KR20150019490A - 발광소자 모듈 - Google Patents

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KR20150019490A
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예는 제1 도전층, 제1 절연층, 제2 도전층 및 제2 절연층이 차례로 배치되고, 캐비티가 형성된 회로기판; 및 상기 캐비티 내에 배치되고, 상기 제1 도전층과 제2 도전층에 각각 전기적으로 연결된 발광소자를 포함하고, 상기 캐비티의 바닥면은 상기 제1 도전층이 노출되어 형성되고, 상기 캐비티의 측벽은 상기 제1 절연층과 상기 제2 도전층 및 상기 제2 절연층의 적어도 일부가 경사를 이루어 형성되는 발광소자 모듈을 제공한다.

Description

발광소자 모듈{LIGHT EMITTING DEVICE MODULE}
실시예는 발광소자 모듈에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)나 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색, 백색 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 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 발광 다이오드는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
발광소자는 사파이어 등으로 이루어진 기판 위에 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물이 형성되고, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 상에 각각 제1 전극과 제2 전극이 배치된다.
발광소자 패키지는 패키지 몸체에 제1 전극과 제2 전극이 배치되고, 패키지 몸체의 바닥 면에 발광소자가 배치되며 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결된다.
도 1은 종래의 발광소자 모듈을 나타낸 도면이다. 도 1의 발광소자 모듈(100)은 회로기판(110) 상에 발광소자 패키지(150) 어레이가 배치되는데, 회로기판(110)으로부터 발광소자 패키지(150)가 돌출되어 배치되므로 백라이트 유닛의 광원으로 사용될 때 베젤(bezel) 영역의 폭이 증가할 수 있다. 또한, 발광소자 패키지(150)에서 발생한 열이 회로기판(110)을 통과하므로 방열 경로가 증가할 수 있다.
실시예는 발광소자 모듈의 열방출 효율을 증가시키고, 두께를 감소시키고자 한다.
실시예는 제1 도전층, 제1 절연층, 제2 도전층 및 제2 절연층이 차례로 배치되고, 캐비티가 형성된 회로기판; 및 상기 캐비티 내에 배치되고, 상기 제1 도전층과 제2 도전층에 각각 전기적으로 연결된 발광소자를 포함하고, 상기 캐비티의 바닥면은 상기 제1 도전층이 노출되어 형성되고, 상기 캐비티의 측벽은 상기 제1 절연층과 상기 제2 도전층 및 상기 제2 절연층의 적어도 일부가 경사를 이루어 형성되는 발광소자 모듈을 제공한다.
캐비티의 제1 측벽은 단차를 가지고, 상기 단차는 상기 제2 절연층의 표면이 노출되어 형성될 수 있다.
단차의 양측에서 상기 제1 측벽의 기울기는 동일할 수 있다.
노출되는 제2 절연층의 표면에 상기 발광소자의 제1 전극이 와이어 본딩될 수 있다.
제2 절연층의 표면의 높이와 상기 발광소자의 높이가 동일할 수 있다.
노출된 제1 도전층에 상기 발광소자의 제2 전극이 전기적으로 연결될 수 있다.
노출된 제1 도전층의 두께는, 상기 제1 절연층과 접촉하는 상기 제1 도전층의 두께보다 작을 수 있다.
캐비티에 몰딩부가 배치될 수 있다.
제2 절연층의 표면에 커버가 배치되어 상기 캐비티를 덮을 수 있다.
발광소자 모듈은 제1 도전층을 사이에 두고 상기 제1 절연층과 반대 방향에 배치되는 열전달 부재를 더 포함할 수 있다.
캐비티의 깊이는 상기 발광소자의 높이의 2.5배 내지 3.5배일 수 있다.
상술한 발광소자 모듈은 회로기판 내에 형성된 캐비티에 발광소자가 배치되어, 발광소자 모듈의 두께가 감소하여 백라이트 유닛에 사용될 경우 베젤 영역이 제로(zero)에 가깝게 형성되고, 발광소자와 열전달 부재와의 거리가 가까워서 열방출 효율이 증가할 수 있다.
