KR20130030312A - 발광소자 패키지 - Google Patents

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KR20130030312A
KR20130030312A KR1020110093611A KR20110093611A KR20130030312A KR 20130030312 A KR20130030312 A KR 20130030312A KR 1020110093611 A KR1020110093611 A KR 1020110093611A KR 20110093611 A KR20110093611 A KR 20110093611A KR 20130030312 A KR20130030312 A KR 20130030312A
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안중인
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 발광소자 패키지는, 캐비티가 형성된 몸체와, 몸체에 배치되는 제1 및 제2 리드 프레임과, 제1 및 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결되며 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 형성된 제1 활성층을 포함한 발광소자와, 발광소자와 역병렬 연결되는 ESD 보호 소자를 포함하며, ESD 보호 소자는 제3 반도체층, 제4 반도체층, 및 제3 반도체층과 제4 반도체층 사이에 형성된 제2 활성층을 포함한다.

Description

발광소자 패키지{Light Emitting Device Package}
실시예는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 광의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모컨, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고 있으며, 점차 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.
보통, 소형화된 LED는 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 직접 장착하기 위해서 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있고, 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 표면실장소자 형으로 개발되고 있다. 이러한 표면실장소자는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.
한편, 발광 다이오드를 교류 전원에 연결하여 사용할 경우, 역방향 전위가 인가될 때 ESD(Electrostatic discharge)에 의한 발광 다이오드의 파손을 방지할 필요가 있다.
공개번호 10-2005-0098038 에서는, ESD 에 대해 발광 다이오드를 보호하기 위해서, 발광소자와 역병렬로 연결된 제너 다이오드를 포함한 발광소자 패키지에 대해 개시한다.
그러나, 제너 다이오드는 일반적으로 흑체로 기능하여 발광소자에서 생성된 광을 흡수하며, 아울러 별도의 소자를 제조할 필요로 인해 발광소자 패키지의 제조 단가가 증가할 수 있다.
한편, 기판상에 반도체층을 성장한 후 휘도 및 신뢰성 등에 관한 시험에서 소정의 조건을 충족하지 못한 반도체 웨이퍼는 폐기하게 되는데, 이는 발광소자 제조에 있어 경제성 저하의 요인이 된다.
실시예는 불량 웨이퍼를 활용한 ESD 소자를 발광소자와 역병렬 연결하여 발광 효율이 개선된 발광소자 패키지를 제공한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는, 캐비티가 형성된 몸체와, 몸체에 배치되는 제1 및 제2 리드 프레임과, 제1 및 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결되며 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 형성된 제1 활성층을 포함한 발광소자와, 발광소자와 역병렬 연결되는 ESD 보호 소자를 포함하며, ESD 보호 소자는 제3 반도체층, 제4 반도체층, 및 제3 반도체층과 제4 반도체층 사이에 형성된 제2 활성층을 포함한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 불량 웨이퍼를 활용한 ESD 소자를 발광소자와 역병렬 연결함으로써, ESD 소자에 의한 발광 효율 저하가 방지될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 ESD 소자의 크기를 임의에 따라 조절할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 불량이 발생한 웨이퍼를 활용함에 따라서 경제성이 개선될 수 있다.
도 1a 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 단면도,
도 1b 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 평면도,
도 1c 는 도 1a 에 나타난 A 영역을 나타낸 확대도,
도 2a 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 단면도,
도 2b 는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 평면도,
도 2c 는 도 2a 에 나타난 B 영역을 나타낸 확대도,
도 3 은 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 단면도,
도 4a 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 나타낸 사시도,
도 4b 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 나타낸 단면도,
도 5 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도, 그리고
도 6 은 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시예에서 발광소자의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
도 1a 는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이며, 도 1b 는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이고, 도 1c 는 도 1a 의 A 영역을 확대한 도면이다.
또한, 도 2a 는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이며, 도 2b 는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이고, 도 2c 는 도 2a 의 B 영역을 확대한 도면이다.
도 1a 내지 도 2c 를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 캐비티(120)가 형성된 몸체(110)와, 몸체(110)에 실장되는 제1 및 제2 리드 프레임(140, 150), 및 제1 및 제2 리드 프레임(140, 150)과 연결되는 발광소자(130), 및 ESD 소자(170)를 포함할 수 있다.
몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 몸체(110)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
몸체(110)의 내면은 경사면이 형성될 수 있다. 이러한 경사면의 각도에 따라 발광소자(130)에서 방출되는 광의 반사각이 달라질 수 있으며, 이에 따라 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다.
광의 지향각이 줄어들수록 발광소자(130)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 증가하고, 반대로 광의 지향각이 클수록 발광소자(130)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 감소한다.
