KR102019498B1 - 발광 소자 및 조명 시스템 - Google Patents

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KR102019498B1
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이선균
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자는, 몸체; 상기 몸체의 상부가 개방되고 서로 대응되는 복수의 내측면을 갖는 캐비티; 상기 캐비티의 바닥에 배치된 제1리드 프레임; 상기 캐비티의 바닥에 상기 제1리드 프레임으로부터 이격된 제2리드 프레임; 상기 제1리드 프레임에 상기 캐비티의 복수의 내측면 중 적어도 하나를 따라 형성된 제1홈; 상기 제1리드 프레임 위에 발광 칩; 및 상기 캐비티에 몰딩 부재를 포함하며, 상기 제1홈은 상기 발광 칩의 적어도 한 변의 너비보다는 긴 길이를 갖고, 상기 발광 칩의 적어도 두 측면과 상기 발광 칩의 두 측면에 대응되는 상기 캐비티의 측면들 사이에 배치된다.

Description

발광 소자 및 조명 시스템{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING SYSTEM}
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Device)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다. 이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내 및 실외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
또한 발광 다이오드가 0.2mm*0.2mm부터 1mm*1mm 이상의 대 면적의 칩들이 출시되고 있으며, 이에 따라 발광 다이오드로부터 발생되는 열을 효과적으로 처리하는 방법들의 요구가 증대되고 있다.
실시 예는 새로운 캐비티의 바닥 구조를 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 리드 프레임에서의 방열 면적을 극대화할 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 리드 프레임과 몰딩 부재와 몸체 재질의 경계 부분의 안쪽에 홈을 갖는 리드 프레임을 제공하여, 상기 홈에 의한 서로 다른 물질 간의 접착력을 개선시켜 줄 수 있도록 한 발광소자를 제공한다.
실시 예는 캐비티 바닥의 리드 프레임의 홈에 의해 이물질의 침투에 의한 몰딩 부재의 박리 문제와 광 드롭(droop)이 발생되는 것을 억제할 수 있도록 한 발광 소자를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 몸체; 상기 몸체의 상부가 개방되고 서로 대응되는 복수의 내측면을 갖는 캐비티; 상기 캐비티의 바닥에 배치된 제1리드 프레임; 상기 캐비티의 바닥에 상기 제1리드 프레임으로부터 이격된 제2리드 프레임; 상기 제1리드 프레임에 상기 캐비티의 복수의 내측면 중 적어도 하나를 따라 형성된 제1홈; 상기 제1리드 프레임 위에 발광 칩; 및 상기 캐비티에 몰딩 부재를 포함하며, 상기 제1홈은 상기 발광 칩의 적어도 한 변의 너비보다는 긴 길이를 갖고 상기 발광 칩의 적어도 두 측면과 상기 발광 칩의 두 측면에 대응되는 상기 캐비티의 측면들 사이에 배치된다.
실시 예는 발광 소자의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자의 전기적인 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자에서의 몰딩 부재의 박리 문제를 줄여줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자에서의 광 추출 효율이 저감되는 것을 억제할 수 있다.
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1 실시 예에 따른 발광 소자의 평면도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 A-A측 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자의 B-B측 단면도이다.
도 4는 도 2의 발광 소자의 리드 프레임의 홈을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 실시 예에 따른 리드 프레임의 홈의 다른 형상을 나타낸 도면이다.
도 7은 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 7의 발광 소자의 C-C측 단면도이다.
도 9는 제3실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 10은 도 9의 발광 소자의 측 단면도이다.
도 11은 도 9의 발광 소자의 제1리드 프레임의 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 제4실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 13은 제5실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다.
도 14는 도 13의 발광 소자의 제1리드 프레임을 나타낸 사시도이다.
도 15는 제6실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다.
도 16은 제7실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다.
도 17은 제8실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다.
도 18은 제9실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 19는 도 18의 발광 소자의 측 단면도이다.
도 20 내지 도 24는 실시 예에 따른 리드 프레임의 홈의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 25는 실시 예에 따른 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 26은 실시 예에 따른 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 27은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 사시도를 나타낸다.
도 28은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 29는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 조명 장치의 분해 사시도를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자를 설명한다.
도 1은 제1 실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이며, 도 2는 도 1의 발광 소자의 A-A측 단면도이고, 도 3은 도 1의 발광 소자의 B-B측 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 발광 소자(10)는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 상기 캐비티(15) 내에 제1홈(22)을 갖는 제1리드 프레임(21), 상기 캐비티(15) 내에 제2홈(32)을 갖는 제2리드 프레임(31), 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 발광 칩(17), 연결부재들(18, 19) 및 몰딩 부재(16)를 포함한다.
상기 몸체(11)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), 에폭시 또는 실리콘 재질과 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 몸체(11)는 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA), 에폭시와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(11)는 복수의 측면(1~4)을 포함한다. 상기 복수의 측면(1-4)은 상기 몸체(11)의 외 측면일 수 있으며, 상기 복수의 측면(1~4) 중 하나 또는 2개 이상은 상기 몸체(110)의 하면 또는/및 상기 리드 프레임(21,31)의 하면에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 복수의 측면(1~4) 사이의 모서리 부분은 소정 각을 갖거나 곡면일 수 있다.