도 1은 종래의 발광소자 모듈을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발광소자 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3a는 발광소자 모듈의 제1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 3b는 도 3a의 캐비티의 구조를 상세히 나타낸 도면이고,
도 3c 내지 도 3f는 발광소자 모듈의 제2 실시예 내지 제5 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4a 및 도 4b는 발광소자 모듈 내의 발광소자의 일실시예들을 나타낸 도면이고,
도 5는 발광소자 패키지를 포함하는 영상 표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 6은 발광소자가 배치된 조명 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 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 두개의 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 방향 뿐만 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 본 발광소자 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 발광소자 모듈(200)은 회로기판(210) 상에 발광소자 패키지(250) 어레이가 배치되는데, 회로기판(210)으로부터 발광소자 패키지(250)가 돌출되지 않고 배치되므로 백라이트 유닛의 광원으로 사용될 때 베젤(bezel) 영역의 폭이 증가할 수 있다. 또한, 발광소자 패키지(250)에서 발생한 열이 회로기판(210)을 통과하는 방열 경로가 종래보다 감소될 수 있다.
도 3a는 발광소자 모듈의 제1 실시예를 나타낸 도면이고, 도 3b는 도 3a의 캐비티의 구조를 상세히 나타낸 도면이다.
발광소자 모듈의 제1 실시예는 회로 기판에 캐비티가 형성되고 캐비티 내에 발광소자가 삽입되어 배치될 수 있다.
회로기판은 인쇄회로기판(Printed circuit board))이나 FR-4 또는 메탈 PCB 등일 수 있는데, 제1 도전층(211), 제1 절연층(212), 제2 도전층(213) 및 제2 절연층(214)이 차례로 배치되고, 제1 도전층(211)의 하부에는 제1 절연층(212)과 반대 방향에 열전달 부재(216)가 접합층(215)을 통하여 결합될 수 있다.
제1 도전층(211)과 제2 도전층(213)은 전기 전도성이 우수한 물질로 이루어지며, 일 예로 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지거나 이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 절연층(212)과 제2 절연층(214)은 절연성 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들면 실리콘, 금속산화물, 폴리이미드, 폴리에틸렌 등으로 이루어질 수 있다.
회로기판에는 캐비티가 형성되는데, 캐비티의 바닥면은 제1 도전층(211)의 표면이 노출되며, 제1 절연층(212)과 제2 도전층(213) 및 제2 절연층(214)이 캐비티의 측벽을 이룰 수 있다.
발광소자(250a)는 캐비티의 바닥면 즉 노출된 제1 도전층(211) 상에 배치되고, 발광소자의 제1 전극(258)은 제2 도전층(213)에 와이어(238)로 연결되고, 발광소자의 제2 전극(259)은 제1 도전층(211)에 와이어(239)로 연결될 수 있다. 이때, 제1 도전층(211)의 표면에는 제2 본딩 패드(229)가 배치되고, 제2 도전층의 표면에는 제1 본딩 패드(228)이 배치될 수 있다.
도 4a는 발광소자 모듈 내의 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이고, 수평형 발광소자(250a)를 나타내고 있다.
기판(251)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있고, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiO2, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
버퍼층(252)은 본 실시예에서 기판(251)과 발광구조물 사이의 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이며, 상술한 역할의 버퍼층 외에 기판(251)과 발광구조물의 사이에 배치되는 다른 중간층일 수 있다. 버퍼층(252)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, AlN 외에 AlAs, GaN, InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
사파이어 등으로 기판(251)을 형성하고, 기판(251) 상에 GaN이나 AlGaN을 포함하는 발광구조물(220)이 배치될 때, GaN이나 AlGaN과 사파이어 사이의 격자 부정합(lattice mismatch)이 매우 크고 이들 사이에 열 팽창 계수 차이도 매우 크기 때문에, 결정성을 악화시키는 전위(dislocation), 멜트 백(melt-back), 크랙(crack), 피트(pit), 표면 모폴로지(surface morphology) 불량 등이 발생할 수 있으므로, 버퍼층(252)을 사용할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 버퍼층(252)과 발광구조물의 사이에는 언도프드 GaN층이나 AlGaN층이 배치되어, 발광구조물 내로 상술한 전위 등이 전달되는 것을 방지할 수 있다.
