KR20120004601A - 발광 장치, 그의 제조 방법 및 조명 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 장치에 대한 것으로, 이 장치는 캐비티가 형성되어 있는 몸체, 상기 캐비티 내에 형성되는 발광 소자, 상기 캐비티의 측면에 형성되며, 씨드층 및 상기 씨드층을 도금하며 형성되는 도금층을 포함하며, 상기 도금층 표면에 복수의 볼록부를 포함하는 반사층 및 상기 발광 소자를 덮고, 상기 캐비티 내를 채우는 수지물을 포함한다. 따라서, 캐비티 측면 반사층에 볼록부를 형성하여 난반사를 유도함으로써 광 효율을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 발광 장치, 그의 제조 방법 및 조명 시스템에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성할 수 있다.
이러한 발광 다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광 장치로 이용되고 있으며, 발광 장치는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 발광 장치 및 그의 제조방법을 제공한다.
실시예는 광 효율이 향상된 발광 장치 및 그의 제조방법을 제공한다.
실시예는 캐비티가 형성되어 있는 몸체, 상기 캐비티 내에 형성되는 발광 소자, 상기 캐비티의 측면에 형성되며, 씨드층 및 상기 씨드층을 도금하며 형성되는 도금층을 포함하며, 상기 도금층 표면에 복수의 볼록부를 포함하는 반사층 및 상기 발광 소자를 덮고, 상기 캐비티 내를 채우는 수지물을 포함하는 발광 장치를 제공한다.
또한, 캐비티가 형성되어 있는 몸체의 상기 캐비티 측면에 씨드층을 형성하는 단계, 상기 씨드층 위에 도금을 수행하여 도금층을 형성하는 단계, 상기 도금층을 열처리하여 이온 마이그레이션에 의한 불규칙적인 복수의 볼록부를 형성하는 단계, 상기 캐비티 내에 발광 소자를 형성하는 단계 및 상기 캐비티 내에 상기 발광 소자를 덮도록 수지물을 형성하는 단계를 포함하는 발광 장치의 제공한다.
또한, 실시예는 도광판, 기판과 상기 기판 상에 배치되는 발광 장치로 구성되며, 상기 발광 장치에서방출된 빛이 상기 도광판의 일측면으로 조사되는 발광 모듈 및 상기 도광판 위에 배치되는 광학시트를 포함하고, 상기 발광 장치는 캐비티가 형성되어 있는 몸체, 상기 캐비티 내에 형성되는 발광 소자, 상기 캐비티의 측면에 형성되며, 씨드층 및 상기 씨드층을 도금하며 형성되는 도금층을 포함하며, 상기 도금층 표면에 복수의 볼록부를 포함하는 반사층 및 상기 발광 소자를 덮고, 상기 캐비티 내를 채우는 수지물을 포함하는 발광 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 캐비티 측면 반사층에 볼록부를 형성하여 난반사를 유도함으로써 광 효율을 높일 수 있다.
또한, 반사층의 볼록부 위에 형광층을 더 형성하여 광효율 및 색보정이 가능한 발광 장치를 제공할 수 있으며, 발광 소자에 무기 산화막을 형성함으로써 발광 소자를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 광 굴절을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 도 1에 도시되어 있는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시되어 있는 발광 장치의 발광 소자의 상세 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 발광 장치를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하는 사시도이다.
도 14는 본 발명에 따른 발광 장치를 포함하는 조명 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 광 굴절을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 도 1에 도시되어 있는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시되어 있는 발광 장치의 발광 소자의 상세 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 발광 장치를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하는 사시도이다.
도 14는 본 발명에 따른 발광 장치를 포함하는 조명 시스템을 설명하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 광 굴절을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 발광 장치(100)는 캐비티를 포함하는 몸체(110), 발광 소자(120), 수지물(125), 제1,2 도전 부재(132,134) 및 상기 캐비티(115) 내벽에 형성되어 있는 반사층(114,116)을 포함한다.