상기 몸체(11)의 측면(1~4) 중에서 제1측면(1) 및 제2측면(2)은 서로 대응되며 동일한 너비로 형성될 수 있으며, 또한 제3측면(3) 및 제4측면(4)은 서로 대응되며 동일한 너비로 형성될 수 있다. 상기 제3측면(3) 또는 제4측면(4)의 너비는 상기 제1측면(1) 또는 제2측면(2)의 너비보다 넓게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몸체(11)의 상면은 플랫한 면으로 형상이거나, 단차진 구조 또는 리세스(recess) 구조를 포함하는 구조일 수 있다.
발광 소자(10)는 지향각 분포와 광 추출 효율을 개선하기 위한 구조로서, 상부가 개방된 캐비티(15)를 포함한다. 상기 몸체(11)의 캐비티(15)는 상면 센터 영역이 오픈된 구조로 형성되며, 광이 출사되는 영역이다. 상기 캐비티(15)는 상기 몸체(11)의 상면으로부터 오목한 컵 구조 또는 리세스 구조를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(15)의 둘레 면은 상기 제1 내지 제4측면(1~4)에 대응되는 제1 내지 제4내측면(5~8)을 포함한다. 상기 제1 내지 제4내측면(5~8)의 모서리 부분은 각진 면이거나 곡면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐비티(15)의 바닥 너비를 보면, 상기 제1 및 제2내측면(5,6) 사이의 너비(D1)가 제3 및 제4내측면(7,8) 사이의 너비(D2)보다 좁게 형성될 수 있다. 상기의 너비(D1)는 상기 제1 및 제2내측면(5,6)의 하단 너비 또는 최소 너비일 수 있으며, 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 Y축 방향의 너비보다는 좁게 형성될 수 있다. 상기 너비(D2)는 상기 제3 및 제4내측면(7,8)의 하단 너비 또는 최소 너비일 수 있으며, 캐비티(15)의 바닥에 배치된 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 길이(L1,L2)의 합보다는 길게 형성될 수 있다.
상기 캐비티(15)의 제1 내지 제4내측면(5~8)은 상기 리드 프레임(21,31)의 상면에 대해 경사지거나 수직하게 형성될 수 있다.
상기 몸체(11)는 위에서 바라볼 때, 다각형, 원형, 일부가 곡면이 형상을 포함할 수 있으며, 상기 캐비티(15)는 위에서 바라볼 때, 다각형, 원형, 일부가 곡면을 갖는 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(15)의 바닥에는 2개 이상의 리드 프레임이 배치될 수 있으며, 예를 들면 2개의 리드 프레임(21,31)이 배치된 구조로 설명하기로 한다. 상기 리드 프레임(21,31)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), 철(Fe), 주석(Sn), 아연(Zn), 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 리드 프레임(21,31)은 0.3mm 이상의 두께(T1) 예컨대, 0.3mm~1.2mm 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(21)은 캐비티(15)의 제1, 제3 및 제4내측면(5,7,8) 아래로 연장될 수 있으며, 상기 제2리드 프레임(31)은 캐비티(15)의 제2, 제3 및 제4내측면(6,7,8) 아래로 연장될 수 있다.
상기 제1 및 제2리드프레임(21,31) 사이에는 간극부(12)가 배치되며, 상기 간극부(12)는 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)를 서로 이격시켜 준다. 이러한 간극부(12)는 몸체 재질로 형성되거나, 몸체와 다른 절연재질로 형성될 수 있다. 상기 간극부(12)는 상기 제1리드 프레임(21)과 상기 제2리드 프레임(31)의 계면으로의 습기 침투를 억제하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 간극부(12)는 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 상면까지 돌출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(15)의 바닥에 배치된 제1리드 프레임(21)과 제2리드 프레임(31) 중 적어도 하나에는 후술하는 홈이 형성될 수 있으며, 상기 홈은 어느 하나 또는 모든 리드 프레임에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 제1실시 예는 제1리드 프레임(21)에 제1홈(22)이 형성되고, 상기 제2리드 프레임(31)에 제2홈(32)이 형성된 예로 설명하기로 한다.
상기 제1홈(22)은 상기 캐비티(15)의 바닥에 노출된 상기 제1리드 프레임(21)에 형성되며, 상기 제1리드 프레임(21)의 상면으로부터 소정 깊이를 갖고 형성될 수 있다. 상기 제1홈(22)은 상기 캐비티의 제1, 제3 및 제4내측면(5,7,8)과 소정 거리를 갖고 상기 제1, 제3 및 제4내측면(5,7,8)을 따라 라인 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1홈(22)은 상기 발광 칩(17)의 적어도 세 측면과 상기 제1, 제3 및 제4내측면(5,7,8)의 사이에 배치된다.
상기 제3 및 제4내측면(7,8)에 인접한 상기 제1홈(22)의 길이(L3)는 상기 발광 칩(17)의 적어도 한 변(X축 및 Y축 방향의 변)의 너비보다는 길고, 상기 캐비티(15)의 바닥에 배치된 제1리드 프레임(21)의 길이(L1)의 1/2 이상 길게 형성될 수 있다. 상기 제1내측면(5)에 인접한 상기 제1홈(22)의 간격(D3)은 상기 캐비티(15)의 바닥 너비(D1)보다는 좁고 발광 칩(17)의 적어도 한 변(X 또는 Y 방향의 변)의 너비 보다는 넓게 형성될 수 있다. 상기 X축 방향은 상기 캐비티(15)의 제1 및 제2내측면(5,6)의 중심을 지나는 선분이 될 수 있으며, 또한 상기 발광 칩(17)를 지나는 선분이 될 수 있다. 상기 Y축 방향은 X축 방향과 직교하는 방향이며 상기 캐비티(15)의 제3 및 제4내측면(7,8)의 중심을 지나는 선분이 될 수 있다.