한편, 몸체(110)에 형성되는 캐비티(120)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있으며, 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
수지층(미도시)은 발광소자(130)를 덮도록 캐비티(120)에 몰딩될 수 있다.
수지층(미도시)은 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티(120) 내에 소정의 수지물을 몰딩한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.
또한 수지층(미도시)은 형광체(미도시)를 포함할 수 있으며, 형광체(미도시)는 발광소자(130)에서 방출되는 광의 파장에 종류가 선택되어 발광소자 패키지(100)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.
이러한 형광체는 발광소자(130)에서 방출되는 광의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체중 하나가 적용될 수 있다.
즉, 형광체는 발광소자(130)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광소자(130)가 청색 발광 다이오드이고 형광체가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 청색 발광 다이오드에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색됨에 따라 발광소자 패키지(100)는 백색 빛을 제공할 수 있다.
이와 유사하게, 발광소자(130)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체를 혼용하는 경우, 발광소자(130)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하는 경우를 예로 들 수 있다.
이러한 형광체는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 형광체일 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(140, 150)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), 알루미늄(Al), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 철(Fe) 중에서 하나 이상의 물질 또는 합금을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(140, 150)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 제2 리드 프레임(140, 150)은 서로 이격되어 서로 전기적으로 분리된다. 발광소자(130)는 제1 리드 프레임(140) 상에 배치되며, 제1 리드 프레임(140)은 발광소자(130)와 직접 접촉하거나 또는 전도성을 갖는 재료(미도시)를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 리드 프레임(150)은 와이어(미도시)에 의해서 발광소자(130)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 따라서 제1 및 제2 리드 프레임(140, 150)에 전원이 연결되면 발광소자(130)에 전원이 인가될 수 있다. 한편, 수개의 리드 프레임(미도시)이 몸체(110)에 배치되고 각각의 리드 프레임(미도시)이 발광소자(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
발광소자(130)는 제1 및 제2 리드 프레임(140, 150)과 전기적으로 연결되며, 발광소자(130)는 일 예로 발광 다이오드일 수 있다.
발광소자(130)는 제1 리드 프레임(140) 상에 실장될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
발광 다이오드는 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 유색 발광 다이오드 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 다이오드일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 발광 다이오드는 한 개 이상 배치될 수 있다.
또한, 발광 다이오드는 그 전기 단자들이 모두 상부 면에 형성된 수평형 타입(Horizontal type)이거나, 또는 상, 하부 면에 형성된 수직형 타입(Vertical type), 또는 플립 칩(flip chip) 모두에 적용 가능하다.
이하에서는 수평형 타입의 발광소자(130)를 기준으로 설명한다.
발광소자(130)는 제1 반도체층(132), 제1 활성층(134), 및 제2 반도체층(136)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(132)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 제1 활성층(134)에 전자를 제공할 수 있다. 제1 반도체층(132)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제1 반도체층(132) 상에는 제1 활성층(134)이 형성될 수 있다. 제1 활성층(134)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.
제1 활성층(134)이 양자우물구조로 형성된 경우 예컨데, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1 -a- bN (0≤a≤1, 0 ≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 다중 양자우물구조를 갖을 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
제2 반도체층(136)은 활성층(124)에 정공을 주입하도록 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제2 반도체층(136)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤≤≤의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 제1 반도체층(132)이 p형 반도체층으로 구현되고, 제2 반도체층(136)이 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 제2 반도체층(136) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 발광 소자(100)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.
한편, 제1 활성층(134)과 제2 반도체층(136)은 일부가 제거되어 제1 반도체층(132)의 일부가 노출될 수 있고, 노출된 제1 반도체층(132) 상면을 통해 제1 반도체층(132)은 제2 리드 프레임과 연결될 수 있다. 한편, 제1 반도체층(132)과 제2 반도체층(136) 상에는 전극(미도시)이 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 한편, 제1 반도체층(132)과 제2 반도체층(136)은 제1 및 제2 와이어(162, 164)에 의해서 제1 및 제2 리드 프레임(140, 150)과 연결될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
제2 리드 프레임(150) 상에는 ESD 보호 소자(170)가 실장될 수 있다.
ESD 보호 소자(170)는 제3 반도체층(172), 제2 활성층(174), 및 제4 반도체층(176)을 포함할 수 있다. 여기서, 제3 반도체층(172), 제2 활성층(174), 및 제4 반도체층(176)은 상술한 발광소자(130)의 제1 반도체층(132), 제1 활성층(134), 및 제2 반도체층(136)과 동일할 수 있다. 즉, 제3 반도체층(172)은 n 형 반도체층일 수 있고, 제4 반도체층(176)은 p 형 반도체층일 수 있으며, 제2 활성층(174)은 다중 양자우물 구조를 가질 수 있다. 아울러, ESD 보호 소자(170)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.
