KR102294163B1 - 발광 모듈 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 개시된 발광 모듈은, 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자 상에 배치된 광학 렌즈; 상기 광학 렌즈와 상기 회로 기판 사이에 배치된 반사 시트; 및 상기 반사 시트와 상기 회로 기판 사이에 배치된 접착층을 포함하며, 상기 광학 렌즈는 상기 발광 소자 상에 오목부를 갖는 입사면; 상기 입사면으로 입사된 광을 반사하는 반사면; 및 외측 둘레에 배치된 출사면을 포함하며, 상기 반사 시트는 상기 발광 소자가 배치된 오픈 영역을 포함하며, 상기 오픈 영역은 상기 발광 소자의 너비보다 넓고 상기 광학 렌즈의 입사면의 너비보다 좁은 너비를 갖는다.

Description

발광 모듈{LIGHT EMITTING MODULE}
본 발명은 발광 모듈에 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, 표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 광학 렌즈 아래에 배치된 발광 소자의 측면 광을 광학 렌즈의 입사면으로 반사시켜 줄 수 있는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광 소자가 배치되는 반사 시트의 오픈 영역을 광학 렌즈의 입사면보다 작게 배치한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광 소자의 상면 및 측면으로부터 방출된 광을 광학 렌즈의 입사면으로 입사시켜 줄 수 있는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈 아래 및 발광 소자의 둘레에 배치되는 반사 시트를 회로 기판에 접착층으로 접착시킨 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광 소자의 둘레에 배치된 반사 시트를 광학 렌즈의 바닥 면보다 크게 배치하여, 광 분포를 개선시켜 줄 수 있는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 모듈은, 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 배치된 발광 소자; 상기 발광 소자 상에 배치된 광학 렌즈; 상기 광학 렌즈와 상기 회로 기판 사이에 배치된 반사 시트; 및 상기 반사 시트와 상기 회로 기판 사이에 배치된 접착층을 포함하며, 상기 광학 렌즈는 상기 발광 소자 상에 오목부를 갖는 입사면; 상기 입사면으로 입사된 광을 반사하는 반사면; 및 외측 둘레에 배치된 출사면을 포함하며, 상기 반사 시트는 상기 발광 소자가 배치된 오픈 영역을 포함하며, 상기 오픈 영역은 상기 발광 소자의 너비보다 넓고 상기 광학 렌즈의 입사면의 너비보다 좁은 너비를 갖는다.
실시 예는 광학 렌즈로부터 추출된 광에 의한 핫 스팟과 같은 노이즈를 줄일 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈 아래에 배치된 발광 소자의 측면 광의 경로를 변경하여, 광 분포를 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 회로 기판 상의 반사 시트를 광학 렌즈보다 크게 배치하여 광의 균일도를 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈를 갖는 발광 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 광학 렌즈와 같은 라이트 유닛의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 모듈을 갖는 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 평면도이다.
도 2는 도 1의 발광 모듈의 A-A측 단면도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대도이다.
도 4는 도 2의 발광 소자 및 회로 기판을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 13은 실시 예에 따른 반사 시트의 오픈 영역의 예들을 나타낸 도면들이다.
도 14는 도 2의 광학 렌즈를 나타낸 측 단면도이다.
도 15 및 도 16은 도 2의 발광 소자로부터 방출된 광의 추출 경로를 나타낸 도면이다.
도 17 내지 도 20은 실시 예에 따른 광학 렌즈의 입사 면의 예 및 이를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 도 2의 발광 모듈의 광학 렌즈의 사시도이다.
도 22는 도 12의 광학 렌즈의 측면도이다.
도 23은 도 2의 발광 모듈에 있어서, 발광 소자의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 24는 도 2의 발광 모듈에 있어서, 발광 소자의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 25 도 1의 발광 모듈을 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 26은 실시 예 및 비교 예의 광도를 비교한 그래프이다.
도 27의 (A)(B)는 실시 예 및 비교 예의 핫 스팟 현상을 비교한 도면이다.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 모듈을 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 평면도이며, 도 2는 도 1의 발광 모듈의 A-A측 단면도이고, 도 3은 도 2의 부분 확대도이며, 도 4는 도 2의 발광 소자 및 회로 기판을 나타낸 도면이다.
도 1내지 도 4를 참조하면, 발광 모듈(101)은 발광 소자(100), 상기 발광 소자(100) 상에 배치된 광학 렌즈(300), 상기 발광 소자(100) 아래에 배치된 회로 기판(400), 및 상기 발광 소자(100)의 둘레에 배치되고 상기 광학 렌즈(300)와 상기 회로 기판(400) 사이에 배치된 반사 시트(600)를 포함한다.
도 1과 같이, 발광 모듈(101)은 회로 기판(400) 상에 복수의 광학 렌즈(300)가 소정의 간격을 갖고 배열될 수 있다. 상기 회로 기판(400)과 상기 각 광학 렌즈(300) 사이에는 발광 소자(100) 및 반사 시트(600)가 배치된다. 상기 반사 시트(600)는 각 광학 렌즈(300)와 회로 기판(400) 사이에 배치되고 복수개가 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 너비(X2)는 상기 회로 기판(400)의 너비(X1)보다 넓고 상기 광학 렌즈(300)의 너비(W1)보다 넓게 배치된다. 이에 따라 상기 반사 시트(600)는 상기 광학 렌즈(300)의 둘레에서 입사되는 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 외 형상은 원 형상, 타원 형상 또는 다각형 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(100)는 회로 기판(400)으로부터 전원을 공급받아 동작하게 된다. 상기 광학 렌즈(300)는 발광 소자(100)로부터 방출된 광(light)을 입사받아 광의 경로를 변경한 후 외부로 추출시켜 줄 수 있다.
도 2 및 도 3과 같이, 상기 발광 소자(100)는 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 소자(100)는 II족-VI족 화합물 반도체 및 III족-V족 화합물 반도체 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 청색, 녹색, 청색, UV 또는 백색의 광 중 적어도 하나를 발광할 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)는 투광성 재료를 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 폴리카보네이트(PC), 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 실리콘 또는 에폭시 수지, 또는 글래스(Glass) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)는 굴절률이 1.4 내지 1.7 범위의 투명 재료를 포함할 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)는, 바닥 면(312)으로부터 광축(Y0) 방향으로 오목부(315)를 갖는 입사면(320), 상기 바닥 면(312) 및 상기 입사면(320)의 반대측에 배치된 반사면(330), 및 외측 둘레에 광이 투과되는 출사면(335)을 포함한다.
상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면(312)은 평탄한 면으로 배치되거나, 요철 면으로 배치될 수 있다. 상기 바닥 면(312)이 요철 면으로 배치된 경우, 광의 진행 경로를 변경시켜 줄 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320)은 바닥 면(312)의 센터 영역에 오목한 오목부(315)를 포함하며, 상기 오목부(315)는 상기 반사면(330) 방향으로 리세스(recess)되며 상기 입사면(320)의 중심 영역으로 갈수록 더 깊은 깊이를 가질 수 있다. 상기 입사면(320)은 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광이 입사된다. 상기 오목부(315)의 외 형상은 원 형상 또는 다각형 형상을 포함할 수 있다.
상기 입사면(320)의 너비(W3)는 상기 오목부(315)의 너비일 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 너비(D1)보다는 넓게 배치될 수 있다. 이러한 입사면(320) 및 오목부(315)는 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광이 용이하게 입사될 수 있는 크기를 갖는다. 상기 발광 소자(100)의 상면 전 영역은 상기 오목부(315)의 영역과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
상기 반사면(330)은 전 반사면으로 기능할 수 있으며, 상기 광학 렌즈(300)의 상면에서 입사면(320) 방향으로 오목하게 리세스되며 상기 발광 소자(100)에 인접할수록 깊이가 더 깊어지는 구조를 갖는다. 상기 반사면(330)은 상기 광학 렌즈(300)의 상면 전 영역에 배치되거나 상기 오목부(315)의 영역보다 넓은 영역으로 배치되어, 상기 입사면(320)을 통해 굴절된 광을 출사면(334)으로 반사시켜 줄 수 있다.
