KR20130104975A - 발광장치 - Google Patents

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KR20130104975A
KR20130104975A KR1020120026989A KR20120026989A KR20130104975A KR 20130104975 A KR20130104975 A KR 20130104975A KR 1020120026989 A KR1020120026989 A KR 1020120026989A KR 20120026989 A KR20120026989 A KR 20120026989A KR 20130104975 A KR20130104975 A KR 20130104975A
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김정훈
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 일 측면은,
도전 영역과 절연 영역을 포함하는 기판과, 상기 기판 상에 배치되는 발광소자와, 상기 발광소자를 봉지하도록 형성된 투광성 봉지부와, 상기 투광성 봉지부 상에 형성되어 상기 도전 영역으로 연장되는 그래핀층을 포함하는 발광장치를 제공한다.

Description

발광장치{Light Emitting Device}
본 발명은 발광장치에 관한 것이다.
발광소자는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 발광 소자는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 발광소자는 소형, 저소비 전력, 고 신뢰성 등의 특성을 가지므로, 휴대폰, LCD, 자동차, 가전, 교통신호등, 가로등, 생활조명, 특수조명 등의 응용분야에 다양하게 이용되고 있는 추세이다.
발광소자를 광원으로 적용하는 경우, 발광소자에서 발생하는 열이 외부로 방출되지 못하고 내부에 축적되면, 발광장치를 열화 시켜 디스플레이 등의 표시 품질을 저하시키거나, 색 변화를 일으키게 된다. 또한, 발광소자로부터 발생하는 열은 발광 소자 자체의 내구성 및 신뢰성을 저하시켜 발광 소자의 수명을 단축시키는 문제가 있다. 따라서, 발광 소자로부터 발생 되는 열을 효과적으로 외부로 방출하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 목적 중 하나는, 방열 효율이 개선된 발광장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 중 다른 하나는, 외부로부터 오염물질 유입이 차단되어 신뢰성이 개선된 발광장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은,
도전 영역과 절연 영역을 포함하는 기판과, 상기 기판 상에 배치되는 발광소자와, 상기 발광소자를 봉지하도록 형성된 투광성 봉지부와, 상기 투광성 봉지부 상에 형성되어 상기 도전 영역으로 연장되는 그래핀층을 포함하는 발광장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래핀층은 상기 투광성 봉지부 표면을 완전히 봉지하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광소자는 상기 투광성 봉지부에 의해 상기 그래핀층과 전기적으로 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래핀층은 상기 투광성 봉지부 표면 중 일부를 덮도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 도전 영역은 상기 기판의 상면에서 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래핀층은 상기 기판 상면에서 상기 도전 영역의 적어도 일부와 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래핀층과 접촉한 도전 영역은 상기 기판 하면에서 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판은, 상기 기판 상면에 형성된 상부 전극; 및 상기 기판 하면에 형성된 하부 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판은, 상기 기판을 두께 방향으로 관통하여 상기 상부 전극과 하부 전극을 연결하도록 형성된 도전성 비아를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광소자는 상기 상부 전극과 와이어 본딩될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 그래핀층 상에 형성된 렌즈부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광소자 일면에 형성된 파장변환부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 투광성 봉지부는 파장변환물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 투광성 봉지부는 실리콘 또는 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 발광소자는 복수 개일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 투광성 봉지부는 상기 복수 개의 발광소자를 봉지하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 도전 영역은 리드 프레임일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 방열 효율이 우수한 발광장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 외부 오염물질의 유입이 차단되어 신뢰성이 개선된 발광장치를 제공할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단 및 효과는, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 발광장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 발광장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 발광장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 발광장치(100)는 기판(10)과, 기판 상에 배치되는 발광소자(20)와, 상기 발광소자를 봉지하도록 형성되는 투광성 봉지부(40)와, 상기 투광성 봉지부(40) 표면을 덮는 그래핀층(50)을 포함한다. 상기 기판(10)은 도전 영역(11)과 절연 영역(12)을 포함하며, 상기 그래핀층(50)은 상기 투광성 봉지부(40) 상에 형성되어 상기 도전 영역(12)으로 연장될 수 있다. 한편, 상기 발광소자(20)는 그 일면에 형성된 파장변환부(30)를 더 포함할 수 있다.
