KR20130074562A - 발광 모듈 - Google Patents

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KR20130074562A
KR20130074562A KR1020110142675A KR20110142675A KR20130074562A KR 20130074562 A KR20130074562 A KR 20130074562A KR 1020110142675 A KR1020110142675 A KR 1020110142675A KR 20110142675 A KR20110142675 A KR 20110142675A KR 20130074562 A KR20130074562 A KR 20130074562A
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light emitting
light
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emitting chip
lens
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정지은
이대희
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예에 따른 발광 모듈은 기판; 상기 기판 위에 돌출된 지지돌기; 상기 지지돌기의 둘레에 배치된 구 형상의 렌즈; 및 상기 지지돌기 위에 배치된 발광 칩을 포함하며, 상기 발광 칩은 상기의 렌즈의 중심부에 배치되며, 상기 지지돌기는 상기 발광 칩의 하면 너비 이하의 상면 너비를 포함한다.

Description

발광 모듈{LIGHT EMITTING MODULE}
실시 예는 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, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 새로운 구조의 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 기판 상에 발광 칩을 배치하고, 상기 발광 칩을 덮는 구 형상의 렌즈를 배치한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광 칩의 전 측면을 통해 광을 방출하는 구조를 갖는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광 칩이 렌즈의 중심부에 배치되도록 한 발광 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 모듈은 기판; 상기 기판 위에 돌출된 지지돌기; 상기 지지돌기의 둘레에 배치된 구 형상의 렌즈; 및 상기 지지돌기 위에 배치된 발광 칩을 포함하며, 상기 발광 칩은 상기의 렌즈의 중심부에 배치되며, 상기 지지돌기는 상기 발광 칩의 하면 너비 이하의 상면 너비를 포함한다.
실시 예는 새로운 구조의 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광 칩의 광 지향각을 개선한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 시스템의 신뢰성이 개선될 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 모듈의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 발광 모듈의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 5는 제3실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 6은 제4실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 7은 도 1의 발광 장치의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1의 발광 모듈을 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 발광 모듈을 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 1의 발광 모듈을 갖는 조명 장치를 나타낸 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. 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 예들에 따른 발광 소자 패키지를 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 모듈(10)은 기판(11); 상기 기판(11)으로부터 돌출된 지지돌기(13); 상기 지지돌기(13) 위에 배치된 발광 칩(14); 상기 발광 칩(14)을 밀봉하며 상기 발광 칩(14)의 적어도 일부를 반경으로 하는 렌즈(19)를 포함한다. 상기의 발광 모듈(10)은 기판(11) 상에 복수의 렌즈(19)가 배열된 구조를 포함한다.
상기 기판(11)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB), 실리콘(silicon) 또는 실리콘 카바이드(silicon carbide: SiC)와 같은 실리콘 계열, 질화 알루미늄(aluminum nitride; AlN)과 같은 세라믹 계열, 폴리프탈아마이드(polyphthalamide: PPA)와 같은 수지 계열, 고분자액정(Liquid Crystal Polymer), 바닥에 금속층을 갖는 PCB(MCPCB: Metal core PCB) 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이러한 재질로 한정하지는 않는다.
상기 기판(11)은 상부에 배치된 제1패드(11-1) 및 제2패드(11-2)를 포함하며, 상기 제1패드(11-1) 및 제2패드(11-2)는 상기 렌즈(19)의 영역 아래에 배치된다.
상기 제1패드(11-1) 및 제2패드(11-2)는 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 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 기판(11)은 상기 제1패드(11-1) 및 제2패드(11-2)를 갖는 회로 패턴과, 비아, 비아 홀, 쓰루 홀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 지지돌기(13)는 상기 기판(11) 상에 돌출되며, 제1패드(11-1)와 제2패드(11-2) 사이에 배치된다. 상기 지지돌기(13)는 기둥 형상 예컨대, 원 기둥 형상 또는 다각 기둥 형상을 포함한다. 상기 지지돌기(13)의 둘레 면은 상기 기판(11)의 상면에 대해 경사 예컨대, 90도 미만으로 경사지거나, 수직한 면으로 형성될 수 있다. 상기 지지돌기(13)는 하면 너비보다 상면 너비(D2)가 좁은 형상을 포함하며, 예컨대 사각형 또는 사다리꼴 형상을 포함한다.