상기 출사면(335)은 광학 렌즈(300)의 몸체(310)의 외측 둘레에 배치되며, 상기 입사면(320)을 통해 입사된 광 및 상기 반사면(330)에 의해 반사된 광이 투과된다. 이러한 광학 렌즈(300)는 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 측 방향으로 반사하는 측 반사 렌즈로 정의될 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)는 돌출 구조(340)를 포함한다. 상기 돌출 구조(340)는 상기 광학 렌즈(300)의 출사면(335) 하부에 상기 출사면(335)보다 더 외측으로 돌출될 수 있다. 상기 돌출 구조(340)는 상기 출사면(335)의 하부 둘레 중 복수의 영역 또는 전 영역으로 돌출될 수 있다. 이러한 돌출 구조(340)는 광학 렌즈(300)의 사출 공정에서 사출물을 지지하는 역할로 이용될 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)는 하부에 배치된 지지 돌기(350)를 포함한다. 상기 지지 돌기(350)는 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면(312)으로부터 하 방향 즉, 회로 기판(400) 방향으로 돌출된다. 상기 지지 돌기(350)는 복수개가 서로 이격되어, 반사 시트(600)를 통해 회로 기판(400) 상에 고정되며, 상기 광학 렌즈(300)가 틸트되는 것을 방지할 수 있다.
상기 회로 기판(400) 상에는 하나 또는 복수의 발광 소자(100)가 배열되며, 상기 발광 소자(100)와 전기적으로 연결되는 회로 층을 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(400)은 수지 재질의 PCB, 금속 코어를 갖는 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사 시트(600)는 회로 기판(400)과 상기 광학 렌즈(300) 사이에 배치된다. 상기 반사 시트(600)는 오픈 영역(605)을 포함하며, 상기 오픈 영역(605)에는 상기 발광 소자(100)가 배치된다. 또한 상기 발광 소자(100)의 측면을 통해 방출된 광은 반사 시트(600)의 내 측면에 의해 반사되어, 상기 입사면(320)으로 입사될 수 있다.
상기 반사 시트(600)는, 예를 들어, PET poly(ethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PVC poly(vinyl chloride) 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 2와 같이, 상기 발광 소자(100)의 상면으로 방출된 광(L)은 광학 렌즈(300)의 입사면(320)으로 입사된 후 반사면(330)에 의해 반사되어 출사면(335)으로 추출되게 된다. 이러한 반사면(330)에 의해 반사된 광이 상기 광학 렌즈(300)의 외측 둘레에 배치된 출사면(335)으로 추출됨으로써, 광의 지향각 분포는 증가될 수 있다.
도 3과 같이, 상기 발광 소자(100)의 측면으로 방출된 광(L4,L5,L6)은 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605) 내에서 반사 시트(600)의 내측면에 의해 반사되거나 상기 회로 기판(400)의 상면에 의해 반사된 후, 상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320)으로 입사되고 반사면(330)에 의해 반사되어 외부로 추출될 수 있다.
도 3 및 도 4와 같이, 상기 반사 시트(600)는 상기 회로 기판(400)과 접착층(610)으로 접착될 수 있다. 상기 접착층(610)은 절연성 재질을 포함하며, 예컨대 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질을 포함하거나 양면 테이프로 이루어질 수 있다. 상기 접착층(610)은 상기 반사 시트(600)의 두께(T2)보다 얇을 수 있으며, 예컨대 30㎛ 내지 50㎛ 범위이거나, 상기 반사 시트(600)의 1/5 이하일 수 있다. 상기 접착층(610)의 두께가 상기 범위보다 두꺼운 경우 접착층(610)을 통한 광 손실이 발생될 수 있고, 상기 두께보다 얇은 경우 접착 효과가 저하되는 문제가 있다.
도 2와 같이, 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)의 너비(D2)는 상기 발광 칩(100A)의 너비(D1)보다는 넓게 배치될 수 있다. 상기 오픈 영역(605)은 탑뷰 형상 또는 외 형상이 상기 발광 소자(100)의 외곽 형상과 동일하거나 다른 형상을 포함할 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)의 너비(D2)는 상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320)의 너비(W3) 또는 오목부(315)의 너비보다 좁게 배치될 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)은 상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320)의 영역과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)은 탑뷰 형상 또는 외 형상이 원 형상, 다각형 형상, 곡면을 갖는 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)이 상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320) 아래에 배치됨으로써, 상기 반사 시트(600)는 상기 오픈 영역(605)을 통해 진행하는 광에 대해 상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320)으로 반사시켜 줄 수 있다. 또한 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)의 아래에는 보호층(도 4의 475)의 일부가 노출되며, 상기 보호층(475)의 일부는 상기 오픈 영역(605)으로 진행하는 일부 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 반사 시트(600)는 상기 발광 소자(100)의 측면으로 방출된 광의 손실을 방지하여, 발광 소자(100)의 주변부에서의 핫 스팟(hot spot) 현상을 개선시켜 줄 수 있다. 이러한 반사 시트(600)는 상기 발광 소자(100)의 측면으로 방출된 광이나 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면(312)를 거쳐 입사된 광을 반사시켜 준다.
상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)을 보면, 상기 반사 시트(600)는 상기 발광 소자(100)로부터 소정의 간격(G1)으로 이격될 수 있다. 상기 간격(G1)은 상기 발광 소자(100)를 탑재하기 위한 공정 마진일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 시트(600)와 상기 발광 소자(100) 사이의 간격(G1)은 예컨대, 70㎛ 이상 내지 상기 오목부(315)의 너비(W3) 미만의 범위일 수 있으며, 상기 간격(G1)이 상기 범위보다 좁은 경우 발광 소자(100)의 탑재에 어려움이 존재하게 되며, 상기 범위 보다 넓은 경우 상기 발광 소자(100)의 측면으로 방출된 광의 경로 제어가 어렵거나 입사면(320)이 아닌 영역으로 광이 입사되는 문제가 발생될 수 있다.
만약, 상기 발광 소자(100)의 둘레에 반사 시트(600)가 배치되지 않는 경우, 도 3과 같이 상기 발광 소자(100)의 측면을 통해 방출된 광(L7,L8)은 상기 회로 기판(400) 상에서 반사되거나 다른 경로로 진행하게 됨으로써, 균일한 광 분포를 제공하지 못하게 된다. 즉, 상기 발광 소자(100)의 측면으로 진행하는 광의 경로 제어가 어려워 원하지 않는 영역에 핫 스팟(hot spot) 현상이 발생될 수 있다. 실시 예는 발광 소자(100)에 와이어로 연결하지 않기 때문에, 상기 오픈 영역(605)의 외 형상이 발광 소자(100)의 외 형상과 동일한 형상으로 제공하거나, 일정 범위 내의 영역으로 제공할 수 있다.
상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)는 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 측면 광을 커버할 수 있는 높이로 배치될 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)는 상기 회로 기판(400)의 상면부터 상기 반사 시트(600)의 상면까지의 직선 거리일 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)는 도 4와 같이, 발광 칩(100A)의 상면 높이(T3) 이상일 수 있다. 도 4와 같이, 상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)는 상기 발광 칩(100A)의 상면 높이(T3)와 소정의 간격(T4)으로 이격될 수 있다.
상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)가 발광 칩(100A)의 상면보다 낮은 경우, 상기 반사 시트(600)의 상면과 상기 광학 렌즈(300) 사이의 영역을 통해 광이 누설되어 핫 스팟 현상이 발생될 수 있다. 이에 따라 상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)는 상기 발광 칩(100A)의 상면 이상으로 위치하여, 상기 발광 칩(100A)의 측면을 통해 방출된 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)는 상기 발광 칩(100A)의 상면 지점부터 100㎛ 이하의 간격(T4)의 차이로 배치될 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)는 예컨대 350㎛ 내지 400㎛ 범위일 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)가 상기 범위보다 낮은 경우 상기 반사 시트(600)와 광학 렌즈(300)의 바닥 면(312) 사이로 진행하는 광에 의해 핫 스팟 현상이 발생될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 광학 렌즈(300)의 입사면(320)에 직접 입사되는 광을 차단하게 되는 문제가 발생될 수 있다.