상기 기판(10)은 그 일면에 발광소자(20)가 배치되어 외부로부터 전기 신호를 인가받기 위한 것으로, 도전 영역(11)과, 절연 영역(12)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 기판(10)은 상기 발광소자(20)와 전기적으로 연결되는 PCB 기판일 수 있다. PCB 기판은 에폭시, 트리아진, 실리콘, 폴리이미드 등을 함유하는 유기 수지 소재 및 기타 유기 수지 소재로 형성되거나, AlN, Al2O3 등의 세라믹 소재, 또는 금속 및 금속화합물을 소재로 하여 형성될 수 있으며, 구체적으로는 메탈 PCB의 일종인 MCPCB일 수 있다. 다만, 본 발명에 적용될 수 있는 기판(10)이 인쇄 회로 기판(PCB)에 한정되는 것은 아니고, 발광소자(10)가 실장된 면과 그 대향하는 면 모두에 발광소자(10)를 구동하기 위한 배선 구조가 형성된 기판이면 어느 것이나 가능할 것이다.
구체적으로, 상기 기판(10)은 발광소자(10)가 배치되는 기판(10) 상면에 형성된 상부 전극(13a)과 그 이면(하면)에 형성되는 하부 전극(13b)을 더 포함할 수 있으며, 상기 기판(10)을 두께 방향으로 관통하여 상기 상부 전극(13a)과 하부 전극(13b)을 연결하도록 형성되는 도전성 비아(14)를 더 포함할 수 있다.
또한, 구체적으로 도시하지는 않았으나 상기 기판(10) 상면 및 하면에는 상기 발광소자(10)와 전기적으로 접속하기 위한 배선이 형성될 수 있으며, 발광소자(20)가 실장되는 기판(10)의 상면에 형성된 배선은, 스루 홀이나 범프(미도시) 등을 통하여 그 이면에 형성되는 배선에 접속될 수 있다.
한편, 도 1에서는 기판(10)을 절연 베이스 기판에 금속 패턴 또는 비아가 형성되는 구조로 도시하였으나, 발광소자(20)와의 전기적 연결을 위한 것이면 어떤 형태로든 적용될 수 있으며, 예를 들어, 상기 기판(10)의 도전 영역(11)을 리드 프레임과 유사한 형태로 이해할 수도 있을 것이다.
발광소자(20)는 전기 신호 인가시 빛을 방출하는 광전 소자라면 어느 것이나 이용 가능하며, 대표적으로, LED 칩을 들 수 있다.
일 예로서, 발광소자(20)는 청색광을 방출하는 질화갈륨(GaN)계 LED 칩일 수 있으며, 후술할 바와 같이, 상기 청색광 중 적어도 일부는 파장변환부(30) 또는 투광성 봉지부(40)에 포함되는 파장변화물질에 의하여 다른 색의 빛으로 변환될 수 있다.
구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 발광소자(20)는 상기 기판(10) 상에 형성된 상부 전극(13a)과 접촉하여, 소위, 플립칩(flip-chip) 본딩 되거나, 이와 달리, 상기 상부 전극(13a)과 와이어 본딩될 수 있다. 이 경우, 상기 발광소자(10)는 상부 전극(13a)과 도전성 비아(14)에 의해 연결된 하부 전극(13b)으로부터 전기 신호를 인가받을 수 있다. 다만, 상기 발광소자(20)과 기판(10)의 전기적 연결형태가 이에 제한되는 것은 아니며, 발광소자(20)의 전극 구조 및 상기 기판(10)의 구조에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
상기 발광소자(20) 일면에는 상기 발광소자(20)로부터 방출된 광을 파장변환하기 위한 파장변환부(30)가 형성될 수 있다. 도 1에서는 상기 파장변환부(30)가 상기 발광소자(20) 상면에 형성되는 것으로 도시되었으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 파장변환부(30)는 상기 발광소자(20)의 상면 및 측면 등 광 경로 상에 배치될 수 있다.
상기 파장변환부(30)는 상기 발광소자(20)에서 방출된 광을 파장 변환시키는 파장변환용 형광체 입자를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 형광물질을 포함할 수 있다.
투광성 봉지부(40)는 상기 기판(10)의 일면, 구체적으로, 상기 발광소자(10)가 배치되는 기판(10) 상면에 상기 발광소자(20)를 봉지하도록 형성될 수 있다.
