KR20140078823A - 발광소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
광 출사각을 고르게 하고, 보호소자 실장 부에 크랙이 발생하는 현상을 개선할 수 있는 발광소자 패키지를 개시한다.
일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 캐비티를 갖는 몸체; 상기 몸체 내에 위치하는 방열 블록; 상기 캐비티 내에 위치하며, 상기 방열 블록의 상부에 위치하는 발광소자; 및 상기 캐비티 내에 상기 발광소자와 이격되어 위치하는 보호소자;를 포함하고, 상기 방열 블록과 상기 발광소자 사이, 그리고 상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 상기 몸체의 일부가 위치하고, 상기 방열 블록과 상기 발광소자 사이에 위치하는 몸체의 두께보다 상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 위치하는 몸체의 두께가 크다.
일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 캐비티를 갖는 몸체; 상기 몸체 내에 위치하는 방열 블록; 상기 캐비티 내에 위치하며, 상기 방열 블록의 상부에 위치하는 발광소자; 및 상기 캐비티 내에 상기 발광소자와 이격되어 위치하는 보호소자;를 포함하고, 상기 방열 블록과 상기 발광소자 사이, 그리고 상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 상기 몸체의 일부가 위치하고, 상기 방열 블록과 상기 발광소자 사이에 위치하는 몸체의 두께보다 상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 위치하는 몸체의 두께가 크다.
Description
실시예는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백 라이트를 구성하는 냉 음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백 라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
자외선(UV)을 방출하는 발광소자를 실장한 발광소자 패키지의 경우, 자외선 반사광이 패키지 몸체에 닿으면 몸체에 포함된 유기 재질이 변색되거나 변질되어 패키지의 신뢰성이 저하되는 문제점이 존재한다. 따라서, 우수한 방열 특성을 유지하면서도 발광소자 패키지의 신뢰성을 향상시킬 필요가 있다.
도 1은 종래의 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광소자 패키지(1)는 몸체(10), 몸체(10) 내에 위치하는 방열 블록(20), 방열 블록(20)의 상부에 위치하는 발광소자(30)를 포함한다. 그러나 종래의 발광소자 패키지(1)에는 다음과 같은 문제점이 있다.
방열 블록(20)과 몸체(10)가 서로 다른 재질로 이루어지므로 열팽창계수의 차이에 의해, 노출된 방열 블록(20)의 상면과 하면이 볼록하게 돌출될 수 있으며, 이로 인해 발광소자(30)가 기울어지게 되어 광 출사 각이 기울어지고 발광 소자의 패키지와의 본딩이 불안정하여 신뢰성이 저하될 수 있다. 또한, 발광소자 패키지(1)가 회로기판에 실장될 때 바닥면이 볼록한 방열 블록(20)으로 인하여 발광소자 패키지(1)가 기울어질 수 있다.
실시예는 발광소자 패키지의 광 출사각을 고르게 하고, 보호소자 실장 부에 크랙이 발생하는 현상을 개선하고자 한다.
일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 캐비티를 갖는 몸체; 상기 몸체 내에 위치하는 방열 블록; 상기 캐비티 내에 위치하며, 상기 방열 블록의 상부에 위치하는 발광소자; 및 상기 캐비티 내에 상기 발광소자와 이격되어 위치하는 보호소자;를 포함하고, 상기 방열 블록과 상기 발광소자 사이, 그리고 상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 상기 몸체의 일부가 위치하고, 상기 방열 블록과 상기 발광소자 사이에 위치하는 몸체의 두께보다 상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 위치하는 몸체의 두께가 크다.
상기 캐비티의 측벽은 계단 형상으로 이루어지고, 상기 보호소자는 상기 캐비티의 측벽에 위치할 수 있다.
상기 몸체는 복수 개의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 보호소자는 상기 방열 블록과 적어도 일부가 수직적으로 중첩될 수 있다.
상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 위치하는 몸체의 두께는 100um 내지 200um일 수 있다.
상기 몸체는 상기 방열 블록과 상기 발광소자 사이에 위치하는 제1층, 상기 제1층과 상기 보호소자 사이에 위치하는 제2층, 상기 제2층과 함께 상기 캐비티의 측벽을 구성하는 제3층 및 상기 제1층의 하부에 위치하는 제4층을 포함할 수 있다.
상기 방열 블록은 하부 면이 외부로 노출될 수 있다.
상기 방열 블록은 외면이 상기 몸체에 의해 둘러싸일 수 있다.
상기 방열 블록의 하부에 상기 몸체의 일부가 위치할 수 있다.
상기 몸체는 세라믹 재질을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 발광소자와 상기 몸체의 사이에 제1 전극 패드가 위치하고, 상기 캐비티의 측벽에 제2 전극 패드가 위치할 수 있다.
상기 제2 전극패드는 상기 몸체의 바닥에서부터의 수직 높이를 고려할 때 상기 보호소자보다 높게 위치할 수 있다.
상기 방열 블록은 서로 폭을 달리하는 제1 영역 및 제2 영역을 포함할 수 있다.
상기 제1 영역은 상기 발광소자와 인접하고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 하부에 위치할 수 있다.
상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 폭이 넓을 수 있다.
상기 발광소자는 260nm 내지 406nm 영역의 파장의 빛을 방출할 수 있다.
상기 몸체의 상부에 상기 발광소자와 이격되어 광 투과부가 위치할 수 있다.
