KR102098870B1 - 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 장치는, 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치되며 상기 몸체와 결합된 복수의 리드 프레임; 상기 캐비티 내에 배치된 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 칩; 및 상기 발광 칩을 덮는 투광성 수지층을 포함하는 발광 소자; 및 상기 발광 소자의 아래에 복수의 패드 및 상기 패드를 보호하는 보호층을 갖는 회로 기판; 상기 회로 기판의 보호층의 상면 중에서 상기 발광 소자의 둘레에 배치된 흡수층; 상기 발광 소자가 삽입되는 홀을 갖고 상기 흡수층의 둘레에 배치된 반사 시트; 및 상기 발광 소자의 위에 배치된 광학 렌즈를 포함한다.

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING APPARATUS}
본 발명은 발광 장치에 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 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 광학 렌즈로부터 반사된 광의 노이즈를 제거한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈로부터 소정 영역으로 반사된 광을 흡수하여 광의 균일도를 개선시킨 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈 및 발광 소자의 아래에 배치된 회로 기판의 상면 중 반사 시트의 홀 내에 흡수층을 갖는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 장치는, 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치되며 상기 몸체와 결합된 복수의 리드 프레임; 상기 캐비티 내에 배치된 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 칩; 및 상기 발광 칩을 덮는 투광성 수지층을 포함하는 발광 소자; 및 상기 발광 소자의 아래에 복수의 패드 및 상기 패드를 보호하는 보호층을 갖는 회로 기판; 상기 회로 기판의 보호층의 상면 중에서 상기 발광 소자의 둘레에 배치된 흡수층; 상기 발광 소자가 삽입되는 홀을 갖고 상기 흡수층의 둘레에 배치된 반사 시트; 및 상기 발광 소자의 위에 배치된 광학 렌즈를 포함한다.
실시 예는 광학 렌즈로부터 반사된 광에 의한 노이즈를 줄일 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈로부터 반사된 광의 일부를 흡수하여 광의 균일도 측면에서의 노이즈를 제거할 수 있다.
실시 예는 회로 기판의 흡수층에 의해 광학 렌즈로부터 반사된 광을 흡수하여, 광의 균일도를 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈를 갖는 발광 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈와 같은 광학 부재의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 모듈을 갖는 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광부의 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 발광부의 발광소자의 평면도이다.
도 4는 도 2의 발광부의 발광소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 5는 도 2의 발광부의 발광소자에 광학렌즈의 보스가 결합된 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 발광 장치에서의 광 분포도이다.
도 7내지 도 12는 도 1의 발광 장치에서 회로 기판의 흡수층의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예 및 비교 예의 발광 장치에서 광의 휘도 균일도를 나타낸 그래프이다.
도 14의 (A)(B)는 비교 예의 발광 장치에 있어서, 광의 조도 분포 및 광의 중심 밝기를 나타낸 도면이다.
도 15의 (A)(B)는 실시 예의 발광 장치에 있어서, 흡수층의 제1변형예에서의 광의 조도 분포 및 광의 중심 밝기를 나타낸 도면이다.
도 16의 (A)(B)은 실시 예의 발광 장치에 있어서, 흡수층의 제2변형예에서의 광의 조도 분포 및 광의 중심 밝기를 나타낸 도면이이다.
도 17의 (A)(B)는 실시 예의 발광 장치에 있어서, 흡수층의 제3변형예에서의 광의 조도 분포 및 광의 중심 밝기를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A)(B)는 실시 예의 발광 장치에 있어서, 흡수층의 제4변형예에서의 광의 조도 분포 및 광의 중심 밝기를 나타낸 도면이다.
도 19는 실시 예 및 비교 예의 발광 장치에 있어서, 광학 렌즈의 너비에 따른 휘도 분포를 나타낸 도면이다.
도 20은 실시 예에 따른 발광소자의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 21은 실시 예에 따른 발광소자의 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 22는 실시 예에 따른 발광 장치를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 23은 실시 예에 따른 발광 장치를 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 24는 실시 예에 따른 발광 장치를 갖는 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
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 장치를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 장치의 사시도이며, 도 2는 도 1의 발광부의 측 단면도이고, 도 3은 도 2의 발광부의 발광소자의 평면도이며, 도 4는 도 2의 발광부의 발광소자를 나타낸 측 단면도이고, 도 5는 도 2의 발광부의 발광소자에 광학렌즈의 보스가 결합된 예를 나타낸 도면이며, 도 6은 도 1의 발광 장치에서의 광 분포도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 발광 장치는 하나 또는 복수의 발광 소자(110); 상기 발광 소자(110) 위에 배치된 광학 렌즈(161); 및 상기 발광 소자(110)의 아래에 배치된 회로 기판(201)을 포함한다. 상기 발광 소자(110) 및 상기 광학 렌즈(161)는 발광부로 정의할 수 있으며, 상기 발광 장치는 광원 모듈 또는 발광 모듈로 정의될 수 있다.
상기 발광 소자(110)는 도 2 내지 도 4와 같이, 캐비티(142)를 갖는 몸체(141), 상기 캐비티(142) 내에서 서로 반대측 방향으로 연장된 복수의 리드 프레임(121,131); 상기 캐비티(142) 내에 배치된 복수의 리드 프레임(121,131) 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 칩(145); 상기 캐비티(142) 내에 투광성 수지층(151)을 포함한다. 상기 발광 소자(110)는 상기 투광성 수지층(151) 위에 렌즈부(155)가 결합되거나 부착될 수 있다. 상기 렌즈부(155)는 상기 발광 소자(110)로부터 제거될 수 있다.
상기 발광 소자(110)에서 제1방향(X)은 길이(X1)로 설명하고, 상기 제1방향(X)과 수직인 제2방향(Y)은 너비(Y1)로 설명하며, 상기 발광 칩(145)의 상면에 수직한 방향(Z)은 상기 발광 칩(145)의 상면에 대한 법선 방향으로 설명할 수 있다.
상기 몸체(141)는 복수의 리드 프레임(121,131)과 결합되고 상기 복수의 리드 프레임(121,131)을 지지하게 된다. 상기 몸체(141)는 절연 재질, 전도성 재질, 투과 재질, 반사 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 설명의 편의를 위해 절연 재질로 설명하기로 하며, 상기 절연 재질은 반사성 재질 또는 투과성 재질을 포함할 수 있으며, 상기 반사성 재질은 상기 발광 칩(145)으로부터 방출된 파장에 대해, 반사율이 투과율보다 더 높은 물질 예컨대, 70% 이상의 반사율을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 상기 몸체(141)는 반사율이 70% 이상인 경우, 비 투광성의 재질로 정의될 수 있다. 상기 몸체(141)가 투과성 재질인 경우, 반사율보다 투과율이 더 높은 예컨대, 발광 칩(145)으로부터 방출된 파장에 대해, 투과율이 반사율보다 높은 물질 예컨대, 70% 이상의 투과율을 갖는 재질로 형성될 수 있다.