상기 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA), 액정폴리머(LCP), 신지오택틱폴리스티렌(SPS) 또는 세라믹(ceramics) 중 어느 하나의 재질을 포함하여 소정형상으로 사출 성형될 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 상기 몸체(110)의 상부(112)에는 컵 형상의 캐비티(115)가 일정 깊이로 형성된다. 캐비티(115)의 측면은 바닥면에 수직한 축을 기준으로 소정 각도만큼 경사지게 형성될 수 있다.
상기 몸체(110)에는 수평하게 배치되는 복수개의 제1,2 도전 부재(132,134)가 형성된다.
상기 제1,2 도전 부재(132,134)는 상기 캐비티(115) 내부에 노출되며 서로 전기적으로 분리된다. 제1,2 도전 부재(132,134)의 양 끝단은 몸체(110)의 외부로 노출되어 전극으로 이용된다. 제1,2 도전 부재(132,134)의 표면에는 반사 물질이 코팅될 수도 있다.
제 1 도전 부재(132)에는 발광 소자(120)가 다이 본딩될 수 있다. 발광 소자(120)는 적어도 하나의 와이어(122)를 통해 제1,2 도전 부재(132,134)에 연결될 수도 있다.
이러한 발광 소자(120)는 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드 등과 같은 유색의 발광 다이오드 중 적어도 하나를 포함하며, 적어도 하나의 자외선(UV) 발광 다이오드일 수 있다.
한편, 캐비티(115)의 측면에는 반사층(114,116)이 형성되어 있다.
이러한 반사층(114,116)은 구리 또는 니켈 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 씨드층(114) 및 씨드층(114) 위에 형성되어 있는 은도금층(116)을 포함하며, 은도금층(116)의 표면에는 불규칙적으로 배열되어 있는 복수의 볼록부가 형성되어 있다.
캐비티(115)의 영역에는 수지물(125)이 형성된다. 수지물(125)은 투명한 실리콘 또는 에폭시 재질을 포함하며, 형광체를 포함할 수도 있다.
수지물(125) 위에는 렌즈(도시하지 않음)가 형성될 수도 있다. 또한, 제1,2 도전 부재(132,134)는 발광 소자(120)의 보호를 위해 제너 다이오드(도시하지 않음)와 같은 보호 소자와 전기적으로 연결될 수도 있다.
이와 같이, 캐비티(115)의 측면에 불규칙적으로 산포되어 있는 복수의 볼록부가 형성되어 있는 경우, 도 3과 같이 발광 소자(120)에서 방출되는 빛의 산란도를 증가시켜 광 효율을 높일 수 있다.
즉, 도 2와 같이 반사층(114)의 표면에 볼록부가 형성되어 있지 않은 경우에는 발광 소자(120)에서 방출되는 빛(2A,2B)이 전반사되어 광효율이 낮아진다. 반면, 도 3과 같이 반사층(114,116) 표면에 복수의 볼록부가 형성되어 있는 경우, 빛(2C,2D)의 산란도가 증가하여 전반사를 줄일 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 8을 참고하여 제1 실시예에 따른 발광 장치를 제조하는 방법을 설명한다.
먼저, 도 4와 같이, 몸체(110)와 제1,2 도전 부재(132,134)를 함께 사출 성형하여 몸체(110)의 상부(112)에 의하여 캐비티(115)를 형성한다. 이러한 몸체(110)에는 제1,2 도전 부재(132,134) 와 전기적으로 연결되는 발광 소자(120)가 형성된다. 또한, 캐비티(115) 측면에 구리, 니켈 또는 이의 합금으로 씨드층(114)을 형성한다.
다음으로 도 5와 같이, 씨드층(114) 위에 은도금층(116)을 형성한다. 은도금층(116)은 전기도금, 데포지션 또는 프린팅하여 형성할 수 있으며, 기판(110)의 종류에 따라 일정 두께로 형성할 수 있다.