상기 몸체는 몸체의 중심을 지나는 가상의 수직선을 기준으로 좌우 대칭의 형상을 가질 수 있다.
다른 실시예에 따른 발광소자 패키지는 캐비티를 가지며 복수 개의 층이 적층되어 이루어진 몸체; 상기 몸체 내에 위치하는 방열 블록; 상기 캐비티 내에 위치하며, 상기 방열 블록의 상부에 위치하는 발광소자; 및 상기 캐비티 내에 상기 발광소자와 이격되어 위치하는 보호소자;를 포함하고, 상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 상기 몸체의 복수 개의 층 중에서 적어도 두 개의 층이 위치할 수 있다.
실시예에 따르면 발광소자와 인접한 방열 블록이 볼록하게 돌출되는 것을 방지하여 발광소자의 광 출사 각을 고르게 할 수 있다.
실시예에 따르면 보호소자 실장부의 위치를 방열 블록으로부터 상향 조정하여 보호소자 실장 부 주변의 몸체에서 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 발광소자 패키지를 나타낸 도면.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도.
도 3은 도 2의 발광소자 패키지를 AA 방향으로 절단하여 측면에서 바라본 단면도.
도 4는 도 3의 발광소자 패키지의 평면도.
도 5는 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용될 수 있는 발광소자의 일 예시를 나타낸 측단면도.
도 6은 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용될 수 있는 발광소자의 다른 예시를 나타낸 측단면도.
도 7은 도 4에서 제2 전극패드의 P 영역을 확대하여 나타낸 도면.
도 8은 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 측단면도.
도 9는 실시예들에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지가 배치된 헤드램프의 일 실시예를 도시한 도면.
도 10은 실시예에 따른 발광소자 패키지가 배치된 표시장치의 일 실시예를 도시한 도면.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도.
도 3은 도 2의 발광소자 패키지를 AA 방향으로 절단하여 측면에서 바라본 단면도.
도 4는 도 3의 발광소자 패키지의 평면도.
도 5는 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용될 수 있는 발광소자의 일 예시를 나타낸 측단면도.
도 6은 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용될 수 있는 발광소자의 다른 예시를 나타낸 측단면도.
도 7은 도 4에서 제2 전극패드의 P 영역을 확대하여 나타낸 도면.
도 8은 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 측단면도.
도 9는 실시예들에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지가 배치된 헤드램프의 일 실시예를 도시한 도면.
도 10은 실시예에 따른 발광소자 패키지가 배치된 표시장치의 일 실시예를 도시한 도면.
이하 첨부한 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 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 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 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 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고, 도 3은 도 2의 발광소자 패키지를 AA 방향으로 절단하여 측면에서 바라본 단면도이고, 도 4는 도 3의 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(200A)는 몸체(210), 상기 몸체(210) 내에 위치하는 방열 블록(220), 상기 방열 블록(220)의 상부에 위치하는 발광소자(100)를 포함한다.
몸체(210)는 단일 층 또는 복수 개의 층으로 이루어질 수 있다. 도 2 내지 도 4에는 일 예로서, 몸체(210)가 복수 개의 층으로 이루어진 것으로 도시하였다. 몸체(210)를 이루는 층의 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
몸체(210)는 세라믹 재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 몸체(210)는 고온 동시 소성 세라믹(High Temperature Cofired Ceramics, HTCC) 또는 저온 동시 소성 세라믹(Low Temperature Cofired Ceramics, LTCC) 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 몸체(210)는 질화물 또는 산화물의 절연성 재질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SixOy, Si3Ny, SiOxNy, Al2O3 또는 AlN를 포함할 수 있다.
몸체(210)를 이루는 복수 개의 층(211~217) 각각의 두께는 동일할 수도 있고, 적어도 하나의 층의 두께가 다를 수도 있다. 몸체(210)를 이루는 복수 개의 층(211~217)은 제조 공정에서 구별되는 개별 층일 수 있으며, 소성 완료 후 일체로 형성될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 몸체(210)를 이루는 복수 개의 층(211~217) 각각에는 도전성 비아홀이 형성될 수 있으며, 몸체(210)를 이루는 각 층 사이에 위치하는 전극 패턴과 상기 도전성 비아홀을 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 발광소자(100)는 몸체(210)에 배치된 전극 패턴과 와이어 본딩 또는 직접 통전에 의해 외부 전원으로부터 전류를 공급받을 수 있다.
몸체(210)는 캐비티(210a)를 갖는다. 캐비티(210a)는 몸체(210)의 상부에서 하부 방향으로 함몰되어 형성된다. 캐비티(210a)의 내 측면에는 반사 물질이 도포될 수도 있다. 상기 반사 물질은 발광소자(100)에서 생성된 빛을 반사시켜 외부로 방출되도록 함으로써, 광의 외부 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
몸체(210) 내에 방열 블록(220)이 위치한다. 방열 블록(220)은 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 효과적으로 배출할 수 있도록 열전도성이 높은 물질로 이루어지며, 예를 들어, Cu 또는 Cu를 포함한 합금(CuW, CuMo, CuWMo 등)으로 이루어질 수 있다.
