KR20170133702A - 발광소자 패키지 - Google Patents

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KR20170133702A
KR20170133702A KR1020160064821A KR20160064821A KR20170133702A KR 20170133702 A KR20170133702 A KR 20170133702A KR 1020160064821 A KR1020160064821 A KR 1020160064821A KR 20160064821 A KR20160064821 A KR 20160064821A KR 20170133702 A KR20170133702 A KR 20170133702A
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light
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김경운
고영준
조인현
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Abstract

실시 예는, 일면에 배치되는 복수 개의 전극 패드를 포함하는 발광소자; 상기 발광소자의 타면에 배치되는 파장변환층; 및 상기 발광소자의 측면에 배치되는 반사층을 포함하고, 상기 반사층은 상기 발광소자의 측면과 마주보는 경사면을 갖고, 상기 경사면은 제1방향으로 갈수록 상기 발광소자의 측면과 멀어지도록 기울어지고, 상기 제1방향은 상기 발광소자의 일면에서 타면 방향인 발광소자 패키지를 개시한다.

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시 예는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전기에너지를 빛 에너지로 변환하는 화합물 반도체 소자로서, 화합물반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
질화물반도체 발광소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 갖고 있다. 따라서, 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.
칩 스케일(CSP, Chip Scale Package) 패키지는 플립칩에 직접 파장변환층을 형성하여 제작할 수 있다. 칩 스케일 패키지는 패키지의 소형화를 가능하게 하나, 모든 면에서 발광하므로 필요에 따라 발광 방향을 조절할 필요가 있다. 그러나, 패키지의 일부 면을 차폐하는 경우 광 추출 효율(광속)이 감소하는 문제가 있다.
실시 예는 광 추출 효율이 향상된 발광소자 패키지를 제공한다.
또한, 광속 및 지향각의 조절 가능한 발광소자 패키지를 제공한다.
또한, 칩의 사이즈를 유지하면서도 패키지의 크기를 조절할 수 있는 발광소자 패키지를 제공한다.
또한, 색온도를 조절할 수 있는 발광소자 패키지를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 일면에 배치되는 복수 개의 전극 패드를 포함하는 발광소자; 상기 발광소자의 타면에 배치되는 파장변환층; 및 상기 발광소자의 측면에 배치되는 반사층을 포함하고, 상기 반사층은 상기 발광소자의 측면과 마주보는 경사면을 갖고, 상기 경사면은 제1방향으로 갈수록 상기 발광소자의 측면과 멀어지도록 기울어지고, 상기 제1방향은 상기 발광소자의 일면에서 타면 방향일 수 있다.
상기 경사면과 상기 발광소자의 측면이 이격된 공간에 배치되는 투광층을 포함할 수 있다.
상기 투광층의 점도는 4000mPa·s 이상 7000 mPa·s 이하일 수 있다.
상기 경사면은 곡률을 가질 수 있다.
상기 경사면의 곡률은 0.3 이상 0.8 이하일 수 있다.
상기 경사면은 상기 제1방향으로 볼록할 수 있다.
상기 경사면은 상기 제1방향으로 오목할 수 있다.
상기 발광소자의 측면에서 멀어질수록 상기 투광층의 두께는 감소하고, 상기 반사층의 두께는 증가할 수 있다.
상기 파장변환층은 상기 발광소자의 타면과 상기 투광층의 상면을 커버할 수 있다.
실시 예에 따르면, 반사층의 경사면에 의해 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
또한, 반사층의 경사면 각도를 조절하여 패키지의 사이즈를 조절할 수 있다.
또한, 경사면 각도를 조절하여 광속 및 지향각을 조절할 수 있다.