이러한 은도금층(116)을 열처리하면 도 6과 같이 은도금층(116)의 표면에 복수의 볼록부를 불규칙적으로 형성한다.
이때, 열처리 온도는 은 이온의 마이그레이션(migration)이 발생할 수 있도록 약 300℃ 내지 600℃의 범위를 충족하며, 열처리 공정은 약 30 내지 300 초 동안 수행된다.
열처리 온도가 높을수록 볼록부의 사이즈는 작아지고, 은도금층(116)의 두께가 얇을수록 볼록부의 사이즈는 작아지며, 볼록부의 사이즈가 작을수록 난반사가 많이 발생할 수 있다.
이와 같이 반사층(114,116)의 표면에 복수의 볼록부가 형성되면, 도 7과 같이 발광 소자(120)를 제1 도전 부재(132) 상에 형성하고, 도 8에 도시된 바와 같이 캐비티(115)를 형광체가 포함된 수지물(125)로 매립한다. 이때, 수지물(125)은 발광 소자(120)와 연결되는 와이어(122)가 끊어지지 않도록 보호할 수 있는 최소한의 두께를 갖도록 형성될 수도 있다. 즉, 도 8과 달리 수지물(125)이 캐비티(115)의 소정 높이까지만 매립될 수 있다.
이와 같이, 수지물(125)이 매립되면, 도 1의 발광 장치의 제조가 완료된다.
이러한 제조 방법은 이하에서 설명하는 제2 실시예 내지 제4 실시예 등에 모두 적용될 수 있다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참고하여 본 발명에 따른 제2 실시예를 설명한다.
도 9는 제2 실시예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이고, 도 10은 제2 실시예의 발광 소자에 대한 상세 단면도이다.
도 9에 도시되는 발광 소자(220)는 도전 부재(234)와의 전기적인 연결을 위한 하나의 와이어(222)가 형성되어 있다.
도 9를 참고하면, 제1 실시예에 따른 발광 장치(200)는 상부(212)가 개방된 캐비티(215)를 갖는 몸체(210), 제1,2 도전 부재(232,234), 제1,2 도전 부재(132,134)에 전기적으로 연결된 발광 소자(320), 캐비티(215)에 형성된 수지물(225)을 포함한다.
또한, 도 1과 같이 캐비티(215) 측면에 표면에 복수의 볼록부를 포함하는 반사층(214,216)이 형성된다.
몸체(210)는, 앞서 설명한 바와 같이, 실리콘 재료, 세라믹 재료, 수지 재료 중에서 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 예컨대, 실리콘(silicon), 실리콘 카바이드(silicon carbide: SiC), 질화 알루미늄(aluminum nitride; AlN), 폴리프탈아마이드(polyphthalamide : PPA), 고분자액정(Liquid Crystal Polymer : LCP) 중 적어도 한 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
또한, 몸체(210)는 단층 또는 다층 기판의 구조물로 형성되거나, 사출 성형될 수 있으며, 이러한 몸체(210)의 형상이나 구조물에 대해 한정하지는 않는다.
몸체(210)의 상부에는 개구부를 갖는 캐비티(215)가 형성된다. 캐비티(215)의 표면 형상은 오목한 컵 형상 또는 소정 곡률을 갖는 오목 튜브 형상으로 형성될 수 있으며, 그 표면 형상은 원형 또는 다각형 등으로 형성될 수 있으며, 이러한 형상은 변경될 수 있다.
캐비티(215)의 측면 몸체(210) 바닥면에 대해 외측으로 경사지게 형성될 수 있으며, 입사되는 광을 개구 방향으로 반사시켜 준다.
캐비티(215)의 측면에 형성되어 있는 반사층(214,216)은 도 1과 같이 씨드층(214) 및 은도금층(216)으로 형성될 수 있다.
씨드층(214)은 니켈 또는 구리를 포함하는 금속으로 형성될 수 있으며, 은도금층(216)의 표면에는 도 10과 같이 불규칙적으로 배열되어 있는 복수의 볼록부가 형성되어 발광 소자(220)로부터의 빛을 산란시킨다.