상기 제2홈(32)은 상기 캐비티(15)의 바닥에 노출된 상기 제2리드 프레임(31)에 형성되며, 상기 제2리드 프레임(31)의 상면으로부터 소정 깊이를 갖고 형성될 수 있다. 상기 제2홈(32)은 상기 캐비티의 제2, 제3 및 제4내측면(6,7,8)과 소정 거리를 갖고 상기 제2, 제3 및 제4내측면(6,7,8)을 따라 라인 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제3 및 제4내측면(7,8)에 인접한 상기 제2홈(32)의 길이(L4)는 상기 캐비티(15)의 바닥에 배치된 제2리드 프레임(31)의 길이(L2)의 1/2 이상 길게 형성될 수 있다. 상기 제2내측면(6)에 인접한 상기 제2홈(32)의 간격(D3)은 상기 캐비티(15)의 바닥 너비(D1)보다는 좁고 발광 칩(17)의 어느 한 방향(X 또는 Y 방향)의 너비 보다는 넓게 형성될 수 있다.
또한 상기 제1홈(22) 및 제2홈(32)은 상기 간극부(12)로부터 이격되게 배치된다.
상기 제1홈(22) 및 제2홈(32)의 폭은 1㎛ 이상 예컨대, 1~100㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 상기 제1홈(22) 및 제2홈(32)은 상기 캐비티의 내측면들(5-8)로부터 이격된 거리(A1,B1)는 1㎛ 이상 예컨대, 1~150㎛ 범위로 이격될 수 있다. 도 4와 같이, 상기 제1홈(22) 및 제2홈(32)의 깊이(T1)는 1㎛ 이상 예컨대, 상기 리드 프레임(21,31)의 두께의 1~90% 범위까지 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1홈(22) 및 제2홈(32)의 깊이(T1)는 상기 리드 프레임의 두께보다 얇은 깊이로 형성될 수 있다.
상기 제1홈(22) 및 제2홈(32)의 측 단면 형상은 도 4와 같이 사각형 형상이거나, 도 5와 같인 삼각형 형상이거나, 도 6과 같이 곡면을 갖는 형상 예컨대, 반구형 형상일 수 있다. 상기 삼각형 형상의 홈의 깊이(T3)와 상기 반구형 형상의 홈(T4)의 깊이는(T4)는 상기 제1홈(22) 및 제2홈(32)의 깊이(T1)와 동일하거나 얇을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1홈(22) 및 제2홈(32)은 상부가 개방되고, 측 단부 방향은 오픈되지 않는 폐쇄형 구조로 형성될 수 있다.
상기 캐비티 바닥의 제1 및 제2리드 프레임 중 적어도 하나에 상기 캐비티(15)의 내측면(5~8)과 인접한 영역에 홈을 형성함으로써, 몰딩 부재(16)의 열 팽창에 따른 스트레스를 줄여주어 몰딩 부재(16)와 상기 캐비티(15)의 내측면(5-8)에 인접한 리드 프레임(21,31) 사이의 계면에서 박리 현상이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 또한 제1 및 제2홈(22,32)은 상기 리드 프레임(21,31)과 상기 몸체(11) 사이의 계면을 통해 침투하는 이 물질(gas, H, H2O, O)을 차단할 수 있게 된다. 이에 따라 몰딩 부재(16)의 접착력을 개선할 수 있고, 이물질의 침투를 억제하여 광 드롭(droop)이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 광 추출 효율의 억제를 방지하여, 발광 소자의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 캐비티(15) 내에는 적어도 하나의 발광 칩(17)이 배치될 수 있으며, 상기 발광 칩(17)은 제 1및 제2리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(17)은 제1리드 프레임(21)과 제1연결 부재(18)로 연결되고, 제2리드 프레임(31)과 제2연결 부재(19)로 연결된다. 상기 제1 및 제2연결 부재(18,19)는 와이어일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1홈(22)을 기준으로 상기 제1리드 프레임(21)의 내측 영역(21A)에는 상기 발광 칩(17)와 상기 제1연결 부재(18)의 본딩부가 배치되고, 외측 영역(21B)에는 상기 캐비티의 제1,제3 및 제4내측면(5,7,8)의 에지 부분과 접촉된다.
상기 제2홈(32)을 기준으로 상기 제2리드 프레임(31)의 내측 영역(31A)에는 상기 제2연결 부재(18)의 본딩부가 배치되고, 외측 영역에는 상기 캐비티의 제2, 제3 및 제4내측면(6,7,8)의 에지 부분과 접촉된다.
상기 발광 칩(17)은 예컨대, 제1리드 프레임(21) 상에 접착부재로 접착되며, 상기 접착 부재는 절연성 접착제이거나, 전도성 접착제일 수 있다. 상기 발광 칩(17)은 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩, 화이트 LED 칩 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(17)은 II족 내지 VI족 원소 중 적어도 2원계 이상의 화합물 반도체로 이루어진 발광소자를 포함한다.
