KR20180136036A - 발광소자 패키지 - Google Patents

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KR20180136036A
KR20180136036A KR1020170074379A KR20170074379A KR20180136036A KR 20180136036 A KR20180136036 A KR 20180136036A KR 1020170074379 A KR1020170074379 A KR 1020170074379A KR 20170074379 A KR20170074379 A KR 20170074379A KR 20180136036 A KR20180136036 A KR 20180136036A
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Abstract

본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 발광소자에서 방출되는 광과 광변환후 다각도로 산란되는 광의 반치각을 감소시킬 수 있도록 구성된 발광소자 패키지에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 기판에 실장되어 광을 방출하는 발광소자; 상기 발광소자를 감싸도록 배치되고, 상기 발광소자로부터 수직으로 방출되는 광의 광축과 제1 각도를 이룸으로써 상기 발광소자로부터 방출되는 광의 반치각을 감소시키도록 기능하는 제1 반사면, 상기 광축과 상기 제1 각도보다 큰 각도인 제2 각도를 이루는 제2 반사면, 상기 광축과 상기 제2 각도보다 작은 각도인 제3 각도를 이루는 제3 반사면을 포함하여 형성되는 반사부재; 및 상기 발광소자와 이격되어 상부에 배치되고, 적어도 일부분이 상기 제2 반사면에 걸쳐지도록 배치되고, 상기 발광소자에서 방출된 광의 파장을 변환하는 양자점을 포함하는 광변환체; 를 포함한다.
본 발명의 발광소자 패키지에 따르면, 발광소자로부터 방출된 광 및 광변환체에 포함된 양자점에서 파장 변환된 광이 최적화된 반사각을 가지고 발광소자 패키지의 전면으로 방출될 수 있도록 하는 구조의 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.

Description

발광소자 패키지 {Light emitting device package}
본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 발광소자에서 방출되는 광과 광변환후 다각도로 산란되는 광의 반치각을 감소시킬 수 있도록 구성된 발광소자 패키지에 관한 것이다.
양자점 (Quantum Dot ; QD) 은 물질의 크기 변화에 따라 전기적, 광학적 성질이 크게 변화하는 물질로써, 색 순도와 광 안정성이 뛰어나다는 특징이 있다. 또한 양자점은 에너지 밴드 갭을 조절하여 빛의 진동수 및 파장을 자유롭게 조절할 수 있다는 이점이 있다. 이러한 양자점을 형광물질 또는 자체 발광소자로 사용하여 고휘도와 우수한 색채 재현성을 갖는 빛을 방출하도록 제작된 광원장치가 다양하게 개발되고 있다.
양자점을 활용한 광원 장치는, 광원으로부터의 광과 복수의 양자점으로부터 방출된 광을 혼합한 혼합광을 외부로 방출하는 장치를 말한다.
예를 들어, 양자점을 활용한 광원 장치는, 청색 LED로 이루어지는 광원, 청색광을 적색광으로 변환시키는 적색 양자점 및 청색광을 초록광으로 변환시키는 녹색 양자점을 구비하고, 광원으로부터의 빛과 적색 양자점으로부터 방출되는 빛과 녹색 양자점으로부터 방출되는 빛을 혼합하여 백색광을 출력시킬 수 있다.
발광소자 패키지는 이러한 양자점을 활용한 광원 장치에 해당된다.
도 1은 종래의 발광소자 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광소자 패키지 (10) 는 발광소자 (1), 반사부재 (2), 레진 (3), 레진 (3) 에 분산된 양자점 (4) 을 포함한다.
종래의 발광소자 패키지 (10) 는 발광소자 (1) 를 감싸도록 반사부재 (2) 를 배치하여 발광소자 (1) 로부터 측면 방향으로 방출되는 광을 상부로 반사시킴으로써, 발광소자 패키지 (10) 의 발광 효율이 향상되도록 한다. 하지만, 이러한 종래의 발광소자 패키지 (10) 는 반사부재 (2) 의 반사면을 단일한 각도로 형성함으로써, 양자점 (4) 에서 광변환된 후 다각도로 산란되는 광을 효과적으로 반사시키기에 한계점이 있다.