몸체(210)에는 양측으로 관통하는 제1,2 도전 부재(232,234)가 배치되며, 제1,2 도전 부재(232,234)는 몸체(210)의 바닥면에 배치되어 외부 전극으로 이용될 수 있다. 제1,2 도전 부재(232,234)는 리드 프레임 형태, 금속 박막 형태, 인쇄회로기판의 회로패턴 형태와 같이 형성될 수 있다.
발광 소자(220)는 제1 도전 부재(232)에 전도성 접착제로 부착되고, 와이어(222)로 제2 도전 부재(234)에 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 소자(220)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 탑재할 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 전극 위치에 따라 변경될 수 있다.
발광 소자(220)는 III족과 V족 원소의 화합물 반도체 예컨대 AlInGaN, InGaN, GaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, InGaAs 등의 계열의 반도체를 이용하여 제조된 반도체 발광소자를 선택적으로 포함할 수 있다.
또한, 각 발광 소자(220)는 청색 LED 칩, 황색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩, UV LED 칩, 호박색 LED 칩, 청-녹색 LED 칩 등으로 이루어질 수 있다.
캐비티(215)에는 수지물(225)이 형성된다. 수지물(225)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 수지 재료를 이용할 수 있다. 또한, 수지물(225)의 표면은 플랫 형태, 오목 형태, 볼록 형태로 형성될 수 있으며, 수지물(225) 위에 렌즈가 부착될 수도 있다.
수지물(225)에는 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수도 있다. 형광체는 황색 형광체이거나, 황색 형광체와 적색 형광체를 포함할 수 있다.
이러한 발광 소자(220)는 앞선 제1 실시예에서의 발광 소자(120)와 비교하여 수직형 발광 소자라고도 명명한다.
이러한 발광 소자(220)는 도 10과 같이 전도성 지지기판(221), 본딩층(223), 제2 도전형 반도체층(225), 활성층(227), 및 제1 도전형 반도체층(229)을 포함한다.
전도성 지지기판(221)은 금속 또는 전기 전도성 반도체 기판으로 형성될 수 있다.
기판(221) 위에는 III족-V족 질화물 반도체층이 형성되는 데, 반도체의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이러한 장비로 한정하지는 않는다.
전도성 지지기판(221) 위에는 본딩층(223)이 형성될 수 있다. 본딩층(223)은 전도성 지지기판(221)과 질화물 반도체층을 접착되도록 한다. 또한, 전도성 지지기판(221)은 본딩 방식이 아닌 도금 방식으로 형성될 수도 있으며, 이 경우 본딩층(223)은 형성되지 않을 수도 있다.
본딩층(223) 위에는 제2 도전형 반도체층(225)이 형성되며, 제2 도전형 반도체층(225)은 제1 도전 부재(232)와 접촉하여 전기적으로 연결된다.
제2 도전형 반도체층(225)은 III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(323)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba를 포함한다.
제2 도전형 반도체층(225)은 예컨대, NH3, TMGa(또는 TEGa), 및 Mg와 같은 p형 도펀트를 포함한 가스를 공급하여 소정 두께의 p형 GaN층으로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(225)은 소정 영역에 전류 확산(current spreading) 구조를 포함한다. 전류 확산 구조는 수직 방향으로의 전류 확산 속도보다 수평 방향으로의 전류 확산 속도가 높은 반도체층들을 포함한다.
