KR20150138606A - 발광 소자 모듈 - Google Patents

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Abstract

실시예는 회로 기판; 상기 회로 기판의 도전층과 도전성 접착제로 본딩된 적어도 발광 소자; 및 상기 각각의 발광 소자의 주변 영역에 배치된 반사 부재를 포함하고, 상기 반사 부재와 상기 회로 기판이 접촉하는 면에서, 중앙 영역에 보이드(void)가 형성된 발광 소자 모듈을 제공한다.

Description

발광 소자 모듈{LIGHT EMITTING DEVICE MODULE}
실시예는 발광 소자 모듈에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광 소자는 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 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 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.
발광 소자는 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. 발광 소자는 제1 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출한다. 활성층에서 방출되는 빛은 활성층을 이루는 물질의 조성에 따라 다를 수 있으며, 청색광이나 자외선(UV) 또는 심자외선(Deep UV) 등일 수 있다.
이러한 발광 소자는 패키지의 형태로 백라이트 유닛이나 조명 장치 등에 배치될 수 있다.
도 1은 종래의 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
발광 소자 패키지는 캐비티를 가지는 패키지 몸체(110)의 캐비티의 바닥면에 발광 소자(10)가 배치되고, 캐비티 내에는 형광체(165)를 포함하는 몰딩부(160)가 채워진다.
패키지 몸체(110)에는 제1 리드 프레임(121)과 제2 리드 프레임(122)이 배치될 수 있는데, 발광소자(10)는 제1 리드 프레임(121)과 제2 리드 프레임(122)에 각각 와이어(140, 145)로 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 발광소자 패키지(100)는 회로 기판에 연결되어 발광소자 모듈을 이루고, 발광소자(10)의 구동에 필요한 전류를 공급받을 수 있다.
그러나, 상술한 종래의 발광소자 모듈은 다음과 같은 문제점이 있다.
발광소자에 전류를 공급하기 위하여 와이어와 리드 프레임이 필요한데, 이러한 재료는 비용 상승의 원인이 될 수 있고 또한 와이어는 발광소자에서 방출되는 광의 진행을 방해하여 광추출 효율을 저하시킬 수 있다.
또한, 캐비티 내의 몰딩부 내에서 형광체의 분포가 고르지 않은 등의 이유로 인하여 발광소자 패키지에서 방출되는 빛의 색산포가 고르지 않은 문제점이 있다.
실시예는, 발광소자 모듈의 제조 비용을 절감하고, 광추출 효율 및 색산포를 개선하고자 한다.
실시예는 회로 기판; 상기 회로 기판의 도전층과 도전성 접착제로 본딩된 적어도 하나의 발광 소자; 및 상기 각각의 발광 소자의 주변 영역에 배치된 반사 부재를 포함하고, 상기 반사 부재와 상기 회로 기판이 접촉하는 영역에 보이드(void)가 형성된 발광 소자 모듈을 제공한다.
반사 부재의 표면은, 상기 회로 기판과 접촉하는 영역에서 오목하게 형성될 수 있다.
보이드의 높이는, 상기 반사 부재의 가장 자리 영역에서 가장 클 수 있다.
보이드에 에어(air)가 채워질 수 있다.
반사 부재는 PPA, PCT, EMC 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발광 소자는 플립 칩 타입의 발광 소자일 수 있다.
회로 기판과 상기 반사 부재는 각각 캐비티의 바닥면과 측벽을 이루고, 상기 발광 소자는 상기 캐비티의 바닥면에 배치될 수 있다.
반사 부재는, 상기 발광 소자와 마주보는 면이 경사를 이룰 수 있다.
발광 소자를 둘러싸고 배치되는 몰딩부를 더 포함할 수 있다.
반사 부재 및 상기 몰딩부 상에 배치되는 형광체를 더 포함할 수 있다.
형광체는 필름 타입으로 배치될 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 모듈은 와이어와 리드 프레임이 생략되고 플립 칩 타입의 발광소자를 회로 기판에 직접 결합하여 재료비가 감소하고 와이어에 의한 광흡수 내지 차단도 줄어들어서 광효율이 향상될 수 있으며, 또한, 필름 타입의 형광체가 사용되어 발광소자 모듈에서 방출되는 광의 색산포가 종래의 발광소자 패키지에 비하여 개선될 수 있다.
