KR20150140039A - 발광소자 - Google Patents

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KR20150140039A KR1020140068205A KR20140068205A KR20150140039A KR 20150140039 A KR20150140039 A KR 20150140039A KR 1020140068205 A KR1020140068205 A KR 1020140068205A KR 20140068205 A KR20140068205 A KR 20140068205A KR 20150140039 A KR20150140039 A KR 20150140039A
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Abstract

실시예에 따른 발광소자는 몸체; 상기 몸체 상에 발광 칩; 상기 발광 칩의 측면에 배치되어 상기 발광 칩이 상기 몸체에 지지되도록 하는 접착물질; 상기 몸체에 결합되어 상기 발광 칩과 전기적으로 연결되는 제1,2리드 프레임; 및 상기 발광 칩 상에 형광체를 포함하는 몰딩부재를 포함한다.

Description

발광소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
실시예는 발광소자에 관한 것이다. 상기 발광소자는 조명 시스템에 포함될 수 있다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지를 빛 에너지로 변환시키는 특성을 가진 소자로서, LED는 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
백색광을 방출하는 LED는 형광체를 도포하여 형광체로부터 발광하는 2차 광원을 이용하는 방법으로서, 청색 LED에 황색을 내는 YAG:Ce 형광체를 도포하여 백색광을 얻는 방식이 일반적이다.
그러나, 상기 방법은 2차광을 이용하면서 발생하는 양자결손(quantum deficits) 및 재방사 효율에 기인한 효율감소가 수반되고, 색 렌더링(Color rendering)이 용이하지 않다는 단점이 있다.
따라서, 최근 다양한 형광체를 이용한 LED가 사용화되고 있으며, 광 효율을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다.
실시예는 광 효율이 향상된 발광소자를 제공한다.
실시예는 발광 칩의 부착력이 향상된 발광소자를 제공한다.
실시예에 따른 발광소자는 몸체; 상기 몸체 상에 발광 칩; 상기 발광 칩의 측면에 배치되어 상기 발광 칩이 상기 몸체에 지지되도록 하는 접착물질; 상기 몸체에 결합되어 상기 발광 칩과 전기적으로 연결되는 제1,2리드 프레임; 및 상기 발광 칩 상에 형광체를 포함하는 몰딩부재를 포함한다.
실시예에 의하면 광 효율이 향상된 발광소자를 제공할 수 있다.
실시예에 의하면 발광 칩의 부착력이 향상된 발광소자를 제공할 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 제2실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 3은 실시예들에서 사용될 수 있는 발광 칩을 예시한 도면.
도 4는 실시예들에 따른 발광소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 사시도.
도 5는 실시예들에 따른 발광소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 사시도.
도 6은 실시예들에 따른 발광소자를 갖는 조명장치를 나타낸 분해 사시도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광소자(10)는 몸체(11), 제1 및 제2리드 프레임(21,23), 투명기판(311)을 포함하는 발광 칩(300), 접착물질(28) 및 형광체(31,32,33)를 갖는 제1몰딩부재(41)를 포함한다.
상기 몸체(11)는 상기 발광 칩(300)에 의해 방출된 파장의 광에 대해, 반사율이 투과율보다 더 높은 물질 예컨대, 70% 이상의 반사율을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 상기 몸체(11)는 반사율이 70% 이상인 경우, 비 투광성의 재질로 정의될 수 있다. 상기 몸체(11)는 수지 계열의 절연 물질 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 몸체(11)는 에폭시 또는 실리콘과 같은 수지 재질에 금속 산화물이 첨가되어 형성될 수 있으며, 상기 금속 산화물은 TiO2, SiO2, Al2O3중 적어도 하나를 포함하며, 상기 몸체(11) 내에 3wt% 이상의 비율로 첨가될 수 있다. 상기 몸체(11)는 입사되는 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 몸체(11) 내에 첨가된 금속 산화물의 함량이 3wt% 이하인 경우, 반사 효율이 저하될 수 있으며, 이러한 반사 효율이 저하되면 광 지향각 분포가 달라질 수 있다.