상기 몸체(141)는 수지 계열의 절연 물질 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), 에폭시 계의 물질, 실리콘 계의 물질과 같은 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 실리콘 또는 에폭시는 백색 계열의 수지를 포함한다. 상기 몸체(141)는 열 경화성 수지, 또는 고내열성, 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 또한 상기 몸체(141) 내에는 산무수물, 산화 방지제, 이형재, 광 반사재, 무기 충전재, 경화 촉매, 광 안정제, 윤활제, 이산화티탄 중에서 선택적으로 첨가될 수 있다. 함유하고 있다. 상기 몸체(141)는 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 성형될 수 있다. 예를 들면, 트리글리시딜이소시아누레이트, 수소화 비스페놀 A 디글리시딜에테르 등으로 이루어지는 에폭시 수지와, 헥사히드로 무수 프탈산, 3-메틸헥사히드로 무수 프탈산4-메틸헥사히드로 무수프탈산 등으로 이루어지는 산무수물을, 에폭시 수지에 경화 촉진제로서 DBU(1,8-Diazabicyclo(5,4,0)undecene-7), 조촉매로서 에틸렌 그리콜, 산화티탄 안료, 글래스 섬유를 첨가하고, 가열에 의해 부분적으로 경화 반응시켜 B 스테이지화한 고형상 에폭시 수지 조성물을 사용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 몸체(141) 내에 차광성 물질 또는 확산제를 혼합하여 투과하는 광을 저감시켜 줄 수 있다. 또한 상기 몸체(141)는 소정의 기능을 갖게 하기 위해서, 열 경화성 수지에 확산제, 안료, 형광 물질, 반사성 물질, 차광성 물질, 광 안정제, 윤활제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 적절히 혼합하여도 된다.
상기 몸체(141)는 에폭시 또는 실리콘과 같은 수지 재질에 금속 산화물 또는 금속 질화물이 첨가될 수 있다. 상기 금속 산화물은 TiO2, SiO2, Al2O3, ZrO3, Y2O3중 적어도 하나를 포함하며, 상기 금속 질화물은 AlN을 포함하며, 상기 몸체(141) 내에 5wt% 이상의 비율로 첨가될 수 있다. 이러한 금속 산화물과 금속 질화물과 같은 불순물의 첨가 비율은 광 반사 효율에 따라 달라질 수 있다.
상기 몸체(141)의 상면은 플랫하거나 러프한 면으로 형성될 수 있으며, 이러한 상면을 통해 입사되는 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 몸체(141)는 탑뷰 형상이 원형 또는 다각형 형상을 포함하며, 다각형 형상인 경우 모서리 부분이 곡면이거나 각진 면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(141)는 다각형 형상인 경우, 서로 반대측에 배치된 제1 및 제2측면(11,12)과, 상기 제1 및 제2측면(11,12)에 인접하며 서로 반대측에 배치된 제3 및 제4측면(13,14)을 포함하며, 상기 제1 및 제2측면(11,12) 사이의 간격은 상기 발광 소자(110)의 길이(X1)와 같거나 짧을 수 있고, 제3 및 제4측면(13,14) 사이의 간격은 상기 발광 소자(110)의 너비(Y1)와 같거나 짧을 수 있다. 상기 제1 및 제2측면(11,12)의 길이는 상기 제3 및 제4측면(13,14)의 길이와 같거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(141)의 캐비티(142)를 보면, 탑뷰 형상이 원 형 또는 다각형 형상이거나, 다각형 형상인 경우 코너 부분이 곡면으로 형성될 수 있으며, 이러한 캐비티(142)의 형상에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 캐비티(142)의 둘레 면은 리드 프레임(121,131)의 상면에 대해 경사지거나 수직하게 형성될 수 있다.
상기 캐비티(142)의 바닥에는 복수의 리드 프레임 예컨대, 제1 및 제2리드 프레임(121,131)이 배치되며, 상기 제1리드 프레임(121)은 상기 캐비티(142)의 바닥에서 상기 몸체(141)의 제1측면(11), 제3 및 제4측면(13,14) 방향으로 연장되고 상기 몸체(141)와 결합된다.
상기 제2리드 프레임(131)은 상기 캐비티(142)의 바닥에서 상기 몸체(141)의 제2측면(12), 제3 및 제4측면(13,14) 방향으로 연장되고, 상기 몸체(141)와 결합된다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131) 중 적어도 하나에는 상면 또는 하면으로부터 리세스된 리세스 및 결합 홀(123) 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 리세스 및 결합 홀(123)에는 몸체(141)의 일부(143)가 결합된다. 이에 따라 상기 몸체(141)와 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)과의 결합력이 강화될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(121)과 제2리드 프레임(131)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) 중 적어도 하나 또는 2이상의 합금을 포함하며, 또한 단층 또는 서로 다른 금속층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2 리드 프레임(121,131)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) 중 적어도 하나 또는 두 물질 이상의 합금을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)은 어느 한 층이 합금인 경우, 구리(Cu)와 적어도 한 종류의 금속 합금으로서, 예컨대 구리-아연 합금, 구리-철 합금, 구리- 크롬 합금, 구리-은-철과 같은 합금을 포함한다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 두께는 0.1mm~1.5mm일 수 있으며, 예컨대 0.1mm~0.5mm 범위를 포함한다.
상기 제1리드 프레임(121)은 상기 몸체(141)의 제1측면(11) 아래에 노출될 수 있으며, 상기 제2리드 프레임(131)은 상기 몸체(141)의 제2측면(12) 아래로 노출될 수 있다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)은 상기 몸체(141)의 제3 및 제4측면(13,14) 아래에 노출되거나, 노출되지 않을 수 있다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 하면은 발광 소자(110)의 하면에 노출될 수 있으며, 상기 몸체(141)의 하면과 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131) 사이에는 간극부(115)가 배치되며, 상기 간극부(115)는 상기 몸체(141)의 재질로 형성될 수 있다. 상기 간극부(115)는 상부 너비보다 하부 너비가 넓을 수 있거나, 하부 너비보다 상부 너비가 넓을 수 있다. 상기 간극부(115)는 상기 제1리드 프레임(121) 및 상기 제2리드 프레임(131)과 물리적으로 결합되며, 서로 이격된 상기 제1리드 프레임(121)과 상기 제2리드 프레임(131)을 지지하게 된다.
상기 발광 칩(145)은 상기 캐비티(142) 내에 배치된 제1 및 제2리드 프레임(121,131) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있으며, 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)과 전기적으로 연결된다. 상기 발광 칩(145)은 예컨대, 제1리드 프레임(121) 상에 전도성 접착제로 접착되어 연결되고, 제2리드 프레임(131)과 와이어(147)로 연결될 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광 칩(145)은 제 1및 제2리드 프레임(121,131)과 연결 부재 예컨대, 와이어로 연결될 수 있다.