방열 블록(220)은 서로 폭을 달리하는 제1 영역(221) 및 제2 영역(220)을 포함할 수 있다. 제1 영역(221)은 발광소자(100)에 인접한 부분이며, 제2 영역(222)은 발광소자(100)에서 먼 부분, 즉 상기 제1 영역(221)의 하부에 위치하는 부분이다. 제1 영역(221)은 제2 영역(222)보다 폭이 넓게 형성될 수 있다. 열을 발생시키는 발광소자(100)와 인접한 부분인 제1 영역(221)의 폭을 넓게 형성함으로써, 발광소자(100)에서 발생하는 열을 효과적으로 전달받아 외부로 방출함으로써 방열 특성을 향상시킬 수 있다.
몸체(210)의 캐비티(210a) 내에 발광소자(100)가 위치한다. 발광소자(100)는 캐비티(210a) 내에서 방열 블록(220)의 상부에 배치된다.
방열 블록(220)은 상부 면과 측면은 몸체(210)에 의해 둘러싸여 있고, 하부면은 몸체(210)의 외부로 노출될 수 있다.
발광소자(100)는 복수의 화합물 반도체 층, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 원소의 반도체 층을 이용한 LED(Light Emitting Diode)를 포함하며, LED는 청색, 녹색 또는 적색 등과 같은 광을 방출하는 유색 LED이거나, 백색 LED 또는 UV LED일 수 있다. LED의 방출 광은 다양한 반도체를 이용하여 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 발광소자(100)가 자외선을 방출하는 UV LED인 경우 260nm 내지 406nm 영역의 파장의 빛을 방출할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용될 수 있는 발광소자의 일 예시를 나타낸 측단면도이다.
도 5를 참조하면, 일 예시에 따른 발광소자(100A)는 기판(110), 상기 기판(110) 상에 위치하며 제1 반도체 층(122)과 활성 층(124) 및 제2 반도체 층(126)을 포함하는 발광 구조물(120), 제1 반도체 층(122)의 일면에 배치된 제1 전극(150) 및 제2 반도체 층(126)의 일면에 배치된 제2 전극(155)을 포함한다.
일 예시에 따른 발광소자(100A)는 수평 형 발광소자일 수 있다.
수평 형(Lateral) 발광소자란 발광 구조물(120)에서 제1 전극(150)과 제2 전극(155)이 동일한 방향을 향해 형성되는 구조를 의미한다. 일 예로서, 도 5를 참조하면, 제1 전극(150)과 제2 전극(155)이 발광 구조물(120)의 상부 방향으로 형성되어 있다.
기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 재료, 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있다. 기판(110)은 예를 들어, 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 기판(110)에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.
발광 구조물(120)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 구조물(120)과 기판(110) 사이에 버퍼층(112)이 위치할 수 있다. 버퍼층(112)은 발광 구조물(120)과 기판(110) 재료의 격자 부정합 및 열팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이다. 버퍼층(112)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 또는 2족-6족 화합물 반도체, 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 버퍼층(112)은 발광 구조물(120)의 성장 온도보다 낮은 온도에서 성장될 수 있다.
발광 구조물(120)은 기판(110)에서 멀어지는 방향으로 제1 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 반도체층(126)을 포함한다.
제1 반도체층(122)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 또한 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 반도체층(122)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 반도체층(122)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 발광소자(100A)가 자외선 영역의 빛을 방출하는 자외선 발광소자인 경우, 제1 반도체층(122)은 Al을 포함하여 이루어질 수 있다.
기판(110)과 제1 반도체층(122) 사이에 언도프트 반도체층(114)이 배치될 수 있다. 언도프트 반도체층(114)은 제1 반도체층(122)의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, 제1 반도체층(122)과 동일한 물질 또는 제1 반도체층(122)과 다른 물질로 형성될 수 있다. 언도프트 반도체층(114)에는 제1 도전형 도펀트가 도핑되지 않아 제1 반도체층(122)에 비해 낮은 전기 전도성을 나타낸다. 언도프트 반도체층(114)은 버퍼층(112)의 상부에서 제1 반도체층(122)과 접하여 배치될 수 있다. 언도프트 반도체층(114)은 버퍼층(112)의 성장 온도보다 높은 온도에서 성장되며, 버퍼층(112)에 비해 좋은 결정성을 나타낸다.
제2 반도체층(126)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들어 3족-5족 또는 2족-6족 등의 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 또한 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제2 반도체층(126)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서 Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제2 반도체층(126)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 반도체층(126)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 발광소자(100A)가 자외선 영역의 빛을 방출하는 자외선 발광소자인 경우, 제2 반도체층(126)은 Al을 포함하여 이루어질 수 있다.
이하에서는, 제1 반도체층(122)이 n형 반도체층, 제2 반도체층(126)이 p현 반도체층인 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 제2 반도체층(126) 상에는 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체, 예컨대 상기 상기 제2 반도체층(126)이 p형 반도체층일 경우 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광 구조물(120)은 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.
제1 반도체층(122)과 제2 반도체층(126) 사이에 활성층(124)이 위치한다.
활성층(124)은 전자와 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다. 제1 반도체층(122)이 n형 반도체층이고 제2 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제1 반도체층(122)으로부터 전자가 주입되고 상기 제2 반도체층(126)으로부터 정공이 주입될 수 있다. 발광소자(100A)가 UV LED인 경우, 활성층(124)은 약 260nm 내지 406nm 영역의 파장의 빛을 방출할 수 있다.
