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(10)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 상기 표시 패널(1061)로 공급함으로써, 상기 표시 패널(1061)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), 발광 모듈(40) 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 커버(미도시)와 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 상기 발광 모듈(40)로부터 제공된 광을 투과 또는 차단시켜 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비전과 같은 영상 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장 이상의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트(diffusion sheet), 수평 및 수직 프리즘 시트(horizontal/vertical prism sheet), 및 휘도 강화 시트(brightness enhanced sheet) 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 상기 표시 패널(1061)로 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.
상기 발광 모듈(40)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 16은 도 13의 발광 모듈을 채용한 제2 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 16을 참조하면, 제2 실시예에 따른 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(10)가 어레이된 모듈 기판(43), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 모듈 기판(43)과 상기 발광 소자 패키지(10)는 발광 모듈(40)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(40), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(미도시)으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
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 상기 표시 패널(1155)으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(40) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(40)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 17은 제2 실시예에 따른 발광 모듈을 도시한 도면이다.
제2 실시예는 모듈 기판(55)의 형상을 제외하고는 제1 실시예와 거의 유사하다. 따라서, 제2 실시예에서 제1 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
도 17을 참조하면, 제2 실시예에 따른 발광 모듈(50)은 모듈 기판(55)과, 상기 모듈 기판(55) 상에 배치된 복수의 발광 소자 패키지들을 포함할 수 있다.
상기 모듈 기판(55)은 원 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 모듈 기판(55)이 원 형상을 갖는 것은 이러한 모듈 기판(55)을 포함하는 발광 모듈(50)이 조명 장치에 적용되기 용이하기 때문이다.
만일 조명 장치가 직사각 형상을 갖는다면, 상기 모듈 기판(55) 또한 직사각 형상을 가질 수 있다.
제2 실시예에 따른 발광 모듈(50)은 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 18에 도시된 조명 장치를 포함할 수 있다. 상기 조명 장치는 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 및 지시등을 포함할 수 있다.
도 18은 도 17의 발광 모듈을 채용한 실시예에 따른 조명 장치를 도시한 사시도이다.
도 18을 참조하면, 실시예에 따른 조명 장치는 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(50)은 모듈 기판(55)과, 상기 모듈 기판(55)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(10)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(10)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 모듈 기판(55)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 모듈 기판(55)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 모듈 기판(55) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(10)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(10) 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 발광 모듈(50)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 패키지(10)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 발광 모듈(50)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.
10: 발광 소자 패키지 12: 제1 전극
12a, 14a: 제1 도전층 12b, 14b: 제2 도전층
14: 제2 전극 16: 와이어
18: 발광 소자 20, 60: 렌즈 유닛
21: 지지부 23: 렌즈부
31: 패키지 기판 33: 버퍼층
34: 도전막 40, 50: 발광 모듈
43, 55: 모듈 기판 45: 베이스 기판
47: 절연층 49a, 49b: 도전 패턴
51, 53: 범퍼 101: 용기
103: 전해 용액

Claims (18)

  1. 모듈 기판; 및
    상기 모듈 기판 상의 복수의 패키지 영역에 배치되는 발광 소자 패키지를 포함하고,
    상기 모듈기판은,
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상의 복수의 패키지 영역에 각각 형성된 제1도전 패턴 및 제2 도전 패턴;
    상기 베이스 기판 상과 상기 제1도전 패턴 및 상기 제2도전 패턴의 일부 영역 상에 배치되는 절연층을 포함하고,
    상기 발광소자 패키지는,
    상기 제1도전 패턴 및 상기 제2도전 패턴 상에 배치되며 서로 전기적으로 분리된 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 어느 하나의 전극 상에 배치된 발광 소자; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 및 상기 발광 소자 상에 위치된 렌즈 유닛을 포함하고,
    상기 렌즈 유닛의 하면과 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 하면은 외부에 노출되며,
    상기 렌즈 유닛은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 상기 발광 소자 상에 위치하며 적어도 일부 영역에 수평부를 포함하는 지지부; 및 상기 지지부와 상기 발광 소자 상에 위치된 렌즈부를 포함하고,
    상기 지지부와 상기 렌즈부는 상이한 물질로 형성되며,
    상기 지지부는 에폭시 수지로 형성되고 상기 렌즈부는 실리콘 수지로 형성되며,
    상기 수평부는 상기 렌즈부와 수직으로 중첩하지 않고,
    상기 복수의 패키지 영역에 형성된 상기 제1도전 패턴들은 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 복수의 패키지 영역에 형성된 상기 제2도전 패턴들은 서로 전기적으로 연결되며,
    상기 제1도전 패턴 및 상기 제2도전 패턴은 상기 발광소자 패키지와 전기적으로 연결되고,
    상기 지지부의 하면은 제1 홈 및 제2 홈을 포함하고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 제1 및 제2 홈에 각각 위치하며,
    상기 베이스 기판은 인쇄 회로 기판 또는 메탈 코어 회로 기판(MCPCB: Metal Core PCB)을 포함하고,
    상기 렌즈부는 하나 이상의 곡률을 가지는 라운드 면을 포함하는 발광 모듈.
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