구체적으로 양자점 (4) 에서 광변환되어 반사면에 수직으로 (또는 그에 근사하게) 입사되는 광은 원하는 광경로에서 크게 벗어나도록 반사됨으로써 발광소자 패키지 (10) 의 반치각 (half-power angle) 을 증가시키게 되고 이에 따라 발광효율이 저하된다.
이와 같이, 종래의 발광소자 패키지 (10) 는 양자점 (4) 에서 산란되는 광을 원하는 광의 진행방향으로 반사시키기에 적합하지 않은 문제점을 가진다.
1. 한국 등록특허 제 10-1504168 호 (발명의 명칭 : 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛 및 조명 장치)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 발광소자로부터 방출되는 광 및 광변환체에 포함된 양자점에서 방출되는 광의 반치각을 감소시키도록 하기 위하여 개선된 구조의 반사부재를 포함하는 발광소자 패키지를 제공함에 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 기판에 실장되어 광을 방출하는 발광소자; 상기 발광소자를 감싸도록 배치되고, 상기 발광소자로부터 수직으로 방출되는 광의 광축과 제1 각도를 이룸으로써 상기 발광소자로부터 방출되는 광의 반치각을 감소시키도록 기능하는 제1 반사면, 상기 광축과 상기 제1 각도보다 큰 각도인 제2 각도를 이루는 제2 반사면, 상기 광축과 상기 제2 각도보다 작은 각도인 제3 각도를 이루는 제3 반사면을 포함하여 형성되는 반사부재; 및 상기 발광소자와 이격되어 상부에 배치되고, 적어도 일부분이 상기 제2 반사면에 걸쳐지도록 배치되고, 양자점을 포함하여 상기 발광소자에서 방출된 광의 파장을 변환하는 광변환체; 를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제1 반사면은 5˚ 내지 60˚ 의 각도범위 내의 각도로 형성되고, 상기 제2 반사면은 70˚ 내지 120˚의 각도범위 내의 각도로 형성되고, 상기 제3 반사면은 10˚ 내지 70˚의 각도범위 내의 각도로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 광변환체는, 레진과 상기 레진에 분산된 양자점을 포함하는 광변환층; 및 상기 광변환층을 감싸도록 형성되는 배리어층; 을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 반사부재 및 상기 광변환체를 덮도록 배치되어, 상기 광변환체로부터 변환되어 방출된 광을 굴절시키는 렌즈; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 발광소자 패키지에 따르면, 발광소자로부터 방출된 광 및 광변환체에 포함된 양자점에서 파장 변환된 광이 최적화된 반사각을 가지고 발광소자 패키지의 전면으로 방출될 수 있도록 하는 구조의 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 발광소자 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 발광소자 패키지에 포함된 반사부재의 형상을 구체적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 발광소자 패키지에 포함된 발광소자의 배광 분포를 도시한 그래프이다.
도 5는 광변환체의 형상이 변형된 발광소자 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 반사부재의 형상이 변형된 발광소자 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 발광소자 패키지에 렌즈가 결합된 형태를 도시한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 발광소자 패키지에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 발광소자 패키지에 포함된 반사부재의 형상을 구체적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 발광소자 패키지에 포함된 발광소자의 배광 분포를 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 발광소자 패키지 (100) 는 발광소자 (110), 발광소자 (110) 를 감싸도록 배치되는 반사부재 (120) 및 발광소자 (110) 로부터 방출된 광을 변환하는 광변환체 (130) 를 포함한다.