또한 도 4와 같이, 발광 소자(100)는 발광 칩(100A) 상에 형광체층(150)이 배치될 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)는 상기 발광 칩(100A)의 상면 높이(T3)보다 높고 상기 형광체층(150)의 상면 높이 이하일 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T1)가 상기 형광체층(150)의 상면 높이보다 높은 경우, 광학 렌즈(300)의 입사면(320)에 직접 입사될 수 있는 광까지 차단하게 되어, 광학 렌즈(300)의 설계에 어려움이 있다.
도 5와 같이, 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)은 탑뷰 형상 또는 외 형상이 다각형 형상 예컨대, 사각형 형상일 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)에 배치된 발광 소자(100)는 외 형상이 다각형 예컨대, 사각형 형상일 수 있다. 상기 오픈 영역(605)의 모서리 영역은 상기 발광 소자(100)의 모서리 영역과 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)와 상기 반사 시트(600) 사이의 간격(G1)은 서로 동일한 간격일 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자(100)와 상기 반사 시트(600) 사이의 간격(G1)이 서로 동일하다는 것은 발광 소자(100)의 네 측면과 상기 반사 시트(600)의 네 측면 사이의 간격들 중 적어도 2개 이상의 간격이 동일한 거리를 갖는 것으로 정의할 수 있다. 이러한 오픈 영역(605)과 발광 소자(100)의 외 형상이 동일한 형상을 갖고 있어, 광학 렌즈(300)를 통과한 광의 핫 스팟 발생을 억제할 수 있고 균일한 광 분포로 제공할 수 있다. 다른 예로서, 상기 오픈 영역(605)의 모서리 부분은 곡면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 6과 같이 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)은 상기 발광 소자(100)의 외 형상과 다른 형상으로서, 곡면을 갖는 형상 예컨대, 원 형상일 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 외 형상은 다각형 형상 예컨대, 사각형 형상을 포함한다. 상기 오픈 영역(605)의 너비 또는 직경은 상기 발광 소자(100)의 대각선 길이(D11)보다 넓을 수 있다. 상기 반사 시트(600)와 상기 발광 소자(100) 사이의 간격은 발광 소자(100)의 각 측면 중심에서 가장 크고 모서리에 인접할수록 가장 좁게 배치될 수 있다. 이러한 오픈 영역(605)이 곡면 즉, 상기 반사 시트(600)의 내측 곡면이 발광 소자(100)의 측면에 제공되므로, 상기 발광 소자(100)의 측면 광을 다른 경로로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)이 상기 발광 소자(100)의 하면 면적보다 큰 면적을 갖고 있으므로, 발광 소자(100)의 탑재가 용이한 효과가 있다.
도 7은 실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 도면이며, 도 8은 도 7의 반사 시트(600)의 상세 도면을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 반사 시트(600)는 회로 기판(400) 상에 배치되며, 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)에는 발광 소자(100)가 배치된다. 상기 반사 시트(600) 상에는 광학 렌즈(300)가 배치된다.
상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)은 상기 발광 소자(100)의 둘레에 배치되며, 상기 광학 렌즈(300)의 입사면(320)의 영역 아래에 배치된다. 이에 따라 발광 소자(100)의 측면으로 방출된 광은 상기 반사 시트(600)에 의해 입사면(320)으로 반사될 수 있다.
상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)의 둘레 면은 상기 반사 시트(600)의 상면에 대해 경사진 면(603)을 포함한다. 상기 경사진 면(603)의 각도(θ1)는 상기 반사 시트(600)의 상면에 대해 45도 내지 89도의 범위로 배치될 수 있으며, 상기 각도(θ1)가 상기 범위보다 작은 경우 광의 손실이 발생될 수 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 발광 소자(100)의 방향으로 재 반사되는 광이 증가될 수 있다. 상기 경사진 면(603)은 상기 반사 시트(600)와 접착층(610)의 두께 전체에 배치되거나, 상기 반사 시트(600)의 두께 전체에 배치될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 반사 시트(600)는 상기 오픈 영역(605)의 둘레에 상기 반사 시트(600)의 상면에 대해 경사진 영역(603)이 배치될 수 있다. 상기 경사진 영역(603)은 상기 오픈 영역(605)으로 갈수록 두께가 점차 얇아질 수 있다. 상기 경사진 영역(603)은 광학 렌즈(300)의 오목부(315)에 대응되는 크기 또는 상기 오목부(315)보다 작은 크기로 배치될 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 상면으로부터 1도 내지 30도의 범위의 각도(θ2)로 배치될 수 있다. 상기 각도(θ2)가 상기 범위보다 큰 경우 광학 렌즈의 오목부를 벗어난 영역으로 광을 반사시킬 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 광학 렌즈와 반사 시트의 사이의 영역으로 광이 입사될 수 있어 광 손실이 발생될 수 있다. 상기 경사진 영역(603)은 상기 반사 시트(600)의 두께 전체가 아닌 일부 예컨대 상부 두께를 이용하여 경사지게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 반사 시트(600)의 상부 두께는 상기 반사 시트(600)의 두께의 1/3 이상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 11을 참조하면, 반사 시트(600)는 오픈 영역(605)의 둘레에 단차 구조(604)를 포함한다. 상기 단차 구조(604)는 상기 오픈 영역(605)의 하부 너비보다 상부 너비가 넓게 배치될 수 있다. 상기 반사 시트(600)의 단차 구조(604)의 하부 높이(T5)는 도 4에 도시된 활성층(117)의 높이보다 낮게 배치될 수 있다. 이에 따라 발광 소자(100)로부터 측면과 반사 시트(600)의 내 측면과의 간격(G1, G11) 차이가 발생되고, 이러한 간격(G1,G11)에 의해 상기 발광 소자(100)의 측면으로부터 방출된 광은 서로 다른 경로로 반사될 수 있다. 즉, 상기 단차 구조(604)는 반사 시트(600)의 내 측면의 반사 면적을 증가시켜 줄 수 있다.
도 12를 참조하면, 반사 시트(600)는 제1층(601) 및 제2층(602)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2층(601,602)은 발광 소자(100)의 둘레에 배치되며 서로 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2층(601,602) 사이에는 접착제(미도시)가 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사 시트(600)의 상면 높이(T11)는 상기 발광 소자(100)의 상면보다 높게 배치될 수 있으며, 도 4의 광학 렌즈(300)의 바닥 면(312)에 접촉되지 않을 정도의 높이로 배치될 수 있다. 또한 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)의 너비(D2)는 도 4의 광학 렌즈(300)의 입사면(320)의 너비(W3)와 동일한 너비일 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면과 상기 반사 시트(600)의 상면이 인접하게 배치되므로, 발광 소자(100)의 측면을 통해 방출된 광이 상기 반사 시트(600)의 상면과 상기 광학 렌즈(300)의 바닥 면 사이의 영역을 통해 진행하는 것을 차단할 수 있다.
도 13을 참조하면, 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)은 서로 다른 곡률을 갖는 복수의 곡면(605A,605B)을 포함한다. 상기 오픈 영역(605)의 둘레는 상기 발광 소자(100)의 측면과 대응되는 제1곡률을 갖는 제1곡면(605A)과, 상기 발광 소자(100)의 모서리 영역과 대응되는 제2곡률을 갖는 제2곡면(605B)을 포함한다.