도 1은 종래의 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이고,
도 2는 발광 소자 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 3a 내지 도 3h는 도 2의 발광 소자 모듈의 제조 공정을 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3g의 'A' 영역을 상세히 나타낸 도면이다.
도 5a와 도 5b는 종래의 발광소자 패키지와 실시예에 따른 발광소자 모듈의 색산포를 나타낸 도면이고,
도 6은 발광 소자 모듈이 배치된 백라이트 유닛의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 7은 발광 소자 모듈이 배치된 조명장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 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.
도 2는 발광 소자 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 발광소자 모듈은, 회로 기판(280)과 회로 기판(280) 상의 제1,2 도전층(281, 282)과 전기적으로 연결된 발광소자(250)와, 발광 소자(250)를 둘러싸고 배치되는 몰딩부(260)와, 몰딩부(260)의 둘레에 배치되는 반사 부재(210)와, 몰딩부(260)와 반사 부재(210)의 상부에 배치되는 형광체 필름(270)을 포함하여 이루어진다. 도 2에서 회로 기판(280) 상에 하나의 발광 소자(250)가 배치되나, 도 3h에 도시된 바와 같이 복수 개의 발광 소자(250)의 패키지가 어레이(array)로 배열될 수 있다.
회로 기판(280)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)이나, 메탈 PCB 또는 FR-4 등일 수 있다. 회로 기판(280)에 제1 도전층(281)과 제2 도전층(282)는 각각 발광소자(250)의 제1 전극(256a) 및 제2 전극(256c)과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광소자(250)는 도시된 플립 칩(flip chip) 타입의 발광소자 일 수 있는데, 기판(251)에 버퍼층(252)과 발광 구조물(254)이 배치되고, 발광 구조물(254)은 제1 도전형 반도체층(254a)과 활성층(254b) 및 제2 도전형 반도체층(254c)을 포함하여 이루어지고, 제1 도전형 반도체층(254a)과 제2 도전형 반도체층(254c)에는 각각 제1 전극(256a)과 제2 전극(256c)이 배치될 수 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.
사파이어 등으로 기판(251)을 형성하고, 기판(110) 상에 GaN이나 AlGaN 등을 포함하는 발광구조물(254)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, AlN 등으로 버퍼층(252)을 형성할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(254a)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑되어 제1 도전형의 반도체층일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(254a)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어 AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(254a)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(254a)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
활성층(254b)은 제1 도전형 반도체층(254a)의 상부면에 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(254b)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(254c)은 활성층(254b)의 표면에 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(254c)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(254c)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있고, AlGaN, GaN AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(254c)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있는데, 제2 도전형 반도체층(254c)이 p형 반도체층일 경우 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(254c)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도시되지는 않았으나, 제2 도전형 반도체층(254c) 상에는 ITO(Intium tin Oxide) 등으로 투광성 도전층이 형성되어, 제2 전극(256c)으로부터 제2 도전형 반도체층(254c)으로 전류 스프레딩(spreading) 효과를 향상시킬 수 있다.
제2 도전형 반도체층(254c)과 활성층(254b) 및 제1 도전형 반도체층(254a)의 일부까지 메사 식각하여, 제1 도전형 반도체층(254a)을 노출시켜서 제1 전극(256a)이 형성될 영역을 확보할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(254a)과 제2 도전형 반도체층(254c) 상에는 각각 제1 전극(256a)과 제2 전극(256c)이 배치되는데, 제1 전극(256a)과 제2 전극(256c)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 발광 구조물(254)의 둘레에는 패시베이션층이 형성될 수 있는데, 패시베이션층은 절연성 물질로 이루어질 수 있고, 상세하게는 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있고, 보다 상세하게는 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
발광소자(250)의 제1 전극(256a)과 제2 전극(256c)은 각각, 회로 기판(280)의 제1 도전층(281)과 제2 도전층(282)에 도전성 접착제로 전기적으로 연결될 수 있는데, 본 실시예에서는 솔더(258a, 258c)로 본딩될 수 있다.
발광소자(250)의 둘레를 몰딩부(260)가 배치되는데, 몰딩부(260)는 발광소자(250)를 보호하며 실리콘 계열의 수지 등이 사용될 수 있다.