또한, 출사광의 색온도를 조절할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이고,
도 2는 도 1의 A-A 방향 단면도이고,
도 3은 경사면의 각도를 조절하여 패키지의 사이즈를 증가시킨 도면이고,
도 4는 경사면의 각도를 조절하여 패키지의 사이즈를 축소시킨 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이고,
도 6은 도 5의 변형예이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자를 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이고,
도 9는 도 8의 발광소자를 설명하기 위한 도면이고,
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말의 사시도이다.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 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 element 사이에 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.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A 방향 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 일면에 배치되는 복수 개의 전극 패드를 포함하는 발광소자(100), 발광소자(100)의 상면(102)에 배치되는 파장변환층(200), 발광소자(100)의 측면(103)에 배치되는 반사층(300)을 포함한다. 발광소자 패키지는 칩 스케일 패키지(CSP, Chip Scale Package)일 수 있다.
발광소자(100)는 자외선 파장대의 광 또는 청색 파장대의 광을 방출할 수 있다. 발광소자(100)는 하면(101)에 복수 개의 전극패드가 배치된 플립칩(Flip chip)일 수 있다.
파장변환층(200)은 발광소자(100)의 상면(102) 및/또는 측면(103)을 커버할 수 있다. 파장변환층(200)은 고분자 수지로 제작될 수 있다. 고분자 수지는 광 투과성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 및 아크릴 수지 중 어느 하나 이상일 수 있다. 일 예로, 고분자 수지는 실리콘 수지일 수 있다.
파장변환층(200)에 분산된 파장변환입자는 발광소자(100)에서 방출된 광을 흡수하여 백색광으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 파장변환입자는 형광체, QD(Quantum Dot) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
형광체는 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 형광물질이 포함될 수 있으나, 실시 예는 형광체의 종류에 특별히 제한되지 않는다. 발광소자(100)가 UV LED인 경우 형광체는 청색 형광체, 녹색 형광체, 및 적색 형광체가 선택될 수 있다. 발광소자(100)가 청색 LED인 경우 형광체는 녹색 형광체 및 적색 형광체가 선택되거나, 황색 형광체(YAG)가 선택될 수 있다.
반사층(300)은 발광소자(100)의 측면을 커버한다. 반사층(300)은 발광소자(100)의 측면(103)과 마주보는 경사면(310)을 갖는다. 경사면(310)은 제1방향(D1)으로 갈수록 발광소자(100)의 측면과 멀어지도록 기울어지게 배치될 수 있다. 따라서, 발광소자(100)의 측면에서 방출된 광(L2)은 경사면(310)에 의해 상부로 방출되므로 광 추출 효율이 향상될 수 있다. 제1방향(D1)은 발광소자(100)의 하면(101)에서 상면(102) 방향일 수 있다.
반사층(300)은 기재에 반사 입자가 분산된 구조일 수 있다. 기재는 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 및 아크릴 수지 중 어느 하나 이상일 수 있다. 일 예로, 고분자 수지는 실리콘 수지일 수 있다. 반사 입자는 TiO2 또는 SiO2와 같은 입자를 포함할 수 있다.
반사층(300)은 굴절률이 상이한 제1층과 제2층을 포함할 수 있다. 반사층(300)은 분산형 브래그 반사(distributed bragg reflector: DBR) 구조로 형성될 수 있다. 반사층(300)은 서로 다른 굴절률을 갖는 두 유전체층이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 예컨대, SiO2, Si3N4, TiO2, Al2O3, 및 MgO층 중 서로 다른 어느 하나를 각각 포함할 수 있다. 예시적으로 제1층은 SiO2를 포함하고, 제2층은 TiO2를 포함할 수 있다.
투광층(400)은 경사면(310)과 발광소자(100)의 측면(103)이 이격된 공간에 배치될 수 있다. 투광층(400)은 광을 투과시키는 재질이면 특별히 제한되지 않는다. 투광층(400)은 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 및 아크릴 수지 중 어느 하나 일 수 있다. 투광층(400)과 반사층(300)의 굴절률은 동일할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 굴절률이 서로 상이할 수도 있다.
투광층(400)은 경사면(310)과 발광소자(100)의 측면이 이격된 공간에 배치되므로 투광층(400)의 두께과 반사층(300)의 두께는 서로 반비례할 수 있다. 즉, 발광소자(100)의 측면에서 멀어질수록 투광층(400)의 두께는 두꺼워지는데 반해, 투광층(400)의 두께는 얇아질 수 있다.