상기 몸체(11)의 캐비티(15) 내에는 몰딩 부재(16)가 배치되며, 상기 몰딩 부재(16)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재질을 포함한다. 상기 몰딩 부재(16)의 일부(16A)는 상기 제1홈(22) 및 상기 제2홈(32) 중 적어도 하나에 채워질 수 있다. 이에 따라 상기 제1홈(22) 및 제2홈(32)은 상기 몰딩 부재(16)의 일부(16A)를 지지하게 되므로, 상기 몰딩 부재(16)가 들뜨는 것을 억제할 수 있다.
상기 몰딩 부재(16)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(16)는 상기 발광 칩(17) 상에는 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 다른 확산제나 산란제를 포함할 수 있다.
상기 형광체는 발광 칩(17)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(16)의 표면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몰딩 부재(16)의 상부에는 렌즈(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 오목 또는/및 볼록 렌즈의 구조를 포함할 수 있으며, 발광 소자(10)가 방출하는 빛의 배광(light distribution)을 조절할 수 있다.
상기 발광 소자(10) 내에는 보호 소자(미도시)가 배치될 수 있으며, 상기 보호 소자는 상기 발광 칩(17)을 전기적으로 보호하게 된다. 상기 보호 소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 ESD(electro static discharge)로부터 발광 칩을 보호하게 된다.
도 7은 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이고, 도 8은 도 7의 발광 소자의 C-C 측 단면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 발광 소자는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 상기 캐비티(15) 내에 제1홈(23)을 갖는 제1리드 프레임(21), 상기 캐비티(15) 내에 제2홈(33)을 갖는 제2리드 프레임(31), 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 발광 칩(17), 연결부재들(18, 19) 및 몰딩 부재(16)를 포함한다.
상기 제1리드 프레임(21)의 제1홈(23)과 제2리드 프레임(31)의 제2홈(33)이 서로 대응되며, 상기 제1홈(23)과 상기 제2홈(33)의 적어도 한 단부는 상기 간극부(12)와 연결되도록 오픈된 구조로 형성될 수 있다.
이에 따라 상기 제1홈(23)과 상기 제2홈(33) 중 적어도 하나에는 상기 간극부(12)로부터 연장된 연장부(12A,12B)가 형성될 수 있다. 상기 간극부(12) 로부터 연장된 연장부(12A,12B)는 상기 몸체(11)의 제조 과정에서 채워질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 연장부(12A,12B)의 상면은 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 상면보다 낮게 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(12A,12B)는 상기 캐비티(12)의 내측면(5-8)와 함께 상기 몰딩 부재(16)의 접착력을 개선시켜 줄 수 있고, 이물질의 침투를 억제할 수 있다.
도 9는 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이고, 도 10은 도 9의 발광 소자의 측 단면도이고, 도 11은 도 9의 발광 소자의 제1리드 프레임을 나타낸 사시도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 발광 소자는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 상기 캐비티(15) 내에 제1홈(24)을 갖는 제1리드 프레임(21), 상기 캐비티(15) 내에 제2홈(34)을 갖는 제2리드 프레임(31), 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 발광 칩(17), 연결부재들(18, 19) 및 몰딩 부재(16)를 포함한다.
상기 제1홈(24)은 상기 캐비티(15)의 바닥에 배치된 상기 제1리드 프레임(21) 내에 루프(loop), 프레임(frame), 링(ring) 형상과 같은 연속적인 루프 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1홈(24)은 다른 예로서, 불연속적인 루프 형상 예컨대, 서로 분리된 홈들이 루프 형상을 배치된 형태를 포함한다. 상기 제1홈(24)은 상기 발광 칩(17)의 네 측면과 이에 대응되는 캐비티(15)의 측면들(5~8) 사이의 영역에 배치된다.
상기 제1홈(24)에 의해 제1리드 프레임(21)은 발광 칩(17)과 제1연결 부재(18)의 본딩부가 배치된 내측 영역(21A)과, 외측 영역(21B)으로 나누어질 수 있다. 상기 제1홈(24)이 캐비티(15)의 제1, 제3 및 제4내측면(5,7,8)과 간극부(12)로부터 내측 영역(21A)을 보호할 수 있다. 상기 발광 칩(17) 및 상기 제1연결 부재(18)의 본딩부의 둘레는 상기 제1홈(24)이 형성되어 있어서, 이물질의 유입 경로를 차단할 수 있다. 이에 따라 캐비티(15)의 바닥에서 몰딩 부재(16)와의 접착력을 증가시키고, 상기 내측 영역(21A)으로의 이물질의 침투를 차단할 수 있다.
상기 제2홈(34)에 의해 제2리드 프레임(31)은 제2연결 부재(19)의 본딩부가 배치된 내측 영역(31A)과, 외측 영역(31B)으로 나누어질 수 있다. 상기 제1홈(34)이 캐비티(15)의 제2, 제3 및 제4내측면(6,7,8)과 간극부(12)로부터 내측 영역(31A)을 보호할 수 있다. 이에 따라 몰딩 부재(16)과의 접착력을 증가시키고, 이물질의 유입 경로를 차단할 수 있다.