발광 구조물은 제1 도전형 반도체층(253)과 활성층(254) 및 제2 도전형 반도체층(255)을 포함하여 이루어진다.
제1 도전형 반도체층(253)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(253)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(253)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(253)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
활성층(254)은 제1 도전형 반도체층(253)과 제2 도전형 반도체층(255) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
활성층(254)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(255)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(255)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(255)은 예컨대, InxAlyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제2 도전형 반도체층(255)이 AlxGa(1-x)N으로 이루어질 수 있다.
제2 도전형 반도체층(255)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(255)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 구조물 상에는 투명 도전층(256)이 배치되어 제2 전극(259)으로부터 제2 도전형 반도체층(255)으로 넓은 면적에 고르게 전류가 공급되게 할 수 있다.
발광 구조물의 일부가 메사 식각되어 제1 도전형 반도체층(253)의 일부가 노출될 수 있는데, 노출된 제1 도전형 반도체층(253)과 투명 도전층(256) 상에는 각각 제1 전극(258)과 제2 전극(259)이 배치될 수 있다.
제1 전극(258)과 제2 전극(2959)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
발광 구조물의 둘레에는 패시베이션층(미도시)이 형성될 수 있는데, 패시베이션층은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다.
도 3a에서 캐비티의 제2 측벽(좌측 측벽)은 기울기(θ2)를 가지고, 캐비티의 오른쪽 측벽은 제1-1 측벽과 제1-2 측벽으로 이루어진다. 즉, 캐비티의 바닥면으로부터 기울기(θ11)를 가지고 제1-1 측벽이 제1 절연층(212)과 제2 도전층(213)에 형성되고, 제2 도전층(213)의 표면이 노출되어 단차를 이룬다. 그리고, 노출된 제2 도전층(213)의 표면으로부터 기울기(θ12)를 가지고 제1-2 측벽이 제2 도전층(214)이 형성될 수 있다.
상술한 제2 측벽의 기울기(θ2)와, 제1-1 측벽의 기울기(θ11) 및 제1-2 측벽의 기울기(θ12)는 서로 동일하거나 다를 수 있다.
캐비티의 높이(h1)은 발광소자의 높이(h2)보다 높을 수 있는데, 구체적으로 캐비티의 높이(h1)는 450 마이크로 미터 내지 500 마이크로 미터일 수 있는데 발광소자의 높이(h2)의 2.5배 내지 3.5배일 수 있고, 여기서 발광소자의 높이(h2)는 제2 전극(259)을 제외한 높이일 수 있다.
열전달 부재(216)은 열전도성이 우수한 물질 예를 들면 알루미늄이나 구리 등으로 이루어질 수 있고, 접합층(215)은 비도전성 또는 도전성의 물질일 수 있다.
그리고, 제2 절연층(213)의 표면의 높이와 발광소자(250a)의 높이가 동일하면 와이어(258)의 본딩 공정에 유리할 수 있는데, 이때 제1 전극(258)과 제1 본딩 패드(228)이 동일한 두께 내지 높이를 가질 수 있다.
그리고, 캐비티에는 몰딩부(270)가 채워져서 발광소자(250a)와 와이어(238, 239) 등을 보호할 수 있는데, 몰딩부(270)는 실리콘이나 에폭시 수지로 이루어질 수 있고, 형광체(280)를 포함하여 발광소자(250a)에서 방출되는 제1 파장 영역의 광에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 광을 방출할 수 있다.
도 3c 내지 도 3f는 발광소자 모듈의 제2 실시예 내지 제5 실시예를 나타낸 도면이다.
제2 실시예는 제1 실시예와 유사하나, 제2 절연층(214)의 표면에 커버(290)가 배치되어 상기 캐비티를 덮을 수 있다. 커버(290)는 박막(thin film) 형상으로 형광체(280)를 포함할 수 있으며, 실리콘이나 에폭시 수지 등으로 이루어질 수 있다.
제3 실시예는 제2 실시예와 유사하나, 제2 절연층(214)의 표면에 홈이 형성되고, 홈에 커버(290)가 삽입되고 제2 절연층(214)의 높이와 커버(290)의 높이가 일치하여 발광소자 모듈의 표면이 플랫(flat)할 수 있다.