실시 예에 따르면, 반사층(300)의 폭(W1)을 조절하여 패키지의 사이즈를 조절할 수 있다. 도 3을 참고하면, 반사층(300)의 폭(W2)을 넓게 조절하여 패키지의 사이즈를 크게 제작할 수도 있다. 또한, 도 4와 같이 반사층(300)의 폭(W3)을 좁게 조절하여 패키지의 사이즈를 축소시킬 수도 있다.
도 3과 같이 폭(W2)을 넓게 제작하는 경우 경사면(310)의 각도(θ2)는 작아지고, 도 4와 같이 폭(W3)을 좁게 하는 경우 경사면(310)의 각도(θ3)는 커질 수 있다. 실시 예에 따르면, 동일한 사이즈의 칩을 사용하여 다양한 크기의 패키지를 제작할 수 있는 장점이 있다.
하기 표 1은 경사면(310)의 경사 각도에 따라 상대광속과 지향각을 측정한 표이다.
경사면 각도(°) 상대 광속(%) 지향각(°)
제1실험예 15 112 135
제2실험예 30 106 130
제3실험예 45 100 128
제4실험예 60 94 124
제5실험예 75 88 120
표 1을 참고하면, 경사면(310)의 각도가 증가할수록 상대 광속은 감소하고 지향각은 작아짐을 알 수 있다. 따라서, 경사면(310)의 각도를 조절함으로써 원하는 광속 및 원하는 지향각을 조절할 수 있음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이고, 도 6은 도 5의 변형예이다.
도 5를 참고하면, 실시 예에 따른 발광소자(100)는 반사층(300)의 경사면(311)이 곡률을 가질 수 있다. 경사면(311)은 반사층(300)과 투광층(400)의 경계면이므로 반사층(300)과 투광층(400) 모두 곡률을 가질 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 발광소자(100)의 측면에서 출사된 광이 상부로 반사되는 효율이 증가할 수 있다.
경사면(311)의 곡률은 0.3R 내지 0.8R일 수 있다. 이 범위를 만족하는 경우 평탄면에 비해 반사 효율을 약 3% 개선할 수 있다.
경사면(311)은 제1방향(D1)으로 오목하게 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도 6과 같이 경사면(312)은 제1방향으로 볼록하게 형성될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참고하면, 실시 예의 발광소자(100)는 기판(110)의 하부에 배치되는 발광 구조물(150), 발광 구조물(150)의 일 측에 배치되는 한 쌍의 전극 패드(171, 172)를 포함한다.
기판(110)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 필요에 따라 기판(110)은 제거될 수 있다.
제1도전형 반도체층(120)과 기판(110) 사이에는 버퍼층(미도시)이 더 구비될 수 있다. 버퍼층은 기판(110) 상에 구비된 발광 구조물(150)과 기판(110)의 격자 부정합을 완화할 수 있다.
버퍼층은 Ⅲ족과 Ⅴ족 원소가 결합된 형태이거나 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. 버퍼층에는 도펀트가 도핑될 수도 있으나, 이에 한정하지 않는다.
버퍼층은 기판(110) 상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층은 제1도전형 반도체층(120)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
발광 구조물(150)은 제1도전형 반도체층(120), 활성층(130), 및 제2도전형 반도체층(140)을 포함한다. 일반적으로 상기와 같은 발광 구조물(150)은 기판(110)과 함께 절단하여 복수 개로 분리될 수 있다.
제1도전형 반도체층(120)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1도전형 반도체층(120)에 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1도전형 반도체층(120)은 Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1도전형 반도체층(120)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(130)은 제1도전형 반도체층(120)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2도전형 반도체층(140)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(130)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(130)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(130)의 구조는 이에 한정하지 않는다.
제2도전형 반도체층(140)은 활성층(130) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2도전형 반도체층(140)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제2도전형 반도체층(140)은 Inx5Aly2Ga1-x5-y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2도전형 반도체층(140)은 p형 반도체층일 수 있다.