발광소자 (110) 는 기판 (B) 에 실장되어 광을 방출한다. 발광소자 (110) 는 약 440nm 내지 490nm의 파장의 청색광을 방출하는 LED (light emitting diode) 칩일 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 발광소자 (110) 는 후술할 양자점 (131a) 과의 조합에 따라 발광소자 패키지 (100) 에서 원하는 파장을 방출할 수 있는 것이라면 공지의 발광소자 (110) 가 채용될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 발광소자 패키지 (100) 를 설명함에 있어, 발광소자 (110) 는 기판 (B) 상에 1개가 설치되는 것을 기준으로 하여 설명하였지만, 기판 (B) 상에 복수개가 설치되는 것도 가능하다. 나아가, 발광소자 (110) 는 기판 (B) 과 전기적으로 연결되는 연결 구조물 (와이어 등) 에 의해 전력을 공급받는 것일 수도 있고, 별도의 연결 구조물 없이 기판 (B) 에 직접 본딩되는 플립칩 (flip chip) 타입의 LED 일 수도 있다. 본 발명에서 발광소자 (110) 는 특별히 제한되지 않는다.
한편, 발광소자 (110) 가 실장되는 기판 (B) 은 인쇄회로기판 (Printed Circuit Board ; PCB) 일 수 있으며, 이외에도 발광소자 패키지 (100) 를 지지할 수 있을 정도의 기계적 강도를 가지는 재료와 절연성을 갖는 재료 또는 전도성을 갖는 재료로 제작된 것일 수 있다.
반사부재 (120) 는 발광소자 (110) 를 감싸도록 배치되어 기판 (B) 상에 배치된다. 이 때, 반사부재 (120) 는 절연성 접착물질을 매개로 기판 (B) 과 연결될 수 있다.
반사부재 (120) 는 발광소자 (110) 로부터 방출되는 광 및 후술할 광변환체 (130) 에 포함된 양자점에서 방출되는 광의 반치각을 각각 감소시킬 수 있는 구조로 형성된다.
도 3을 참조하면, 반사부재 (120) 는 발광소자 (110) 및 광변환체 (130) 로부터 방출되는 광의 반치각을 감소시키도록 형성되는 복수의 반사면 (121, 122, 123) 을 포함한다. 이때, 복수의 반사면 (121, 122, 123) 은 서로 상이한 각도 (θ1, θ2, θ3) 를 이루도록 형성된다.
구체적으로 반사부재 (120) 는 발광소자 (110) 로부터 수직으로 방출되는 광의 광축과 제1 각도 (θ1) 를 이룸으로써 발광소자 (110) 로부터 방출되는 광의 반치각을 감소시키도록 기능하는 제1 반사면 (121), 광축과 제2 각도 (θ2) 를 이루는 제2 반사면 (122), 광축과 제3 각도 (θ3) 를 이루는 제3 반사면 (123) 을 포함한다. 이러한 반사부재 (120) 는 반사면이 다단의 구조로 형성됨으로써 전체적으로 계단식의 형상을 이룰 수 있다.
제1 반사면 (121) 은 발광소자 (110) 로부터 방출되는 광의 반치각을 감소시키도록 형성되어, 발광소자 (110) 의 측면 방향으로 방출되는 광이 발광소자 (110) 의 전면 (즉, 도 2에서의 상부) 으로 반사되도록 기능한다. 제1 반사면 (121) 은 발광소자 (110) 로부터 방출되어 광변환체 (130) 로 입사되는 광의 양을 증가시키는 역할을 한다.
제1 반사면 (121) 은 발광소자 (110) 로부터 방출되는 광의 발광 특성을 고려하여 형성된다. 발광소자 (110) 로 LED 칩이 사용되는 경우 LED 칩은 도 4에 도시된 배광 분포에 따른다. 도 4를 참조하면, LED 칩으로부터 방출되는 광은 광이 출사되는 지점에서 수직한 부분을 0deg라고 할 때 -80deg 내지 +80deg 사이의 영역으로 넓게 방출된다. 즉, 발광소자 (110) 인 LED 칩을 기준으로 좌우 측면 방향으로 많은 양의 빛이 방출되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 LED 칩의 발광 특성에 따라 발광소자 (110) 로부터 방출되는 광의 반치각을 감소시키기 위하여, 제1 반사면 (121) 은 발광소자 (110) 로부터 수직으로 방출되는 광의 광축과 5˚ 내지 60˚의 각도범위 내의 각도를 이루도록 형성된다.