제4 실시예에서는 제1 도전층(211)이, 발광소자(250a)가 배치되는 영역에서 일부 식각되고 노출되어 캐비티의 바닥면을 이룰 수 있다. 즉, 노출된 제1 도전층(211)의 두께(t1)는, 제1 절연층(212)과 접촉하는 제1 도전층(211)의 두께(t2)보다 작을 수 있다.
본 실시예에서는 발광소자(250a)와 대응하는 도전층(211)의 두께가 상대적으로 얇아서, 발광소자(250a)로부터 발생하는 열이 열전달 부재(216) 방향으로 빠르게 전달될 수 있다.
발광소자 모듈의 제5 실시예에는 제1 실시예와 유사하나 수직형 발광소자(250b)가 배치되고 있으며, 수직형 발광소자(250b)가 제1 도전층(211)과 전기적으로 접촉하고 제1 전극(258)은 제2 도전층(213) 상의 제1 본딩 패드(228)과 와이어(238)로 연결되고 있다.
도 4b는 발광소자 모듈 내의 발광소자의 일실시예들을 나타낸 도면이고, 수직형 발광소자를 도시하고 있다.
발광 구조물은 제1 도전형 반도체층(253)과 활성층(254) 및 제2 도전형 반도체층(255)을 포함하여 이루어지고, 조성은 도 4a에 도시된 실시예와 동일할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(253)의 표면이 패턴을 이루어 광추출 효율을 향상시킬 수 있고, 제1 도전형 반도체층(253)의 표면에는 제1 전극(258)이 배치되는데 도시되지는 않았으나 제1 전극(258)이 배치되는 제1 도전형 반도체층(253)의 표면은 패턴을 이루지 않을 수 있다.
발광 구조물의 둘레에는 패시베이션층(257)이 형성될 수 있는데, 패시베이션층(257)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 패시베이션층(257)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
발광 구조물의 하부에는 제2 전극(259)이 배치되는데, 오믹층과 반사층과 도전성 지지기판을 포함할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(253)과 접촉하며 오믹층이 형성될 수 있는데, 오믹층은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층은 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, 및 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 한정되는 않는다.
반사층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(224)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 반도체 소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있고, 몰리브덴은 후술하는 돌출부의 도금 성장에 유리할 수 있다.
지지기판은 금속 또는 반도체 물질 등 도전성 물질로 형성될 수 있다. 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 반도체 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질(ex. 금속 등)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 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) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 지지기판은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가지기 위하여 50 내지 200 마이크로 미터의 두께로 이루어질 수 있다.
접합층은 반사층과 지지기판을 결합하는데, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다.
상술한 실시예들에 따른 발광소자 모듈들은 회로기판 내에 형성된 캐비티에 발광소자가 배치되어, 발광소자 모듈의 두께가 감소하여 백라이트 유닛에 사용될 경우 베젤 영역이 제로(zero)에 가깝게 형성되고, 발광소자와 열전달 부재와의 거리가 가까워서 열방출 효율이 증가할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 모듈은 복수 개의 발광소자가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광소자 모듈의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 모듈, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 다른 실시예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광소자 모듈을 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 발광소자 모듈이 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 백라이트 유닛과 조명 장치를 설명한다.
도 5는 발광소자 모듈을 포함하는 영상 표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상표시장치(900)는 광원 모듈과, 바텀 커버(910) 상의 반사판(920)과, 상기 반사판(920)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(940)과, 상기 도광판(940)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(950)와 제2 프리즘시트(960)와, 상기 제2 프리즘시트(960)의 전방에 배치되는 패널(970)과 상기 패널(970)의 전반에 배치되는 컬러필터(980)를 포함하여 이루어진다.
광원 모듈은 회로 기판(930) 상의 발광소자 모듈(935)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(930)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 모듈(935)은 상술한 바와 같다.
영상표시장치는 도 5에 도시된 에지(edge) 타입의 백라이트 유닛 뿐만 아니라, 직하 타입의 백라이트 유닛이 사용될 수도 있다.