상기 몸체(11)는 실리콘 계열, 또는 에폭시 계열, 또는 플라스틱 재질을 포함하며, 열 경화성 수지, 또는 고내열성, 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 또한 상기 몸체(11) 내에는 산무수물, 산화 방지제, 이형재, 광 반사재, 무기 충전재, 경화 촉매, 광 안정제, 윤활제, 이산화티탄 중에서 적어도 어느 하나가 선택적으로 첨가될 수 있다. 상기 몸체(11)는 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종에 의해 성형될 수 있다. 예를 들면, 트리글리시딜이소시아누레이트, 수소화 비스페놀 A 디글리시딜에테르 등으로 이루어지는 에폭시 수지와, 헥사히드로 무수 프탈산, 3-메틸헥사히드로 무수 프탈산4-메틸헥사히드로 무수프탈산 등으로 이루어지는 산무수물을, 에폭시 수지에 경화 촉진제로서 DBU(1,8-Diazabicyclo(5,4,0)undecene-7), 조촉매로서 에틸렌 그리콜, 산화티탄 안료, 글래스 섬유를 첨가하고, 가열에 의해 부분적으로 경화 반응시켜 B 스테이지화한 고형상 에폭시 수지 조성물을 사용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 몸체(11) 내에 차광성 물질 또는 확산제를 혼합하여 투과하는 광을 저감시켜 줄 수 있다. 또한 상기 몸체(11)는 소정의 기능을 갖게 하기 위해서, 열 경화성수지에 확산제, 안료, 형광 물질, 반사성 물질, 차광성 물질, 광 안정제, 윤활제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 적절히 혼합하여도 된다.
상기 몸체(11)는 상기 몸체(11)의 상면으로부터 소정 깊이로 리세스되거나 오픈된 캐비티(15)를 포함한다. 상기 캐비티(15)는 오목한 컵 구조, 오픈 구조, 또는 리세스 구조와 같은 형태로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(11)에는 제1 및 제2리드 프레임(21,23)이 결합되며, 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23)은 상기 캐비티(15)의 바닥에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1리드 프레임(21) 및 상기 제2리드 프레임(23)의 하부는 상기 몸체(11)의 하부로 노출되거나, 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23)의 일부가 절곡될 수 있다. 상기 제1리드 프레임(21) 및 제2리드 프레임(23)은 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 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2리드 프레임(21,23)의 두께는 0.15mm 이상 예컨대, 0.18mm 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23)의 다른 예로서, 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23) 중 적어도 하나는 오목한 컵 형상의 구조로 형성되거나, 절곡된 구조를 갖거나, 몸체(11)와의 결합을 위해 리세스된 홈 또는 구멍을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(21) 위에는 발광 칩(300)이 배치되며, 상기 발광 칩(300)은 접착물질(28)에 의해 상기 제1리드 프레임(21) 상에 접착된다. 상기 발광 칩(300)은 상기 몸체(11) 상에 배치되며, 상기 발광 칩(300)은 상기 접착물질(28)에 의해 상기 몸체(11)에 접착될 수도 있다. 즉, 상기 발광 칩(300)은 상기 몸체(11) 상에 배치되어 지지되며, 상기 접착물질(28)에 의해 상기 몸체(11)에 고정된다. 상기 접착물질(28)은 상기 발광 칩(300)의 둘레를 감싸면서 형성되므로 접착면적이 크기 때문에, 상기 발광 칩(300)의 부착력이 향상될 수 있다.
상기 발광 칩(300)은 투명기판(311)을 포함하며, 상기 투명기판(311)은 가시광 영역에서 1.75~1.8의 굴절률을 가진 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 투명기판(311)은 사파이어 기판으로 형성될 수 있으며, 상기 발광 칩(300)은 상기 투명기판(311) 상에서 성장되거나 혹은 상기 투명기판(311) 상에 부착될 수도 있다.
상기 접착물질(28)은 상기 투명기판(311)의 측면에 배치되어 상기 발광 칩(300)이 상기 제1리드 프레임(21) 또는 상기 몸체(11)에 접착될 수 있도록 한다. 상기 접착물질(28)은 상기 발광 칩(300)의 제1도전형 반도체층의 측면에도 배치될 수도 있다. 또한, 상기 접착물질(28)은 상기 투명기판(311)의 하부와 상기 제1리드 프레임(21) 사이에도 배치될 수도 있다.
상기 접착물질(28)은 상기 발광 칩(300)이 상기 제1리드 프레임(21) 또는 몸체(11)에 고정될 수 있도록 하는 기능을 함과 동시에 상기 발광 칩(300)에서 발생된 광이 효과적으로 추출될 수 있도록 한다.