전류 확산 구조는 예컨대, 도펀트의 농도 또는 전도성의 차이를 가지는 반도체층들을 포함할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(225)은 그 위의 다른 층 예컨대, 활성층(227)에 균일한 분포로 확산된 캐리어를 공급될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(225) 위에는 활성층(227)이 형성된다. 활성층(227)은 단일 양자 우물 또는 다중 양자 우물(MQW) 구조로 형성될 수 있다. 활성층(227)의 한 주기는 InGaN/GaN의 주기, AlGaN/InGaN의 주기, InGaN/InGaN의 주기, 또는 AlGaN/GaN의 주기를 선택적으로 포함할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(225)과 활성층(227) 사이에는 제2 도전형 클래드층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 제2 도전형 클래드층은 p형 GaN계 반도체로 형성될 수 있다. 제2 도전형 클래드층은 우물층의 에너지 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(227) 위에는 제1 도전형 반도체층(229)이 형성된다. 제1 도전형 반도체층(229)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. n형 반도체층은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등에서 적어도 하나를 첨가될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(225)은 예컨대, NH3, TMGa(또는 TEGa), 및 Si와 같은 n형 도펀트를 포함한 가스를 공급하여 소정 두께의 n형 GaN층을 형성할 수 있다.
또한, 제2 도전형 반도체층(229)은 p형 반도체층, 제1 도전형 반도체층(229)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 발광 구조물은 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. 이하, 실시 예의 설명을 위해 반도체층의 최상층은 제1도전형 반도체층을 그 예로 설명하기로 한다.
제1 도전형 반도체층(229) 위에는 제1 전극 또는/및 전극층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 전극층은 산화물 또는 질화물 계열의 투광층 예컨대, ITO(indium tin oxide), ITON(indium tin oxide nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(indium zinc oxide 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), IrOx, RuOx, NiO의 물질 중에서 선택되어 형성될 수 있다. 전극층은 전류를 확산시켜 줄 수 있는 전류 확산층으로 기능할 수 있다.
또한, 전극층은 반사 전극층일 수 있으며, 반사 전극층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 제1 전극은 단층 또는 다층 구조의 금속층을 포함할 수 있으며, 예컨대 금속층은 Ag, Ag alloy, Ni, Al, Al alloy, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나 또는 합금으로 형성될 수 있다.
이하에서는 도 11을 참고하여 본 발명의 제3 실시예에 대하여 설명한다.
도 11에 도시되는 발광 장치(300)는 도 1에 도시되어 있는 볼록부를 가지는 반사층(316) 위에 형광층(318)이 형성되어 있다.
상세히, 발광 장치(300)는 상부가 개방된 캐비티(315)를 갖는 몸체(310), 제1,2 도전 부재(332,334), 제1,2 도전 부재(332,334)에 전기적으로 연결된 발광 소자(320), 캐비티(315) 측면에 형성되는 반사층(314,316,318) 및 캐비티(315) 내부에 형성된 수지물(325)을 포함한다.
몸체(310), 제1,2 도전 부재(332,334), 발광 소자(320) 및 수지물(325)에 대한 설명은 제1 및 제2 실시예와 동일하다.
도 11과 같이, 캐비티(315)의 측면에 형성되어 있는 반사층(314,316,318)은 씨드층(314), 은도금층(316) 및 형광층(318)을 포함한다.
씨드층(314)은 니켈 또는 구리를 포함하는 금속으로 형성될 수 있으며, 은도금층(316)의 표면에는 도 10과 같이 불규칙적으로 배열되어 있는 복수의 볼록부가 형성되어 발광 소자(320)로부터의 빛을 산란시킨다.
이때, 발광 장치(300)는 은도금층(316) 위에 형광층(318)을 더 포함한다.
이러한 형광층(318)은 측면의 반사층(314,316,318)에서 발생하는 색 얼룩을 보정하는 것으로서, 발광 소자(320)의 발광 색에 따라 발생할 수 있는 색 얼룩을 보정하기 위한 녹색 또는 적색 형광체를 은도금층(316) 위에 도포함으로써 형성할 수 있다.
이와 같이, 캐비티(315) 측면에 복수의 볼록부를 가지는 반사층(314,316)을 포함하면서 볼록부 위에 형광층(318)을 더 포함하는 경우, 발광 소자(320)로부터의 빛을 복수의 볼록부에서 산란시키면서 발광 소자(320)와 반사층(314,316,318) 사이의 거리 및 발광 효율 등에 따른 색 얼룩을 보정할 수 있다.