상술한 영상표시장치에 사용되는 발광소자 모듈은, 회로기판 내에 형성된 캐비티에 발광소자가 배치되어, 발광소자 모듈의 두께가 감소하여 백라이트 유닛에 사용될 경우 베젤 영역이 제로(zero)에 가깝게 형성되고, 발광소자와 열전달 부재와의 거리가 가까워서 열방출 효율이 증가할 수 있다.
도 6은 발광소자 모듈을 포함하는 조명 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 광원 모듈(1200)은 상술한 실시예들에 따른 발광소자 모듈일 수 있다.
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(1100)는 외부에서 상기 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
광원 모듈(1200)은 상기 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(1200)로부터의 열은 상기 방열체(1400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(1200)은 발광소자 패키지(1210), 연결 플레이트(1230), 커넥터(1250)를 포함할 수 있다.
광원 모듈(1200)은, 회로기판 내에 형성된 캐비티에 발광소자가 배치되어, 발광소자 모듈의 두께가 감소하여 백라이트 유닛에 사용될 경우 베젤 영역이 제로(zero)에 가깝게 형성되고, 발광소자와 열전달 부재와의 거리가 가까워서 열방출 효율이 증가할 수 있다.
부재(1300)는 상기 방열체(1400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광소자 패키지(1210)들과 커넥터(1250)이 삽입되는 가이드홈(1310)들을 갖는다. 가이드홈(1310)은 상기 발광소자 패키지(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응된다.
부재(1300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(1300)는 상기 커버(1100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(1200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(1100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(1400)와 상기 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(1230)와 상기 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(1400)는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(1700)의 상기 절연부(1710)에 수납되는 상기 전원 제공부(1600)는 밀폐된다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 갖는다. 가이드 돌출부(1510)는 상기 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 갖는다.
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 상기 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납되고, 상기 홀더(1500)에 의해 상기 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐된다. 상기 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(1630)는 상기 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(1630)는 상기 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(1650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(1670)는 상기 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
내부 케이스(1700)는 내부에 상기 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(1600)가 상기 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
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.
100, 200: 발광소자 모듈 110, 210: 회로기판
150, 250, 250a, 250b: 발광소자
211: 제1 도전층 212: 제1 절연층
213: 제2 도전층 214: 제2 절연층
215: 접합층 216: 열전달 부재
270: 몰딩부 280: 형광체
290: 커버 900: 영상표시장치

Claims (11)

  1. 제1 도전층, 제1 절연층, 제2 도전층 및 제2 절연층이 차례로 배치되고, 캐비티가 형성된 회로기판; 및
    상기 캐비티 내에 배치되고, 상기 제1 도전층과 제2 도전층에 각각 전기적으로 연결된 발광소자를 포함하고,
    상기 캐비티의 바닥면은 상기 제1 도전층이 노출되어 형성되고, 상기 캐비티의 측벽은 상기 제1 절연층과 상기 제2 도전층 및 상기 제2 절연층의 적어도 일부가 경사를 이루어 형성되는 발광소자 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 캐비티의 제1 측벽은 단차를 가지고, 상기 단차는 상기 제2 절연층의 표면이 노출되어 형성되는 발광소자 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 단차의 양측에서 상기 제1 측벽의 기울기는 동일한 발광소자 모듈.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 노출되는 제2 절연층의 표면에 상기 발광소자의 제1 전극이 와이어 본딩되는 발광소자 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 절연층의 표면의 높이와 상기 발광소자의 높이가 동일한 발광소자 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 노출된 제1 도전층에 상기 발광소자의 제2 전극이 전기적으로 연결되는 발광소자 모듈.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 노출된 제1 도전층의 두께는, 상기 제1 절연층과 접촉하는 상기 제1 도전층의 두께보다 작은 발광소자 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 캐비티에 몰딩부가 배치된 발광소자 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 절연층의 표면에 커버가 배치되어 상기 캐비티를 덮는 발광소자 모듈.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도전층을 사이에 두고 상기 제1 절연층과 반대 방향에 배치되는 열전달 부재를 더 포함하는 발광소자 모듈.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 캐비티의 깊이는 상기 발광소자의 높이의 2.5배 내지 3.5배인 발광소자 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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