상기 제1곡면(605A)의 제1곡률은 상기 제2곡면(605B)의 제2곡률보다 클 수 있다. 이러한 발광 소자(100)의 외측 둘레에 서로 다른 곡률을 갖는 제1 및 제2곡면(605A,605B)을 배치하여, 발광 소자(100)의 측면과 상기 반사 시트(600)의 내 측면과의 간격 차이(G2,G3)가 크지 않게 할 수 있다. 이에 따라 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)에 의해 광 분포가 달라지는 것을 줄일 수 있다. 상기 제1 및 제2곡면(605A,605B)의 형상은 반구형 또는 타원 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 소자(100)에 대해 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 상기 발광 소자(100)는 발광 칩(100A)을 포함한다. 상기 발광 소자(100)는 발광 칩(100A)과 상기 발광 칩(100A) 상에 배치된 형광체층(150)을 포함할 수 있다. 상기 형광체층(150)은 청색, 녹색, 황색, 적색 형광체 중 적어도 하나 또는 복수를 포함하며, 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 형광체층(150)은 투광성 수지 재료 내에 형광체가 첨가된다. 상기 투광성 수지 재료는 실리콘 또는 에폭시와 같은 물질을 포함하며, 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 형광체층(150)은 상기 발광 칩(100A)의 상면에 배치되거나, 상기 발광 칩(100A)의 상면 및 측면에 배치될 수 있다. 상기 형광체층(150)은 상기 발광 칩(100A)의 표면 중에서 광이 방출되는 영역 상에 배치되어, 광의 파장을 변환시켜 줄 수 있다.
상기 형광체층(150)은 단층 또는 서로 다른 형광체층을 포함할 수 있으며, 상기 서로 다른 형광체층은 제1층이 적색, 황색, 녹색 형광체 중 적어도 한 종류의 형광체를 가질 수 있고, 제2층이 상기 제1층 위에 형성되며 적색, 황색, 녹색 형광체 중 상기 제1층과 다른 형광체를 가질 수 있다. 다른 예로서, 상기 서로 다른 형광체층은 3층 이상의 형광체층을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
다른 예로서, 상기 형광체층(150)은 필름 타입을 포함할 수 있다. 상기 필름 타입의 형광체층은 균일한 두께를 제공함으로써, 파장 변환에 따른 색 분포가 균일할 수 있다.
상기 발광 칩(100A)에 대해 설명하면, 상기 발광 칩(100A)은 기판(111), 제1반도체층(113), 발광 구조물(120), 전극층(131), 절연층(133), 제1전극(135), 제2전극(137), 제1연결 전극(141), 제2연결 전극(143), 및 지지층(140)을 포함할 수 있다.
상기 기판(111)은 투광성, 절연성 또는 도전성 기판을 이용할 수 있으며, 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 기판(111)의 탑 면 및 바닥 면 중 적어도 하나 또는 모두에는 복수의 볼록부(미도시)가 형성되어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 각 볼록부의 측 단면 형상은 반구형 형상, 반타원 형상, 또는 다각형 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 기판(111)은 발광 칩(100A) 내에서 제거될 수 있으며, 이 경우 상기 제1반도체층(113) 또는 제1도전형 반도체층(115)이 발광 칩(100A)의 탑 층으로 배치될 수 있다.
상기 기판(111) 아래에는 제1반도체층(113)이 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 II족 내지 V족 원소의 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 II족 내지 V족 원소의 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체를 이용한 반도체층 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖고, 버퍼층 및 언도프드(undoped) 반도체층 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판과 질화물 반도체층 간의 격자 상수의 차이를 줄여줄 수 있고, 상기 언도프드 반도체층은 반도체의 결정 품질을 개선시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 제1반도체층(113)은 형성하지 않을 수 있다.
상기 제1반도체층(113) 아래에는 발광 구조물(120)이 형성될 수 있다. 상기 발광 구조물(120)은 II족 내지 V족 원소 및 III족-V족 원소의 화합물 반도체 중에서 선택적으로 형성되며, 자외선 대역부터 가시 광선 대역의 파장 범위 내에서 소정의 피크 파장을 발광할 수 있다.
상기 발광 구조물(120)은 제1도전형 반도체층(115), 제2도전형 반도체층(119), 상기 제1도전형 반도체층(115)과 상기 제2도전형 반도체층(119) 사이에 형성된 활성층(117)을 포함하며, 상기 각 층(115,117,119)의 위 및 아래 중 적어도 하나에는 다른 반도체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1도전형 반도체층(115)은 제1반도체층(113) 아래에 배치되며, 제1도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(115)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(115)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 도펀트를 포함한다.
상기 활성층(117)은 제1도전형 반도체층(115) 아래에 배치되고, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함하며, 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaA, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2도전형 반도체층(119)은 활성층(117) 아래에 배치된다. 상기 제2도전형 반도체층(119)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(119)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(119)이 p형 반도체층이고, 상기 제1도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(120)은 다른 예로서, 상기 제1도전형 반도체층(115)이 p형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(119)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(119) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제3도전형 반도체층이 형성할 수도 있다. 또한 상기 발광 구조물(120)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.
상기 제2도전형 반도체층(119) 아래에는 전극층(131)이 형성된다. 상기 전극층(131)은 반사층을 포함할 수 있다. 상기 전극층(131)은 상기 발광 구조물(120)의 제2도전형 반도체층(119)에 접촉된 오믹 접촉층을 포함할 수 있다. 상기 반사층은 반사율이 70% 이상인 물질 예컨대, Al, Ag, Ru, Pd, Rh, Pt, Ir의 금속과 상기의 금속 중 둘 이상의 합금 중에서 선택될 수 있다. 상기 반사층의 금속은 상기 제2도전형 반도체층(119) 아래에 접촉될 수 있다. 상기 오믹 접촉층은 투광성 재질, 금속 또는 비 금속 재질 중에서 선택될 수 있다.
상기 전극층(131)은 투광성 전극층/반사층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 상기 투광성 전극층은 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. 상기 투광성 전극층의 아래에는 금속 재질의 반사층이 배치될 수 있으며, 예컨대 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 상기 반사층은 다른 예로서, 서로 다른 굴절률을 갖는 두 층이 교대로 배치된 DBR(distributed bragg reflection) 구조로 형성될 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(119) 및 상기 전극층(131) 중 적어도 한 층의 표면에는 러프니스와 같은 광 추출 구조가 형성될 수 있으며, 이러한 광 추출 구조는 입사되는 광의 임계각을 변화시켜 주어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 절연층(133)은 상기 전극층(131) 아래에 배치되며, 상기 제2도전형 반도체층(119)의 하면, 상기 제2도전형 반도체층(119) 및 상기 활성층(117)의 측면, 상기 제1도전형 반도체층(115)의 일부 영역에 배치될 수 있다. 상기 절연층(133)은 상기 발광 구조물(120)의 하부 영역 중에서 상기 전극층(131), 제1전극(135) 및 제2전극(137)을 제외한 영역에 형성되어, 상기 발광 구조물(120)의 하부를 전기적으로 보호하게 된다.
상기 절연층(133)은 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 및 황화물 중 적어도 하나로 형성된 절연물질 또는 절연성 수지를 포함한다. 상기 절연층(133)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(133)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 절연층(133)은 발광 구조물(120)의 아래에 플립 본딩을 위한 금속 구조물을 형성할 때, 상기 발광 구조물(120)의 층간 쇼트를 방지하기 위해 형성된다.
상기 절연층(133)은 서로 다른 굴절률을 갖는 제1층과 제2층이 교대로 배치된 DBR(distributed bragg reflector) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제1층은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 어느 하나이며, 상기 제2층은 상기 제1층 이외의 물질 중 어느 하나로 형성될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 또는 상기 제1층 및 제2층이 동일한 물질로 형성되거나 3층 이상의 층을 갖는 페어(Pair)로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 전극층은 형성하지 않을 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(115)의 일부 영역 아래에는 제1전극(135)이 배치되며, 상기 전극층(131)의 일부 아래에는 제2전극(137)이 배치될 수 있다. 상기 제1전극(135) 아래에는 제1연결 전극(141)이 배치되며, 상기 제2전극(137) 아래에는 제2연결 전극(143)이 배치된다.