상기 지지돌기(13)의 상면 너비(D2)는 상기 발광 칩(14)의 하면 너비(D1)보다 좁게 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 지지돌기(13)의 상면 면적은 상기 발광 칩(14)의 하면 면적보다 좁게 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 칩(14)의 하 방향으로 진행하는 일부 광은 상기 지지돌기(13) 이외의 영역 예컨대, D2 이외의 영역을 통해 방출될 수 있다. 상기 지지돌기(13)의 하면 너비는 상기 발광 칩(14)의 하면 너비(D1)와 같거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(14)은 상기 기판(11)과의 간격이 상기 렌즈(19)의 상면과의 간격이 동일하게 형성될 수 있다.
상기 지지돌기(13)의 에지 영역에는 상기 발광 칩(14)의 하면과 대응되어, 발광 칩(14)의 하면으로 방출된 광이 상기 지지돌기(13)의 측면으로 입사될 수 있다.
상기 지지돌기(13)는 열 전도를 위해 금속 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 Ag, Ag alloy, Ni, Al, Al alloy, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 지지돌기(13)는 비 금속 재질로 형성될 수 있으며, 비 금속 재질인 경우 투광성 재질 또는 비 투광성 재질을 포함하며, 예컨대 유리 재질, 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질, 폴리머 재질이거나, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 고 반사재질, PSG(photo sensitive glass), 플라스틱 재질, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 투광성 재질은 금속 산화물 또는 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 지지돌기(13) 또는 상기 지지돌기(13)의 상면에는 반사 물질을 포함할 수 있으며, 상기의 지지돌기(13)는 입사되는 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다.
상기 지지돌기(13)의 높이(T1)는 상기 렌즈(19)의 반경을 R1이라 할 때, 상기 렌즈(19)의 반경 보다는 작은 높이 예컨대, R1의 25-75% 범위로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(14)은 상기 지지돌기(13) 상에 접착제로 접착될 수 있다. 상기 접착제는 전도성 또는 절연성 접착제를 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(14)은 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 UV(Ultraviolet) LED칩, 적색 LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩과 같은 유색 LED 칩을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 발광 칩(14)은 상기 기판(11)의 상면에 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(14)으로부터 발생된 열은 상기 지지돌기(13)를 통해 전도될 수 있다. 상기 발광 칩(14)의 표면에 형광체가 도포될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 렌즈(19)는 상기 발광 칩(14)의 표면을 덮도록 형성되며, 예컨대 상기 발광 칩(14)의 6면 즉, 상면, 4측면 및 하면에 각각 접촉될 수 있다.
상기 렌즈(19)는 구 형상으로 형성되며, 그 재질은 투광성 재질이며 상기 발광 칩(14)의 반도체의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 상기 렌즈(19)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 재질로 형성될 수 있다. 상기 렌즈(19)의 하부는 상기 기판(11)의 상면과 평행하게 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(14)은 상기 렌즈(19)의 중심부에 배치되며, 상기 렌즈(19)의 중심은 상기 발광 칩(14)의 적어도 일부가 될 수 있다. 예컨대 상기 렌즈(19)의 중심은 상기 발광 칩(14)의 중심이거나, 상면 중심이거나 하면 중심일 수 있다. 상기 발광 칩(14)에서의 렌즈(19)의 반경 위치는, 상기 렌즈(19)의 표면에 접하는 지점부터 법선 방향으로 상기 발광 칩(14)의 중심까지의 최단 거리이거나, 상기 렌즈(19)의 표면에 접합하는 지점부터 법선 방향으로 상기 발광 칩(14)의 상면까지의 최단 거리일 수 있다.
상기의 발광 칩(14)으로부터 방출된 광은, 상기 지지돌기(13)가 투광성 재질인 경우 270도 초과 360도 이하 범위로 방출될 수 있으며, 상기 지지돌기(13)가 비 투광성 재질인 경우 270도 초과 330 이하의 범위로 방출될 수 있다.
상기의 발광 칩(14)이 렌즈(19)의 중심부에 배치됨으로써, 적어도 6 측면을 통해 광이 방출될 수 있어, 광의 지향각을 증가시켜 줄 수 있고, 광량도 개선시켜 줄 수 있다. 상기 발광 칩(14)의 하 방향으로 방출된 광은 상기의 지지돌기(13)의 둘레 면에 의해 재 반사됨으로써, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
도 2는 도 1의 발광 모듈의 다른 예이다.
도 2를 참조하면, 발광 모듈(10)은 기판(11)의 상면에 형성된 반사층(12)을 더 포함할 수 있다. 상기 반사층(12)은 금속 또는 비 금속 재질을 포함하며, 금속 재질인 경우 Ag, Ag alloy, Ni, Al, Al alloy, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 비 금속 재질인 경우 솔더 레지스트(PSR)로 형성될 수 있다.