상기 투광성 봉지부(40)는 상기 발광소자(20)를 밀봉하도록 형성되어, 그 표면에 형성되는 그래핀층(50)과 상기 발광소자를 전기적으로 분리할 수 있다. 상기 투광성 봉지부(40)는 실리콘, 에폭시 계열의 투명 수지로 이루어질 수 있으며, 높은 전기전도성을 갖는 그래핀층(50)을 발광소자(20)와 전기적으로 분리할 뿐만 아니라, 발광소자(20)와 도전성 와이어(미도시)를 보호하고, 발광소자(20)를 이루는 물질과 외부와의 굴절률 매칭을 구현하여 외부 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다
한편, 본 실시 예와는 달리, 별도의 파장변환부(30)이 없이, 상기 투광성 봉지부(40)가 발광소자(20)로부터 방출된 광의 파장을 변환시키기 위한 파장변환물질, 예를 들면, 형광체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 파장변환부(30) 및 상기 투광성 봉지부(40) 양쪽에 서로 다른 파장변환물질을 포함하는 것도 가능하다.
상기 형광체는 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체로 이루어질 수 있으며, 상기 형광체의 종류는, 상기 발광 소자(20)로부터 방출되는 파장에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 상기 투광성 봉지부(40)는 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 형광물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 청색 발광 LED 칩에 황색으로 파장 변환시키는 형광체를 적용하는 경우, 백색 발광 반도체 발광소자를 얻을 수 있다.
상기 투광성 봉지부 상에는, 상기 투광성 봉지부(40)의 표면을 덮되 상기 도전 영역(11)으로 연장되도록 형성되는 그래핀층(50)을 포함할 수 있다.
그래핀(graphene)은 단일 원자 두께의 탄소 시트로, 탄소 원자들이 육각형 판상구조를 이루며 두께가 원자 한 개 수준에 불과한 2차원 탄소 구조체로써 밴드 갭이 0인 물질이다. 그래핀은 구리보다 100배 이상의 전기전도도를 가지고, 반도체의 재료로 주로 사용되는 단결정 실리콘보다 100배 이상의 높은 캐리어 이동도를 가진다. 또한, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 높은 열전도성을 가지며, 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다. 또한, 우수한 전기 전도성과 열 전도성을 가지면서도 높은 광 투과성을 가지므로 발광소자(20)의 광 방출면에서 광 추출을 방해하지 않는다.
본 실시형태에 따르면, 그래핀층(50)이 투광성 봉지부(40) 상에 형성되어 기판(10)의 도전 영역(11)으로 연장됨으로써 발광소자(20)로부터 방출된 열이 열 전도성이 우수한 그래핀층(50)을 통해 외부로 효과적으로 방출될 수 있다. 상기 그래핀층(50)은 상기 기판(10)의 도전 영역(11)으로 연장됨으로써 기판(10)을 통해 열이 외부로 방출되는 방열 경로를 형성할 수 있다. 도 1에서는 상기 그래핀층(50)이 상기 투광성 봉지부(40) 표면 전체를 덮는 것으로 도시되었으나 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 투광성 봉지부(40) 표면의 일부 또는 전부를 덮도록 형성될 수 있다.
발광소자(20)로부터 방출되는 열은 발광소자(20)의 발광 효율과 색 재현성, 휘도 등에 영향을 미치게 되며, 따라서, 방열은 발광소자(30)의 신뢰성과 밀접한 관련이 있다. 일반적으로, 발광소자(20)의 방열 수단으로 적용되는 금속 등은 발광소자(20)로부터 방출되는 광의 진행을 방해하지 않도록 발광소자의 주된 광 방출면이 아닌, 발광소자가 실장되는 면, 즉, 주된 광 방출면의 이면에 배치된다.
그러나, 본 실시형태에 따르면, 우수한 전기전도성과 투광성을 갖는 그래핀층(50)을 발광소자(20)의 전면에 적용함으로써, 전면 및 후면에서 동시에 열 방출이 가능하도록 하여 우수한 방열 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 신뢰성이 개선된 발광장치를 제공할 수 있다.
한편, 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs) 또는 오염 가스, 예를 들면 황(S)과 같은 가스가 발광소자(20)로부터 방출되는 높은 에너지에 의해 발광소자(20) 표면에서 수지 등과 반응하는 경우, 수지가 변색되거나 발광소자(20)의 휘도가 현저히 감소하는 문제가 발생한다.