제1 반사면 (121) 이 이러한 각도범위 내의 각도로 형성되는 경우, 발광소자 (110) 로부터 방출되는 광량의 95%이상이 -70deg 내지 +70deg 의 각도 범위에서 집광될 수 있다. 이에 따라 발광소자 (110) 로부터 방출되는 광이 일차적으로 집광되어 광변환체 (130) 에 입사될 수 있고, 광변환체 (130) 로부터 효율적인 광변환이 수행될 수 있다. 보다 바람직하게 제1 반사면 (121) 의 제1 각도 (θ1) 는 20˚ 내지 50˚의 각도범위 내에서 형성될 수 있다.
제2 반사면 (122) 및 제3 반사면 (123) 은 광변환체 (130) 에서 광변환되어 방출되는 광을 원하는 광의 진행방향으로 반사시키도록 기능한다.
도 2에 도시된 광경로 ‘a’를 참조하면, 제2 반사면 (122) 은 광변환체 (130) 에서 변환된 광이 변환되기 전 입사된 쪽 (즉, 광변환체 (130) 의 하측 방향) 으로 재산란되는 광의 경로를 변환하는 역할을 한다. 즉, 제2 반사면 (122) 은 광변환체 (130) 의 하측 방향으로 방출되는 광을 광변환체 (130) 의 상측 방향으로 반사시키도록 형성된다.
제2 반사면 (122) 은 광변환체 (130) 의 하측 방향으로 방출되는 광의 발광 특성을 고려하여 형성된다. 제2 반사면 (122) 은 광변환체 (130) 의 하측 방향으로 방출되는 광을 광변환체 (130) 의 상측 방향으로 반사시키도록 발광소자 (110) 로부터 수직으로 방출되는 광의 광축과 70˚ 내지 120˚의 각도범위 내의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 제2 반사면 (122) 의 제2 각도 (θ2) 는 80˚ 내지 110˚의 각도범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 제2 반사면 (122) 이 이러한 각도 범위 내에서 형성되는 경우 제2 반사면 (122) 에 접하여 걸쳐지는 광변환체 (130) 를 안정적으로 지지할 수 있다는 이점도 있다.
나아가 도 2에 도시된 광경로 ‘b’를 참조하면, 제3 반사면 (123) 은 광변환체 (130) 의 측방향으로 방출되는 광의 경로를 변환하는 역할을 한다. 즉, 제3 반사면 (123) 은 광변환체 (130) 의 측방향으로 방출되는 광을 광변환체 (130) 의 상측 방향으로 반사시키도록 형성된다.
제3 반사면 (123) 은 광변환체 (130) 의 길이방향의 측방향으로 방출되는 광의 발광 특성을 고려하여 형성된다. 제3 반사면 (123) 은 광변환체 (130) 로부터 길이방향인 측방향으로 방출되는 광을 광변환체 (130) 의 상측 방향으로 반사시키도록 발광소자 (110) 로부터 수직으로 방출되는 광의 광축과 10˚ 내지 70˚의 각도범위 내의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 제3 반사면 (123) 의 제3 각도 (θ3) 는 30˚ 내지 50˚의 각도범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 제1 내지 제3의 다단의 반사면을 형성하여 발광소자 (110) 및 광변환체 (130) 에서 방출되는 광의 경로를 변환하여 광의 지향성을 높이고 반치각을 감소시킴으로써 최종적으로 광효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 반사부재 (120) 는 반사율을 극대화할 수 있도록 표면 반사도가 우수한 Si, TiOx, Al2Ox, SiOx, ZrOx, Ni, Ag, SiC, Cr 등의 재료 중 1개 이상의 재료를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다. 또한, 반사부재 (120) 는 발광소자 (110) 로부터 발생되는 열이 광변환체 (130) 로 최소한으로 전달되도록 하는 재료로 형성됨이 바람직하다.