활성층(130)과 제2도전형 반도체층(140) 사이에는 전자 차단층(EBL)이 배치될 수 있다. 전자 차단층은 제1도전형 반도체층(120)에서 공급된 전자가 제2도전형 반도체층(140)으로 빠져나가는 흐름을 차단하여, 활성층(130) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다. 전자 차단층의 에너지 밴드갭은 활성층(130) 및/또는 제2도전형 반도체층(140)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.
전자 차단층은 Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
발광 구조물(150)은 제2도전형 반도체층(140)에서 제1도전형 반도체층(120) 방향으로 형성된 관통홀(H)을 포함한다. 절연층(160)은 발광 구조물(150)의 측면 및 관통홀(H) 상에 형성될 수 있다. 이때, 절연층(160)은 제2도전형 반도체층(140)의 일면을 노출할 수 있다.
전극층(141)은 제2도전형 반도체층(140)의 일면에 배치될 수 있다. 전극층(141)은 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), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다.
또한, 전극층(141)은 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속층을 더 포함할 수 있다.
제1전극패드(171)는 제1도전형 반도체층(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 제1전극패드(171)는 관통홀(H)를 통해 제1도전형 반도체층(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2전극패드(172)는 제2도전형 반도체층(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 제2전극패드(172)는 절연층(160)을 관통하여 전극층(141)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이고, 도 9는 도 8의 발광소자를 설명하기 위한 도면이다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 제1발광부(100A)와 제2발광부(100B)를 갖는 발광소자(100), 발광소자(100)의 측면(103)을 커버하는 반사층(300), 제1발광부(100A)상에 배치되는 제1파장변환층(210), 제2발광부(100B)상에 배치되는 제2파장변환층(220), 및 제1파장변환층(210)과 제2파장변환층(220) 사이에 배치되는 반사라인(230)을 포함한다.
발광소자(100)는 개별 구동이 가능한 제1발광부(100A) 및 제2발광부(100B)를 포함한다. 따라서, 외부 전원에 의해 제1발광부(100A) 및 제2발광부(100B)는 선택적으로 발광할 수 있다.
발광소자(100)는 제1발광부(100A) 및 제2발광부(100B)에 전기적으로 연결되는 공통전극(173), 제1발광부(100A)와 전기적으로 연결되는 제1구동전극(174), 및 제2발광부(100B)와 전기적으로 연결되는 제2구동전극(175)을 포함한다. 공통전극(173), 제1구동전극(174), 및 제2구동전극(175)은 모두 발광소자(100)의 하부에 배치될 수 있다.
파장변환층은 제1발광부(100A)상에 배치되는 제1파장변환층(210), 제2발광부(100B)상에 배치되는 제2파장변환층(220)를 포함한다. 제1발광부(100A)에서 방출되어 제1파장변환층(210)을 통과한 광은 제1백색광(L3)으로 변환될 수 있다. 또한, 제2발광부(100B)에서 방출되어 제2파장변환층(220)을 통과한 광은 제2백색광(L4)으로 변환될 수 있다.
제1백색광(L3)과 제2백색광(L4)은 서로 다른 색온도를 가질 수 있다. 예시적으로 제1백색광(L3)은 웜 화이트(warm white)일 수 있고, 제2백색광(L4)은 쿨 화이트(cool white)일 수 있다. 웜 화이트는 색온도가 약 3000K일 수 있고, 쿨 화이트는 색온도가 약 6000K인 것으로 정의할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 필요한 백색 조명을 선택적으로 제공할 수 있다. 예시적으로 웜 화이트가 필요한 경우에는 제1발광부(100A)를 구동시킬 수 있고, 쿨 화이트가 필요한 경우에는 제2발광부(100B)를 구동시킬 수 있다. 이러한 구조는 색감 표현이 필요한 카메라의 플래시로 유용할 수 있다.
또한, 제1파장변환층(210)과 제2파장변환층(220) 상에 확산층(미도시)을 더 배치한 경우 제1백색광(L3)과 제2백색광(L4)의 광량을 조절하여 최종적으로 출사되는 광의 색온도를 조절할 수도 있다.