본 실시형태에 따르면, 그래핀층(50)이 투광성 봉지부(40)의 표면을 완전히 봉지하도록 형성됨으로써, 투광성 수지부(40) 내부로 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs) 및 오염 가스(gas)의 유입을 효과적으로 차단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 발광장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 발광장치(101)는 도전 영역(11)과 절연 영역(12)을 포함하는 기판(10)과, 상기 기판(10) 상에 배치되는 발광소자(20) 및 상기 발광소자(20)를 봉지하도록 형성되는 투광성 봉지부(40) 및 상기 투광성 봉지부(40) 상에 형성되어 상기 도전 영역(11)으로 연장되는 그래핀층(50)과, 상기 그래핀층(50) 상에 형성되는 렌즈부(60)를 포함할 수 있다.
본 실시형태의 경우, 상기 그래핀층(50)의 표면을 덮도록 형성되는 렌즈부(60)를 더 포함한다는 점에서만 도 1에 도시된 실시형태와 상이하며, 따라서, 이하, 달라진 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
렌즈부(60)는 발광소자(20) 상부에 배치되어 광 추출 효율을 향상시키고 지향각을 조절할 수 있다.
상기 렌즈부(60)를 구성하는 재료는 광 투과성이면 그 성분은 특별히 제한되지 않으며, 실리콘 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 에폭시 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 아크릴수지 조성물 등의 투광성을 갖는 절연 수지가 적용될 수 있다. 또한, 실리콘, 에폭시, 불소 수지 중 적어도 하나 이상을 포함하는 하이브리드 수지 등 내후성이 뛰어난 수지를 이용할 수 있다. 상기 렌즈부(60)의 재료는 유기물에 한정되지 않고, 유리, 실리카겔 등의 내광성이 뛰어난 무기물이 적용될 수도 있다. 또한, 상기 렌즈부(60) 표면 형상을 조절하여, 볼록 렌즈, 오목렌즈, 타원 등의 형상을 갖도록 함으로써 배광 분포를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 발광장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 발광장치(200)는, 도전 영역(111)과 절연 영역(112)을 포함하는 기판(110) 상에 복수 개의 발광소자(120)가 배치될 수 있다. 상기 복수 개의 발광소자(120)는 투광성 봉지부(130)에 의해 봉지될 수 있으며, 상기 투광성 봉지부(130) 상에는 상기 기판(110)의 도전 영역(112)으로 연장되는 그래핀층(150)을 포함할 수 있다.
본 실시형태의 경우, 기판(110) 상에 복수 개의 발광소자(120)가 배치되며, 투광성 봉지부(140)는 상기 복수 개의 발광소자(120)를 모두 봉지하도록 형성될 수 있다. 투광성 봉지부(140) 상에는 그 표면을 덮도록 그래핀층(150)이 형성될 수 있으며, 이로써, 상기 복수 개의 발광소자(120)를 포함하는 모듈 형태의 발광장치를 구성할 수 있다.
기판(110)은 도전 영역(111)과 절연 영역(112)을 포함할 수 있으며, 상기 기판 상면에 형성되는 상부 전극(113a)과 기판 하면에 형성되는 하부 전극(113b) 및 상기 기판을 두께 방향으로 관통하여 상기 상부 전극(113a)과 하부 전극(113b)을 연결하는 도전성 비아(114)를 포함할 수 있다. 상기 상부 전극(113a) 및 하부 전극(113b)은 각각 서로 전기적으로 분리되도록 형성된 제1 및 제2 상부 전극(113a, 113a')과 제1 및 제2 하부전극(113b, 113b')을 포함할 수 있다.