상기 제1전극(135)은 상기 제1도전형 반도체층(115)과 상기 제1연결 전극(141)에 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극(137)은 상기 전극층(131)을 통해 상기 제2도전형 반도체층(119)과 제2연결 전극(143)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1전극(135) 및 제2전극(137)은 Cr, Ti, Co, Ni, V, Hf, Ag, Al, Ru, Rh, Pt, Pd, Ta, Mo, W 중 적어도 하나 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(135)과 상기 제2전극(137)은 동일한 적층 구조이거나 다른 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(135) 및 상기 제2전극(137) 중 적어도 하나는 암(arm) 또는 핑거(finger) 구조와 같은 전류 확산 패턴이 더 형성될 수 있다. 또한 상기 제1전극(135) 및 상기 제2전극(137)은 하나 또는 복수로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2연결 전극(141,143) 중 적어도 하나는 복수로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)은 전원을 공급하는 리드(lead) 기능과 방열 경로를 제공하게 된다. 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)은 원 형상, 다각 형상, 원 기둥 또는 다각 기둥과 같은 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1연결 전극(141) 및 제2연결 전극(143)은 금속 파우더의 재질 예컨대, Ag, Al, Au, Cr, Co, Cu, Fe, Hf, In, Mo, Ni, Si, Sn, Ta, Ti, W 및 이들 금속의 선택적 합금 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 제1연결 전극(141) 및 제2연결 전극(143)은 상기 제1전극(135) 및 제2전극(137)과의 접착력 향상을 위하여 In, Sn, Ni, Cu 및 이들의 선택적인 합금 중의 어느 한 금속으로 도금될 수 있다.
상기 지지층(140)은 열 전도성 재질을 포함하며, 상기 제1전극(135), 상기 제2전극(137), 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 지지층(140)의 하면에는 상기 제1 및 제2연결 전극(141,143)의 하면이 노출될 수 있다.
상기 지지층(140)은 발광 소자(100)를 지지하는 층으로 사용된다. 상기 지지층(140)은 절연성 재질로 형성되며, 상기 절연성 재질은 예컨대, 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지층으로 형성된다. 다른 예로서, 상기 절연성 재질은 페이스트 또는 절연성 잉크를 포함할 수 있다. 상기 절연성 재질의 재질은 그 종류는 polyacrylate resin, epoxy resin, phenolic resin, polyamides resin, polyimides rein, unsaturated polyesters resin, polyphenylene ether resin (PPE), polyphenilene oxide resin (PPO), polyphenylenesulfides resin, cyanate ester resin, benzocyclobutene (BCB), Polyamido-amine Dendrimers (PAMAM), 및 Polypropylene-imine, Dendrimers (PPI), 및 PAMAM 내부 구조 및 유기-실리콘 외면을 갖는 PAMAM-OS(organosilicon)를 단독 또는 이들의 조합을 포함한 수지로 구성될 수 있다. 상기 지지층(140)은 상기 절연층(133)과 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 지지층(140) 내에는 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물과 같은 화합물들 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다. 여기서, 상기 지지층(140) 내에 첨가된 화합물은 열 확산제일 수 있으며, 상기 열 확산제는 소정 크기의 분말 입자, 알갱이, 필러(filler), 첨가제로 사용될 수 있다. 상기 열 확산제는 세라믹 재질을 포함하며, 상기 세라믹 재질은 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic), 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic), 알루미나(alumina), 수정(quartz), 칼슘지르코네이트(calcium zirconate), 감람석(forsterite), SiC, 흑연, 용융실리카(fusedsilica), 뮬라이트(mullite), 근청석(cordierite), 지르코니아(zirconia), 베릴리아(beryllia), 및 질화알루미늄(aluminum nitride) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 세라믹 재질은 질화물 또는 산화물과 같은 절연성 물질 중에서 열 전도도가 질화물이나 산화물보다 높은 금속 질화물로 형성될 수 있으며, 상기 금속 질화물은 예컨대, 열 전도도가 140 W/mK 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 세라믹 재질은 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, BN, Si3N4, SiC(SiC-BeO), BeO, CeO, AlN와 같은 세라믹 (Ceramic) 계열일 수 있다. 상기 열 전도성 물질은 C (다이아몬드, CNT)의 성분을 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(100A)은 상기 회로 기판(400) 상에 플립 방식으로 탑재된다. 상기 회로 기판(400)은 금속층(471), 상기 금속층(471) 위에 절연층(472), 상기 절연층(472) 위에 복수의 리드 전극(473,474)을 갖는 회로 층(미도시) 및 상기 회로층을 보호하는 보호층(475)을 포함한다. 상기 금속층(471)은 방열 층으로서, 열 전도성이 높은 금속 예컨대, Cu 또는 Cu-합금와 같은 금속을 포함하며, 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
상기 절연층(472)은 상기 금속층(471)과 회로 층 사이를 절연시켜 준다. 상기 절연층은 에폭시, 실리콘, 유리섬유, 프리 프레그(prepreg), 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T)와 같은 수지 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 절연층(472) 내에는 금속 산화물 예컨대, TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 첨가제가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다른 예로서, 상기 절연층(472)은 그라핀과 같은 재질을 실리콘 또는 에폭시와 같은 절연 물질 내에 첨가하여 사용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 절연층(472)은 상기 금속층(471)이 양극 산화(anodizing) 과정에 의해 형성된 아노다이징(anodizing)된 영역일 수 있다. 여기서, 상기 금속층(471)은 알루미늄 재질이고, 상기 아노다이징된 영역은 Al2O3와 같은 재질로 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2리드 전극(473,474)은 발광 칩(100A)의 제1 및 제2연결 전극(141,143)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 및 제2리드 전극(473,474)과 상기 발광 칩(100A)의 연결 전극(141,143) 사이에는 전도성 접착제(461,462)가 배치될 수 있다. 상기 전도성 접착제(461,462)는 솔더 재질과 같은 금속 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1리드 전극(473) 및 제2리드 전극(474)은 회로 패턴으로서, 전원을 공급해 주게 된다.
상기 보호층(475)은 상기 회로층 상에 배치될 수 있다. 상기 보호층(475)은 반사 재질을 포함하며, 예컨대 레지스트 재질 예컨대, 백색 또는 녹색의 레지스트 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 보호층(475)은 반사층으로 기능할 수 있으며, 예컨대 흡수율보다 반사율이 더 높은 재질로 형성될 수 있다. 상기 보호층(475)의 일부는 상기 반사 시트(600)의 오픈 영역(605)에 노출되어, 입사되는 광을 반사시켜 줄 수 있다. 다른 예로서, 상기 보호층(475)은 광을 흡수하는 재질로 배치될 수 있으며, 상기 광 흡수 재질은 흑색 레지스트 재질을 포함하며, 상기 오픈 영역(605)을 통해 입사된 광을 흡수하여, 광 균일도에 영향을 주는 것을 차단할 수 있다.
도 14 내지 도 22를 참조하여, 광학 렌즈(300)의 일 예에 대해 설명하기로 한다.
도 14를 참조하면, 광학 렌즈(300)의 높이(h1)와 반사면(330)의 최고점과 최저점의 높이 차(h2)의 비율은 1 대 0.7 내지 1 대 1 미만일 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 높이(h1)는 광학 렌즈(300)의 바닥면(312)으로부터 광학 렌즈(300)의 반사면(330)의 최고점까지의 수직 거리이고, 상기 반사면(330)의 최고점과 최저점의 높이 차(h2)는 반사면(330)이 오목하게 형성된 깊이일 수 있는데 상세하게는 반사면(330)의 가장 높은 지점으로부터 가장 낮은 지점까지의 수직 방향의 거리일 수 있다.
상기 광학 렌즈(300)의 높이(h1)와 반사면(330)의 최고점과 최저점의 높이 차(h2)의 비율이 1 대 0.7보다 작으면 입사면(320)을 통해 입사된 광 중 반사면(330)에서 전반사되는 광의 양이 감소할 수 있다.
광학 렌즈(300)의 높이(h1)와 반사면(330)의 최고점과 최저점의 높이 차(h2)의 비율이 내지 1 대 1이면 광학 렌즈(300)의 반사면(330)이 플랫할 수 있고, 1 대 1을 초과하면 광학 렌즈(300)의 반사면(330)이 가운데가 볼록하게 되어, 입사된 광이 상기 반사면(330)을 통해 투과되거나 상기 반사면(330)에 의해 반사된 광이 상기 광학 렌즈(300)의 주변 영역에 집광되는 문제가 발생될 수 있다.
