KR102544831B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시 예의 발광소자는 서로 전기적으로 이격된 제1 및 제2 리드 프레임; 제1 및 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결된 발광소자; 및 반사체 입자와 형광체를 포함하며, 발광소자를 덮는 몰딩부를 포함한다.
Description
실시 예는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
질화갈륨(GaN)의 금속 유기화학기상 증착법 및 분자선 성장법 등의 발달을 바탕으로 고휘도 및 백색광 구현이 가능한 적색, 녹색 및 청색 LED(Light Emitting Diode)가 개발되었다.
이러한 LED는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명, 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다. 이러한 LED 소자의 핵심 경쟁 요소는 고효율ㆍ고출력칩 및 패키징 기술에 의한 고휘도의 구현이다.
고휘도를 구현하기 위해서 광추출 효율을 높이는 것이 중요하다. 광 추출 효율을 높이기 위하여 플립칩(flip-chip) 구조, 표면 요철 형성(surface texturing), 요철이 형성된 사파이어 기판(PSS:Patterned Sapphire Substrate), 광결정 (photonic crystal) 기술 및 반사 방지막(anti-reflection layer) 구조 등을 이용한 다양한 방법들이 연구되고 있다.
전술한 발광소자가 실장되는 발광소자 패키지의 전기적 및 광학적 특성을 개선시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
도 1은 종래 발광소자 패키지의 단면도이다.
종래의 발광소자 패키지(10)는 제1 및 제2 리드 프레임(10, 20), 제1 및 제2 리드 프레임(10, 20) 상에 전기적으로 연결되어 배치되는 발광소자(30) 및 발광소자(30)를 덮고, 형광체(60)를 포함하는 몰딩부(40)를 포함한다.
종래의 발광소자 패키지(10)는 발광소자(30)로부터의 광이 몰딩부(40)를 투과하여 발광소자 패키지의 외부로 방출될 때, 몰딩부(40)에 포함된 형광체(60)가 발광소자(30)로부터 방출되는 제1 파장 영역의 광에 의해 여기되어 제2 파장 영역의 광을 방출할 수 있는데, 광효율을 향상시킬 수 없는 문제점이 있다.
실시 예는 발광소자 패키지 내에서 발광소자로부터 방출되는 광을 몰딩부에서 전반사 시킬 수 있는 발광소자 패키지를 제공한다.
실시 예의 발광소자 패키지는, 서로 전기적으로 이격된 제1 및 제2 리드 프레임; 상기 제1 및 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결된 발광소자; 및 반사체 입자와 형광체를 포함하며, 상기 발광소자를 덮는 몰딩부를 포함한다.
예를 들어, 상기 반사체 입자는 분산 브래그 반사층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사체 입자는 투광성 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사체 입자는 SiO2, SiN, AIN, ITO, TiO2, 또는 MgF2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사체 입자의 크기는 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
예를 들어, 상기 몰딩부는 제1 내지 제n(여기서, n은 2 이상의 양의 정수) 몰딩층을 포함하고, 상기 반사체 입자가 상기 각 몰딩층 위에 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 발광소자에서 방출되는 광을 몰딩부에서 전반사시켜 발광소자에서 방출되는 광이 형광체에 여기될 수 있는 확률을 극대화할 수 있다.
도 1은 종래 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 2는 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 3은 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 몰딩부 내에서 광의 방향을 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 2는 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 3은 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 몰딩부 내에서 광의 방향을 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2는 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 실시 예의 발광소자 패키지(100)는 제1 및 제2 리드 프레임(110, 120), 발광소자(130) 및 몰딩부(140)를 포함할 수 있다.
제1 리드 프레임(110) 및 제2 리드 프레임(120)은 서로 전기적으로 분리되며, 이격되어 배치될 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(110, 120)에 발광소자 (130)가 전기적으로 연결되어 배치될 수 있다. 그리고, 제1 리드 프레임(110) 및 제2 리드 프레임(120)은 발광소자(130)에 전원을 공급해 준다.
몰딩부(140)은 발광소자(130)를 보호하도록 발광소자(130)를 둘러싸 발광소자(130)를 덮도록 배치될 수 있고, 발광소자(130)로부터 방출되는 빛의 진로를 변경하여 렌즈로 작용할 수 있다.
또한, 몰딩부(140) 내에는 형광체(160)가 포함되어 발광소자(130)로부터 방출되는 제1 파장 영역의 빛에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 빛을 방출할 수도 있다.
그리고, 몰딩부(140)는 도시된 바와 같이 발광소자(150)와 대응하는 영역의 일부가 함몰된 돔(dome) 타입으로 이루어지거나, 발광소자 패키지의 광출사각을 조절하기 위하여 다른 형상으로 배치될 수도 있다.
발광소자(130) 위에는 형광체층이 위치할 수 있으며, 형광체층은 컨포멀 코팅(conformal coating) 방식의 일정한 두께로 배치되어 일정한 두께로 배치될 수 있으며, 형광체층의 작용은 상술한 몰딩부(140) 내에 형광체(160)가 배치되는 경우와 동일할 수 있다.
몰딩부(140)에는 형광체(160)와 함께 반사체 입자(150)가 포함될 수 있고, 반사체 입자(150)는 분산 브래그 반사층을 포함할 수 있다.
브래그 반사층은 서로 다른 굴절률을 가지는 물질로 이루어진 제1 층 및 제2 층이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다. 분산 브래그 반사층은 전기 절연 물질일 수 있다.