상기 발광 칩(145)은 화합물 반도체를 갖는 LED 칩 예컨대, UV(Ultraviolet) LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 백색 LED 칩, 적색 LED 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(145)은 II족-VI족 화합물 반도체이거나, III족-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 내부의 활성층은 이중 접합 구조, 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선, 양자 점 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 활성층은 우물층/장벽층이 교대로 배치되며, 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, 또는 InAlGaN/InAlGaN의 적층 구조를 이용하여 2~30주기로 형성될 수 있다. 또한 상기 활성층은 ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlN, InN, AlInGaP과 같은 계열의 반도체를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 활성층의 발광 파장은 자외선 대역의 광부터 가시광선 대역의 광 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(145)의 두께는 80㎛-500㎛ 범위 예컨대, 80㎛-150㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(142) 내에는 투광성 수지층(151)이 배치되며, 상기 투광성 수지층(151)은 상기 발광 칩(145)을 커버하게 된다. 상기 투광성 수지층(151)의 둘레는 상기 캐비티(142)의 둘레에 접착되고, 하부는 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131) 상에 접착될 수 있다. 상기 투광성 수지층(151)의 상면은 평탄한 수평 면이거나, 오목한 면이거나, 볼록한 면으로 형성될 수 있다.
상기 투광성 수지층(151)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질로 형성될 수 있으며, 상기 발광 칩(145)에서 방출된 파장 예컨대, 청색 파장에 대해 투과율이 70% 이상 예컨대, 90% 이상의 재질로 형성될 수 있다. 상기 투광성 수지층(151)의 굴절률은 2.0 이하 예컨대, 1.6 이하이며, 상기 몸체(141)의 굴절률보다 낮을 수 있다.
상기 투광성 수지층(151) 내에는 불순물이 첨가되지 않는 층이거나, 불순물이 첨가된 층으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 불순물은 필러(filler), 확산제, 안료, 형광체, 반사체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 투광성 수지층(151)에 혼합되는 형광체는 상기 발광 칩(145)으로부터 방출된 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 변환하게 된다. 상기 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체, 적색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들면, Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활성화되는 질화물계 형광체·산질화물계 형광체·사이어론계 형광체, Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이금속계의 원소에 의해 주로 활성화되는 알칼리 토류 할로겐 아파타이트 형광체, 알칼리 토류 금속 붕산 할로겐 형광체, 알칼리 토류 금속 알루민산염 형광체, 알칼리 토류 규산염, 알칼리 토류 황화물, 알칼리 토류 티오갈레이트, 알칼리 토류 질화규소, 게르마늄산염, 또는, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활성화되는 희토류 알루민산염, 희토류 규산염 또는 Eu 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활성화되는 유기 및 유기 착체 등으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. 구체적인 예로서, 상기의 형광체를 사용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
상기 캐비티(142) 및 투광성 수지층(151) 상에는 렌즈부(155)를 포함하며, 상기 렌즈부(155)는 상기 캐비티(142)의 너비보다 넓은 직경 또는 너비를 갖고 상기 몸체(141)의 상면(148) 상에 접착될 수 있다. 상기 렌즈부(155)는 상기 투광성 수지층(151)을 통해 입사된 광을 굴절시켜 원하는 방향으로 변환하게 된다. 상기 렌즈부(155)는 실리콘, 에폭시와 같은 수지 재질이거나, 플라스틱 재질 또는 유리 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 렌즈부(155)는 굴절률이 1.4 내지 1.7 범위의 투명 재료를 이용할 수 있으며, 예컨대, 굴절률이 1.49인 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 굴절률이 1.59인 폴리카보네이트(PC), 에폭시 수지(EP)의 투명 수지 재료나 투명한 글래스(Glass)에 의해 형성될 수 있다. 또한 렌즈부(155)는 상기 투광성 수지층(151) 또는 광학 렌즈(161)의 재질과 동일한 재질일 수 있으며, 이에 따라 발광 칩(145)으로부터 방출된 광은 손실 없이 상기 렌즈부(155)로 입사될 수 있다.
상기 렌즈부(155)의 하면은 상기 투광성 수지층(151)의 상면과 접착될 수 있고, 상면은 반구 형상 또는 곡면 형상을 포함할 수 있다. 상기 렌즈부(155)의 상면이 상기 발광 칩(145)의 반대측 방향으로 돌출됨으로써, 입사되는 광을 상기 광학 렌즈(161)의 입사 면으로 출사시켜 줄 수 있다.
상기 발광 소자(110) 상에는 광학 렌즈(161)가 배치되며, 상기 광학 렌즈(161)는 상기 발광 소자(110)와 틸트 방지 구조를 갖고 결합될 수 있다. 상기 광학 렌즈(161)는 상기 발광 소자(110)로부터 부착 또는 분리될 수 있다. 다른 예로서, 상기 광학 렌즈(161)은 회로 기판(201) 상에 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 렌즈(161)는 외부 윤곽선이 원 기둥 형상이거나, 다각 기둥 형상이거나, 반구형 형상을 포함할 수 있으며, 또는 하부 직경과 상부 직경이 다른 형상일 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 상기 광학 렌즈(161)는 상기 발광 소자(110)에 대응되는 입사면(164), 상기 입사면(164)으로부터 입사된 광을 반사하는 전 반사면(163), 상기 전 반사면(163)에 의해 반사된 광과 상기 입사면(164)으로 입사된 광을 출사하는 출사면(162)을 포함한다.
상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164)은 수평한 면이거나, 상기 발광 칩(145)의 반대측 방향으로 예컨대, 법선 방향 또는 광 축 방향으로 볼록한 면으로 형성될 수 있다. 상기 입사면(164)이 볼록한 면인 경우, 광의 입사 효율은 증가될 수 있다. 상기 볼록한 면은 상기 입사면(164)의 중심이 가장 깊게 형성될 수 있으며, 상기 복수의 보스(61-64)들 사이의 간격에 대응되는 영역에 원 형상 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있다.
상기 전 반사면(163)은 상기 광학 렌즈(161)의 상부에서 상기 발광 칩(145) 방향으로 오목한 오목부(163A)의 둘레에 형성될 수 있으며, 상기 전 반사면(163)은 곡면 또는 평탄한 면을 포함하거나, 적어도 하나의 변곡점을 갖는 면을 포함한다. 상기 오목부(163A)는 탑뷰에서 볼 때, 회전 대칭 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 발광 칩(145)과 대응되는 영역이 가장 깊게 즉, 상기 발광 칩(145)에 가장 인접한 지점이 될 수 있다.
상기 광 출사면(162)은 상기 광학 렌즈(161)의 둘레에 배치된 면으로서, 경사진 면 또는 곡면을 포함할 수 있다. 상기 광 출사면(162)은 상기 전 반사면(163)에 의해 반사된 광이나 상기 입사면(164)으로 투과된 광을 출사하게 된다.
상기 렌즈부(155)와 상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164) 사이의 영역(150)은 에어 영역이며, 그 에어 영역의 간격은 1mm 이상일 수 있으며, 이러한 간격은 상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164)에서의 입사 효율에 따라 달라질 수 있다.
상기 발광 소자(110)와 상기 광학 렌즈(161)는 서로 대응되는 구조물의 결합에 의한 틸트 방지 구조를 포함할 수 있다. 상기 틸트 방지 구조는 예컨대, 광학 렌즈(161)로부터 돌출된 보스의 개수, 위치, 형상과 같은 요소를 이용하여 구현될 수 있다. 이하, 틸트 방지 구조는 보스의 개수, 위치 또는 형상에 의해 구현된 예들을 설명하기로 한다.