상기 반사층(12)은 상기 기판(11)의 상면 영역 중에서 상기 지지돌기(13) 및 패드(11-1,11-2)들을 제외한 영역에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사층(12)에는 요철 패턴과 같은 러프니스가 형성될 수 있으며, 이러한 러프니스는 입사되는 광을 산란시켜 줄 수 있다.
도 3은 도 2의 발광 모듈의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 발광 모듈(10)은 기판(11); 상기 기판(11)으로부터 돌출된 지지돌기(13); 상기 지지돌기(13) 위에 배치된 발광 칩(14); 상기 발광 칩(14)을 밀봉하며 상기 발광 칩(14)의 적어도 일부를 반경으로 하는 렌즈(19); 상기 발광 칩(14)의 표면에 형광체층(18)을 포함한다.
상기 형광체층(18)은 상기 발광 칩(14)의 상면, 전 측면 및 하면 중 한 면 이상 또는 전 표면에 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(14)을 지지돌기(13) 상에 부착시킨 후 상기의 형광체층(18)을 도포할 수 있다. 또한 상기 발광 칩(14)을 지지돌기(13) 상에 부착하기 전에 상기 형광체층(18)을 도포하여, 형광체층(18)의 일부가 상기 발광 칩(14)과 상기 지지돌기(13) 사이에 배치되도록 할 수 있다.
상기의 형광체층(18)은 발광 칩(14)의 6측면 방향으로 방출된 광의 일부를 여기시켜 장 파장의 광으로 변환시켜 줄 수 있어, 전 영역에서의 색좌표 분포가 균일하게 나타날 수 있다.
상기 형광체층(18)에는 적어도 한 종류의 이상의 형광체가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 형광체는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체, 황색 형광체 중 적어도 한 종류를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 예컨대, YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 도면이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분에 대해서는 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 4를 참조하면, 발광 모듈(20)은 기판(11); 상기 기판(11)으로부터 돌출된 지지돌기(23); 상기 지지돌기(23) 위에 배치된 발광 칩(24); 상기 발광 칩(24)을 밀봉하며 상기 발광 칩(24)의 적어도 일부를 반경으로 하며 형광체(28)가 첨가된 렌즈(29)를 포함한다.
상기 형광체(28)는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체, 황색 형광체 중 적어도 한 종류를 포함할 수 있다. 상기 형광체(28)는 예컨대, YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기의 형광체(28)는 상기 렌즈(29)의 표면에 도포되거나, 상기 기판(11)의 상면에 도포될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 발광 칩(24)의 아래에 배치된 지지돌기(23)가 투광성 재질인 경우, 상기 지지돌기(23) 내에 형광체를 첨가시켜 줄 수 있다. 상기 렌즈(29)는 전 영역을 통해 균일한 색좌표 분포를 갖는 광을 방출할 수 있다.
상기의 지지돌기(23)의 하면 너비(D3)는 상면 너비(D4)보다 좁거나 같을 수 있으며, 상기 발광 칩(24)의 하면 너비는 상기 지지돌기(23)의 상면 너비(D4)와 동일하거나 더 넓거나 좁을 수 있다. 상기 지지돌기(23)의 높이(T2)는 렌즈 반경(R1)의 25-75% 범위로 형성될 수 있다.
도 5는 제4실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 발광 모듈(30)은 기판(11); 상기 기판(11)으로부터 돌출된 지지돌기(33); 상기 지지돌기(33) 위에 배치된 발광 칩(34); 상기 발광 칩(34)을 밀봉하며 전 반사면(39A)을 갖는 렌즈(39)를 포함한다. 상기 렌즈(39)는 구 형상을 갖고, 상부 중심부에 상기 발광 칩(34) 방향으로 오목한 적어도 하나의 전 반사면(39A)과, 상기 적어도 하나의 전 반사면(39A)에 연속적으로 연결되는 곡선으로 형성된 굴절면(39B)을 포함한다. 상기 전 반사면(39A)은 상기 발광 칩(34)으로부터 수직하게 입사된 광을 전 반사하게 되며, 상기 전 반사된 광은 굴절면(39B)에 의해 굴절되어 방출되거나, 기판(11)의 상면과 지지돌기(33)의 측면 등에 반사되어 외부로 추출될 수 있다.