구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 그래핀층(150)과 접촉하는 도전 영역(111)은 상기 기판(110)의 상면 또는 하면에서 노출될 수 있으며, 기판(10)을 관통하여 외부로 노출되는 방열 경로를 형성함으로써 방열 효과를 극대화할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발광소자(20)의 일 전극은 상기 제1 상부 전극(113a)과 직접 연결되고, 상기 발광소자(20)의 타 전극은 제2 상부 전극(113a')과 와이어 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 상부 전극(113a, 113a')은 도전성 비아(114)를 통해 각각 제1 및 제2 하부 전극(113b, 113b')과 연결될 수 있으며, 이 경우, 복수 개의 인접한 발광소자(120)는 서로 상부 및 하부 전극(113a, 113b)과 도전성 비아(114)를 통해 서로 직렬 연결될 수 있다. 다만, 이는 기판(110) 및 발광소자(120)의 전기적 연결구조가 이에 제한되는 것은 아니며, 이는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
상기 복수 개의 발광소자(120)를 봉지하는 투광성 봉지부(130) 내에는 파장변환물질, 예를 들면, 형광체를 포함할 수 있다. 본 실시형태의 경우, 별도의 파장변환부를 포함하지 않고, 투광성 봉지부(130) 내에 파장변환물질을 함유할 수 있으며, 이 경우, 상기 투광성 봉지부(130)는 상기 발광소자(120)와 그래핀층(150)을 전기적으로 분리할 뿐만 아니라, 파장변환층으로 기능할 수 있다. 다만 이 경우에도, 상기 발광소자(120)의 일면에 별도의 파장변환부를 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 발광장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시형태의 경우, 상기 그래핀층(150)의 표면을 덮도록 형성되는 렌즈부(160)를 더 포함한다는 점에서만 도 4에 도시된 실시형태와 상이하다. 전술한 바와 같이, 상기 렌즈부(160)는 발광소자(120) 상부에 배치되어 광 추출 효율을 향상시키고 지향각을 조절할 수 있으며, 상기 렌즈부(60) 표면 형상을 조절하여, 볼록 렌즈, 오목렌즈, 타원 등의 형상을 갖도록 함으로써 배광 분포를 제어할 수 있다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 구체적으로, 도 1에 도시된 발광장치(100) 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5 내지 도 9에 도시된 제조방법은 도 1에 도시된 발광장치를 제조하기 위한 방법 중 하나에 해당할 뿐, 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치의 제조방법이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치는 공지된 다양한 공정을 이용하여 제조될 수 있을 것이다.
우선, 도 5를 참조하면, 기판(10) 상에 발광소자(20)를 배치할 수 있다.
상기 기판(10)은 도전 영역(11)과 절연 영역(12)을 포함할 수 있으며, 기판(10) 상면에 형성된 상부 전극(13a)과 기판 하면에 형성된 하부 전극(13b) 및 상기 기판을 두께 방향으로 관통하여 상부 전극(13a)과 하부 전극(13b)을 연결하는 도전성 비아(14)를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 전극(13a) 및 하부 전극(13b)은 각각 제1 및 제2 상부 전극(13a, 13a')과 제1 및 제2 하부 전극(13b, 13b')을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(20)는 상기 기판(10)의 기판에 형성된 제1 및 제2 상부 전극(13a, 13a')과 접촉함으로써 전기적으로 연결될 수 있으며, 이와 달리, 도전성 와이어(미도시)를 통해 전기적 연결을 구성할 수 있다.
상기 발광소자(20)의 일면에는 파장변환물질을 포함하는 파장변환부(30)가 형성될 수 있다. 다만, 상기 파장변환부(30)는 본 발명에서 반드시 요구되는 구성은 아니며, 필요에 따라 본 공정이 생략될 수 있다.
상기 파장변환부(30)는 상기 발광소자(20)에서 방출된 광을 파장 변환시키는 파장변환용 형광체 입자를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 형광물질을 포함할 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 파장변환부(30)는 발광소자(20)의 광 방출면 중 적어도 일부에 형성될 수 있다. 도 5에는 상기 파장변환부(30)가 발광소자(20)의 상면에만 형성되어 있으나, 본 실시형태와는 달리, 광 방출면인 발광구조물(120)의 상면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다.
상기 파장변환부(30)는 실리콘, 에폭시 등의 수지로 이루어진 충진재 내에 형광체 분말을 혼합하여 몰딩하거나, 코팅하여 형성할 수 있으며, 이와 달리, 형광체 입자를 증착하거나, 필름 형태의 형광체 박막을 부착하는 등 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있을 것이다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발광소자(20)를 봉지하도록 투광성 봉지부(40)를 형성할 수 있다.
상기 투광성 봉지부(40)는 상기 발광소자(20)를 밀봉하도록 형성되어, 후속 공정에서 형성되는 그래핀층(50)과 상기 발광소자를 전기적으로 분리할 수 있다. 상기 투광성 봉지부(40)는 실리콘, 에폭시 계열의 투명 수지로 이루어질 수 있으며, 몰딩 공정을 통해 형성될 수 있다.