상기 접착물질(28)의 굴절률은 상기 투명기판(311)의 굴절률보다 작거나 같고, 상기 제1몰딩부재(41)의 굴절률보다 크거나 같은 물질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1몰딩부재(41)의 굴절률은 1.4~1.55, 접착물질(28)의 굴절률은 1.4~1.8, 상기 투명기판(311)의 굴절률은 1.75~1.8로 형성될 수 있다.
상기 접착물질(28)의 광 투과도는 80% 이상이며, 예를 들어 90% 이상이 될 수도 있다.
따라서, 상기 발광 칩(300)에서 발생된 광 중 하측방향, 즉 제1리드 프레임(21)이 배치된 방향으로 진행하는 광은 상기 투명기판(311)과 접착물질(28)을 통해 상기 제1몰딩부재(41)로 효과적으로 방출될 수 있어 광 효율이 증가될 수 있다.
상기 발광 칩(300)은 제1 및 제2리드 프레임(21,23) 중 적어도 하나의 연결 부재(27)로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 연결 부재(27)는 전도성 재질 예컨대, 금속 재질의 와이어를 포함한다.
상기 발광 칩(300)은 가시광선의 파장 범위 중에서 400nm 내지 600nm 범위의 피크 파장을 발광하게 된다. 예를 들어, 상기 발광 칩(300)은 청색 피크 파장을 발광할 수 있다.
상기 캐비티(15)에는 상기 제1몰딩부재(41)가 채워지며, 상기 제1몰딩부재(41)는 형광체(31,32,33)를 포함한다. 상기 형광체(31,32,33)는 하나의 종류로만 형성될 수도 있으며, 다양한 종류로 형성될 수도 있다. 다만, 실시예에서는 3종류의 형광체(31,32,33)가 예시되어 있다.
상기 형광체(31,32,33)는 상기 제1몰딩부재(41) 내에 5wt% 이상 예컨대, 9wt% 이상으로 첨가될 수 있다. 상기 형광체(31,32,33)는 상기 제1몰딩부재(41) 내에 8wt% 내지 25wt% 범위로 첨가될 수 있다.
상기 형광체(31,32,33)는 제1피크 파장을 발광하는 제1형광체(31), 제2피크 파장을 발광하는 제2형광체(32) 및 제3피크 파장을 발광하는 제3형광체(33)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1형광체(31)는 녹색 형광체이며, 상기 제2형광체(32)는 황색 형광체이며, 상기 제3형광체(33)는 적색 형광체를 포함한다. 상기 제1 내지 제3형광체(31,32,33)는 서로 다른 피크 파장을 발광하는 형광체 예컨대, 질화물 형광체를 포함한다.
상기 제1형광체(31)는 녹색 형광체이며, N을 포함하고, La, Si, Ba, Al, Ca, Sr로 이루어진 군에서 적어도 2개의 원소를 포함하며, 이러한 조성물을 형광체 모체로서 이용하면, 예를 들면 예를 들면, Eu2 + 이온을 발광 중심으로 하여 첨가한 경우, 형광체 조성물은 자외, 근자외, 자색, 청색 광으로 여기하고, 녹색계의 발광을 발하는 형광체가 된다. 상기 제1형광체(31)은 예컨대, La3Si6N11:Ce3 +를 포함할 수 있으며, 다른 예로서 BaSiN2:Eu2 +, Sr1 .5Al3Si9N16:Eu2 +, Ca1 .5A13Si9N16:Eu2 +, CaSiA12O3N2:Eu2 +, SrSiA12O3N2:Eu2+, CaSi2O2N2:Eu2 +, SrSi2O2N2:Eu2 +, BaSi2O2N2:Eu2 +, Sr2Si5N8:Ce3 +, Ca1.5Al3Si9N16:Ce3+ 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2형광체(32)는 황색 형광체이며, N을 포함하고, Mg, Ca, Sr, Ba, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 2개의 원소를 포함하며, 이러한 조성물을 형광체 모체로서 이용하면, 예를 들면, Eu2 + 이온을 발광 중심으로 하여 첨가한 경우, 형광체 조성물은 자외, 근자외, 자색, 청색 광으로 여기하고, 황색의 난색계의 발광을 발하는 형광체가 된다. 상기 제2형광체의 예로서, (Sr,Ba)1Si2O2N2 :Eu2 +를 포함할 수 있으며, 다른 예로서, (SrXCa1 -X)2Si5N8:Eu2 +, Sr2Si5N8:Eu2 +, Ca2Si5N8:Eu2 +, SrXCa1 - XSi7N10:Eu2 +, SrSi7N10:Eu2 +, CaSi7N10:Eu2+, Ca1 .5A13Si9N16:Eu2 +, CaSiA12O3N2:Eu2 +로 표현되는 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제3형광체(33)는 적색 형광체로서, N을 포함하고, 또한 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, 및 Zn 중에서 선택된 적어도 하나의 원소와, C, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, 및 Hf 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하며, 희토류 원소 중에서 선택된 적어도 하나의 원소로 활성화된 질화물계 형광체 특히 SrAlSiN3 또는 CaAlSiN3의 조성식 또는 화학식으로 나타내는 것이 바람직하다. 