상기 제1리드 프레임(21)의 제1리드부(21-1)는 상기 몸체(11)의 제1측면(1)보다 외측으로 돌출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2리드 프레임(31)의 제1리드부(31-1)는 상기 몸체(11)의 제2측면(2)보다 외측으로 돌출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 12는 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 12를 참조하면, 발광 소자는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 상기 캐비티(15) 내에 제1홈(25)을 갖는 제1리드 프레임(21), 상기 캐비티(15) 내에 제2홈(35)을 갖는 제2리드 프레임(31), 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 발광 칩(17), 연결부재들(18, 19) 및 몰딩 부재(16)를 포함한다.
상기 제1홈(25)은 상기 캐비티(15)의 제1, 제3 및 제4내측면(5,7,8)의 에지와의 간격보다 상기 발광 칩(17) 또는 제1연결 부재(18)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라 제1홈(25)에 의해 제1리드 프레임(21)의 내측 영역(21A)의 상면 보다 외측 영역(21B)의 상면이 더 넓게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2홈(35)은 상기 캐비티(15)의 제2, 제3 및 제4내측면(6,7,8)의 에지와의 간격보다 상기 제2연결 부재(19)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라 제2홈(35)에 의해 제2리드 프레임(31)의 내측 영역(31A)의 상면 보다 외측 영역(31B)의 상면이 더 넓은 면적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 13은 제5실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이고, 도 14는 도 13의 발광 소자의 제1리드 프레임을 나타낸 사시도이다. 제5실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 13 내지 도 14를 참조하면, 발광 소자는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 상기 캐비티(15) 내에 제1홈(26A,26B)을 갖는 제1리드 프레임(21), 상기 캐비티(15) 내에 제2리드 프레임(31), 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 발광 칩(17A), 연결부재(19) 및 몰딩 부재(16)를 포함한다.
상기 제1리드 프레임(21)에는 복수의 제1홈(26A,26B)을 포함하며, 상기 복수의 제1홈(26A,26B)는 상기 발광 칩(17A)의 적어도 2측면과, 서로 대응되는 캐비티(15)의 제3 및 제4내측면(7,8) 사이의 영역에 배치된다. 상기 복수의 제1홈(26A,26B)는 캐비티(15) 내에서 서로 대응되는 제3 및 제4내측면(7,8)에 상기 발광 칩(17)보다 인접하게 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 복수의 제1홈은 캐비티(15)의 제1내측면(5)과 간극부(12) 사이의 영역에 배치될 수 있다.
상기 제2리드 프레임(31)에도 공간이 제공된다면 복수의 제1홈과 같은 구조로 복수의 제2홈이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(17A)은 하부에 전극을 구비하고 있어, 상기 제1리드 프레임(21)과 전도성 접착 부재로 연결될 수 있으며, 도 1의 발광 칩을 적용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 15는 제6실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다. 제6실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 15를 참조하면, 발광 소자는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 상기 캐비티(15) 내에 복수의 제1홈(26A,26B,26C)을 갖는 제1리드 프레임(21), 상기 캐비티(15) 내에 제2홈(36)을 갖는 제2리드 프레임(31), 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 발광 칩(17), 연결부재들(18, 19) 및 몰딩 부재(16)를 포함한다.
상기 제1리드 프레임(21)은 복수의 제1홈(26A,26B,26C)이 캐비티(16)의 제3,4 및 제1내측면(7,8,5)에 인접한 영역에 각각 배치될 수 있다. 복수의 제1홈(26A,26B,26C)은 라인 형상 또는 직선 형상을 갖고 서로 이격된다.
상기 제2리드 프레임(31)은 제2연결 부재(19)와 캐비티(15)의 제2내측면(6) 사이에 라인 형상을 갖는 제2홈(36)이 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2홈(26A,26B,26C,36)이 차지하는 영역을 줄여주어, 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)이 외부 충격에 의해 휘어지거나 부러지는 것을 방지할 수 있다.
도 16는 제7실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다. 제7실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 16를 참조하면, 발광 소자는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 상기 캐비티(15) 내에 복수의 제1홈(27)을 갖는 제1리드 프레임(21), 상기 캐비티(15) 내에 제2홈(37)을 갖는 제2리드 프레임(31), 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 발광 칩(17), 연결부재들(18, 19) 및 몰딩 부재(16)를 포함한다.
상기 캐비티(15)의 둘레 면(15A)은 곡면 형상을 포함할 수 있으며, 예를 들면 몸체(11)의 제1 및 제2측면(1,2)에 대응되는 면들이 곡면으로 형성될 수 있다. 상기 캐비티(15)는 모서리 부분이 곡면 형상으로 형성되어, 광 추출 효율과 지향각 분포를 개선시켜 줄 수 있다.
또한 상기 제1리드 프레임(21)의 제1홈(27)은 상기 캐비티(15)의 둘레 면을 따라 라인 형상에 곡선 형상이 연결된 형상을 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 곡선 형상은 상기 몸체(11)의 제1측면(1)에 인접한 영역에 형성될 수 있다. 상기 제2리드 프레임(31)의 제2홈(37)은 상기 캐비티(15)의 둘레 면을 따라 곡선 형상을 포함할 수 있다.
도 17은 제8실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제8실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 17을 참조하면, 발광 소자는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 상기 캐비티(15) 내에 제1홈(28)을 갖는 제1리드 프레임(21), 상기 캐비티(15) 내에 제2홈(38)을 갖는 제2리드 프레임(31), 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 발광 칩(17), 연결부재들(18, 19) 및 몰딩 부재(16)를 포함한다.