발광소자(250)의 주변 영역에는 반사 부재(210)가 배치되는데, 반사 부재(210)는, PPA(Polypthalamide), PCT(Polycyclohexane dimethylene terephthalate), EMC(몰드 수지) 또는 실리콘 등으로 이루어질 수 있다.
반사 부재(210)와 회로 기판(280)이 접착하는 영역에서 보이드(void)가 형성되고 있다.
회로 기판(280)과 접촉하는 영역에서 반사 부재(210)의 표면은 오목하게 형성되고 있는데, 이때 반사 부재(210)의 오목한 바닥면과 회로 기판(280) 사이의 보이드에는 에어(air)가 주입될 수도 있다.
반사 부재(210)의 내측 영역, 즉 몰딩부(260)와 접촉하는 영역에서 회로 기판(280)과 반사 부재(210)가 접촉하나, 가장 자리 영역은 회로 기판(280)과 기설정된 높이(h) 만큼 이격되고 있는데 상술한 높이(h)는 나노미터 내지 마이크로 미터의 규모일 수 있다.
보이드는 오목한 곡면을 이루고 있으나 실제로는 표면이 불규칙할 수 있으며, 반사 부재의 가장 자리 영역에서의 보이드의 높이(h)가 가장 크게 도시되고 있으나 실제로는 그렇지 않을 수도 있다. 보이드는 형성 원인은 반사 부재의 형성원인에 따른 것이며 후술한다.
회로 기판(280)과 반사 부재(210)가 각각 바닥면과 측벽을 이루며 캐비티를 형성할 수 있는데, 이때 발광 소자(250)는 캐비티의 바닥면에 배치될 수 있다.
도 2에서 반사 부재(210)의 내측벽 즉, 발광 소자(250)와 마주 보는 면은 도시된 바와 같이 경사를 이룰 수 있으며, 캐비티의 측벽을 이루는 반사 부재(210)의 내측벽(i)과 캐비티의 바닥면을 이루는 회로 기판(280)의 상부면(b)에는 도시되지는 않았으나 반사물질이 형성되어 광 추출 효율을 증가시킬 수 있다.
반사 부재(210)와 몰딩부(260) 상에는 형광체가 배치될 수 있는데, 도시된 바와 같이 형광체 필름(270)에는 형광체(275)가 배치되어 발광소자(250)에서 방출되는 제1 파장 영역의 광을 제2 파장 영역의 광으로 변환할 수 있다.
도 3a 내지 도 3h는 도 2의 발광 소자 모듈의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
먼저 시트를 마련하는데, 도 3a에 도시된 바와 같이 시트(310)는 베이스 필름(310a)와 접착제(310b)와 보호 필름(310c)으로 이루어질 수 있고, 접착제(310b)는 실리콘 접착제(silicone adhesive)로 이루어지고, 보호 필름(310c)은 발광소자(250)를 접착제(310b) 위에 배치하기 이전에 제거될 수 있다.
접착제(310b)는 후술하는 분리 공정에서 레이저 스크라이빙(laser scribing)시에 발광 소자 등의 고정력이 우수하고, 실리콘의 내열 특성으로 인하여 변형이 없고, 각각의 발광 소자로 분리할 때 잔류물이 남지 않을 수 있다. 이러한 작용을 위하여 접착제(310b) 내의 실리콘은 Trimethylated silica와 poly-dimethyl siloxane와 poly Ethylene Terephtalate가 각각 10% 대 60% 대 30%의 중량비로 혼합될 수 있다.
접착제(310b)는 발광 소자(250)를 시트(310)에 고정하는 작용을 하나, 후술하는 분리 공정에서 용이하게 분리될 수 있어야 한다.
도 3b에서 시트(310) 상에 발광 소자(250)를 복수 개 배치하고, 몰딩부(260)가 발광 소자(250)를 덮도록 시트(310) 상에 도포한다. 이때, 시트(310)는 상술한 보호 필름(310c)이 제거되고, 베이스 시트(310a)와 접착제(310b)로 이루어지고, 접착제(310b)를 통하여 발광소자(250)가 고정될 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 시트(310)를 몰딩부(260)의 상부로 이동하여 고정한 후, 몰딩부(260)의 일부를 제거하여 후술하는 반사 부재가 형성될 영역을 마련한다. 이때, 몰딩부(260)의 제거는 식각을 통하여 이루어지고, 도시된 바와 같이 각각의 발광소자(250)의 주변 영역에서 몰딩부(260)를 경사지도록 제거할 수 있다.