예를 들면, (Sr, Ca)AlSiN3, (Sr, Mg)AlSiN3, (Ca, Mg)AlSiN3, (Sr, Ca, Ba)AlSiN3 등, 알칼리 토류금속 원소를 복수개 갖는 조성물 이어도 된다. 또한, 상기 조성식 중의 O(산소)는, 형광체 조성물의 제조 중에 들어가는 불순 원소이다. 상기 제3형광체는 예컨대, (Sr,Ca)AlSiN3 : Eu2 +를 포함할 수 있으며, 다른 예로서 Sr2Si5N8:EU2 +, SrSiN2:EU2 +, SrAlSiN3:Eu2 +, CaAlSiN3:EU2 +, Sr2Si4AlON7:Eu2 + 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3형광체(31,32,33)에서의 활성제는 Eu2+이거나, 각종 희토류 이온이나 전이금속 이온에서 선택되는 금속 이온을 필요에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, Ce3 +, Pr3 +, Nd3+, Sm3 +, EU3 +, Gd3 +, Tb3 +, Dy3 +, Ho3 +, Er3 +, Tm3 +, Yb3 + 등의 3가 희토류금속 이온, Sm2 +, Eu2 +, Yb2 + 등의 2가 희토류금속 이온, Mn2+ 등의 2가 전이금속이온, Cr3 +이나 Fe3 + 등의 3가 전이금속이온, Mn4 + 등의 4가 전이금속이온 등이다.
도 2는 제2실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다. 도 2를 설명함에 있어서, 도 1과 동일한 부분은 도 1의 설명을 참조하기로 한다.
도 2를 참조하면, 상기 캐비티(15) 내에는 제1몰딩부재(41)와 제2몰딩부재(40)가 채워지며, 상기 제2몰딩부재(40)는 제1몰딩부재(41)와 마찬가지로 실리콘이나 에폭시와 같은 수지 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2몰딩부재(40)의 굴절률은 상기 제1몰딩부재(41)의 굴절률보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이 경우 상기 제2몰딩부재(40)로부터 제1몰딩부재(41)로 광이 효과적으로 추출될 수 있다.
도 2에서는 상기 제1몰딩부재(40)에만 형광체(31,32,33)가 형성된 것이 예시되어 있으나, 상기 형광체(31,32,33)는 상기 제2몰딩부재(40)에도 분포될 수 있다.
도 3은 실시예들에 따른 발광소자(10)에서 사용될 수 있는 발광 칩(300)을 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 발광 칩(300)은 투명기판(311), 버퍼층(312), 발광 구조물(310), 제1전극(316) 및 제2전극(317)을 포함한다. 상기 투명기판(311)은 투광성 재질의 절연성 기판을 포함한다.
상기 버퍼층(312)은 투명기판(311)과 상기 발광 구조물(310)의 물질과의 격자 상수 차이를 줄여주게 되며, 질화물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(312)과 상기 발광 구조물(310)사이에는 도펀트가 도핑되지 않는 질화물 반도체층을 더 형성하여 결정 품질을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 발광 구조물(310)은 제1도전형 반도체층(313), 활성층(314) 및 제2도전형 반도체층(315)를 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(313)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 화합물 반도체로 구현되며, 상기 제1도전형 반도체층(313)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(313)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하는 층들의 적층 구조를 포함할 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(313)은 n형 반도체층이며, 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(313)과 상기 활성층(314) 사이에는 제1클래드층이 형성될 수 있다. 상기 제1클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 그 밴드 갭은 상기 활성층(314)의 밴드 갭 이상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1클래드층은 제1도전형으로 형성되며, 캐리어를 구속시켜 주는 역할을 한다.