상기 제1홈(28) 및 제2홈(38)의 형상은 제1 내지 제7실시 예에 도시된 홈들 중 어느 하나를 적용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1홈(28)의 내측부는 상기 캐비티(15)의 제1, 제3 및 제4내측면 중 적어도 하나 예컨대, 제1내측면(5)의 하부에 배치되어, 상기 제1홈(28) 내부에 상기 몸체(11)의 일부(11A)가 채워질 수 있다.
상기 제2홈(38)의 내측부는 상기 캐비티(15)의 제2, 제3 및 제4내측면 중 적어도 하나 예컨대, 제2내측면(6)의 하부에 배치되어, 상기 제2홈(38) 내부에 상기 몸체(11)의 일부(11B)가 채워질 수 있다.
상기 제1홈(28) 및 상기 제2홈(39)의 일부에 상기 몸체(11)의 일부(11A,11B)가 상기 캐비티(15)의 어느 한 내측면과 연결됨으로써, 상기 몰딩 부재(16)과의 접착성을 개선시켜 줄 수 있고, 상기 캐비티(15)의 내측면들의 경계를 명확하게 할 수 있다. 이에 따라 상기 캐비티(15)의 하부 경계 부분에서 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 상면으로 침투하는 플러쉬(Flush)와 같은 이물질의 발생을 억제할 수 있다.
도 18은 제9실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이고, 도 19의 도 18의 발광 소자의 측 단면도이다. 제9실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 발광 소자는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 상기 캐비티(15) 내에 제1홈(29)을 갖는 제1리드 프레임(41), 상기 캐비티(15) 내에 제2홈(39)을 갖는 제2리드 프레임(51), 상기 제1 및 제2리드 프레임(41,51) 중 적어도 하나의 위에 발광 칩(17), 연결부재들(18, 19) 및 몰딩 부재(16)를 포함한다.
상기 제1리드 프레임(41)은 캐비티(15)의 아래에 오목한 오목부(15A)를 방열부(42), 상기 방열부(42)로부터 절곡된 제1본딩부(43)와, 상기 제1본딩부(43)로부터 절곡되어 몸체(11)의 아래에 배치된 제1리드부(44)를 포함한다. 상기 제2리드 프레임(51)은 캐비티(15)의 아래에 제2본딩부(53)와, 상기 제2본딩부(53)로부터 절곡되어 몸체(11)의 아래에 배치된 제2리드부(54)를 포함한다.
상기 발광 칩(17)은 상기 방열부(42)에 배치되며, 제1본딩부(43)와 제2본딩부(53)에 연결 부재(18,19)에 의해 연결된다. 또는 상기 발광 칩(17)은 상기 방열부(42)에 전도성 접착부재에 의해 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1홈(29)은 상기 제1본딩부(43)에 형성되며 상기 방열부(42)의 둘레에 형성될 수 있다. 상기 제1홈(29)은 방열부(42)의 둘레 영역 중에서 캐비티(15)의 제1, 제3 및 제4내측면(5,7,8) 중 적어도 하나에 인접하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2홈(39)은 상기 제2본딩부(53)의 둘레 영역 중에서 캐비티(15)의 제2,제3 및 제4내측면(6,7,8) 중 적어도 하나에 인접하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1홈(29) 및 제2홈(39)에는 몰딩 부재(16)가 채워질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2리드 프레임(31)은 제1리드 프레임과 같은 오목부를 갖고 발광 칩이 배치된 방열부를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 20 내지 도 24는 상기에 개시된 실시 예의 리드 프레임의 홈들의 변형 한 예이다. 후술되는 홈의 구조는 제1 리드 프레임의 제1홈 및 제2리드 프레이므이 제2홈 중 어느 하나에 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 20을 참조하면, 홈(61)에는 다각형 형상의 윤곽선을 갖는 복수의 돌출부(61A)와 복수의 오목부(61B)가 서로 대응되며 교대로 배열된다. 상기 복수의 돌출부(61A) 간의 간격(E1)은 10~1000㎛의 범위를 포함하며, 상기 각 돌출부(61A) 또는 오목부(61B)의 한 변(E2)은 1~100㎛의 범위로 형성될 수 있다. 상기의 다각형 형상은 위에서 볼 때, 삼각형 형상이거나 사각형 또는 오각형 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 21을 참조하면, 홈(62)에는 다각형 형상의 윤곽선을 갖는 복수의 돌출부(62A)와 복수의 오목부(62B)가 서로 어긋나게 배치되고 교대로 배열된다. 상기 복수의 돌출부(61A) 간의 간격(E1)은 10~1000㎛의 범위를 포함하며, 상기 각 돌출부(61A) 또는 오목부(61B)의 한 변(E2)은 1~100㎛의 범위로 형성될 수 있다. 상기의 다각형 형상은 위에서 볼 때, 삼각형 형상이거나 사각형 또는 오각형 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 22를 참조하면, 홈(63)에는 서로 대응되는 면이 러프한 면(63A,63B)로 형성될 수 있으며, 상기 러프한 면(63A,63B)는 불규칙한 패턴 형상을 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 23을 참조하면, 홈(64)에는 반구형 형상의 윤곽선을 갖는 복수의 돌출부(64A)와 복수의 오목부(64B)가 서로 대응되고 교대로 배열된다. 도 24를 참조하면, 홈(65)은 반구형 형상을 갖는 복수의 돌출부(65A)와 복수의 오목부(65B)가 서로 대응되고 서로 어긋나게 배열된다. 상기 복수의 돌출부(64A,65A) 간의 간격은 10~1000㎛의 범위를 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 25는 실시 예에 따른 발광 칩의 일 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 25를 참조하면, 발광 칩은 기판(311), 버퍼층(312), 발광 구조물(310), 제1전극(316) 및 제2전극(317)을 포함한다. 상기 기판(311)은 투광성 또는 비 투광성 재질의 기판을 포함하며, 또한 전도성 또는 절연성 기판을 포함한다.