이와 같은 형광층(318)의 형성은 제1 실시예 및 제2 실시예에서 설명하는 수평형 및 수직형 발광 소자를 가지는 발광 장치에 모두 적용 가능하다.
이하에서는 도 12를 참고하여 본 발명의 제4 실시예에 대하여 설명한다.
도 12에 도시되는 발광 장치(400)는 도 1과 같이 볼록부를 가지는 반사층(414,416)이 캐비티(415)의 측면에 형성되어 있으며, 발광 소자(420)의 상면 위에 무기 산화물층(430)이 더 형성되어 있다.
상세히, 발광 장치(400)는 상부가 개방된 캐비티(415)를 갖는 몸체(410), 제1,2 도전 부재(432,434), 제1,2 도전 부재(432,434)에 전기적으로 연결된 발광 소자(420), 캐비티(415) 측면에 형성되는 반사층(414,416) 및 캐비티(415) 내부에 형성된 수지물(425)을 포함한다.
몸체(410), 제1,2 도전 부재(432,434), 캐비티(415) 측면 및 수지물(425)에 대한 설명은 제1 및 제2 실시예와 동일하다.
도 12의 발광 소자(420)는 도전형 반도체층/전극층 위에 무기 산화물층(430)을 더 포함한다.
이러한 무기 산화물층(430)은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있으며, 절연막으로서 발광 소자(420)를 외부로부터 보호할 수 있다.
이와 같이, 캐비티(415) 측면에 복수의 볼록부를 가지는 반사층(414,416)을 포함하면서 발광 소자(420)에 무기 산화물층(430)을 더 포함하는 경우, 발광 장치(400) 내에서 발광 소자(420)를 용이하게 보호하면서 광 효율을 높일 수 있다.
이와 같은 무기 산화물층(430)의 형성은 제1 실시예 및 제2 실시예에서 설명하는 수평형 및 수직형 발광 소자를 가지는 발광 장치에 모두 적용 가능하며, 제3 실시예의 캐비티 측면에 형광층을 더 형성하는 구성도 적용 가능하다.
상술한 실시예에 따른 발광 장치는 백라이트 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등과 같은 조명 시스템으로 기능할 수 있다.
이하에서는 도 13 및 도 14를 참고하여 본 발명의 적용예를 설명한다.
도 13은 본 발명에 따른 발광 장치를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하는 사시도이다.
다만, 도 13의 백라이트 유닛(1100)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 한정되지 않는다.
도 13을 참조하면, 백라이트 유닛(1100)은, 바텀 커버(1140), 이 바텀 커버(1140) 내에 배치된 광 가이드 부재(1120), 이 광가이드 부재(1120)의 적어도 일 측면 또는 하면에 배치된 발광 모듈(1110)을 포함할 수 있다. 또한, 광가이드 부재(1120) 아래에는 반사 시트(1130)가 배치될 수 있다.
바텀 커버(1140)는 광가이드 부재(1120), 발광 모듈(1110) 및 반사 시트(1130)가 수납될 수 있도록 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으며, 금속 또는 수지로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 모듈(1110)은, 기판(700)에 탑재된 복수의 발광 장치(600)를 포함할 수 있다. 복수의 발광 장치(600)는 광가이드 부재(1120)에 빛을 제공한다.
도시된 것처럼, 발광 모듈(1110)은 바텀 커버(1140)의 내측면들 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있으며, 이에 따라 광가이드 부재(1120)의 적어도 하나의 측면으로 빛을 제공할 수 있다.
다만, 발광 모듈(1110)은 바텀 커버(1140) 내에서 광가이드 부재(1120)의 아래에 배치되어, 광가이드 부재(1120)의 밑면을 향해 빛을 제공할 수도 있다. 이는 백라이트 유닛(1100)의 설계에 따라 다양하게 변형 가능하다.