상기 광학 렌즈(161)는 발광 소자(110)에 결합되는 제1 내지 제4보스(61,62,63,64)를 포함하며, 상기 제1내지 제4보스(61,62,63,64) 중 적어도 하나는 다른 형상 예컨대, 적어도 2개는 다른 보스들과 다른 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제3보스(61,63)는 동일한 형상이며, 상기 제2 및 제4보스(62,64)는 동일한 형상을 갖고 상기 제1 및 제3보스(61,63)의 형상과 다른 형상일 수 있다.
상기 제1 및 제3보스(61,63)는 바텀 뷰(Bottom view) 형상이, 원 형상이거나 구면 또는 곡면을 갖는 형상을 포함하며, 예컨대 외 형상이 원 기둥 또는 타원 기둥을 포함할 수 있다. 상기 제2 및 제4보스(62,64)는 바텀 뷰 형상이, 적어도 하나의 각진 면을 포함하거나, 다각 형상을 포함할 수 있으며, 예컨대 외 형상이 삼각형 이상의 다각형 기둥 또는 부채꼴 기둥 형상을 포함한다.
상기 발광 소자(110)의 외곽 영역에는 제1 내지 제4결합부(41,42,43,44)에 형성되며, 상기 각 보스(61,62,63,64)는 상기 각 결합부(41,42,43,44) 상에 배치된다. 상기 제1 및 제3보스(61,63)의 외주면은 상기 제1 및 제3결합부(41,43)의 내 측면(21,23)과 접촉되며, 상기 제2 및 제4보스(62,64)의 외주면은 상기 제2 및 제4결합부(42,44)의 내 측면(22,24)과 접촉될 수 있다.
상기 보스(61,62,63,64)의 높이는 상기 광학 렌즈(161)와 상기 몸체(141)의 상면 사이의 간격보다 클 수 있으며, 예컨대 3.5mm 이상으로 형성될 수 있다. 또한 상기 보스(61,62,63,64)의 높이는 상기 렌즈부(155)가 제거되면, 2mm 이상으로 형성될 수 있다.
도 3 및 도 5와 같이, 상기 각 결합부(41,42,43,44)는 상기 몸체(141)의 상면(148)에 대해 단차진 구조를 포함하며 예컨대, 상기 몸체(141)의 상면보다 낮게 리세스된 영역이 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 각 결합부(41,42,43,44)는 상기 몸체(141)로부터 노출된 리드 프레임(121,131)의 외측 상면에 형성될 수 있다. 상기 각 결합부(41,42,43,44)에서 리세스된 영역의 깊이(B1)는 리세스된 영역의 최대 너비로서, 상기 각 보스(61,62,63,64)의 직경 또는 너비(B2)의 30~80% 범위로 형성될 수 있다.
상기 각 결합부(41,42,43,44)의 바닥에는 상기 몸체(141)의 일부가 배치될 수 있으며, 상기 결합부(41,42,43,44)의 깊이(T2)는 상기 몸체(141)의 두께(T1)의 1/2 이상으로 형성될 수 있으며, 상기 리드 프레임(121,131)의 상면 일부가 노출되거나, 노출되지 않는 깊이로 형성될 수 있다. 상기 결합부(41,42,43,44)는 상기 몸체(141)의 각 모서리 부분이 상기 발광 칩(145) 방향으로 리세스된 영역이며, 예를 들면 제1 내지 제4측면(11,12,13,14) 중 인접한 두 측면 사이의 모서리 부분이 발광 칩(145) 방향으로 리세스된 영역이다.
상기 결합부(41,42,43,44)는 발광 칩(145)을 지나는 제1대각선 방향에 배치된 제1 및 제2결합부(41,42)와, 상기 발광 칩(145)을 지나는 제2대각선 방향에 배치된 제3 및 제4결합부(43,44)를 포함한다. 상기 제1 내지 제4결합부(41,42,43,44) 중 적어도 하나의 내 측면 또는 적어도 2개의 내 측면은 다른 내 측면과 변곡점의 개수가 다를 수 있다. 또한 상기 제1 및 제3결합부(41,43)의 내 측면(21,23)은 동일한 윤곽선을 갖고, 상기 제2 및 제4결합부(42,44)의 내 측면(22,24)은 상기 제1 및 제3결합부(41,43)의 내 측면(21,23)의 윤곽선과 다른 윤곽선을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제3결합부(41,43)의 내 측면(21,23)은 곡면 또는 구면이거나, 변곡점을 갖지 않는 평면으로 형성될 수 있다. 상기 제2 및 제4결합부(42,44)의 내 측면(22,24)은 적어도 하나의 변곡점을 갖는 각진 면으로 형성될 수 있다. 상기 제1 내지 제4결합부(41,42,43,44)의 내 측면(21,22,23,24)은 상기 몸체(141)의 상면(148)과 상기 제1 내지 제4결합부(41,42,43,44)의 바닥 사이에 연결된 면으로서, 상기 몸체(141)의 상면(148)에 대해 수직한 면으로 형성되거나, 경사진 면으로 형성될 수 있다.
도 5와 같이, 상기 제1 및 제3결합부(41,43) 간의 간격(B3)은 상기 제1 및 제3보스(61,63) 간의 간격과 같거나 작을 수 있으며, 상기 제2 및 제4결합부(42,44) 간의 간격(B4)은 상기 제2 및 제4보스(62,64) 간의 간격과 같거나 작을 수 있다. 상기 간격(B3)과 상기 간격(B4)은 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 각 보스(61,62,63,64)의 직경 또는 너비(B2)는 0.8mm 이상 예컨대, 1mm 내지 2mm 범위로 형성될 수 있으며, 이러한 보스(61,62,63,64)의 너비(B2)가 상기 범위보다 크면 광 효율이 저하될 수 있고, 보스(61,62,63,64)의 너비(B2)가 상기 범위보다 작으면 보스 형성에 어려움이 있고 틸트 방지 기능을 수행하지 못하는 문제가 있다. 상기 보스(61,62,63,64)들은 광학 렌즈(161)의 다리 역할을 한다.
도 2를 참조하면, 상기 광학 렌즈(161)의 각 보스(61,62,63,64)는 상기 각 결합부(41,42,43,44) 상에 접착제(111)로 접착될 수 있으며, 상기 접착제(111)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 접착제이거나, 양면 테이프일 수 있다.
또한 도 1 및 도 3을 참조하면, 제1리드 프레임(121)의 외곽부(122) 및 제2리드 프레임(131)의 외곽부(132)가 몸체(141)의 측면보다 외측으로 노출될 수 있으며, 상기 외곽부(122,132)에 광학 렌즈(161)의 보스(61,62,63,64)의 외측 돌기(1)가 대응되고 결합될 수 있다. 여기서, 상기 각 보스(61,62A,63,64A)들은 하 방향으로 돌출된 돌기(1)를 포함하며, 상기 돌기(1)들은 상기 제1 및 제2리드 프레임(121,131)의 외곽부(122,132) 상에 배치되고, 접착제로 접착될 수 있다. 상기 광학 렌즈(161)의 보스(61,62,63,64)는 리드 프레임(121,131) 및 상기 몸체(141) 상에 접착될 수 있다.