광학 렌즈(300)의 돌출 구조(340)는 상기 출사면(335)의 하부 외측으로 돌출되며, 복수의 영역 또는 상기 하부 둘레를 따라 배치될 수 있다. 상기 돌출 구조(340)는 광학 렌즈(300)의 사출 공정에서 사출 물을 지지하기 위한 구조물이거나, 바닥 면(312)의 외측을 더 연장시켜 줄 수 있다. 상기 광학 렌즈(300)의 하부에 형성된 오목부(315) 또는 입사면(320)의 너비(W3)는 발광 소자(100)의 너비보다 클 수 있다.
도 14 및 도 15을 참조하면, 광학 렌즈(300)에서 광이 입사되는 입사면(320)은 오목부(315)의 표면일 수 있는데, 발광 소자(100)의 중심과 마주하는 제1영역(R1), 가장 자리의 제3영역(R3), 및 제1영역(R1)과 제3영역(R3) 사이의 제2 영역(R2)을 포함할 수 있다. 상기 제1영역(R1)과 제2영역(R2) 및 제3영역(R3)의 곡률은 서로 다를 수 있다.
도 15 및 도 16과 같이, 발광 소자(100)로부터 반사면(330)의 중심을 연결하는 가상의 선을 중심축(Y0)이라 할 때, 제1영역(R1)이 중심축(Y0)과 이루는 각도(θa)는 0도 내지 45도 범위이고, 제2영역(R2)이 중심축과 이루는 각도(θb)는 30도 내지 80도 범위이고, 제3 영역(R3)이 중심축(Y0)과 이루는 각도(θc)는 60도 내지 90도 범위일 수 있다.
상기 제1 내지 제3영역(R1,R2,R3)으로 입사된 광(L1,L2,L3)은 굴절되어 진행될 수 있다. 상기 제1영역(R1)을 지나는 광(L1)과 제2영역(R2)을 지나는 광(L2)과 제3영역(R3)을 지나는 광(L3)의 굴절각이 서로 다를 수 있다.
상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광 중에서 제1영역(R1)을 통과하는 광(L1)은 중심축(Y0) 방향으로 굴절되고, 제1영역(R1)을 통과하는 광(L1)이 굴절 전에 중심축과 이루는 각도(θa)보다 굴절 후에 중심축과 이루는 각도(θa1)가 더 작을 수 있다.
또한, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광 중에서 제2영역(R2)을 통과하는 광(L2)은 중심축(Y0) 방향으로 굴절되고, 제2영역(R2)을 통과하는 광(L2)이 굴절 전에 중심축과 이루는 각도(θb)보다 굴절 후에 중심축(Y0)과 이루는 각도(θb1)가 더 작을 수 있다.
그리고, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광 중에서 제3 영역(R3)을 통과하는 광(L3)도 중심축(Y0) 방향으로 굴절되고, 제3영역(R3)을 통과하는 광(L3)이 굴절 전에 중심축과 이루는 각도(θc)보다 굴절 후에 중심축(Y0)과 이루는 각도(θc1)가 더 작을 수 있다.
상술한 광(L1, L2, L3)이 굴절 전, 후에 각각 중심축(Y0)과 이루는 각도의 변화를 굴절각이라 정의할 때, 굴절각은 광원으로부터 출사되어 제2영역(R2)을 통과하는 광이 가장 크고 제3영역(R3)을 통과하는 광이 더 작을 수 있다.
한편, 제1영역(R1)과 제2영역(R2) 및 제3 영역(R3) 중 적어도 하나는 양의 곡률을 가지거나 음의 곡률을 가질 수 있으며, 양의 곡률과 음의 곡률을 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들면, 도 17에 도시된 바와 같이 제1영역(R1)과 제2영역(R2) 및 제3 영역(R3)은 모두 양의 곡률을 가지거나, 도 18에 도시된 바와 같이 모두 음의 곡률을 가질 수 있다. 또한, 도 19에 도시된 바와 같이 제1영역(R1)과 제3영역(R3)은 양의 곡률을 가지고 제2영역(R2)은 음의 곡률을 가지거나, 도 20에 도시된 바와 같이 제1영역(R1)과 제3영역(R3)은 음의 곡률을 가지고 제2영역(R2)은 양의 곡률을 가질 수 있다. 이러한 광학 렌즈의 입사면에 음의 곡률 및 양의 곡률을 선택적으로 배치함으로써, 반사 시트의 오픈 영역으로부터 반사된 광의 입사받아 광 경로를 제어할 수 있다.
도 21과 같이, 광학 렌즈(300)의 반사면(330)은 상부의 중심이 함몰된 형상을 가질 수 있으며, 예컨대 반사면(330)의 중심으로 갈수록 더 깊은 깊이로 함몰될 수 있다.
도 22 및 도 1과 같이, 광학 렌즈(300)는 하부에 3개의 지지 돌기(350)에 대해 도시하였으나, 2개 또는 4개 이상으로 배치될 수 있다. 상기 3개의 지지 돌기(350)는 삼각형 형태로 배열되거나 다른 형태로 배열될 수 있다.
도 23을 참조하여 발광 모듈의 발광 소자의 다른 예를 설명하기로 한다. 도 23을 참조하면, 발광 소자(100)는 발광 칩(100B)과 회로 기판(400)은 연결 전극(161,162)으로 연결될 수 있으며, 상기 연결 전극(161,162)은 전도성 펌프 즉, 솔더 범프를 포함할 수 있다. 상기 전도성 펌프는 각 전극(135,137) 아래에 하나 또는 복수로 배열될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 24를 참조하여, 발광 소자의 다른 예를 설명하기로 한다.
도 24를 참조하면, 발광 소자(100)는 회로 기판(400)에 연결된 발광 칩(200A)을 포함한다. 상기 발광 소자(100)는 발광 칩(200A)의 표면에 배치된 형광체층(250)을 포함할 수 있다. 상기 형광체층(250)은 입사되는 광의 파장을 변환하게 된다. 상기 발광 소자(100) 상에는 도 4와 같이 광학 렌즈(도 4의 300)가 배치되어 상기 발광 칩(200A)으로부터 방출된 광의 지향 특성을 조절하게 된다.
상기 발광 칩(200A)은 발광 구조물(225), 및 복수의 패드(245,247)를 포함한다. 상기 발광 구조물(225)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체층 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체층 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 패드(245,247)는 상기 발광 구조물(225)의 반도체층에 선택적으로 연결되며, 전원을 공급하게 된다.
상기 발광 구조물(225)은 제1도전형 반도체층(222), 활성층(223) 및 제2도전형 반도체층(224)을 포함한다. 상기 발광 칩(200A)은 기판(221)을 포함할 수 있다. 상기 기판(221)은 상기 발광 구조물(225) 위에 배치된다. 상기 기판(221)은 예컨대, 투광성, 절연성 기판, 또는 전도성 기판일 수 있다. 이러한 구성은 도 4의 발광 구조물 및 기판에 대한 설명을 참조하기로 한다.
상기 발광 칩(200A)은 하부에 패드(245,247)가 배치되며, 상기 패드(245,247)는 제1 및 제2패드(245,247)를 포함한다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 발광 칩(200A)의 아래에 서로 이격되어 배치된다. 상기 제1패드(245)는 상기 제1도전형 반도체층(222)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2패드(247)는 제2도전형 반도체층(224)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)은 바닥 형상이 다각형 또는 원 형상이거나, 회로 기판(400)의 제1 및 제2리드 전극(415,417)의 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2패드(245,247) 각각의 하면 면적은 예컨대, 제1 및 제2리드 전극(415,417) 각각의 상면 크기와 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(200A)은 상기 기판(221)과 상기 발광 구조물(225) 사이에 버퍼층(미도시) 및 언도프드 반도체층(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(221)과 반도체층과의 격자 상수 차이를 완화시켜 주기 위한 층으로서, II족 내지 VI족 화합물 반도체 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층 아래에는 언도핑된 III족-V족 화합물 반도체층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(221)은 제거될 수 있다. 상기 기판(221)이 제거된 경우 형광체층(250)은 상기 제1도전형 반도체층(222)의 상면이나 다른 반도체층의 상면에 접촉될 수 있다.