광가이드 부재(1120)는 바텀 커버(1140) 내에 배치될 수 있다. 광가이드 부재(1120)는 발광 모듈(1110)으로부터 제공받은 빛을 면광원화하여, 표시 패널(도시하지 않음)로 가이드할 수 있다.
이러한 광가이드 부재(1120)는, 예를 들어, 도광판(light guide panel, LGP) 일 수 있다. 이 도광판을 예를 들어, 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl metaacrylate, PMMA)와 같은 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 고리형 올레핀 공중합체(COC), 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나로 형성될 수 있다.
이 광가이드 부재(1120)의 상측에 광학 시트(1150)이 배치될 수 있다.
이 광학 시트(1150)는, 예를 들어, 확산 시트, 집광 시트, 휘도 상승 시트 및 형광 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(1150)이 확산 시트, 집광 시트, 휘도 상승 시트, 형광 시트가 적층되어 형성될 수 있다. 이 경우, 확산 시트(1150)는 발광 모듈(1110)에서 출사된 광을 고르게 확산시켜주고, 이 확산된 광이 집광 시트에 의해 표시 패널(도시하지 않음)로 집광될 수 있다. 이때, 집광 시트로부터 출사되는 광은 랜덤하게 편광된 광이다. 휘도 상승 시트는 집광 시트로부터 출사된 광의 편광도를 증가시킬 수 있다. 집광 시트는, 예를 들어, 수평 또는/및 수직 프리즘 시트일 수 있다. 그리고 휘도 상승 시트는, 예를 들어, 조도 강화 필름(dual brightness enhancement film) 일 수 있다. 또한, 형광 시트는 형광체가 푸함된 투광성 플레이트 또는 필름일 수 있다.
광가이드 부재(1120)의 아래에는 반사 시트(1130)가 배치될 수 있다. 반사 시트(1130)는 광가이드 부재(1120)의 하면을 통해 방출되는 빛을 광가이드 부재(1120)의 출사면을 향해 반사할 수 있다. 이 반사 시트(1130)는 반사율이 좋은 수지, 예를 들어, PET, PC, 폴리비닐클로라이드(poly vinyl chloride), 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 14는 본 발명에 따른 발광 장치를 포함하는 조명 시스템을 설명하는 도면이다. 다만, 도 14의 조명 시스템(1200)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 14를 참조하면, 조명 시스템(1200)은, 케이스 몸체(1210), 이 케이스 몸체(1210)에 설치된 발광 모듈(1230), 케이스 몸체(1210)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1220)를 포함할 수 있다.
케이스 몸체(1210)는 방열 특성이 양호한 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 또는 수지로 형성될 수 있다.
발광 모듈(1230)은, 기판(700) 및 이 기판(700)에 탑재되는 적어도 하나의 발광 장치(600)를 포함할 수 있다.
상기 기판(700)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB), 메탈 코아(metal core) PCB, 연성(flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
또한, 기판(700)은 빛을 효율적으로 반사하는 물질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
기판(700) 상에는 적어도 하나의 발광 장치(600)가 탑재될 수 있다.
발광 장치(600)는 각각 적어도 하나의 발광 소자(LED: Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 발광 소자는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 소자 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 소자를 포함할 수 있다.
발광 모듈(1230)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 소자, 적색 발광 소자 및 녹색 발광 소자를 조합하여 배치할 수 있다. 또한, 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광의 진행 경로 상에는 형광 시트가 더 배치될 수 있으며, 형광 시트는 상기 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광의 파장을 변화시킨다. 예를 들어, 발광 모듈(1230)에서 방출되는 광이 청색 파장대를 갖는 경우 형광 시트에는 황색 형광체가 포함될 수 있으며, 발광 모듈(1230)에서 방출된 광은 상기 형광 시트를 지나 최종적으로 백색광으로 보여지게 된다.