상기 광학 렌즈(161)의 각 보스(61,62,63,64)가 상기 발광 소자(110)의 결합부(41,42,43,44) 각각에 결합되고, 접착됨으로써, 상기 광학 렌즈(161)가 틸트되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 광학 렌즈(161)의 각 보스(61,62,63,64)가 상기 발광 소자(110)의 결합부(41,42,43,44)에 결합됨으로써, 상기 광학 렌즈(161)가 틸트되는 것을 30㎛ 이내로 관리할 수 있다. 이에 따라 상기 광학 렌즈(161)로부터 방출되는 광의 지향각 분포가 달라지는 것을 최소화시켜 줄 수 있어, 발광 장치의 광학적인 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 발광 장치(100)로부터 방출된 화상의 균일도가 안정화될 수 있다. 또한 상기 몸체(141)의 각 결합부(41,42,43,44)의 표면이 사출에 의해 형성됨으로써, 상기 각 결합부(41,42,43,44)의 표면에 대한 평탄도는 개선될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164)의 직경 또는 너비(X2)는 상기 발광 소자(110)의 제1 방향의 길이(X1) 및 및 제2방향의 너비(Y1)보다 크게 형성될 수 있다. 이는 발광 소자(110)로부터 방출된 광은 광학 렌즈(161)의 입사면(164)을 통해 효과적으로 입사될 수 있다. 또한 상기 복수의 보스(61,62,63,64)들은 상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164)의 영역 내에 배치되거나, 적어도 하나의 일부가 상기 광학 렌즈(161)의 외주 면보다 외측에 배치될 수 있다. 이러한 보스(61,62,63,64)들의 위치는 광학 렌즈(161)의 입사면(164)의 크기에 따라 변경될 수 있다. 또한 상기 보스(61,62,63,64) 및 결합부(41,42,43,44)의 형상이나 위치는 변경될 수 있다.
실시 예는 상기 복수의 보스(61,62,63,64)와 상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164)으로부터 돌출된 예로 설명하였으나, 복수의 보스(61,62,63,64)가 광학 렌즈(161)의 입사면(164)에 접착된 구조로 결합될 수 있다. 이때 복수의 보스(61,62,63,64)들의 위치 고정을 위해 서로를 연결해 주는 연결 구조물을 더 포함할 수 있다. 또한 상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164)에는 광의 입사 효율을 위해 요철 패턴을 포함할 수 있다.
상기 회로 기판(201)은 회로패턴을 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(201)은 수지 재질의 PCB, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(110)는 상기 회로 기판(201) 상에 하나 또는 복수로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 회로 기판(201)은 금속층(51), 보호층(52) 및 복수의 패드(53,54)를 포함한다.
상기 금속층(51)은 방열 층으로서, 열 전도성이 높은 금속 예컨대, Cu 또는 Cu-합금을 포함하며, 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
상기 보호층(52)은 상기 금속층(51) 상에 배치되며, 레지스트 재질 예컨대, 백색 또는 녹색의 레지스트 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 보호층(52)은 반사층으로 기능할 수 있으며, 예컨대 흡수율보다 반사율이 더 높은 재질로 형성될 수 있다. 상기 보호층(52)은 절연성 재질로 형성되어, 상기 금속층(51)과 상기 복수의 패드(53,54) 사이를 절연시켜 줄 수 있다.
상기 복수의 패드(53,54)는 상기 회로 기판(201)의 상면에 배치되며, 상기 보호층(52) 내에 임베디드될 수 있다. 상기 복수의 패드(53,54)는 제1패드(53) 및 제2패드(54)를 포함하며, 제1패드(53)는 상기 발광 소자(110)의 제1리드 프레임(121)과 본딩 부재로 접착되며, 상기 제1리드 프레임(121)과 전기적으로 연결된다. 제2패드(54)는 상기 발광 소자(110)의 제2리드 프레임(131)과 본딩 부재로 접착되며, 상기 제2리드 프레임(131)과 전기적으로 연결된다.
상기 회로 기판(201)의 보호층(52) 상에는 흡수층(221)이 형성될 수 있으며, 상기 흡수층(221)은 상기 보호층(52)의 상면에서 상기 복수의 패드(53,54)의 둘레에 형성될 수 있다. 상기 흡수층(221)은 오픈 영역(57)을 포함하며, 상기 오픈 영역(57)에는 상기 복수의 패드(53,54)가 노출될 수 있다. 상기 흡수층(221)은 상기 발광 소자(110)의 둘레에 배치되고, 상기 광학 렌즈(161)의 입사 면(164)과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 흡수층(221)과 상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164) 사이의 거리(A2)는 상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164)과 상기 패드(13,14) 사이의 거리보다 가깝게 배치될 수 있다. 또한 상기 광학 렌즈(161)는 상기 반사 시트(121)와 수직 방향으로 오버랩되지 않게 배치된다.
상기 흡수층(221)의 상면은 상기 발광 소자(110)의 상면 예컨대, 상기 리드 프레임(121,131)의 상면보다 낮게 배치된다. 이러한 흡수층(221)이 상기 발광 소자(110)의 둘레에 배치되고, 상기 광학 렌즈(161)로부터 반사된 광을 흡수하게 된다. 즉, 상기 흡수층(221)은 상기 광학 렌즈(161)의 아래에서 상기 광학 렌즈(161)로부터 반사된 비 정상적인 광 예컨대, 노이즈 광을 흡수하게 된다.
상기 흡수층(221)은 흡수 패턴 또는 반사도가 낮은 층으로 정의되거나, 상기 흡수율이 반사율보다 더 높은 재질로 정의될 수 있다. 상기 흡수층(221)은 상기 보호층(52)과 다른 컬러를 갖는 재질로 형성될 수 있다. 상기 흡수층(221)은 예컨대, 검정색으로 형성될 수 있으며, 그 재질은 솔더 레지스트 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 보호층(52)은 제1컬러를 갖는 솔더 레지스트 재질이고, 상기 흡수층(221)은 제2컬러를 갖는 솔더 레지스트 재질로 형성될 수 있다. 상기 제1컬러와 제2컬러는 서로 다른 컬러로서, 예컨대 제1컬러는 제2컬러에 비해 반사도가 더 높은 색상으로 형성될 수 있으며, 상기 제2컬러는 상기 제1컬러에 비해 흡수율이 더 높은 색상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1컬러는 백색이며, 상기 제2컬러는 검정색으로 형성될 수 있다. 상기 보호층(52) 및 상기 흡수층(221)은 컬러를 제외한 경우, 솔더 레지스트 재질을 포함할 수 있다.