광변환체 (130) 는 광변환층 (131) 과 광변환층 (131) 을 감싸는 배리어층 (132) 을 포함한다. 광변환층 (131) 은 발광소자 (110) 로부터 방출된 광을 목적하는 파장의 광으로 변환하는 층으로, 레진 (131b) 과 레진 (131b) 에 분산된 양자점 (131a) 을 포함한다.
양자점 (131a) 은 광변환층 (131) 으로 입사된 광의 파장을 변환하고, 레진 (131b) 은 이러한 양자점 (131a) 이 광변환층 (131) 에 골고루 분산되어 있도록 한다.
양자점 (131a) 은 청색의 발광소자 (110) 에서 방출된 광을 백색광으로 변환할 수 있는 적색 발광 양자점 (131a) 및 녹색 발광 양자점 (131a) 의 조합으로 이루어질 수 있다.
발광소자 (110) 에서 방출된 약 440nm 내지 490nm의 파장의 청색광은 적색 발광 양자점 (131a) 을 통과하여 약 630nm 내지 660nm 사이의 파장대의 적색광으로 변환될 수 있고, 녹색 발광 양자점 (131a) 을 통과하여 약 520nm 내지 560nm 사이의 녹색광으로 변환될 수 있다. 따라서, 발광소자 (110) 로부터 방출된 청색광은, 양자점 (131a) 을 통과하여 변환된 적색광, 녹색광이 혼합되어 광변환층 (131) 을 통해 백색광이 방출될 수 있다. 이때, 발광소자 (110) 에서 방출되는 광의 일부는 양자점 (131a) 을 통과하지 않고 그대로 방출되고, 일부는 양자점 (131a) 을 통과하여 파장이 변환된다. 발광소자 (110) 에서 방출된 광과 양자점 (131a) 에서 변환된 광이 서로 혼합되어, 광변환층 (131) 을 통해 백색광이 방출될 수 있다.
여기서 양자점 (131a) 은 주기율표 상의 Ⅱ-Ⅳ족, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅳ-Ⅵ족, Ⅳ족 반도체 물질 또는 이들의 화합물로 형성된다. 예를 들어, II-VI족의 반도체 화합물은 ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, MgTe 또는 이들의 조합의 이원소 화합물일 수 있다. III-V족의 반도체 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlAs, AlP, AlSb, AlS 또는 이들의 조합의 이원소 화합물일 수 있다. Ⅳ-Ⅵ족의 반도체 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 또는 이들의 조합의 이원소 화합물일 수 있다. Ⅳ족 원소 또는 화합물은 Ge, Si, SiC, SiGe 또는 이들의 조합일 수 있다. 그 밖에도 반도체 화합물은 주기율표 상의 Ⅱ-Ⅳ족, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅳ-Ⅵ족, Ⅳ족 원소를 포함하는 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물 등일 수 있다. 나아가 반도체 물질 또는 화합물은 상술한 것에 제한되지 않고, 당업자에게 공지된 임의의 반도체 물질 또는 화합물일 수 있다.
한편, 양자점 (131a) 은 단일 층의 반도체 물질일 수도 있고, 코어 (core) 와 쉘 (shell) 로 이루어진 이중 층의 반도체 물질일 수도 있다. 광변환층 (131) 에 포함되는 양자점 (131a) 의 구조는 특별히 제한되지 않는다.
나아가, 본 실시예에서 광변환층 (131) 에 포함되는 양자점 (131a) 은 적색 발광 양자점 (131a) 과 녹색 발광 양자점 (131a) 으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 청색의 발광소자 (110) 로부터 방출되는 광이 백색광으로 변환될 수 있도록 하는 단일한 종류의 황색 양자점 (131a) 일 수도 있고, 발광소자 (110) 가 청색이 아닌 다른 색의 파장을 방출하는 발광소자 (110) 로 선택된다면, 그에 대응하여 최종적으로 백색광을 방출할 수 있는 다양한 양자점 (131a) 으로 선택될 수도 있다.
레진 (131b) 은 발광소자 (110) 로부터 방출되는 광을 투과시킬 수 있도록 광 투과성이 높은 재료로 형성됨이 바람직하다.