활성층(124)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(124)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자 우물 구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(124)이 다중 우물 구조로 형성되는 경우, 활성층(124)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, InGaN/AlGaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층보다 에너지 밴드갭이 작은 물질로 형성된다.
제1 반도체층(122)과 활성층(124) 사이에 응력 완화층(130)이 배치될 수 있다. 응력 완화층(130)은 제1 반도체층(122)과 활성층(124) 사이의 격자 부정합을 완화하기 위한 것이다. 응력 완화층(130)은 복수 개의 우물층과 장벽층이 교대로 적층된 초격자 구조로 이루어질 수 있다. 응력 완화층(130)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, InGaN/AlGaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 응력 완화층(130)의 우물층은 활성층(124)의 우물층보다 에너지 밴드갭이 큰 물질로 형성될 수 있다.
제2 반도체층(126)과 활성층(124) 사이에 전자 차단층(150)이 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 전자 차단층(Electron Blocking Layer, 150)은 제2 반도체층(126) 내에서 활성층(124)에 인접하여 배치될 수도 있다. 전자 차단층(150)은 제1 반도체층(122)에서 제공되는 전자의 이동도(mobility)가 높기 때문에, 전자가 발광에 기여하지 못하고 활성층(124)을 넘어 제2 반도체층(126)으로 빠져나가 누설 전류의 원인이 되는 것을 방지하는 전위 장벽의 역할을 한다. 전자 차단층(150)은 활성층(124)보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는 물질로 형성되며, InxAlyGa1 -x-yN(0≤x<y<1)의 조성을 갖는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 전자 차단층(150)에 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
발광 구조물(120)은 제2 반도체층(126)과 활성층(124) 및 제1 반도체층(122)의 일부가 식각되어 제1 반도체층(122)의 일부를 노출하는 노출면(S)을 포함한다. 상기 노출면(S) 상에 제1 전극(150)이 배치된다.
제1 전극(150) 및 제2 전극(155)은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 백금(Pt), 바나듐(V), 텅스텐(W), 납(Pd), 구리(Cu), 로듐(Rh) 또는 이리듐(Ir) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
제2 전극(155)이 형성되기 전 제2 반도체층(126) 상에 도전층(157)이 형성될 수도 있다. 실시예에 따라, 제2 반도체층(126)이 노출되도록 도전층(157)의 일부가 오픈되어 제2 반도체층(126)과 제2 전극(155)이 접할 수 있다. 또는, 도 5에 도시된 바와 같이, 도전층(157)을 사이에 두고 제2 반도체층(126)과 제2 전극(155)이 전기적으로 연결될 수도 있다.
도전층(157)은 제2 반도체층(126)의 전기적 특성을 향상시키고 제2 전극(155)과의 전기적 접촉을 개선하기 위한 것으로, 층 또는 복수의 패턴으로 형성될 수 있다. 도전층(155)은 투과성을 갖는 투명 전극층으로 형성될 수 있다.
도전층(155)에는 투광성 전도층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 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), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되지 않는다.
도 6은 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용될 수 있는 발광소자의 다른 예시를 나타낸 측단면도이다. 상술한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 다른 예시에 따른 발광소자(100B)는 기판(110), 상기 기판(110) 상에 위치하며 제1 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 반도체층(126)을 포함하는 발광 구조물(120), 제1 반도체층(122)의 일면에 배치된 제1 전극(150) 및 제2 반도체층(126)의 일면에 배치된 제2 전극층(160)을 포함한다.
일 예시에 따른 발광소자(100B)는 수직형 발광소자일 수 있다.
수직형(Vertical) 발광소자란, 발광 구조물(120)에서 제1 전극(150)과 제2 전극층(160)이 서로 다른 방향에 각각 형성되는 구조를 의미한다. 일 예로서, 도 6을 참조하면, 발광 구조물(120)의 상부 방향으로 제1 전극(150)이 형성되고 발광 구조물(120)의 하부 방향으로 제2 전극층(160)이 형성되어 있다.
제1 반도체층(120)에 광추출 패턴(R)이 위치할 수 있다. 광추출 패턴은(R)은 PEC(Photo enhanced chemical) 식각 방법이나 마스크 패턴을 이용한 에칭 공정 수행하여 형성할 수 있다. 광추출 패턴은\(R)은 활성층(124)에서 생성된 광의 외부 추출 효율을 증가시키기 위한 것으로서, 규칙적인 주기로 형성되거나 불규칙적으로 형성될 수 있다.
제2 전극층(160)은 도전층(160a) 또는 반사층(160b) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 도전층(160a)은 제2 반도체층(126)의 전기적 특성을 개선하기 위한 것으로, 제2 반도체층(126)과 접하여 위치할 수 있다.
도전층(160a)은 투명 전극층 또는 불투명 전극층으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 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), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되지는 않는다.
반사층(160b)은 활성층(124)에서 생성된 빛을 반사시켜 발광소자의 내부에서 소멸되는 빛의 양을 줄임으로써, 발광소자의 외부양자효율을 향상시킬 수 있다.
반사층(160b)은 Ag, Ti, Ni, Cr 또는 AgCu 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 반사층(160b)이 제2 반도체층(126)과 오믹 접촉하는 물질로 이루어진 경우, 도전층(160a)은 별도로 형성하지 않을 수 있다.
발광 구조물(120)은 지지기판(170)에 의해 지지된다.