상기 흡수층(221)의 외부 윤곽선은 곡선 형상 또는 각진 라인으로 형성될 수 있으며, 다른 형상으로도 형성될 수 있다. 상기 흡수층(221)의 외부 윤곽선은 탑뷰 형상이 원 형상 또는 다각형 형상일 수 있다. 상기 흡수층(221)은 상기 발광 소자(110)의 리드 프레임(121,131)의 두께보다 얇은 두께로 형성될 수 있으며, 20~30㎛ 범위로 형성될 수 있다.
상기 회로 기판(201) 상에는 반사 시트(211)가 배치되며, 상기 반사 시트(211)는 상기 각 발광 소자(110)에 대응되는 홀(212)을 포함한다. 상기 회로 기판(201) 상에 복수의 발광 소자(110)가 탑재된 경우, 상기 반사 시트(211)에는 복수의 홀(212)이 형성되며, 상기 각 홀(212)에는 상기 발광 소자(110)가 삽입될 수 있다. 상기 홀(212)은 원 형상 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 또한 상기 홀(212)의 외부 윤곽선은 상기 흡수층(221)의 외부 윤곽선과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 홀(212)의 깊이는 상기 반사 시트(211)의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 회로 기판(201)의 상면이 노출될 수 있다. 상기 반사 시트(211)의 홀(212)에는 상기 복수의 패드(53,54) 및 흡수층(221)이 노출된다. 상기 발광 소자(110)가 상기 복수의 패드(53,54) 상에 배치됨으로써, 상기 흡수층(221)은 상기 반사 시트(211)의 홀(212)을 통해 노출될 수 있다. 상기 반사 시트(211)는 상기 흡수층(221)의 둘레에 배치되고, 상기 광학 렌즈(161)로부터 반사된 광을 반사시켜 준다. 이러한 광의 반사를 통해 광 손실을 줄일 수 있다.
상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164) 또는 하면 면적은 상기 홀(212)의 면적보다 작을 수 있으며, 상기 흡수층(221)의 면적 즉, 원 내에 채워지는 유효 영역의 면적은 상기 반사 시트(211)의 홀(212)의 면적보다 작을 수 있다.
상기 흡수층(221)의 직경 즉, 너비(D1)는 상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164)의 너비(X2)보다 길게 형성될 수 있으며, 상기 광학 렌즈(161)의 입사면 너비(X2)의 108%~115% 범위로 길게 형성될 수 있다. 상기 흡수층(221)의 직경 또는 너비(D1)가 상기 범위를 초과한 경우 광도가 감소될 수 있고, 상기 범위보다 작은 경우 광의 균일도 개선 효과가 작을 수 있다. 상기 흡수층(221)의 외곽 선과 상기 광학 렌즈(161)의 입사면(164)의 윤곽선 사이의 간격(A1)은 입사면(164)의 너비(X2)의 4%~7.5% 범위로 형성될 수 있다.
상기 광학 렌즈(161)의 하면 면적이 A이고, 상기 홀(212)의 면적이 B이며, 상기 흡수층(221)의 상면 면적이 C이고, 반사도가 D인 경우, B>A의 조건을 만족하며, 상기 B=Aⅹ(1+a), a>0의 식으로 표현할 수 있다. 상기 a는 상기 발광 소자를 탑재하기 위한 공정(예: SMT)을 위한 디센터(Decenter) 공차일 수 있다.
상기 흡수층(221)의 상면 면적 즉, 유효 영역의 상면 면적은 C<B의 조건을 만족하며, C=Bⅹ(1-b), 1>b>0의 식으로 표현될 수 있다. 상기 b는 홀의 경계를 나타내기 위한 상수이다. 이러한 흡수층(221)의 유효 영역에서 상기 흡수층(221)의 반사도는 다음과 같이 구해질 수 있다. D(%)=1.24ⅹC2-1.11ⅹC+0.99의 조건을 만족한다. 상기 1.24 및 1.11은 상기 반사도 D와 흡수층(221)의 면적 C의 관계를 나타내는 계수이며, 예컨대 상기 흡수층(221)의 면적에 따른 반사도를 구하여 얻은 값이 될 수 있다. 상기 0.99는 상기 반사도 D를 구하기 위한 흡수층(221)의 면적 C과의 관계를 나타내는 상수이다.
다른 예로서, 상기 흡수층(221)의 유효 영역에서의 반사도 D(%)=C/Bⅹ(0.4±0.1)ⅹ100로 구해질 수 있으며, 상기 0.4는 반사도 D를 구하기 위한 계수이며, 0.1은 오차 값이다.
도 6과 같이, 상기 발광 소자(110)로부터 방출된 광은 광학 렌즈(161)에 의해 반사되거나 투과된다. 이때 상기 광학 렌즈(161)로부터 반사된 광의 일부는 흡수층(221)에 의해 흡수되고, 반사시트(211)에 의해 반사된다. 상기 흡수층(221)은 광의 균일도를 저해하는 노이즈 광을 흡수하게 되므로, 광학 시스템의 광 균일도를 개선시켜 줄 수 있다.
상기 흡수층(221)의 반사도를 낮추어, 상기 광학 렌즈(161)를 투과한 광이 상기 확산 플레이트와 같은 광학 부재(191)에 노이즈로 작용되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 광학 렌즈(161)의 내부 및 입사 면(164)에 의해 전 반사된 광은 반사되어 상기 광학 렌즈(161)로 재 입사되거나 확산 플레이트와 같은 광학 부재(191)로 입사될 수 있다. 이때 정해진 영역을 벗어나 입사된 광은 광학 렌즈(161)를 투과한 후, 노이즈로 작용하게 된다. 실시 예는 노이즈로 작용되는 광의 영역 분포를 검출한 후, 해당 영역에 흡수층(221)을 배치하고, 정해진 영역을 벗어나는 광을 흡수층(221)이 흡수하여, 중심부 휘도 분포에서의 노이즈를 줄여줄 수 있다. 상기 광학 부재(191)는 확산 플레이트, 도광판, 편광 플레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 7 내지 도 12는 실시 예에 따른 회로 기판의 흡수층의 변형된 패턴을 나타낸 도면이다.
도 7내지 도 9를 참조하면, 흡수층(221)은 복수의 패드(53,54) 둘레에 원 형상으로 형성될 수 있다. 상기 흡수층(221)의 직경(D1)은 8mm~15mm 범위의 패턴이며, 검정색 솔더 레지스트로 형성된다. 상기 흡수층의 두께는 50㎛ 이하 예컨대, 30㎛ 이하로 형성될 수 있으며, 흡수율을 위해 20㎛~30㎛ 범위로 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 흡수층(221)은 전 영역이 균일한 두께로 형성되거나, 복수의 도트 구조물이 이루어진 패턴으로 형성될 수 있으며, 상기 균일한 두께는 20㎛~30㎛ 범위의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 도트형 형상의 패턴은 솔더 레지스터 내에 0.1~100㎛의 직경을 갖는 불순물들이 더 첨가될 수 있다. 상기 흡수층(221)의 오픈 영역(207)은 X축 방향의 너비와 Y축 방향의 너비가 같거나 다를 수 있다.