상기 발광 칩(200A)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242) 각각은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 상기 발광 구조물(225)의 아래에 배치된 제1전극층(241); 및 상기 제1전극층(241) 아래에 배치된 제2전극층(242)을 포함할 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 전류를 확산시켜 주게 되며, 상기 제2전극층(241)은 입사되는 광을 반사하게 된다.
상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 금속 산화물 또는 금속 질화물로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층은 예컨대 ITO(indium tin oxide), ITON(ITO nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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) 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)의 하면과 접촉되며 반사 전극층으로 기능할 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 금속 예컨대, Ag, Au 또는 Al를 포함한다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)이 일부 영역이 제거된 경우, 상기 발광 구조물(225)의 하면에 부분적으로 접촉될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)의 구조는 무지향성 반사(ODR: Omni Directional Reflector layer) 구조로 적층될 수 있다. 상기 무지향성 반사 구조는 낮은 굴절률을 갖는 제1전극층(241)과, 상기 제1전극층(241)과 접촉된 고 반사 재질의 금속 재질인 제2전극층(242)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극층(241,242)은, 예컨대, ITO/Ag의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 제1전극층(241)과 제2전극층(242) 사이의 계면에서 전 방위 반사각을 개선시켜 줄 수 있다.
다른 예로서, 상기 제2전극층(242)은 제거될 수 있으며, 다른 재질의 반사층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층은 분산형 브래그 반사(distributed bragg reflector: DBR) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 분산형 브래그 반사 구조는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 유전체층이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 예컨대, SiO2층, Si3N4층, TiO2층, Al2O3층, 및 MgO층 중 서로 다른 어느 하나를 각각 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 전극층(241,242)은 분산형 브래그 반사 구조와 무지향성 반사 구조를 모두 포함할 수 있으며, 이 경우 98% 이상의 광 반사율을 갖는 발광 칩(200A)을 제공할 수 있다. 상기 플립 방식으로 탑재된 발광 칩(200A)은 상기 제2전극층(242)로부터 반사된 광이 기판(221)을 통해 방출하게 되므로, 수직 상 방향으로 대부분의 광을 방출할 수 있다. 또한 상기 발광 칩(200A)의 측면으로 방출된 광은 반사 시트(600)에 의해 광학 렌즈의 입사면 영역으로 반사될 수 있다.
상기 제3전극층(243)은 상기 제2전극층(242)의 아래에 배치되며, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)과 전기적으로 절연된다. 상기 제3전극층(243)은 금속 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제3전극층(243) 아래에는 제1패드(245) 및 제2패드(247)가 배치된다. 상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 제1 및 제2패드(245,247), 발광 구조물(225)의 층 간의 불필요한 접촉을 차단하게 된다. 상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1절연층(231)은 상기 제3전극층(243)과 제2전극층(242) 사이에 배치된다. 상기 제2절연층(233)은 상기 제3전극층(243)과 제1/2패드(245,247) 사이에 배치된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 제1 및 제2리드 전극(415,417)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제3전극층(243)은 상기 제1도전형 반도체층(222)과 연결된다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)는 상기 제1, 2전극층(241, 242) 및 발광 구조물(225)의 하부를 통해 비아 구조로 돌출되며 제1도전형 반도체층(222)과 접촉된다. 상기 연결부(244)는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)의 둘레에는 상기 제1절연층(231)의 일부(232)가 연장되어 제3전극층(243과 상기 제1 및 제2전극층(241,242), 제2도전형 반도체층(224) 및 활성층(223) 간의 전기적인 연결을 차단한다. 상기 발광 구조물(225)의 측면에는 측면 보호를 위해 절연 층이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2패드(247)는 상기 제2절연층(233) 아래에 배치되고 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제1 및 제2전극층(241, 242) 중 적어도 하나와 접촉되거나 연결된다. 상기 제1패드(245)는 상기 제2절연층(233)의 아래에 배치되며 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제3전극층(243)과 연결된다. 이에 따라 상기 제1패드(247)의 돌기(248)는 제1,2전극층(241,242)을 통해 제2도전형 반도체층(224)에 전기적으로 연결되며, 제2패드(245)의 돌기(246)는 제3전극층(243)을 통해 제1도전형 반도체층(222)에 전기적으로 연결된다.
상기 제1 및 제2패드(245,247)는 상기 발광 칩(200A)의 하부에 서로 이격되며, 상기 회로 기판(400)의 제1 및 제2리드 전극(415,417)와 대면하게 된다. 상기 제1 및 제2패드(245,247)에는 다각형 형상의 리세스(271,273)를 포함할 수 있으며, 상기 리세스(271,273)는 상기 발광 구조물(225)의 방향으로 볼록하게 형성된다. 상기 리세스(271,273)는 상기 제1 및 제2패드(245,247)의 두께와 같거나 작은 깊이를 갖고 형성될 수 있으며, 이러한 리세스(271,273)의 깊이는 상기 제1 및 제2패드(245,247)의 표면적을 증가시켜 줄 수 있다.
상기 제1패드(245) 및 제1리드 전극(415) 사이의 영역 및 상기 제2패드(247) 및 제2리드 전극(417) 사이의 영역에는 접합 부재(255,257)가 배치된다. 상기 접합 부재(255,257)는 전기 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 일부는 상기 리세스(271,273)에 배치된다. 상기 제1 및 제2패드(215,217)는 상기 접합 부재(255,257)가 리세스(271,273)에 배치되므로, 상기 접합 부재(255,257)와 제1 및 제2패드(245,247) 간의 접착 면적은 증가될 수 있다. 이에 따라 제1 및 제2패드(245,247)와 제1 및 제2리드 전극(415,417)가 접합되므로 발광 칩(200A)의 전기적인 신뢰성 및 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 접합 부재(255,257)는 솔더 페이스트 재질을 포함할 수 있다. 상기 솔더 페이스트 재질은 금(Au), 주석(Sn), 납(Pb), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 인듐(In), 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 접합 부재(255,257)는 열 전달을 회로 기판(400)에 직접 전도하기 때문에 열 전도 효율이 패키지를 이용한 구조보다는 개선될 수 있다. 또한 상기 접합 부재(255,257)는 발광 칩(200A)의 제1 및 제2패드(245,247)와의 열 팽창계수의 차이가 적은 물질이므로, 열 전도 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 접합 부재(255,257)는 다른 예로서, 전도성 필름을 포함할 수 있으며, 상기 전도성 필름은 절연성 필름 내에 하나 이상의 도전성 입자를 포함한다. 상기 도전성 입자는 예컨대, 금속이나, 금속 합금, 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도전성 입자는 니켈, 은, 금, 알루미늄, 크롬, 구리 및 탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도성 필름은 이방성(Anisotropic) 전도 필름 또는 이방성 도전 접착제를 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(200A)과 상기 회로 기판(400) 사이에는 접착 부재 예컨대, 열전도성 필름을 포함할 수 있다. 상기 열전도성 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부티렌테레프탈레이드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부티렌나프탈레이트 등의 폴리에스터 수지; 폴리이미드 수지; 아크릴 수지; 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴-스티렌 등의 스티렌계 수지; 폴리카보네이트 수지; 폴리락트산 수지; 폴리우레탄 수지; 등을 사용할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀 수지; 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드 등의 비닐 수지; 폴리아미드 수지; 설폰계 수지; 폴리에테르-에테르케톤계 수지; 알릴레이트계 수지; 또는 상기 수지들의 블렌드 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(200A)은 회로 기판(400)의 표면 및 발광 구조물(225)의 측면 및 상면을 통해 광을 방출함으로써, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 이러한 회로 기판(400) 상에 발광 칩(200A)을 직접 본딩할 수 있어 공정이 간소화될 수 있다. 또한 발광 칩(200A)의 방열이 개선됨으로써, 조명 분야 등에 유용하게 활용될 수 있다.
도 25는 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 표시 장치를 나타낸 측 단며도이다.