지지기판(170)은 전기 전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성되며, 예를 들어, 소정의 두께를 갖는 베이스 기판(substrate)으로서, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu), 구리-텅스텐 합금(Cu-W) 또는 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 또는 전도성 시트 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
발광 구조물(120)은 본딩층(175)에 의해 지지기판(170)에 본딩될 수 있다. 이 때, 발광 구조물(120)의 하부에 위치하는 제2 전극층(160)과 본딩층(175)이 접할 수 있다.
본딩층(175)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
본딩층(175)은 발광 구조물(120)에 인접하여 확산 방지층(미도시)을 포함하여, 본딩층(175)에 사용된 금속 등이 상부의 발광 구조물(120) 내부로 확산되는 것을 방지할 수도 있다.
발광 구조물(120)의 측면 및 상부면의 적어도 일부에 패시베이션층(180)이 배치될 수 있다.
패시베이션층(180)은 산화물 또는 질화물로 이루어져 발광 구조물(120)을 보호할 수 있다. 일 예로서, 패시베이션층(180)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 실리콘 질화물층, 산화 질화물층, 또는 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
도시하지는 않았으나, 발광 구조물(120)의 상부면에도 패시베이션층(180)이 위치하는 경우, 상기 패시베이션층(180)에 광추출 패턴(R)이 형성될 수도 있다.
다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 방열 블록(220)과 발광소자(100) 사이에 몸체(210)의 일부가 위치한다. 몸체(210)가 복수 개의 층(211~217)으로 이루어진 경우, 방열 블록(220)과 발광소자(100) 사이에 적어도 하나의 층(211)이 배치될 수 있다.
실시예에 따르면, 방열 블록(220)과 발광소자(100) 사이에 몸체(210)의 일부가 위치하므로, 열팽창 계수의 차이에 의해 방열 블록(220)의 상부면이 발광소자(100)의 방향으로 볼록하게 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발광소자(100)의 접착력에 있어서 신뢰성이 개선되고, 발광소자 패키지(200A)의 광 출사각을 고르게 구현할 수 있다.
몸체(210)의 캐비티(210a) 내에는 발광소자(100)와 이격되어 보호소자(230)가 위치한다. 보호소자(230)는 정전기적 충격에 의하여 역방향 과전압이 과전류가 가해지는 경우 발광소자(100)를 보호하는 역할을 하며, 발광소자(100)와 역 극성을 갖도록 병렬 연결될 수 있다. 보호소자(230)는 제너 다이오드(Zener Diode)일 수 있다.
보호소자(230)는 몸체(210)의 캐비티(210a) 내에서 방열 블록(220)의 주변 영역에 위치할 수 있다. 방열 블록(220)의 주변 영역이란, 방열 블록(220)과 몸체(210)의 경계면 주변 영역을 의미할 수 있다. 보호소자(230)는 방열 블록(220)과 적어도 일부가 수직적으로 중첩될 수 있다. 즉, 방열 블록(220)의 상부에 위치하는 몸체(210)와 보호소자(230) 실장 부(210b)가 적어도 일부 중첩될 수 있다.
방열 블록(220)과 보호소자(230) 사이에도 몸체(210)의 일부가 위치한다. 몸체(210)가 복수 개의 층(211~217)으로 이루어진 경우, 방열 블록(220)과 보호소자(230) 사이에 적어도 두 개의 층(211, 212)이 배치될 수 있다.
방열 블록(220)과 몸체(210)의 열팽창 계수의 차이에 의해 특히 방열 블록(220)의 경계면 주변에서 몸체(210)에 크랙이 많이 발생하게 된다. 따라서, 방열 블록(220)의 주변 영역에 보호소자(230)가 위치하는 경우, 보호소자(230)가 기울어지거나 몸체(210)와의 접착력이 저하되고, 발생한 크랙 안으로 외부 습기를 포함한 기체 등이 침투하여 패키지 내부의 밀봉성(Hermetic Sealing)이 저하되는 등 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다.
실시예에 따르면, 방열 블록(220)과 보호소자(230) 사이에 소정 두께의 몸체(210)를 위치시켜 방열 블록(220)의 경계면 주변의 몸체(210)에서 발생할 수 있는 크랙이 보호소자(230)에까지는 영향을 미치지 않게 된다. 따라서, 보호소자(230)가 기울어지거나 몸체(210)와의 접착력이 저하되고 패키지의 밀봉성이 저하되는 현상을 개선할 수 있다.
방열 블록(220)과 발광소자(100) 사이에 위치하는 몸체(210)의 두께(d1)보다 방열 블록(220)과 보호소자(230) 사이에 위치하는 몸체(210)의 두께(d2)가 더 크다(d1<d2). 즉, 몸체(210)의 바닥에서부터의 수직 높이를 고려할 때, 보호소자 실장부(210b)가 발광소자 실장부(210c)보다 높게 위치한다. 여기서, 방열 블록(220)과 보호소자(230) 사이에 위치하는 몸체(210)의 두께(d2)란 보호소자 실장부(210b)가 방열 블록(220)과 수직적으로 중첩되는 영역에서는 방열 블록(220)의 상부면으로부터 보호소자 실장부(210b)까지의 수직 거리이고, 보호소자 실장부(210b)가 방열 블록(220)과 수직적으로 중첩되지 않는 영역에서는 방열 블록(220)의 상부면에서 연장된 가상의 평면으로부터 보호소자 실장부(210b)까지의 수직 거리를 의미한다.