ESD 보호 소자(170)는 발광소자(130)와 역병렬로 연결될 수 있다.
즉, 발광소자(130)의 제1 반도체층(132)과 ESD 보호 소자(170)의 제3 반도체층(172)이 n 형 반도체층으로 형성되고, 발광소자(130)의 제2 반도체층(136)과 ESD 보호 소자(170)의 제4 반도체층(176)이 p 형 반도체층으로 형성될 경우, 발광소자(130)의 제1 반도체층(132)과 ESD 보호 소자(170)의 제4 반도체층(176)이 전기적으로 연결되고, 발광소자(130)의 제2 반도체층(136)과 ESD 보호 소자(170)의 제3 반도체층(172)이 전기적으로 연결될 수 있다.
이때 발광소자(130)와 ESD 보호 소자(170)를 전기적으로 연결하는 연결 수단은 예컨대 와이어일 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
예컨대, 와이어 본딩을 통해 발광소자(130)와 ESD 보호 소자(170)를 연결할 경우, 발광소자(130)의 제1 반도체층(132)이 제1 와이어(162)에 제1 리드 프레임(140)과 연결되고, ESD 보호 소자(170)의 제4 반도체층(176)이 제3 와이어(182)에 의해 제1 리드 프레임(140)과 연결될 수 있다. 또한, 발광소자(130)의 제2 반도체층(136)이 제2 와이어(164)에 의해 제2 리드 프레임(150)과 연결되고, ESD 보호 소자(170)의 제3 반도체층(172)이 제4 와이어(184)에 의해 제2 리드 프레임(150)과 연결될 수 있다.
한편, 발광소자(130)와 마찬가지로, ESD 보호 소자(170)는 수직형 타입, 수평형 타입, 또는 플립 칩 모두 적용 가능하다.
예컨대, 도 1a 내지 도 1c 에서는 ESD 보호 소자(170)가 수평형 타입인 경우를 나타내며, 도 2a 내지 도 2c 에서는 ESD 보호 소자(170)가 수직형 타입인 경우를 나타낸다.
한편, 도 2a 내지 도 2c 에 도시된 바와 같이 ESD 보호 소자(170)가 수직형 타입인 경우 ESD 보호 소자(170)이 제2 리드 프레임(150) 상에 형성되며 제3 반도체층(172)과 제2 리드 프레임(150) 사이에 제4 반도체층(176)이 형성될 수 있다. 또한, 제4 반도체층(172)이 바닥면을 통해 제2 리드 프레임(150)과 연결되므로, 제4 와이어(184)의 형성이 생략될 수 있다.
ESD 보호 소자(170)가 발광소자(130)와 역병렬 연결됨으로써, 도 3a 및 도 3b 에 도시된 바와 같이 역전압 인가시 ESD 보호 소자(170)를 통해 전류 패스가 형성되어 역전압 인가시 ESD 에 의한 발광소자(130)의 파손이 방지될 수 있다. 따라서, 발광소자(130), 및 발광소자 패키지(100)의 신뢰성이 개선될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 ESD 보호 소자(170)는 발광소자(130)와 같은 구조를 갖는다. 따라서, 발광소자(130) 제조를 위해 성장 기판상에 반도체층을 성장한 후 소정의 테스트를 거쳐 발광 효율 및 신뢰성과 같은 소정의 조건을 충족하지 못한 반도체 웨이퍼를 활용할 수 있다. 따라서, 제너 다이오드와 같은 별도의 ESD 보호 소자의 제조가 불필요하게 되고 불량이 발생한 반도체 웨이퍼의 폐기 공정이 생략되어 발광소자 패키지(100) 제조 공정의 경제성이 개선될 수 있다.
한편, 일반적인 제너 다이오드는 발광소자(130)에서 생성된 광에 대하여 흑체로 기능하여 광 손실을 유발한다. 실시예에 따른 ESD 보호 소자(170)는 불량이 발생한 반도체 웨이퍼를 제너 다이오드 대신 사용하고, 발광소자(130)와 동일한 구조를 가지며, 광 흡수율이 제너 다이오드에 비해 작으므로, 발광소자 패키지(100)의 발광 효율이 개선될 수 있다. 또한, 불량이 발생한 반도체 웨이퍼를 제너 다이오드 대신 사용하므로, 원하는 크기 및 형태에 따라서 웨이퍼를 절단하여 활용할 수 있다.