반사라인(230)은 제1파장변환층(210)과 제2파장변환층(220)은 사이에 배치되어 이들을 구획할 수 있다. 반사라인(230)은 블랙 카본과 같은 광흡수 물질을 포함할 수도 있다.
제1파장변환층(210)과 제2파장변환층(220)은 고분자 수지에 파장변환입자를 분산시켜 제작할 수 있다. 고분자 수지는 광 투과성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 및 아크릴 수지 중 어느 하나 이상일 수 있다. 일 예로, 고분자 수지는 실리콘 수지일 수 있다.
파장변환층에 분산된 파장변환입자는 발광소자(100)에서 방출된 광을 흡수하여 백색광으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 파장변환입자는 형광체, QD(Quantum Dot) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 파장변환입자의 종류는 특별히 제한하지 않는다.
색온도를 다르게 조절하기 위해, 제1파장변환층(210)에 분산되는 파장변환입자와 제2파장변환층(220)에 분산되는 파장변환입자의 종류는 상이할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제1파장변환층(210)에 분산되는 파장변환입자와 제2파장변환층(220)에 분산되는 파장변환입자의 종류는 동일할 수도 있다. 이 경우 함량을 서로 다르게 제어하여 색온도를 조절할 수 있다.
도 9를 참고하면, 발광소자(100)는 기판(110), 기판 상에 배치된 발광 구조물(P1), 및 발광 구조물(P1)을 커버하는 절연층(160), 및 절연층(160)을 관통하여 발광 구조물(P1)과 전기적으로 연결되는 공통전극(173), 제1, 제2구동전극(174, 175)을 포함한다.
기판(110)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 필요에 따라 기판(110)은 제거될 수 있다.
발광 구조물(P1)은, 제1도전형 반도체층(120), 제1도전형 반도체층(120)상에서 이격 배치된 제1활성층(131)과 제2활성층(132), 제1활성층(131)상에 배치되는 제2-1도전형 반도체층(141), 및 제2활성층(132)상에 배치되는 제2-2도전형 반도체층(142)을 포함한다.
제1발광부(100A)와 제2발광부(100B)는 제1도전형 반도체층(120)을 공유할 수 있다. 이러한 구성에 의하면 기판이 없어도 상대적으로 두꺼운 제1도전형 반도체층(120)에 의해 발광구조물(100)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전류 분산 효과도 가질 수 있다.
제1도전형 반도체층(120)에는 공통전극(173)이 연결되고, 제2-1도전형 반도체층(141)에는 제1구동전극(174)이 연결되고, 제2-2도전형 반도체층(142)에는 제2구동전극(175)이 연결될 수 있다. 이때, 각 반도체층과 전극 사이에는 오믹전극이 더 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자(100)는 제1발광부(100A)와 제2발광부(100B)가 독립적으로 점등될 수 있다. 그러나, 하나의 발광부가 점등된 경우 일부 광은 제1도전형 반도체층(120)을 통해 다른 발광부로 방출될 수 있다. 따라서, 실제 점등되지 않아야 하는 발광부가 발광되는 광 간섭 문제가 발생할 수 있다.
제1도전형 반도체층(120)의 볼록부(d4)와 오목부(d3)는 제1발광부(100A)와 제2발광부(100B)를 구획하기 위해 메사 식각하는 과정에서 형성될 수 있다. 제1발광부(100A)와 제2발광부(100B)를 완전히 분리하는 것이 가장 이상적일 수 있으나, 제1도전형 반도체층(120)에 의한 전류 분산 효과를 상실하며 발광부의 두께가 얇아져 쉽게 크랙이 발생할 수 있다.