방열 블록(220)과 발광소자(100) 사이에 위치하는 몸체(210)의 두께(d1)는 발광소자 패키지(200A)의 방열 특성에 중요한 영향을 미치므로 방열 블록(220)과 보호소자(230) 사이에 위치하는 몸체(210)의 두께(d2)보다 작게 구현함으로써, 방열 특성의 저하를 최소화하면서 방열 블록(220)의 상부면이 발광소자(100)의 방향으로 볼록하게 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 방열 블록(220)과 보호소자(230) 사이에 위치하는 몸체(210)의 두께(d2)는 방열 블록(220)과 발광소자(100) 사이에 위치하는 몸체(210)의 두께(d1)보다 크게 구현함으로써 보소호자 실장부(210b)에서의 크랙을 개선하기에 충분할 두께를 확보할 수 있다.
일 예로서, 방열 블록(220)과 보호소자(230) 사이에 위치하는 몸체(210)의 두께(d2)는 100um 내지 200um일 수 있다. 방열 블록(220)과 보호소자(230) 사이에 위치하는 몸체(210)의 두께(d2)가 100um보다 작으면 보소호자 실장부(210b)에서의 크랙을 개선하는 효과를 충분히 발휘하기 어렵고 방열 블록(220)과 보호소자(230) 사이에 위치하는 몸체(210)의 두께(d2)가 200um보다 크면 보호소자(230)에서 발생된 열을 외부로 효과적으로 방출하기 어렵고 보호소자(230)와 발광소자(100)의 전기적 연결 시 와이어의 길이가 불필요하게 길어질 수 있다.
몸체(210)의 캐비티(210a)는 측벽과 바닥 면을 포함한다. 캐비티(210a)의 측벽은 계단 형상으로 이루어질 수 있다. 캐비티(210a)의 바닥 면에 발광소자 실장부(210c)가 위치하고, 캐비티(210a)의 측벽에 보호소자 실장부(210b)가 위치한다. 보호소자 실장부(210b)는 캐비티(210a)의 계단 형상의 측벽 중 첫 번째 단차를 갖는 부분에 위치할 수 있다.
실시예에 따라, 몸체(210)는 방열 블록(220)과 발광소자(100) 사이에 위치하는 제1층(211), 상기 제1층(211)과 보호소자(230) 사이에 위치하는 제2층(212), 상기 제2층(212)과 함께 캐비티(210a)의 측벽을 구성하는 제3층(213), 상기 제1층(211)의 하부에 위치하는 제4층(214)을 포함할 수 있다. 이 외에도, 몸체(210)는 상기 제4층(214)의 하부에 위치하는 제5층(215), 상기 제3층(213)의 상부에 위치하는 제6층(216) 및 제7층(217)을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한을 두지 않는다.
몸체(210)는 몸체(210)의 중심을 지나는 가상의 수직선(C)을 기준으로 좌우 대칭의 형상을 가짐으로써, 몸체(210)나 몸체(210) 위에 배치되는 전극 패드 등이 열에 의해 비대칭적으로 뒤틀리는 현상을 방지할 수도 있다. 따라서, 몸체(210)는 상기 가상의 수직선(C)을 기준으로 좌우의 대응되는 위치에 보호소자 실장부(210b, 210d)를 각각 포함할 수 있다. 발광소자 패키지(200A) 당 보호소자(230)는 한 개 구비될 수 있으며, 두 개의 보호소자 실장부(210b, 210d) 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 발광소자(100)와 몸체(210) 사이에 제1 전극 패드(250)가 위치하고, 캐비티(210a)의 측벽에 제2 전극 패드(260)가 위치한다. 제2 전극 패드(260)는 보호소자(230)보다 높게 위치할 수 있다. 즉, 제2 전극 패드(260)는 몸체(210)의 바닥에서부터의 수직 높이를 고려할 때, 보호소자(230)의 바닥 또는 보호소자 실장부(210b, 210d)보다 높게 위치할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 전극 패드(250) 및 제2 전극 패드(260) 각각은 발광소자(100)의 개수와 대응되도록 구비될 수 있다. 도 2 및 도 4에는 일 예로서, 발광소자(100), 제1 전극 패드(250) 및 제2 전극 패드(260)가 각각 네 개씩 존재하는 것으로 도시하였다.
복수 개의 발광소자(100)가 서로 병렬 연결된 경우, 복수 개의 제1 전극 패드(250)는 몸체(210) 내에서 서로 동일한 극성으로 전기적으로 연결되고, 복수 개의 제2 전극 패드(260) 역시 몸체(210) 내에서 서로 동일한 극성으로 전기적으로 연결된다.
제2 전극 패드(260)는 서로 폭을 달리하는 부분을 포함할 수 있다.