여기서, 상기 발광 칩(34)의 적어도 한 표면에 접한 지점과, 상기 렌즈(39)의 굴절면(39B)의 어느 한 지점 사이의 최단 거리는 상기의 지지돌기(33)의 높이(T3)보다 더 높게 형성될 수 있다. 상기 지지돌기(33)의 높이(T3)는 렌즈 반경의 25-75% 범위로 형성될 수 있다.
상기의 발광 칩(34)의 광 지향각은 6 측면 방향으로 방출된 광과 상기 렌즈(39)의 전 반사면(39B)에 의해 반사된 광에 의해, 사이드 방향으로 진행하는 광량을 증가시켜 줄 수 있다.
도 6은 제4실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 발광 모듈(40)은 기판(11); 상기 기판(11)으로부터 돌출된 지지돌기(43); 상기 지지돌기(43) 위에 배치된 발광 칩(44); 상기 발광 칩(44)으로부터 이격되며 중심부에 상기 발광 칩(44)이 배치된 렌즈(49); 상기 발광 칩(44)과 상기 렌즈(49) 사이에 투광층(42)을 포함한다.
상기 투광층(42)은 굴절률이 상기 렌즈(49)보다 높은 공기와 같은 매질이거나, 상기 발광 칩(44)의 반도체층과 상기 렌즈(49) 사이의 굴절률을 같은 수지층일 수 있다. 상기의 공기와 같은 매질은 광을 확산시켜 렌즈(49)로 전달할 수 있으며, 상기 수지층은 입사된 광을 렌즈(49)로 굴절시켜 전달할 수 있다. 상기 투광층(42)의 반경(R2)은 상기 렌즈(49)의 반경보다 작게 예컨대, 렌즈 반경의 30-50% 범위로 형성되며, 상기 지지돌기(43)의 높이(T4)은 렌즈 반경의 25-75% 범위로 형성될 수 있다. 상기 투광층(42)의 영역 내에는 상기 지지돌기(43)와 상기 발광 칩(44)을 포함하게 된다.
상기 렌즈(49)의 내면에 접하는 한 지점은 법선 방향으로 상기 발광 칩(44)의 일부를 반경(R2)으로 할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 렌즈(49)에는 형광체가 첨가될 수 있으며, 다른 확산제가 첨가될 수 있다.
상기 렌즈(49)는 상기 투광층(42)의 둘레에 구 형상으로 배치되어, 발광 칩(44)의 전 측면으로 방출된 광을 효과적으로 추출시켜 줄 수 있다.
<발광 칩>
실시 예에 따른 발광 칩은 도 7을 참조하여, 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 발광 칩(14)은 성장 기판(1), 버퍼층(2), 제1도전형 반도체층(3), 활성층(4), 제2도전형 반도체층(5), 투광성 전극층(6), 제1 전극(7), 및 제2전극(8)을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(3), 활성층(4) 및 제2도전형 반도체층(5)은 발광 구조물로 정의될 수 있다.
상기 성장 기판(1)은 투광성, 절연성 기판, 또는 전도성 기판일 수 있으며, 예컨대 사파이어 기판(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga2O3, 그리고 GaAs으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 성장 기판(1)은 성장 기판일 수 있으며, 상기 성장 기판 위에는 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체로 성장될 수 있다.
상기 버퍼층(2)은 상기 성장 기판(1)과 반도체와의 격자 상수 차이를 완화시켜 주기 위한 층으로서, 2족 내지 6족 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(2)위에는 n형 및 p형 도펀트를 도핑하지 않은 3족-5족 화합물 반도체층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 버퍼층(2) 위에는 제1도전형 반도체층(3)이 형성되고, 상기 제1도전형 반도체층(3) 위에는 활성층(4)이 형성되며, 상기 활성층(4) 위에는 제2도전형 반도체층(5)이 형성된다.
상기 제1도전형 반도체층(3)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형이 N형 반도체인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 N형 도펀트를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(4)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 활성층(4)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자 선 구조, 양자 점 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(4)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층의 주기, 예를 들면 InGaN 우물층/GaN 장벽층 또는 InGaN 우물층/AlGaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
상기 활성층(4)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층이 형성될 수 있으며, 상기 도전형 클래드층은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있다.