오목부(d3)의 두께는 전체 발광구조물 두께의 10% 내지 50%일 수 있다. 오목부(d3)의 두께가 10%미만인 경우에는 오목부(d3)의 두께가 너무 얇아 제조과정에서 크랙이 쉽게 발생하는 문제가 있으며, 두께가 50%를 초과하는 경우에는 제1도전형 반도체층(120)을 통해 이웃한 발광부로 입사되는 광량이 많아지는 문제가 있다. 오목부(d3)의 두께가 발광구조물 두께의 10% 내지 30%인 경우 방출된 광의 대부분이 외부로 출사되어 광 간섭 문제를 효과적으로 개선할 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a과 도 10b를 참고하면, 점착성 테이프(1)상에 복수 개의 발광소자(100)를 배치하고, 각 발광소자(100)의 측면에 투광수지를 주사하여 투광층(400)을 형성할 수 있다. 이때, 투광층(400)과 점착성 테이프(1)의 점도를 갖는 경우, 투광층(400)은 발광소자(100)의 측면에서 흘러내리지 않고 고정될 수 있다. 투광층(400)의 점도는 4000mPa·s 내지 7000 mPa·s이고, 점착성 테이프(1)의 점도는 약 80 gf/in일 수 있다.
투광층(400)은 발광소자(100)의 측면에 고정되면서 표면 장력에 의해 곡률을 가질 수 있다. 이때, 경사면(311)의 곡률은 0.3R 내지 0.8R일 수 있다.
도 10c를 참고하면, 투광층(400)의 사이에 반사층(300)을 주입할 수 있다. 전술한 바와 같이 투광층(400)의 표면이 곡률을 가지므로 그 사이에 충진되는 반사층(300) 역시 경계면에 곡률을 갖게 된다. 투광층(400)과 반사층(300)은 동일한 레진을 사용할 수 있으며, 반사층(300)은 레진에 반사입자가 더 분산될 수 있다.
이후, 도 10d와 같이 발광소자(100) 상에 파장변환층(200)을 전체적으로 형성하고, 절단하여 복수 개의 발광소자 패키지(10)를 제작할 수 있다.
실시 예의 발광소자 패키지는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등의 광학 부재를 더 포함하여 이루어져 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또한, 실시 예의 발광소자 패키지는 표시 장치, 조명 장치, 지시 장치에 더 적용될 수 있다.
이 때, 표시 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출한다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치된다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치된다.
그리고, 조명 장치는 기판과 실시 예의 발광소자 패키지를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 더욱이 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다.
도 11을 참고하면, 이동 단말(1)의 카메라 플래시는 실시 예의 발광소자 패키지(10)를 포함하는 광원 모듈을 포함할 수 있다. 발광소자 패키지(10)는 카메라(2)에 근접 배치될 수 있다. 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 쿨 화이트와 웜 화이트를 동시에 구현할 수 있어 이미지 획득에 필요한 최적의 조명을 제공할 수 있다. 또한, 실시 예와 같은 CSP 패키지는 카메라의 화각과 대응되는 지향각을 갖고 있어 광의 손실이 적은 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명 실시 예는 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 실시 예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명 실시 예가 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 발광소자
200: 파장변환층
300: 반사층
310: 경사면
400: 투광층

Claims (10)

  1. 일면에 배치되는 복수 개의 전극 패드를 포함하는 발광소자;
    상기 발광소자의 타면에 배치되는 파장변환층; 및
    상기 발광소자의 측면에 배치되는 반사층을 포함하고,
    상기 반사층은 상기 발광소자의 측면과 마주보는 경사면을 갖고,
    상기 경사면은 제1방향으로 갈수록 상기 발광소자의 측면과 멀어지도록 기울어지고, 상기 제1방향은 상기 발광소자의 일면에서 타면 방향인 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사면과 상기 발광소자의 측면이 이격된 공간에 배치되는 투광층을 포함하는 발광소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투광층의 점도는 4000mPa·s 이상 7000 mPa·s 이하인 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경사면은 곡률을 갖는 발광소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 경사면의 곡률은 0.3 이상 0.8 이하인 발광소자 패키지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 경사면은 상기 제1방향으로 볼록한 발광소자 패키지.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 경사면은 상기 제1방향으로 오목한 발광소자 패키지.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 발광소자의 측면에서 멀어질수록 상기 투광층의 두께는 감소하고, 상기 반사층의 두께는 증가하는 발광소자 패키지.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 파장변환층은 상기 발광소자의 타면과 상기 투광층의 상면을 커버하는 발광소자 패키지.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 한에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 이동 단말.
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