도 7은 도 4에서 제2 전극패드의 P 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제2 전극 패드(260)는 제1 방향과 나란히 배치된 제1 영역(261) 및 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향과 나란히 배치된 제2 영역(262)을 포함한다. 상기 제1 영역(261)은 상대적으로 좁은 폭(W1)을 갖는 부분과 상대적으로 넓은 폭(W2)을 갖는 부분을 포함하고, 상기 제2 영역(262) 역시 상대적으로 좁은 폭(W3)을 갖는 부분과 상대적으로 넓은 폭(W4)을 갖는 부분을 포함할 수 있다. 제2 전극 패드(260)가 서로 다른 폭을 갖는 부분을 포함함으로써, 노출되는 몸체(210)의 부분(210f)이 존재한다. 몸체(210)가 세라믹 재질을 포함하여 이루어진 경우, 이러한 제2 전극 패드(260)의 형상으로 인해 발광소자(100)에서 방출된 빛이 반사도가 높은 세라믹 재질의 몸체(210)에서 반사되는 면적을 증가시킴으로써 발광소자 패키지(200A)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 직각일 수도 있고,약 50~70도 범위의 각도를 이룰 수도 있다.
제2 전극 패드(260)는 캐비티(210a)의 측벽을 향해 돌출된 확장 패턴(260a)을 포함할 수 있다. 확장 패턴(260a)의 적어도 일부는 캐비티(210a)의 측벽의 아래에 위치할 수 있다. 확장 패턴(260a)은 몸체(210)를 이루는 복수 개의 층(211~217) 중에서 적어도 하나의 층을 관통하는 적어도 하나의 비아홀과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 비아홀 역시 캐비티(210a)의 벽부와 수직 방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 비아홀이 형성된 몸체(210) 상에 전극 패턴을 형성하는 경우, 비아홀에 의해 전극 패턴의 부분이 아래 방향으로 오목하게 되어 신뢰성에 영향을 줄 수 있으므로, 비아홀과 확장 패턴(260a)을 캐비티(210a)의 측벽의 아래에 형성하여 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 보호소자(230)와 몸체(210) 사이에 제3 전극 패드(270)가 위치한다. 제3 전극 패드(270)는 와이어 본딩에 의해 발광소자(100)와 보호소자(230)를 전기적으로 연결하며, 실시예에 따라 애노드 전극의 극성 또는 캐소드 전극의 극성을 나타낼 수 있다.
몸체(210)의 상부에 발광소자(100)와 이격되어 광 투과 부(240)가 위치할 수 있다. 광 투과 부(240)는 발광소자(100)에서 발생된 빛을 흡수하지 않고 외부로 통과시킬 수 있도록 투명한 재질과 비 반사 코팅 막으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 SiO2(Quartz, UV Fused Silica), Al2O3(Sapphire), LiF, MgF2, CaF2, 저-철분 투명 유리(Low Iron Transparent Glass) 또는 B2O3 등을 포함할 수 있다. 광 투과 부(240)는 발광소자(100)가 UV LED인 경우 발광소자(100)에서 방출된 자외선 광이 발광소자 패키지(200A)의 유기물을 파괴 또는 변질시키는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
광 투과 부(240)는 몸체(210)의 캐비티(210a)의 측벽에 의해 지지될 수 있다.
광 투과 부(240)와 발광소자(100) 사이의 공간은 진공 상태일 수도 있고, 질소 가스(N2) 또는 포밍 가스(forming gas)로 충진 될 수도 있다.
또는, 도시하지는 않았으나, 광 투과 부(240)가 존재하지 않고, 발광소자(100)를 덮도록 캐비티(210a) 내에 몰딩 부가 형성될 수도 있으며, 이때, 몰딩 부에는 형광체가 혼합된 고 굴절률 또는 저 굴절률 실리콘 수지(Si-Resin), 자외선에 강한 실리콘 수지, 하이브리드계 수지 등을 포함할 수 있으며 이에 대해 제한을 두지 않는다.
도 8은 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 측 단면도이다. 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도와 평면도는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같다. 상술한 실시예와 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지(200B)는 방열 블록(220)의 하부 면에도 몸체(210)가 위치한다. 따라서, 방열 블록(220)의 외면, 즉 상부 면과 하부 면 및 측 면이 몸체(210)에 의해 둘러싸여 있다.
방열 블록(220)과 몸체(210)의 열팽창 계수의 차이에 의하여 방열 블록(220)의 바닥 면이 몸체(210) 밖으로 볼록하게 돌출될 수 있다. 실시예에 따르면, 방열 블록(220)의 바닥 면에도 몸체(210)의 일부를 배치하여 방열 블록(220)이 돌출되는 것을 방지하고 발광소자 패키지(220B)가 회로기판(미 도시)에 실장 될 때 기울어지는 것을 방지하여 광 출사각을 고르게 할 수 있다.
방열 블록(220)의 하부에 배치된 몸체(210)의 층(218)의 두께(d3)는 방열 블록(220)의 돌출 방지 및 발광소자 패키지(200B)의 방열 특성의 관계를 고려하여 정해져야 하며, 일 예로서, 발광소자(100)와 방열 블록(220)의 사이에 위치하는 몸체(210)의 층(211)의 두께(d1)와 같을 수 있다.
도 9는 실시예들에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지가 배치된 헤드램프의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 실시예들에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지가 배치된 발광 모듈(710)에서 방출된 빛이 리플렉터(720)와 쉐이드(730)에서 반사된 후 렌즈(740)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다.