도 25를 참조하면, 표시 장치는 바텀 커버(710) 상에 발광 모듈(101)이 배치되며, 상기 발광 모듈(101) 상에 광학 시트(712,713,714) 및 표시 패널(715)을 포함한다. 상기 바텀 커버(710)는 방열을 위한 금속 또는 열 전도성 수지 재질을 포함할 수 있으며, 상기 발광 모듈(101)은 상기 바텀 커버(710) 상에 하나 또는 복수의 열로 배치될 수 있다. 상기 발광 모듈(101)은 발광 소자(100)에 의해 백색의 광이 방출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 시트(712,713,714)와 발광 모듈(101) 사이의 영역에는 도광층(711)이 배치될 수 있으며, 상기 도광층(711)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질로 형성될 수 있으며, 입사되는 광을 가이드하여 분산시켜 줄 수 있다. 상기 도광층(711)은 형성하지 않을 수 있다. 상기 광학 시트는(712,713,714)는 분산된 광을 모으는 프리즘 시트들(712, 713) 및 프리즘 시트들(712, 713)에 의하여 집광된 광을 다시 확산시키는 확산 시트(714)를 포함할 수 있다.
상기 광학 시트(712,713,714) 상에는 표시 패널(715)이 배치될 수 있다. 상기 표시 패널(715)은 입사되는 광에 의해 영상을 표시할 수 있다.
도 26은 실시 예, 비교 예1 및 2의 광 분포를 비교한 그래프이다.
도 26에서 비교 예 1은 발광 칩을 갖는 발광 소자 패키지 상에 광학 렌즈가 배치된 구조이며, 이러한 발광 소자 패키지는 측면이 아닌 상면을 통해서만 광이 추출된다. 비교 예2는 도 2의 구조에서 반사 시트가 제거된 구조이다. 실시 예의 발광 소자는 상면 및 측면을 발광하는 5면 발광으로서, 비교 예1 및 2에 비해 센터 영역에서 주변 영역으로 균일한 세기로 조절될 수 있다.
도 27의 (A)은 실시 예에 따른 화상을 나타낸 도면이며, (B)는 비교 예의 화상을 나타낸 도면이다. 비교 예는 도 2의 구조에서 반사 시트가 제거된 구조이다.
도 27의 (A)는 (B)와 같이 화상의 센터 영역의 주변에서 발생되는 핫 스팟 현상이 감소됨을 알 수 있다. 이러한 핫 스팟 현상은 발광 소자의 측면으로부터 발생된 광이 회로 기판의 상면에 의해 반사되어 발생된 것이며, 실시 예는 반사 시트로 발광 소자의 측면 광을 반사시켜 주어, 핫 스팟 현상을 제거한 화상을 제공할 수 있다.
또한 실시 에에 따른 발광 소자와 반사 시트가 없는 발광 소자(비교 예)의 광속 및 색 좌표는 다음의 표 1과 같다.
광속(lm)
Figure 112014118559772-pat00001
Cx
Figure 112014118559772-pat00002
Cy
기준 100% 0.000 0.000
실시 예 96.1% +0.004 +0.005
기준 발광 소자에 비해 실시 예에 따른 발광 소자로부터 방출된 광의 광속 및 색 좌표의 차이는 거의 없을 알 수 있다.
실시예에 따른 발광 모듈은 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 하나 또는 복수의 발광 모듈을 갖는 구조를 포함하며, 3차원 디스플레이, 각종 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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.
100: 발광 소자
100A,110B,200A: 발광 칩
101: 발광 모듈
150,250: 형광체층
300: 광학 렌즈
315: 오목부
320: 입사면
330: 반사면
335: 출사면
400: 회로 기판
600: 반사 시트
605: 오픈 영역
610: 접착층

Claims (14)

  1. 회로 기판;
    상기 회로 기판 상에 배치된 발광 소자;
    상기 발광 소자 상에 배치된 광학 렌즈;
    상기 광학 렌즈와 상기 회로 기판 사이에 배치된 반사 시트; 및
    상기 반사 시트와 상기 회로 기판 사이에 배치된 접착층을 포함하며,
    상기 광학 렌즈는 바닥면, 상기 발광 소자 상에 상기 바닥면으로부터 오목부를 갖는 입사면; 상기 입사면으로 입사된 광을 반사하는 반사면; 및 외측 둘레에 배치된 출사면을 포함하며,
    상기 반사 시트는 상기 발광 소자가 배치된 오픈 영역을 포함하며,
    상기 반사 시트의 오픈 영역은 상기 발광 소자의 너비보다 넓고 상기 광학 렌즈의 입사면의 너비보다 좁은 너비를 가지며,
    상기 광학 렌즈의 바닥면은 상기 반사 시트의 상면으로부터 이격되며,
    상기 회로 기판, 상기 발광소자, 및 상기 광학 렌즈는 광축 방향으로 중첩되며,
    상기 반사 시트는 제1방향으로 상기 광학 렌즈의 너비보다 넓고 상기 회로 기판의 너비보다 넓은 너비를 가지며,
    상기 회로 기판의 길이는 상기 회로 기판의 너비보다 크며,
    상기 제1방향은 광축에 수직하고 상기 회로 기판의 너비 방향이며, 상기 회로 기판의 길이 방향과 수직하며,
    상기 반사 시트의 내측 면은 상기 오픈 영역에 배치된 상기 발광 소자의 측면들과 대면하는 발광 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사 시트의 오픈 영역의 외 형상은 원 형상 또는 상기 발광 소자의 외 형상과 동일한 형상을 갖는 발광 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사 시트의 오픈 영역은 서로 다른 곡률을 갖는 복수의 곡면을 포함하며,
    상기 복수의 곡면은 상기 발광 소자의 측면에 대응되는 제1곡률을 갖는 제1곡면, 및 상기 발광 소자의 코너에 대응되는 제2곡률을 갖는 제2곡면을 포함하며,
    상기 제1곡면의 제1곡률은 상기 제2곡면의 제2곡률보다 큰 발광 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사 시트의 오픈 영역의 측면은 상기 발광 소자의 적어도 두 측면과 일정한 간격을 갖는 발광 모듈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사 시트의 내 측면은 상기 반사 시트의 상면에 대해 단차 구조 또는 경사면을 포함하는 발광 모듈.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로 기판은 금속층, 상기 금속층 상에 절연층, 상기 절연층 상에 상기 발광 소자에 전기적으로 연결된 복수의 리드 전극을 갖는 회로층을 포함하며,
    상기 발광 소자는 활성층을 갖는 발광 구조물; 상기 발광 구조물 상에 투광성 기판; 및 상기 발광 구조물 아래에 반사 전극층을 갖는 발광 칩을 포함하며,
    상기 반사 시트의 상면 높이는 상기 발광 칩의 상면보다 높게 배치되는 발광 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발광 소자는 상기 발광 칩의 표면에 배치된 형광체층을 포함하며,
    상기 반사 시트의 상면 높이는 상기 형광체층의 상면 높이 이하이며,
    상기 형광체층은 상기 발광 칩의 상면 및 측면에 배치되며,
    상기 광학 렌즈는 하부에 상기 반사 시트를 통해 상기 회로 기판에 결합된 복수의 지지 돌기를 포함하며,
    상기 복수의 지지 돌기는 상기 오픈 영역의 외측에 배치되는 발광 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 리드 전극은 상기 발광 칩 아래에 배치된 제1 및 제2리드 전극을 포함하며,
    상기 발광 칩의 하부는 상기 회로 기판의 제1리드 전극과 수직 방향으로 중첩되는 제1연결 전극, 및 상기 회로 기판의 제2리드 전극과 수직 방향으로 중첩되는 제2연결 전극을 포함하며,
    상기 제1리드 전극은 상기 발광 칩의 제1연결 전극과 전기적으로 연결되며,
    상기 제2리드 전극은 상기 발광 칩의 제2연결 전극과 전기적으로 연결되며,
    상기 회로 기판은 상기 반사 시트의 오픈 영역 아래에 배치된 반사 재질의 보호층을 포함하는 발광 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 회로 기판의 길이 방향으로, 상기 발광 소자, 상기 광학 렌즈 및 상기 반사 시트는 복수개가 이격되게 배치되는 발광 모듈.

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