도 8을 참조하면, 흡수층(222)은 외곽 라인을 연결하는 외곽선분이 원 형태를 형성하는 방사형 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 방사형 패턴의 직경은 8mm~20mm 범위의 패턴이며, 그 두께는 20~30㎛ 범위로 형성될 수 있다.
상기 방사형 패턴은 복수의 돌기들(71) 원의 중심에서 외측 방향으로 방사 형으로 배열된다. 상기 방사형 형상의 각 돌기들(71)은 동일한 길이 및 동일한 너비로 형성될 수 있으며, 또한 각 돌기들(71) 중 원의 중심에 인접한 내측 영역들은 서로 연결될 수 있고, 원의 중심에서 멀어질수록 돌기들(71) 사이의 영역(72)가 점차 멀어지게 된다.
또한 상기 복수의 돌기들(71)은 동일한 두께로 형성될 수 있으며, 외측으로 갈수록 점차 두꺼워지거나, 점차 얇은 두께로 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 흡수층(223)은 발광 소자의 센터를 중심으로 상기 제1패드(203)의 둘레에 반구 형상을 갖는 제1영역(73)과, 제2패드(205)의 둘레에 반구 형상을 갖는 제2영역(74)을 포함하며, 상기 제1영역(73)과 제2영역(74) 사이의 영역은 오목한 영역(75,76)이 형성되며, 상기 오목한 영역(75,76)은 상기 오픈 영역(57) 방향으로 오목하게 배치되고 서로 대응되게 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 흡수층(224)은 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 흡수층(224)이 사각형 형상인 경우, 상기 광학 렌즈의 입사면은 사각형 형상일 수 있다. 여기서, 상기 사각형 형상은 적어도 하나의 모서리 부분이 모따기 처리된 구조도 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 흡수층(225)은 타원 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 타원 형상은 제1축 방향(X)의 너비(D3)가 제2축 방향(Y)의 너비(D2)보다 긴 경우이다. 이러한 흡수층(225)은 발광 소자의 직사각형 형상 예컨대, X축 방향의 길이가 Y축 방향의 길이보다 더 길게 형성될 때 적용될 수 있다.
도 12를 참조하면, 흡수층(226)은 내부의 제1영역(77) 및 외부의 제2영역(78)을 포함하며, 상기 제1영역(77)은 상기 제1 및 제2패드(53,54)의 둘레에 배치되며, 상기 제2영역(78)은 상기 제1영역(77)의 둘레에 배치된다. 상기 제1영역(77)과 상기 제2영역(78)은 서로 다른 물질일 수 있으며, 예컨대 제2영역(78)의 광 흡수율이 제1영역(77)의 광 흡수율보다 더 높을 수 있다. 상기 제1영역(77)의 직경 또는 너비(D4)는 상기 제1영역(77)의 직경(D1)의 40~60% 범위로 형성될 수 있다.
상기 제1영역(77)과 상기 제2영역(78)의 재질의 컬러가 다를 수 있으며, 예컨대 상기 제2영역(78)은 검정색 솔더 레지스트 재질이고, 상기 제1영역(77)은 회색 솔더 레지스트 재질일 수 있다. 반대로 상기 발광 소자에 인접할수록 점차 어두운 색으로 형성될 수 있다.
도 13은 실시 예들의 흡수층의 직경에 따른 휘도 균일도를 나타낸 도면이다. 비교 예는 흡수층의 패턴이 없는 구조이며, 실시 예들(S1-S5)은 흡수층의 직경 변경에 따른 휘도 균일도를 나타낸 그래프이다. 가로 축은 기준(0)부터의 거리를 나타내는 mm 단위이며, 세로 축은 광학 부재에서 측정한 광도의 균일도를 나타낸다.
비교 예는 회로 기판 상에 흡수층이 없는 구조이며, 발광 소자의 중심을 기준으로 8mm의 영역에서 80% 이하의 흡수율을 나타낸다.
실시 예1(S1)은 8mm의 직경을 갖는 흡수층이며, 0~8mm의 영역에서 100% 흡수율을 나타낸다. 실시 예2(S2)는 15mm의 직경을 갖는 흡수층이며, 8~15mm의 영역에서 100% 흡수율을 나타낸다. 실시 예3(S3)는 15mm의 직경을 갖는 흡수층이며, 0~15mm의 영역에서 100% 흡수율을 나타낸다. 실시 예4(S4)는 20mm의 직경을 갖는 흡수층이며, 15~20mm 영역에서 100% 흡수율을 나타낸다. 실시 예(S5)는 15mm의 직경을 갖는 흡수층이며, 50% 흡수율을 나타낸다.
여기서, 실시 예1-4(S1-S4)는 도 7과 같이 흡수층의 전 영역을 채워 형성한 영역에서의 흡수율이며, 실시 예5(S5)는 흡수층의 전 영역을 도 7과 같이 채우지 않고 보호층을 40% 이상 노출시킨 구조를 나타낸다.
도 14 내지 도 18의 (A)(B)은 비교 예와 실시 예의 흡수층의 변형예들의 광의 조도 분포 및 광의 중심 밝기를 나타낸 도면이다.
도 14는 흡수층이 없는 비교 예에서의 광의 조도 분포 및 광의 중심 밝기를 나타내며, 발광소자의 둘레인 0~8mm 영역에서 80%의 광 흡수를 나타내고 있다. 여기서, 발광 소자의 중심부에서의 핫 스팟(hot spot)에 의해 전 영역에서의 광 균일도를 저하시키게 된다.
도 15 내지 도 16은 도 7과 같은 흡수층이 형성된 구조이며, 도 15는 8mm 직경을 갖는 흡수층에서 100%의 흡수율을 나타내고 있으며, (A)의 광의 조도 분포 및 (B)의 광의 중심 밝기와 같이, 발광 소자의 중심부에서의 핫 스팟이 비교 예에 비해 감소된다. 이에 따라 전체적으로 광의 균일도는 개선될 수 있다.
도 16의 (A)(B)은 15mm 직경을 갖는 흡수층에서의 광의 조도 분포 및 광의 중심 밝기를 나타낸 도면으로서, 0~15mm의 영역에서 100%의 흡수율을 나타냄을 알 수 있다.
도 17의 (A)(B)은 15mm 직경을 갖는 흡수층에서의 광의 조도 분포 및 광의 중심 밝기를 나타낸 도면으로서, 8mm~15mm의 영역에서 100%의 흡수율을 나타냄을 알 수 있다. 이러한 흡수율에 의해 광의 균일도는 개선될 수 있다.
그리고, 흡수층의 직경이 20mm를 초과하는 경우, 20mm 초과 영역에서는 흡수층을 적용하더라도 중심 휘도를 낮추는 데에는 영향이 없다.
도 18의 (A)(B)는 15mm 직경을 갖는 흡수층에서의 광의 조도 분포 및 광의 중심 밝기를 나타낸 도면으로서, 0~15mm의 영역에서 50%의 흡수율을 나타내고 있으며, 이러한 흡수층은 패턴에 의해 전 영역이 채워지지 않고 보호층의 영역이 50% 이상 노출된 영역일 수 있다.