그리고, 도 3d에 도시된 바와 같이 도 3c에서 몰딩부(260)의 일부가 식각된 영역(R)에 반사 부재 재료(Reflector material)를 채운다. 이때, 발광소자(250)와 몰딩부(260) 및 시트(310) 등을 도 3c에서 상,하를 역전시켜 배치하고, 도시된 바와 같이 상부로부터 반사 부재 재료(Reflector material)를 주입한다.
반사 부재 재료는 상술한 바와 같으며, 몰딩부 사이의 영역(R)에 반사 부재 재료를 주입한 후 경화 공정을 진행하면, 일부 재료의 증발 등으로 인하여 반사 부재 재료의 부피가 감소하여, 반사 부재 재료의 상부 표면에는 곡률이 형성될 수 있다.
반사 부재 재료의 경화 후에, 발광소자(250)와 몰딩부(260) 및 시트(310) 등을 도 3d에서 상,하를 역전시킨 상태가 도 3e에 도시되고 있으며, 반사 부재(210)의 하부 표면에는 오목한 방향으로 곡률이 형성될 수 있다.
그리고, 도 3f에 도시된 바와 같이 상부의 시트(310)를 몰딩부(260)와 발광소자(250)의 하부로 이동하고 형광체 필름(270)를 몰딩부(260)의 상부에 결합시킨다. 형광체 필름(270)은 실리콘 계열의 재료를 사용하여, 몰딩부(260)나 반사 부재(210)와 별도의 접착 재료를 사용하지 않고도 접착될 수 있다.
그리고, 도 3g에 도시된 바와 같이 각각의 패키지 단위로 다이싱(dicing)한다. 이때, 도 3g의 'A' 영역에서 반사 부재(210)의 내측 영역, 즉 몰딩부(260)와 접촉하는 영역에서 회로 기판(280)과 반사 부재(210)가 접촉하나, 가장 자리 영역은 회로 기판(280)과 기설정된 높이(h) 만큼 이격되고 있는데 상술한 높이(h)는 도 2와 동일할 수 있다.
도 3g에서 다이싱 공정 이전에, 반사 부재는 중앙 영역에서 보이드(void)의 높이(h)가 가장 크고, 가장 자리 영역에서는 기판(310)과 접촉할 수 있다. 그리고, 다이싱 공정에서 반사 부재의 중앙 영역이 절단되므로, 도 2와 같이 하나의 발광 소자 모듈에서 반사 부재(210)는 가장 자리 영역에서 보이드의 높이가 가장 클 수 있다.
그리고, 도 3h에 도시된 바와 같이 각 패키지 단위로의 다이싱 공정 후에 복수 개의 발광소자 패키지를 회로 기판(280) 상에 고정하면 발광소자 모듈이 완성되는데, 회로 기판(280)에 발광 소자(250)를 결합할 때는 상술한 솔더를 통한 본딩을 이용할 수 있다. 도 3g에서 다이싱된 발광 소자 패키지들이 도 3h에서 하나의 회로 기판(280)에 일정 간격 이격되어 결합되며, 각각의 발광소자 패키지와 회로 기판(280)의 상세한 구조는 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.
도 5a와 도 5b는 종래의 발광소자 패키지와 실시예에 따른 발광소자 모듈의 색산포를 나타낸 도면이다. 실시예에 따른 발광소자 모듈은, 와이어와 리드 프레임이 생략되고 플립 칩 타입의 발광소자를 회로 기판에 직접 결합하여 재료비가 감소하고 와이어에 의한 광흡수 내지 차단도 줄어들어서 광효율이 향상될 수 있으며, 또한, 필름 타입의 형광체가 사용되어 발광소자 모듈에서 방출되는 광의 색산포가 종래의 발광소자 패키지에 비하여 개선될 수 있다.
이하에서는 상술한 발광 소자 패키지 내지 모듈이 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 영상표시장치와 조명장치를 설명한다.