상기 버퍼층(312)은 기판(311)과 상기 발광 구조물(310)의 물질과의 격자 상수 차이를 줄여주게 되며, 질화물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(312)과 상기 발광 구조물(310)사이에는 도펀트가 도핑되지 않는 질화물 반도체층을 더 형성하여 결정 품질을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 발광 구조물(310)은 제1도전형 반도체층(313), 활성층(314) 및 제2도전형 반도체층(315)를 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(313)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 화합물 반도체로 구현되며, 상기 제1도전형 반도체층(313)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(313)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하는 층들의 적층 구조를 포함할 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(313)은 n형 반도체층이며, 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(313)과 상기 활성층(314) 사이에는 제1클래드층이 형성될 수 있다. 상기 제1클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 그 밴드 갭은 상기 활성층(314)의 밴드 갭 이상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1클래드층은 제1도전형으로 형성되며, 캐리어를 구속시켜 주는 역할을 한다.
상기 활성층(314)은 상기 제1도전형 반도체층(313) 위에 배치되며, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함한다. 상기 활성층(314)은 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/InAlGaN의 적층 구조를 이용하여 1주기 이상으로 형성될 수 있다. 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 활성층(314) 위에는 제2도전형 반도체층(315)이 형성된다. 상기 제2도전형 반도체층(315)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(315)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315)이 p형 반도체층이고, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(315)은 초격자 구조를 포함할 수 있으며, 상기 초격자 구조는 InGaN/GaN 초격자 구조 또는 AlGaN/GaN 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315)의 초격자 구조는 비 정상적으로 전압에 포함된 전류를 확산시켜 주어, 활성층(314)을 보호할 수 있다.
또한 상기 발광 구조물(310)의 도전형을 반대로 배치할 수 있으며, 예컨대 제1도전형 반도체층(313)은 P형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(315)은 n형 반도체층으로 배치할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제1도전형의 반도체층이 더 배치될 수도 있다.
상기 발광 구조물(310)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다. 여기서, 상기 p는 p형 반도체층이며, 상기 n은 n형 반도체층이며, 상기 -은 p형 반도체층과 n형 반도체층이 직접 접촉되거나 간접 접촉된 구조를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 발광 구조물(310)의 최 상층은 제2도전형 반도체층(315)으로 설명하기로 한다.
상기 제1도전형 반도체층(313) 상에는 제1전극(316)이 배치되고, 상기 제2도전형 반도체층(315) 상에는 전류 확산층을 갖는 제2전극(317)을 포함한다.
도 26은 실시 예에 따른 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다. 실시 예를 설명함에 있어서, 도 25와 동일한 부분은 생략하며 간략하게 설명하기로 한다.
도 26을 참조하면, 실시 예에 따른 발광 칩은 발광 구조물(310) 아래에 접촉층(321)이 형성되며, 상기 접촉층(321) 아래에 반사층(324)이 형성되며, 상기 반사층(324) 아래에 지지부재(325)가 형성되며, 상기 반사층(324)과 상기 발광 구조물(310)의 둘레에 보호층(323)이 형성될 수 있다.
이러한 발광 칩은 제2도전형 반도체층(315) 아래에 접촉층(321) 및 보호층(323), 반사층(324) 및 지지부재(325)를 형성한 다음, 성장 기판을 제거하여 형성될 수 있다.
상기 접촉층(321)은 발광 구조물(310)의 하층 예컨대 제2도전형 반도체층(315)에 오믹 접촉되며, 그 재료는 금속 산화물, 금속 질화물, 절연물질, 전도성 물질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 또한 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예컨대, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 상기 접촉층(321) 내부는 전극(316)과 대응되도록 전류를 블록킹하는 층이 더 형성될 수 있다.
상기 보호층(323)은 금속 산화물 또는 절연 물질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 보호층(323)은 스퍼터링 방법 또는 증착 방법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 반사층(324)과 같은 금속이 발광 구조물(310)의 층들을 쇼트시키는 것을 방지할 수 있다.