또한, ESD 소자(170)를 수직형 타입으로 구성할 경우, ESD 보호 소자(170)를 발광소자(130)에 연결하기 위한 와이어 본딩이 1회로 축소되므로, 발광소자 패키지(100) 제조 공정이 단순화될 수 있다.
실시예에 따른 ESD 소자(170)를 적용한 발광소자 패키지(100)와, 종래 기술에 따라서 제너 다이오드를 적용한 발광소자 패키지를 비교하면 하기 표 1 과 같다.
비교 사항 실시예 종래기술
ESD 보호 소자 와이어 본딩 필요 수 1 2
광손실 작다 크다
경제성 크다 작다
발광 효율(종래기술 효율 100% 대비) 약 103 % 100%
도 3 은 실시예에 따른 발광소자 패키지(300)를 나타낸 단면도이다.
도 3 을 참조하면, 발광소자 패키지(300)는 광학 시트(390)를 포함할 수 있으며, 광학 시트(390)는 베이스부(392) 및 프리즘 패턴(394)을 포함할 수 있다.
베이스부(392)는 프리즘 패턴(394)를 형성하기 위한 지지체로서 열적 안정성이 우수하고 투명한 재질로 이루어진 것으로, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 및 폴리에폭시로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
또한, 베이스부(392)는 형광체(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로 베이스부(392)를 형성하는 재질에 형광체(미도시)를 골고루 분산시킨 상태에서 이를 경화하여 베이스부(392)를 형성할 수 있다. 이와 같이 베이스부(392)를 형성하는 경우는 형광체(미도시)는 베이스부(392) 전체에 균일하게 분포될 수 있다. 따라서, 발광소자 패키지(300)에 형광체를 포함하는 광학시트(390)를 부착하는 경우는, 발광소자 패키지(300)의 광의 균일도 및 분포도가 향상될 수 있다.
한편, 베이스부(392) 상에는 광을 굴절하고, 집광하는 입체 형상의 프리즘 패턴(394)이 형성될 수 있다. 프리즘 패턴(394)을 구성하는 물질은 아크릴 레진일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
프리즘 패턴(394)은 베이스부(392)의 일 면에서 일 방향을 따라 상호 인접하여 평행하게 배열된 복수의 선형 프리즘을 포함하며, 선형 프리즘의 축 방향에 대한 수직 단면은 삼각형일 수 있다.
프리즘 패턴(394)은 광을 집광하는 효과가 있기 때문에, 도 3의 발광소자 패키지(300)에 광학 시트(390)를 부착하는 경우는 광의 직진성이 향상될 수 있다.
한편, 프리즘 패턴(394)에는 형광체(미도시)가 포함될 수 있다.
형광체(미도시)는 분산된 상태로 프리즘 패턴(394)을 형성하는, 예를 들면 아크릴 레진과 혼합하여 페이스트 또는 슬러리 상태로 만든 후, 프리즘 패턴(394)을 형성함으로써 프리즘 패턴(394) 내에 균일하게 포함될 수 있다.
이와 같이 프리즘 패턴(394)에 형광체(미도시)가 포함되는 경우는 발광소자 패키지(300)의 광의 균일도 및 분포도가 향상됨은 물론, 프리즘 패턴(394)에 의한 광의 집광효과 외에 형광체(미도시)에 의한 광의 분산효과가 있기 때문에 발광소자 패키지(300)의 지향각을 향상시킬 수 있다.
도 4a는 실시예에 따른 발광소자 모듈을 포함하는 조명장치를 도시한 사시도이며, 도 4b는 도 4a의 조명장치의 C - C' 단면을 도시한 단면도이다.
즉, 도 4b는 도 4a의 조명장치(400)를 길이방향(Z)과 높이방향(X)의 면으로 자르고, 수평방향(Y)으로 바라본 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 조명장치(400)는 몸체(410), 몸체(410)와 체결되는 커버(430) 및 몸체(410)의 양단에 위치하는 마감캡(450)을 포함할 수 있다.
몸체(410)의 하부면에는 발광소자 모듈(440)이 체결되며, 몸체(410)는 발광소자 패키지(444)에서 발생한 열이 몸체(410)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 금속재질로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
발광소자 패키지(444)는 기판(442) 상에 다색, 다열로 배치되어 모듈을 이룰 수 있으며, 동일한 간격으로 배치되거나 또는 필요에 따라서 다양한 이격 거리를 가지고 배치될 수 있어 밝기 등을 조절할 수 있다. 이러한 기판(442)으로 MCPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 를 사용할 수 있다.