도 6은 발광 소자 모듈을 포함하는 영상 표시장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상 표시 장치(500)는 광원 모듈과, 바텀 커버(510) 상의 반사판(520)과, 상기 반사판(520)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(540)과, 상기 도광판(540)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(550)와 제2 프리즘시트 (560)와, 상기 제2 프리즘시트(560)의 전방에 배치되는 패널(570)과 상기 패널 (570)의 전반에 배치되는 컬러필터(580)를 포함하여 이루어진다.
광원 모듈은 회로 기판(530) 상의 발광 소자 패키지(535)를 포함하여 이루어지며, 상술한 발광 소자 모듈일 수 있다.
바텀 커버(510)는 영상표시장치(500) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(520)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(540)의 후면이나, 상기 바텀 커버(510)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
반사판(520)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
도광판(540)은 발광 소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전 영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(530)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트 (PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도광판(540)이 생략되면 에어 가이드 방식의 표시장치가 구현될 수 있다.
상기 제1 프리즘 시트(550)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 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(560)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(550) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 광원 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(570)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(550)과 제2 프리즘시트(560)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(570)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(560) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.
상기 패널(570)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 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(570)의 전면에는 컬러 필터(580)가 구비되어 상기 패널(570)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.
도 7은 발광 소자 모듈이 배치된 조명장치의 일 실시예를 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 발광 소자 패키지를 포함하여, 발광 소자 내에 형성된 캐비티 구조에 의하여 발광의 각도를 조절할 수 있어, 특정 방향으로의 광집중 효과를 가질 수 있어 조명 장치 외부에 별도의 기구 없이도 발광 영역의 조절이 가능할 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 여기시킬 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 일면에 배치될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(1200)로부터의 열은 상기 방열체(1400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(1200)은 발광 소자 패키지(1210), 연결 플레이트(1230), 커넥터(1250)를 포함할 수 있으며, 상술한 발광 소자 모듈일 수 있다.
부재(1300)는 상기 방열체(1400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광 소자 패키지(1210)들과 커넥터(1250)가 삽입되는 가이드홈(1310)들을 갖는다. 가이드홈(1310)은 상기 발광 소자 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 일측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(1630)는 상기 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(1650)의 일면 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 일측에서 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 일단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일단은 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.
10: 발광 소자 100, 250: 발광 소자 패키지
110: 패키지 몸체 121, 122: 제1,2 리드 프레임
140, 145: 와이어 160: 몰딩부
165: 형광체 210: 반사 부재
251: 기판 252: 버퍼층
254: 발광 구조물 256a, 256c: 제1,2 전극
258a, 258c: 솔더 270: 형광체 필름
275: 형광체 280: 회로 기판
281, 282: 제1,2 도전층 310: 시트
310a: 베이스 필름 310b: 접착제
310c: 보호 필름 500: 영상표시장치

Claims (11)

  1. 회로 기판;
    상기 회로 기판의 도전층과 도전성 접착제로 본딩된 적어도 하나의 발광 소자; 및
    상기 각각의 발광 소자의 주변 영역에 배치된 반사 부재를 포함하고,
    상기 반사 부재와 상기 회로 기판이 접촉하는 영역에서 보이드(void)가 형성된 발광 소자 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 반사 부재의 표면은, 상기 회로 기판과 접촉하는 영역에서 오목하게 형성된 발광 소자 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 보이드의 높이는, 상기 반사 부재의 가장 자리 영역에서 가장 큰 발광 소자 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 보이드에 에어(air)가 채워진 발광 소자 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 반사 부재는 PPA, PCT, EMC 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 플립 칩 타입의 발광 소자인 발광 소자 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 회로 기판과 상기 반사 부재는 각각 캐비티의 바닥면과 측벽을 이루고, 상기 발광 소자는 상기 캐비티의 바닥면에 배치되는 발광 소자 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 반사 부재는, 상기 발광 소자와 마주보는 면이 경사를 이루는 발광 소자 모듈.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 소자를 둘러싸고 배치되는 몰딩부를 더 포함하는 발광 소자 모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 반사 부재 및 상기 몰딩부 상에 배치되는 형광체를 더 포함하는 발광 소자 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 형광체는 필름 타입으로 배치된 발광 소자 모듈.
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