상기 반사층(324)은 금속 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질로 형성될 수 있다. 상기 반사층(324)은 상기 발광 구조물(310)의 폭보다 크게 형성될 수 있으며, 이는 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기의 반사층(324)과 상기 지지부재(325) 사이에 접합을 위한 금속층과, 열 확산을 위한 금속층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 지지부재(325)는 베이스 기판으로서, 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브데늄(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W)와 같은 금속이거나 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC)으로 구현될 수 있다. 상기 지지부재(325)와 상기 반사층(324) 사이에는 접합층이 더 형성될 수 있으며, 상기 접합층은 두 층을 서로 접합시켜 줄 수 있다. 상기의 개시된 발광 칩은 일 예이며, 상기에 개시된 특징으로 한정하지는 않는다. 상기의 발광 칩은 상기의 발광 소자의 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
<조명 시스템>
실시예에 따른 발광 소자는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 27 및 도 28에 도시된 표시 장치, 도 29에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 27은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 27을 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 광원 모듈(1031)와, 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), 광원 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 광원 모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 광원 모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자(1035)를 포함하며, 상기 발광 소자 또는 발광 소자(1035)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(1035)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(1035)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(1035)는 상기 도광판(1041)의 일측 면인 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), 광원 모듈(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 광원 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 28은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 28을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자(100)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자(100)는 광원 모듈(1160)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1160), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(1150)으로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기의 광원 모듈(1160)은 기판(1120) 및 상기 기판(1120) 위에 배열된 복수의 발광 소자(100)를 포함한다.
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 methyl 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 광원 모듈(1160) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1160)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 29는 실시 예에 따른 발광소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 29를 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합되고, 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 확산재를 갖는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 이러한 유백색 재료를 이용하여 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛을 산란 및 확산되어 외부로 방출시킬 수 있다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 발광 소자(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 조명소자(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 조명소자(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 구비할 수 있다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)는 전선을 통해 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 실시 예들에 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.
10: 발광 소자
11: 몸체
15: 캐비티
16: 몰딩 부재
17,17A: 발광 칩
21,31,51,61: 리드 프레임
22,22A,22B,23,24,25,26A,26B,26C,27,28,29: 제1홈
32,32A,32B,33,34,35,36,37,38,39: 제2홈

Claims (13)

  1. 몸체;
    상기 몸체의 상부가 개방되고 서로 대응되는 복수의 내측면을 갖는 캐비티;
    상기 캐비티의 바닥에 배치된 제1리드 프레임;
    상기 캐비티의 바닥에 상기 제1리드 프레임으로부터 이격된 제2리드 프레임;
    상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임 사이에 배치되어 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임을 이격시키는 간극부;
    상기 제1리드 프레임에 형성된 제1홈;
    상기 제2리드 프레임 위에 형성된 제2홈;
    상기 제1리드 프레임 위에 발광 칩;
    상기 발광 칩 및 상기 제1리드 프레임을 연결하는 제1연결부재와 상기 제2리드 프레임과 상기 발광 칩을 연결하는 제2연결 부재를 포함하는 연결부재; 및
    상기 캐비티에 몰딩 부재를 포함하며,
    상기 제1홈은 상기 발광 칩의 적어도 한 변의 너비보다는 긴 길이를 갖고, 상기 발광 칩의 적어도 두 측면과 상기 발광 칩의 두 측면에 대응되는 상기 캐비티의 측면들 사이에 배치되며,
    상기 캐비티의 둘레면은 서로 대응되는 제1내측면 및 제2내측면과 제3내측면 및 제4내측면을 포함하고,
    상기 제1홈 및 상기 제2홈은 상기 캐비티의 제1내측면 내지 제4내측면 중 적어도 세개의 내측면과 인접하여 배치되고,
    상기 제1홈과 상기 제2홈은 서로 대응되어 배치되며,
    상기 제1홈과 상기 제2홈의 단부는 상기 간극부와 연결되도록 오픈된 구조로 형성되고,
    상기 제1홈 및 상기 제2홈 중 적어도 하나는 상기 간극부로부터 연장된 연장부가 형성되고,
    상기 연장부는 상기 몸체와 동일한 재질의 물질이 채워지고,
    상기 제1홈은 상기 발광 칩의 세측면과 이에 대응되는 상기 캐비티의 내측면들 사이의 영역에 배치되고,
    상기 제2홈은 상기 발광 칩의 세 측면과 이에 대응되는 상기 캐비티의 측면들 사이의 영역에 배치되며,
    상기 제1리드 프레임은 상기 제1홈 및 상기 간극부에 의해 둘러싸이며 상기 발광 칩 및 상기 제1연결부재가 배치된 내측영역과 상기 제1홈 및 상기 캐비티의 내측면들 사이에 배치된 외측영역을 포함하고,
    상기 제2리드 프레임은 상기 제2홈 및 상기 간극부에 의해 둘러싸이며 상기 제2연결부재가 배치된 내측 영역 및 상기 제2홈 및 상기 캐비티의 내측면들 사이에 배치된 외측영역을 포함하고,
    상기 연장부의 상면은 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임의 상면보다 낮게 배치되고,
    상기 제1홈 및 상기 제2홈은 상기 캐비티의 내측면들과 수직방향으로 중첩되지 않는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1홈은 상기 발광 칩의 적어도 세 측면과 상기 발광 칩의 세 측면에 대응되는 상기 캐비티의 측면들 사이에 배치되는 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연장부의 상면은 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임의 상면보다 낮게 배치되는 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1홈은 상기 캐비티의 인접한 두 내측면을 따라 서로 연결되는 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1홈 및 상기 제2홈은 상기 캐비티의 내측면들로부터 이격된 거리가 1~150㎛인 발광 소자.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1홈 및 상기 제2홈의 깊이는 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임의 두께의 1~90% 범위인 발광 소자.
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