커버(430)는 몸체(410)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
커버(430)는 내부의 발광소자 모듈(440)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(430)는 발광소자 패키지(444)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(430)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(430)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다.
한편, 발광소자 패키지(444)에서 발생하는 광은 커버(430)를 통해 외부로 방출되므로, 커버(430)는 광투과율이 우수하여야 하며, 발광소자 패키지(444)에서 발생하는 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는 바, 커버(430)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen?Terephthalate;?PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate;?PC), 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
마감캡(450)은 몸체(410)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(450)에는 전원 핀(452)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명장치(400)는 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.
도 5는 실시예에 따른 광학시트를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 5는 에지-라이트 방식으로, 액정 표시 장치(500)는 액정표시패널(510)과 액정표시패널(510)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(570)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(510)은 백라이트 유닛(570)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(510)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(512) 및 박막 트랜지스터 기판(514)을 포함할 수 있다.
컬러 필터 기판(512)은 액정표시패널(510)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(514)은 구동 필름(517)을 통해 다수의 회로부품이 배치되는 인쇄회로기판(518)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(514)은 인쇄회로기판(518)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로기판(518)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(514)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(570)은 빛을 출력하는 발광소자 모듈(520), 발광소자 모듈(520)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(510)로 제공하는 도광판(530), 도광판(530)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(550, 566, 564) 및 도광판(530)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(530)으로 반사시키는 반사 시트(540)로 구성된다.
발광소자 모듈(520)은 복수의 발광소자 패키지(524)와 복수의 발광소자 패키지(524)가 배치되어 모듈을 이룰 수 있도록 PCB기판(522)을 포함할 수 있다.
한편, 백라이트유닛(570)은 도광판(530)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(510) 방향으로 확산시키는 확산필름(566)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(550)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(550)를 보호하기 위한 보호필름(564)을 포함할 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 광학시트를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다. 다만, 도 5에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.
도 6은 직하 방식으로, 액정 표시 장치(600)는 액정표시패널(610)과 액정표시패널(610)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(670)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(610)은 도 5에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
백라이트 유닛(670)은 복수의 발광소자 모듈(623), 반사시트(624), 발광소자 모듈(623)과 반사시트(624)가 수납되는 하부 섀시(630), 발광소자 모듈(623)의 상부에 배치되는 확산판(640) 및 다수의 광학필름(660)을 포함할 수 있다.
발광소자 모듈(623) 복수의 발광소자 패키지(622)와 복수의 발광소자 패키지(622)가 배치되어 모듈을 이룰 수 있도록 PCB기판(621)을 포함할 수 있다.
반사시트(624)는 발광소자 패키지(622)에서 발생한 빛을 액정표시패널(610)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.
한편, 발광소자 모듈(623)에서 발생한 빛은 확산판(640)에 입사하며, 확산판(640)의 상부에는 광학 필름(660)이 배치된다. 광학 필름(660)은 확산 필름(666), 프리즘필름(650) 및 보호필름(664)를 포함하여 구성된다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 몸체 130 : 발광소자
170 : ESD 보호 소자

Claims (9)

  1. 캐비티가 형성된 몸체;
    상기 몸체에 배치되는 제1 및 제2 리드 프레임;
    상기 제1 및 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결되며 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 형성된 제1 활성층을 포함한 발광소자;
    상기 발광소자와 역병렬 연결되는 ESD 보호 소자;를 포함하며,
    상기 ESD 보호 소자는,
    제3 반도체층, 제4 반도체층, 및 상기 제3 반도체층과 상기 제4 반도체층 사이에 형성된 제2 활성층을 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반도체층, 및 상기 제3 반도체층은 제1 도전형으로 도핑되는 발광소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 도전형은,
    n 형인 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반도체층, 및 상기 제4 반도체층은 제2 도전형으로 도핑되는 발광소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 도전형은,
    p 형인 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반도체층, 및 상기 제4 반도체층은 상기 제1 리드 프레임과 전기적으로 연결되며,
    상기 제2 반도체층, 및 상기 제3 반도체층은 상기 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 발광소자 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 반도체층과 상기 제1 리드 프레임을 연결하는 제1 와이어; 및
    상기 제2 반도체층과 상기 제2 리드 프레임을 연결하는 제2 와이어;를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제4 반도체층과 상기 제1 리드 프레임을 연결하는 제3 와이어; 및
    상기 제3 반도체층과 상기 제2 리드 프레임을 연결하는 제4 와이어;를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 ESD 소자는 상기 제2 리드 프레임 상에 형성되며,
    상기 제4 반도체층은 상기 제2 리드 프레임과 상기 제3 반도체층 사이에 형성되는 발광소자 패키지.
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