상기 활성층(314)은 상기 제1도전형 반도체층(313) 위에 배치되며, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함한다. 상기 활성층(314)은 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/InAlGaN의 적층 구조를 이용하여 1주기 이상으로 형성될 수 있다. 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 활성층(314) 위에는 제2도전형 반도체층(315)이 형성된다. 상기 제2도전형 반도체층(315)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(315)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315)이 p형 반도체층이고, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(315)은 초격자 구조를 포함할 수 있으며, 상기 초격자 구조는 InGaN/GaN 초격자 구조 또는 AlGaN/GaN 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315)의 초격자 구조는 비 정상적으로 전압에 포함된 전류를 확산시켜 주어, 활성층(314)을 보호할 수 있다.
또한 상기 발광 구조물(310)의 도전형을 반대로 배치할 수 있으며, 예컨대 제1도전형 반도체층(313)은 P형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(315)은 n형 반도체층으로 배치할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제1도전형의 반도체층이 더 배치될 수도 있다.
상기 발광 구조물(310)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. 여기서, 상기 p는 p형 반도체층이며, 상기 n은 n형 반도체층이며, 상기 '-'은 p형 반도체층과 n형 반도체층이 직접 접촉되거나 간접 접촉된 구조를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 발광 구조물(310)의 최 상층은 제2도전형 반도체층(315)으로 설명하기로 한다.
상기 제1도전형 반도체층(313) 상에는 제1전극(316)이 배치되고, 상기 제2도전형 반도체층(315) 상에는 전류 확산층을 갖는 제2전극(317)을 포함한다.
<조명 시스템>
실시예에 따른 발광 소자(10) 또는 발광 칩(300)은 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 4 및 도 5에 도시된 표시 장치, 도 6에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 4는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 광원 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 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 광원 모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다. 상기 광원 모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 광원 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자(200)를 포함하며, 상기 발광 소자(1035)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(200)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 발광 소자(200)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(200)는 상기 도광판(1041)의 일측 면인 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 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 광원 모듈(1031) 및 반사 부재(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 각종 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 광원 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5는 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자(200)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자(200)는 광원 모듈(1160)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 광원 모듈(1160), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(1150)으로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기의 광원 모듈(1160)은 기판(1120) 및 상기 기판(1120) 위에 배열된 복수의 발광 소자(200)를 포함한다.
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 methyl 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 광원 모듈(1160) 위에 배치되며, 상기 광원 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 6은 실시 예에 따른 발광소자를 갖는 조명장치의 분해 사시도이다.
도 6을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합되고, 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 확산재를 갖는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 이러한 유백색 재료를 이용하여 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛을 산란 및 확산되어 외부로 방출시킬 수 있다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 발광 소자(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 조명소자(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 조명소자(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 구비할 수 있다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(Electrostatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)는 전선을 통해 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 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 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 발광 소자 11: 몸체
15: 캐비티 21: 제1리드 프레임
23: 제2리드 프레임 300: 발광 칩
40: 제1몰딩부재 41: 제2몰딩부재

Claims (8)

  1. 몸체;
    상기 몸체 상에 발광 칩;
    상기 발광 칩의 측면에 배치되어 상기 발광 칩이 상기 몸체에 지지되도록 하는 접착물질;
    상기 몸체에 결합되어 상기 발광 칩과 전기적으로 연결되는 제1,2리드 프레임; 및
    상기 발광 칩 상에 형광체를 포함하는 몰딩부재를 포함하는 발광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 칩은 투명기판과, 상기 투명기판 상에 제1도전형 반도체층, 활성층, 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 접착물질은 상기 투명기판의 측면에 배치되는 발광소자.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 접착물질은 상기 투명기판의 측면 및 제1도전형 반도체층의 측면에 배치되는 발광소자.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 접착물질의 굴절률은 상기 투명기판의 굴절률보다 작거나 같고, 상기 몰딩부재의 굴절률보다 크거나 같은 물질인 발광소자.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 접착물질의 굴절률은 1.4~1.8이고, 상기 몰딩부재의 굴절률은 1.4~1.8이고, 상기 투명기판의 굴절률은 1.75~1.8인 발광소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 몰딩부재는 제1몰딩부재와, 상기 발광 칩과 상기 제1몰딩부재 사이에 배치되는 제2몰딩부재를 포함하고, 상기 제2몰딩부재의 굴절률은 상기 제1몰딩부재의 굴절률보다 크거나 같은 발광소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 접착물질의 광 투과도는 80% 이상인 발광소자.
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