상기 발광 모듈(710)은 회로기판 상에 발광소자 또는 발광소자 패키지가 복수 개로 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
도 10은 실시예에 따른 발광소자 패키지가 배치된 표시장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 실시예에 따른 표시장치(800)는 발광 모듈(830, 835)과, 바텀 커버(810) 상의 반사판(820)과, 상기 반사판(820)의 전방에 배치되며 상기 발광 모듈에서 방출되는 빛을 표시장치 전방으로 가이드 하는 도광 판(840)과, 상기 도광 판(840)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(850)와 제2 프리즘시트(860)와, 상기 제2 프리즘시트(860)의 전방에 배치되는 패널(870)과 상기 패널(870)의 전반에 배치되는 컬러필터(880)를 포함하여 이루어진다.
발광 모듈은 회로 기판(830) 상의 상술한 발광소자 패키지(835)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(835)는 상술한 바와 같다.
상기 바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 상기 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 상기 도광 판(840)의 후면이나, 상기 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
도광 판(840)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전 영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광 판(830)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 도광 판이 생략되어 반사시트(820) 위의 공간에서 빛이 전달되는 에어 가이드 방식도 가능하다.
상기 제1 프리즘 시트(850)는 지지필름의 일면에, 투광 성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
상기 제2 프리즘 시트(860)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(870)의 전 방향으로 고르게 분산하기 위함이다.
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(850)과 제2 프리즘시트(860)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
상기 패널(870)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(860) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.
상기 패널(870)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광 판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.
상기 패널(870)의 전면에는 컬러 필터(880)가 구비되어 상기 패널(870)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
200A, 200B: 발광소자 패키지 210: 몸체
220: 방열 블록 230: 보호소자
240: 광 투과 부 250: 제1 전극 패드
260: 제2 전극 패드 710: 발광 모듈
720: 리플렉터 730: 쉐이드
800: 표시장치 810: 바텀 커버
820: 반사판 840: 도광판
850: 제1 프리즘시트 860: 제2 프리즘시트
870: 패널 880: 컬러필터
220: 방열 블록 230: 보호소자
240: 광 투과 부 250: 제1 전극 패드
260: 제2 전극 패드 710: 발광 모듈
720: 리플렉터 730: 쉐이드
800: 표시장치 810: 바텀 커버
820: 반사판 840: 도광판
850: 제1 프리즘시트 860: 제2 프리즘시트
870: 패널 880: 컬러필터
Claims (20)
- 캐비티를 갖는 몸체;
상기 몸체 내에 위치하는 방열 블록;
상기 캐비티 내에 위치하며, 상기 방열 블록의 상부에 위치하는 발광소자; 및
상기 캐비티 내에 상기 발광소자와 이격되어 위치하는 보호소자;를 포함하고,
상기 방열 블록과 상기 발광소자 사이, 그리고 상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 상기 몸체의 일부가 위치하고, 상기 방열 블록과 상기 발광소자 사이에 위치하는 몸체의 두께보다 상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 위치하는 몸체의 두께가 큰 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐비티의 측벽은 계단 형상으로 이루어지고, 상기 보호소자는 상기 캐비티의 측벽에 위치하는 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 몸체는 복수 개의 층으로 이루어진 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호소자는 상기 방열 블록과 적어도 일부가 수직적으로 중첩되는 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 위치하는 몸체의 두께는 100um 내지 200um인 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 몸체는 상기 방열 블록과 상기 발광소자 사이에 위치하는 제1층, 상기 제1층과 상기 보호소자 사이에 위치하는 제2층, 상기 제2층과 함께 상기 캐비티의 측벽을 구성하는 제3층 및 상기 제1층의 하부에 위치하는 제4층을 포함하는 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 방열 블록은 하부면이 외부로 노출된 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 방열 블록은 외면이 상기 몸체에 의해 둘러싸인 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 방열 블록의 하부에 상기 몸체의 일부가 위치하는 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 몸체는 세라믹 재질을 포함하여 이루어진 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광소자와 상기 몸체의 사이에 제1 전극 패드가 위치하고, 상기 캐비티의 측벽에 제2 전극 패드가 위치하는 발광소자 패키지. - 제 11 항에 있어서,
상기 제2 전극패드는 상기 몸체의 바닥에서부터의 수직 높이를 고려할 때 상기 보호소자보다 높게 위치하는 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 방열 블록은 서로 폭을 달리하는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 발광소자 패키지. - 제 13 항에 있어서,
상기 제1 영역은 상기 발광소자와 인접하고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 하부에 위치하는 발광소자 패키지. - 제 14 항에 있어서,
상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 폭이 넓은 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광소자는 260nm 내지 405nm 영역의 파장의 빛을 방출하는 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 몸체의 상부에 상기 발광소자와 이격되어 광 투과부가 위치하는 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 몸체는 몸체의 중심을 지나는 가상의 수직선을 기준으로 좌우 대칭의 형상을 갖는 발광소자 패키지. - 캐비티를 가지며 복수 개의 층이 적층되어 이루어진 몸체;
상기 몸체 내에 위치하는 방열 블록;
상기 캐비티 내에 위치하며, 상기 방열 블록의 상부에 위치하는 발광소자; 및
상기 캐비티 내에 상기 발광소자와 이격되어 위치하는 보호소자;를 포함하고,
상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 상기 몸체의 복수 개의 층 중에서 적어도 두 개의 층이 위치하는 발광소자 패키지. - 제 19 항에 있어서,
상기 방열 블록과 상기 보호소자 사이에 위치하는 몸체의 층의 두께가 100um 내지 200um인 발광소자 패키지.
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