상기 활성층(4) 위에는 상기 제2도전형 반도체층(5)이 형성되며, 상기 제 2도전형 반도체층(5)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2도전형이 P형 반도체인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 Mg, Ze 등과 같은 P형 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(5)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 제2도전형 반도체층(5) 위에는 제3도전형 반도체층 예컨대, N형 반도체층이 형성될 수 있다. 상기 발광 구조물(135)은 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합, P-N-P 접합 구조 중 적어도 하나가 형성될 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(5) 위에는 투광성 전극층(6)이 형성될 수 있으며, 그 재질은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함한다. 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) 등에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(3) 위에는 제1전극(7)이 형성되며, 제2도전형 반도체층(5) 위에는 제2전극(8)이 형성될 수 있다. 상기 제1전극(7) 및 제2전극(8)은 도 1에 도시된 바와 같이, 와이어(35,36)를 통해 다른 기판(11)의 금속층(11-1,11-2)에 연결될 수 있다.
<조명 시스템>
상기에 개시된 실시 예(들)의 발광 모듈은는 라이트 유닛 등과 같은 조명 시스템에 제공될 수 있다. 상기의 실시 예 중 선택된 발광 소자를 조명 시스템에 적용될 수 있다. 실시 예에 따른 라이트 유닛은 복수의 발광 소자가 배열된 구조를 포함하며, 도 8 및 도 9에 도시된 표시 장치, 도 10에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 8은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 실시 예에 따른 발광 모듈(100)과, 상기 도광판(1041) 아래에 반사부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(100) 및 반사부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사부재(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051) 및 발광 모듈(100)은 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 발광모듈(100)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(100)은 바텀커버(1011) 내에 적어도 하나가 배치되며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(100)은 기판(11)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 칩을 몰딩한 렌즈(19)를 포함하며, 그리고, 상기 기판(11) 상에는 도 1과 같은 지지돌기(13) 상에 발광 칩(14)가 배치되고 구 형상의 렌즈(19)가 배치된다. 상기 렌즈(19)는 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 모듈(100)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 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 반사부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(100) 및 반사부재(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 발광 모듈(100)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9는 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 9을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 모듈(100), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
발광 모듈(100)은 기판(11)과 상기 기판(11) 상에 발광 칩을 몰딩한 렌즈(19)을 포함한다. 상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 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 methy 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 부재(1154)는 상기 발광 모듈(100) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(100)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 10은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(100)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(100)은 기판(11)과, 상기 기판(11)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 칩을 갖는 렌즈(19)를 포함할 수 있다. 상기 렌즈(19)는 상기 기판(11) 상에 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 배열될 수 있다.
또한, 상기 기판(11)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 발광 모듈(100)은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(100)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 패키지(11)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(100)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
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.
10,100: 발광 모듈 11: 기판
12: 반사층 13,23,33,43: 지지돌기
14,24,34,44: 발광 칩 18: 형광체층
19,29,39,49: 렌즈

Claims (15)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 돌출된 지지돌기;
    상기 지지돌기의 둘레에 배치된 구 형상의 렌즈; 및
    상기 지지돌기 위에 배치된 발광 칩을 포함하며,
    상기 발광 칩은 상기의 렌즈의 중심부에 배치되며,
    상기 지지돌기는 상기 발광 칩의 하면 너비 이하의 상면 너비를 포함하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광 칩의 중심은 상기 렌즈의 중심인 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지지돌기의 상면 너비는 상기 발광 칩의 하면 너비보다 좁게 배치되며,
    상기 발광 칩의 하면으로 방출된 광이 지지돌기의 측면으로 입사되는 발광 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 지지돌기는 하면 너비가 상면 너비보다 더 넓은 발광 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 지지돌기는 투광성 재질을 포함하는 발광 모듈.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지지돌기 내에 형광체가 첨가된 발광 모듈.
  7. 제3항에 있어서, 상기 지지돌기는 상기 비 투광성 재질을 포함하는 발광 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 내에 형광체를 포함하는 발광 모듈.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 발광 칩의 표면에 형광체층을 포함하는 발광 모듈.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지돌기는 상기 기판의 상면으로부터 상기 렌즈의 반경의 25-75% 범위로 돌출되는 발광 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 렌즈와 상기 지지돌기 및 발광 칩 사이에 상기 렌즈와 굴절률이 다른 구 형상의 투광층을 포함하는 발광 모듈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 발광 칩은 적어도 6측면으로 광을 방출하는 발광 모듈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 기판 상에 상기 발광 칩과 전기적으로 연결된 제1금속층 및 제2금속층을 포함하는 발광 모듈.
  14. 제1항에 있어서, 상기 발광 칩은 하부에 투광성의 기판을 포함하는 발광 모듈.
  15. 제10항에 있어서, 상기 기판 상에 상기 돌기, 상기 발광 칩 및 상기 렌즈가 복수로 배열되는 발광 모듈.
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