도 19는 회로 기판 상에 흡수층이 있는 실시 예와, 흡수층이 없는 비교 예에서의 광학 렌즈의 직경이 10mm (Lens A) 및 11mm (Lens B)에서의 휘도 균일도를 나타낸 도면이다. 여기서, 가로 축은 거리(fixel)이며, 세로 축은 휘도를 나타낸다. 실시 예의 휘도 분포가 비교 예의 휘도 분포보다 균일도 측면에서 개선됨을 알 수 있다. 휘도 분포는 실시 예의 분포도(R1,R3)가 비교 예의 분포도(R2,R4)이 비해 넓게 나타남을 알 수 있다.
실시 예에 따른 발광 칩은 도 20 및 도 21의 예를 참조하여, 설명하기로 한다.
도 20은 실시 예에 따른 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 실시 예에 따른 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 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, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN와 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 21는 실시 예에 따른 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 21를 설명함에 있어서, 도 28과 동일한 부분은 생략하며 간략하게 설명하기로 한다.
도 21를 참조하면, 실시 예에 따른 발광 칩은 발광 구조물(310) 아래에 오믹 접촉층(321)이 형성되며, 상기 오믹 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 오믹 접촉층(321) 및 보호층(323), 반사층(324) 및 지지부재(325)를 형성한 다음, 성장 기판을 제거하여 형성될 수 있다.
상기 오믹 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 오믹 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 광원 모듈은 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 실시 예에 따른 광원 모듈을 포함하며, 도 22 및 도 23에 도시된 표시 장치, 도 24에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 22는 실시 예에 따른 발광 장치를 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 30을 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 광원 모듈(200)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), 반사 부재(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 상기 바텀 커버(1011) 내에 복수로 배치될 수 있으며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 실시 예에 따른 발광 소자(200), 상기 발광 소자 아래에 흡수층이 배치된 회로 기판(1033)을 포함하며, 상기 발광 소자(200)는 상기 회로 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 회로 기판(1033)는 기판이거나, 방열 플레이트일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 회로 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판은 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(200)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 발광 소자(200)는 상기 회로 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(200) 상에는 실시 예에 따른 광학 렌즈(161)가 구비하고 있어서, 발광 소자 간의 간격이 이격될 수 있어, 발광 소자의 수량을 줄일 수 있다. 상기 발광 소자(200)는 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 시트부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 23은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 23을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기의 실시 예(들)에 개시된 발광 장치(1124)가 어레이된 회로 기판(1120), 광학 시트부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 회로 기판(1120)와 상기 발광 소자(200)는 광원 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1060), 광학 시트부재(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(1060)은 회로 기판(1120) 및 상기 회로 기판(1120) 위에 배열된 복수의 발광 소자(200)를 포함한다. 상기 발광 소자(200) 상에는 실시 예에 따른 광학 렌즈가 배치되며, 상기 회로 기판(1120) 상에는 실시 예에 따른 흡수층이 배치된다.
여기서, 상기 광학 시트부재(1154)는 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 시트부재(1154)는 상기 광원 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 24은 실시 예에 따른 조명소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 24을 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 발광 장치를 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 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 회로 기판일 수 있다. 상기 커버(2100)는 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 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
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 장치(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광 장치(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 발광 장치(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 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, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 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)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 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 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.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
41,42,43,44: 결합부 51: 금속층
52: 보호층 53,53: 패드
61,62,63,64: 보스 110: 발광 소자
121,131: 리드 프레임 141: 몸체
151: 투광성 수지층 145: 발광 칩
155: 렌즈부 161: 광학 렌즈
191: 광학 부재 201: 회로 기판
211: 반사 시트 221-226: 흡수층

Claims (12)

  1. 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치되며 상기 몸체와 결합된 복수의 리드 프레임; 상기 캐비티 내에 배치된 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 칩; 및 상기 발광 칩을 덮는 투광성 수지층을 포함하는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자의 아래에 복수의 패드 및 상기 패드를 보호하는 보호층을 갖는 회로 기판;
    상기 회로 기판의 보호층의 상면 중에서 상기 발광 소자의 둘레에 배치된 흡수층;
    상기 발광 소자가 삽입되는 홀을 갖고 상기 흡수층의 둘레에 배치된 반사 시트; 및
    상기 발광 소자의 위에 배치된 광학 렌즈를 포함하고,
    상기 흡수층의 외곽 윤곽선은 원 형상을 포함하며,
    상기 흡수층은 상기 발광 소자를 중심으로 외측 방향으로 복수의 돌기가 방사형 형상으로 배열되는 발광 장치.
  2. 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치되며 상기 몸체와 결합되며 서로 이격되어 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임을 포함하는 복수의 리드 프레임; 상기 캐비티 내에 배치된 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 칩; 및 상기 발광 칩을 덮는 투광성 수지층을 포함하는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자의 아래에 상기 제1리드 프레임과 전기적으로 연결된 제1패드와 상기 제2리드 프레임과 전기적으로 연결된 제2패드를 포함하는 패드 및 상기 패드를 보호하는 보호층을 갖는 회로 기판;
    상기 회로 기판의 보호층의 상면 중에서 상기 발광 소자의 둘레에 배치된 흡수층;
    상기 발광 소자가 삽입되는 홀을 갖고 상기 흡수층의 둘레에 배치된 반사 시트; 및
    상기 발광 소자의 위에 배치된 광학 렌즈를 포함하며,
    상기 광학 렌즈는 입사면 및 상기 입사 면으로부터 상기 회로 기판의 상면 방향으로 돌출된 복수의 보스를 포함하고,
    상기 복수의 리드 프레임은 상기 몸체의 측면보다 돌출되어 배치되며,
    상기 발광 소자는 상기 몸체의 측면보다 돌출되어 노출된 상기 복수의 리드 프레임의 외측 상면에 형성된 복수의 결합부를 포함하고,
    상기 결합부는 상기 몸체의 상면에 대해 단차진 구조를 포함하며,
    상기 복수의 보스는 상기 복수의 결합부 상에 배치되어 상기 결합부와 결합되는 발광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사 시트의 홀의 너비는 상기 광학 렌즈의 입사면 및 상기 흡수층의 너비 보다 넓은 발광 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 결합부는 상기 몸체의 각 모서리 부분이 상기 발광 칩 방향으로 리세스된 영역인 발광 장치.
  7. 삭제
  8. 제2항에 있어서,
    상기 흡수층은 상기 발광 소자의 센터를 중심으로 상기 제1패드의 둘레에 반구 형상을 가지는 제1영역과 상기 제2패드의 둘레에 반구 형상을 가지는 제2영역을 포함하며,
    상기 제1영역과 상기 제2영역 사이의 영역에 오목한 영역이 형성되는 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 흡수층 및 상기 보호층은 솔더 레지스트 재질을 포함하며,
    상기 흡수층은 상기 보호층보다 높은 흡수율을 갖고,
    상기 보호층은 상기 흡수층보다 높은 반사율을 갖는 발광 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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