연결 단자(1220)는 발광 모듈(1230)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 도 14에 도시된 것에 따르면, 연결 단자(1220)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 연결 단자(1220)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
상술한 바와 같은 조명 시스템은 상기 발광 모듈에서 방출되는 광의 진행 경로 상에 광가이드 부재, 확산 시트, 집광 시트, 휘도 상승 시트 및 형광 시트 중 적어도 어느 하나가 배치되어, 원하는 광학적 효과를 얻을 수 있다.
도 13 및 도 14에서 설명하는 백라이트 유닛(1100) 및 조명 시스템(1200)은 본 발명의 도 1 내지 도 12에서 설명하고 있는 발광 장치(100,200,300,400)를 포함함으로써 우수한 광 효율을 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
발광 장치 100, 200, 300, 400
발광 소자 120, 220, 320, 420
몸체 110, 210, 310, 410
캐비티 115, 215, 315, 415
수지물 125, 225, 325, 425
발광 소자 120, 220, 320, 420
몸체 110, 210, 310, 410
캐비티 115, 215, 315, 415
수지물 125, 225, 325, 425
Claims (11)
- 캐비티가 형성되어 있는 몸체,
상기 캐비티 내에 형성되는 발광 소자,
상기 캐비티의 측면에 형성되며, 씨드층 및 상기 씨드층을 도금하며 형성되는 도금층을 포함하며, 상기 도금층 표면에 복수의 볼록부를 포함하는 반사층 및
상기 발광 소자를 덮고, 상기 캐비티 내를 채우는 수지물
을 포함하는 발광 장치. - 제1항에 있어서,
상기 블록부는 불규칙적으로 형성되는 발광 장치. - 제1항에 있어서,
상기 볼록부는 상기 도금층을 열처리하여 이온의 마이그레이션에 의해 형성되는 발광 장치. - 제1항에 있어서,
상기 씨드층은 구리 또는 니켈을 포함하며, 상기 도금층은 은을 포함하여 형성하는 발광 장치. - 제1항에 있어서,
상기 발광 장치는
상기 도금층 위에 형광체를 포함하는 형광층이 더 형성되어 있는 발광 장치. - 제1항에 있어서,
상기 발광 소자는 상부에 무기 산화물층을 포함하는 발광 장치. - 제6항에 있어서,
상기 무기 산화물층은 이산화티타늄을 포함하여 형성하는 발광 장치. - 캐비티가 형성되어 있는 몸체의 상기 캐비티 측면에 씨드층을 형성하는 단계,
상기 씨드층 위에 도금을 수행하여 도금층을 형성하는 단계,
상기 도금층을 열처리하여 이온 마이그레이션에 의한 불규칙적인 복수의 볼록부를 형성하는 단계,
상기 캐비티 내에 발광 소자를 형성하는 단계 및
상기 캐비티 내에 상기 발광 소자를 덮도록 수지물을 형성하는 단계
를 포함하는 발광 장치의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 열처리하는 단계는 300 내지 600℃에서 수행하는 발광 장치의 제조 방법. - 도광판;
기판과 상기 기판 상에 배치되는 발광 장치로 구성되며, 상기 발광 장치에서방출된 빛이 상기 도광판의 일측면으로 조사되는 발광 모듈; 및
상기 도광판 위에 배치되는 광학시트를 포함하고,
상기 발광 장치는 캐비티가 형성되어 있는 몸체, 상기 캐비티 내에 형성되는 발광 소자, 상기 캐비티의 측면에 형성되며, 씨드층 및 상기 씨드층을 도금하며 형성되는 도금층을 포함하며, 상기 도금층 표면에 복수의 볼록부를 포함하는 반사층 및 상기 발광 소자를 덮고, 상기 캐비티 내를 채우는 수지물을 포함하는 발광 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 도광판 아래에 반사 시트를 더 포함하는 발광 시스템.
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- 2010-07-07 KR KR1020100065180A patent/KR101693859B1/ko active IP Right Grant
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