다음으로, 도 7은 상기 투광성 봉지부(40) 상에 형성되는 그래핀층(50)을 제조하기 위한 공정을 개략적으로 나타낸 것이다. 이는 그래핀층(50) 제조하기 위한 일 실시 예로써, 도 7에 도시된 공정 외에도 공지된 다양한 그래핀 제조 공정, 예를 들면, 화학 기상 증착법, 열분해 법 등이 적용될 수 있을 것이다.
우선, 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 금속 포일(M) 상에 스핀 코팅(spin coating) 등을 이용하여 수지층(71)을 형성할 수 있다. 여기서 금속 포일(M)과 수지층(71)은 예를 들어 구리 포일(Cu foil)과 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA)가 적용될 수 있다.
상기 금속 포일(M) 상에 형성된 수지층(71)에 고온 고압 하에서 탄소를 소스로 흘려주면 도 7(b)에 도시된 바와 같이 그래핀층(50)이 형성될 수 있다. 다음으로, 그래핀층(50)을 금속 포일(M)로부터 분리하기 위하여 그래핀층(50) 상에 수지층(72)을 형성하고(도 7(c)), 에칭을 통해 금속 포일(M)을 제거함으로써 수지층(72) 상에 부착된 그래핀층(50)이 형성된 그래핀 시트를 제조할 수 있다(도 7(d)).
다음으로, 도 8을 참조하면, 도 7에서 제조된 수지층(72)과 그래핀층(50)을 포함하는 그래핀 시트를 도 6에서 제조된 투광성 수지부(40) 상에 부착할 수 있다. 이때, 상기 그래핀 시트의 그래핀층(50)이 상기 투광성 수지부(40)를 향하도록 배치된다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 그래핀층(50)을 부착한 후 수지층(72)을 제거함으로써 도 1에 도시된 발광장치를 제조할 수 있다. 이 경우, 상기 수지층(72)은 에칭 용액, 예를 들어, 수지층(72)이 PMMA인 경우 아세톤(acetone)에 의해 제거될 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 5 내지 도 9에서 설명한 제조방법은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광장치 제조방법 중 일 예를 도시한 것으로, 본 실시형태에 따른 발광장치가 본 제조방법에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 실시형태에 따른 발광장치는 공지된 다양한 공정을 이용하여 제조될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 101, 200, 201: 발광장치 10, 110: 기판
11, 111: 도전 영역 12, 112: 절연 영역
13a, 13a', 113a, 113a': 상부 전극 13b, 13b', 113b, 113b': 하부 전극
14, 114: 도전성 비아 20, 120: 발광소자
30, 130: 파장변환부 40, 140: 투광성 봉지부
50, 150: 그래핀층 60, 160: 렌즈부
71, 72: 수지층

Claims (17)

  1. 도전 영역과 절연 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 발광소자;
    상기 발광소자를 봉지하도록 형성된 투광성 봉지부; 및
    상기 투광성 봉지부 상에 형성되어 상기 도전 영역으로 연장되는 그래핀층을 포함하는 발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀층은 상기 투광성 봉지부 표면을 완전히 봉지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀층은 상기 투광성 봉지부 표면 중 일부를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 상기 투광성 봉지부에 의해 상기 그래핀층과 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도전 영역은 상기 기판 상면에서 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 그래핀층은 상기 기판 상면에서 상기 도전 영역의 적어도 일부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 그래핀층과 접촉한 도전 영역은 상기 기판 하면에서 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판은,
    상기 기판 상면에 형성된 상부 전극; 및
    상기 기판 하면에 형성된 하부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 기판을 두께 방향으로 관통하여 상기 상부 전극과 하부 전극을 연결하도록 형성된 도전성 비아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 발광소자는 상기 상부 전극과 와이어 본딩되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀층 상에 형성된 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자 일면에 형성된 파장변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 투광성 봉지부는 파장변환물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 투광성 봉지부는 실리콘 또는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 복수 개인 것을 특징으로 하는 발광장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 투광성 봉지부는 상기 복수 개의 발광소자를 봉지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 도전 영역은 리드 프레임인 것을 특징으로 하는 발광장치.
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