예컨대, 제1 층과 제2 층은 유전체층일 수 있고, 제1 층의 굴절률이 제2 층의 굴절률보다 더 클 수 있으며, 제1 층은 Si, TiO2, SiNx 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 제1 층에 비하여 굴절률이 작은 제2 층(150b)은 Al2O3, SiO2, SiNx 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 제1 층 및 제2 층 각각의 두께는 λ/4이고, λ는 발광 셀에서 발생하는 광의 파장일 수 있다.
또한, 반사체 입자(150)는 투광성 물질을 포함할 수 있으며, 반사체 입자(150)는 SiO2, SiN, AIN, ITO, TiO2 또는 MgF2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 몰딩부 내에서 광의 방향을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 발광소자에서 방출되는 광을 몰딩부 내의 반사체 입자(150)에 의해 전반사 시켜 상기 광이 형광체(160)에 여기될 수 있는 확률을 극대화시켜 줄 수 있다.
반사체 입자(150)의 크기는 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 여기서, 반사체 입자(150)의 크기 분산 브래그 반사층의 폭을 의미할 수 있다. 그리고, 반사체 입자(150)의 크기가 0.1㎛보다 작으면 반사체 입자(150)의 반사율이 낮을 수 있으며, 반사체 입자(150)의 크기가 5㎛보다 크면 형광체(160)로 이동할 수 있는 광을 반사체 입자(150)가 막을 수 있다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 발광소자 패키지(200)는 제1 및 제2 리드 프레임(210, 220), 발광소자(230) 및 몰딩부(240)를 포함할 수 있다.
제1 리드 프레임(210) 및 제2 리드 프레임(220)은 서로 전기적으로 분리되며, 이격되어 배치될 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(210, 220)에 발광소자 (230)가 전기적으로 연결되어 배치될 수 있다.
몰딩부(240)은 발광소자(230)를 보호하도록 발광소자(230)를 둘러싸 발광소자(230)를 덮도록 배치될 수 있다.
또한, 몰딩부(240) 내에는 형광체(260)가 포함되어 발광소자(230)로부터 방출되는 제1 파장 영역의 빛에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 빛을 방출할 수도 있다.
몰딩부(240)는 제1 내지 제n(여기서, n은 2 이상의 양의 정수) 몰딩층(214, 242, 243)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 몰딩부(240)는 3개의 몰딩층(214, 242, 243)을 포함하고, 제1 몰딩층(241), 제2 몰딩층(242) 및 제3 몰딩층(243)이 순차적으로 적층되어 배치될 수 있다. 그리고, 제1 몰딩층(241), 제2 몰딩층(242) 및 제3 몰딩층(243)의 두께는 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
각 몰딩층(214, 242, 243)에는 형광체(260)가 포함될 수 있고, 각 몰딩층(214, 242, 243)의 상단면에는 반사체 입자(250)가 배치될 수 있다.
반사체 입자(150)는 분산 브래그 반사층을 포함할 수 있다.
브래그 반사층은 서로 다른 굴절률을 가지는 물질로 이루어진 제1 층 및 제2 층이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다. 분산 브래그 반사층은 전기 절연 물질일 수 있다.
예를 들어, 제1 층의 굴절률이 제2 층의 굴절률보다 더 클 수 있으며, 제1 층은 Si, TiO2, SiNx 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 제1 층에 비하여 굴절률이 작은 제2 층(150b)은 Al2O3, SiO2, SiNx 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예들에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 반사체 입자가 굴절률이 서로 다른 제1 층과 제2 층 사이의 계면들 각각에서 빛의 굴절이 일어날 수 있어 몰딩부 내에서 발광소자로부터 방출된 광을 반사체 입자에서 반사시킴으로써 발광소자로부터 방출된 광이 형광체에 의해 여기될 수 있는 확률을 높여 광효율을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 장치로 구현될 수 있다.
여기서, 표시 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 상에 배치되는 반사판과, 광을 방출하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
또한, 조명 장치는 기판과 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열체, 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다.
해드 램프는 기판 상에 배치되는 발광 소자 패키지들을 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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: 발광소자 패키지 110: 제1 리드 프레임
120: 제2 리드 프레임 130: 발광소자
140: 몰딩부 150: 반사체 입자
160: 형광체
120: 제2 리드 프레임 130: 발광소자
140: 몰딩부 150: 반사체 입자
160: 형광체
Claims (6)
- 서로 전기적으로 이격된 제1 및 제2 리드 프레임;
상기 제1 및 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결된 발광소자; 및
반사체 입자와 형광체를 포함하며, 상기 발광소자를 덮는 몰딩부를 포함하고,
상기 반사체 입자는 분산 브래그 반사층을 포함하며,
상기 분산 브래그 반사층은, 상기 반사체 입자 내에서 교대로 적층되며 서로 다른 굴절률을 갖는 물질로 이루어진 제1 층 및 제2 층을 포함하는 발광소자 패키지. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 반사체 입자는 투광성 물질을 더 포함하는 발광소자 패키지. - 제1 항에 있어서,
상기 반사체 입자는 SiO2, SiN, AIN, ITO, TiO2, 또는 MgF2 중 적어도 하나를 더 포함하는 발광소자 패키지. - 제1 항에 있어서,
상기 반사체 입자의 크기는 0.1㎛ 내지 5㎛인 발광소자 패키지. - 제1 항에 있어서,
상기 몰딩부는 제1 내지 제n(여기서, n은 2 이상의 양의 정수) 몰딩층을 포함하고, 상기 반사체 입자가 상기 각 몰딩층 위에 배치되는 발광소자 패키지.
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