레진 (131b) 은 후술할 배리어층 (132) 과 함께 외부의 산소 및 수분으로부터 양자점 (131a) 을 보호하는 역할도 한다. 레진 (131b) 은 산소 및 수분의 차단 특성이 우수한 재료로 형성되어, 양자점 (131a) 을 외부 환경으로부터 보호하는데 적합한 재료로 선택되는 것이 바람직하다. 예컨대, 레진 (131b) 은 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리실라잔, 실리콘, 에폭시 및 실록잔계 고분자 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 공지된 임의의 레진 (131b) 이 사용될 수 있다.
배리어층 (132) 은 양자점 (131a) 이 분산된 레진 (131b) 을 감싸도록 형성되어, 레진 (131b) 과 함께 산소 및 수분 등에 취약한 양자점 (131a) 을 열, 산소, 수분 등의 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다.
따라서, 배리어층 (132) 은 낮은 산소 투과도 및 투습성을 가진 물질, 내열성이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 또한 배리어층 (132) 은 광변환층 (131) 으로 입사되는 광 및 광변환층 (131) 에서 방출되는 광을 투과시킨다. 따라서, 배리어층 (132) 은 투광성이 우수한 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
배리어층 (132) 을 형성하는 물질은 실리콘 산화물 (silicon oxide) 또는 금속 산화물 (metal oxide) 등의 무기물일 수도 있고, 아크릴계 또는 에폭시계 고분자 수지 등의 유기물일 수도 있다. 나아가 배리어층 (132) 은 무기막으로 이루어진 단층 구조일 수도 있고, 무기막과 유기막이 적층된 다층 구조일 수도 있다. 그 밖에도 배리어층 (132) 은 특별히 제한되지 않고, 당업자에게 공지된 물질 또는 구조로 형성될 수 있다.
도 5는 광변환체의 형상이 변형된 발광소자 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 6은 반사부재의 형상이 변형된 발광소자 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 발광소자 패키지에 렌즈가 결합된 형태를 도시한 단면도이다.
광변환체 (130) 는 도 2에 도시된 바와 같이 광변환체 (130) 가 발광소자 (110) 와 이격되어 광변환체 (130) 의 일부분이 반사부재 (120) 의 제2 반사면 (122) 에 걸쳐지도록 배치될 수도 있지만, 본 발명의 발광소자 패키지 (100’) 는 도 5에 도시된 바와 같이 광변환체 (130) 의 양 측면이 확장되어 반사부재 (120) 의 제2 반사면 (122) 및 제3 반사면 (123) 과 접하도록 배치될 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 발광소자 패키지 (100’) 의 광변환체 (130) 양 측면이 확장되어 제3 반사면 (123) 과 접하도록 형성되는 경우 광변환체 (130) 를 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 광변환체 (130) 로부터 측면으로 방출되는 광의 지향성을 제3 반사면 (123) 을 통해 보다 효과적으로 조절할 수 있다는 이점이 있다.
한편 도 6을 참조하면, 본 발명의 발광소자 패키지 (100’’) 는 기판 (B) 과 반사부재 (120) 사이에 스페이서 (140) 가 배치되는 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 스페이서 (140) 는 반사부재 (120) 와 기판 (B) 의 사이에 개재되어 반사부재 (120) 의 하면과 기판 (B) 을 이격시키는 역할을 한다. 스페이서 (140) 는 반사부재 (120) 의 하면과 기판 (B) 을 이격시킴으로써 반사부재 (120) 와 기판 (B) 사이에 열전도율이 낮은 공기층을 형성한다.
이때, 스페이서 (140) 는 절연 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 절연 소재로 형성되는 스페이서 (140) 는 발광소자 (110) 로부터 생성되는 열이 광변환체 (130) 로 전도되는 현상을 보다 감소시킬 수 있다. 이로써 광변환체 (130) 에 포함된 양자점 (131a) 이 발광소자 (110) 로부터 방출된 열에 의해 손상되는 것을 방지한다. 또한, 스페이서 (130) 는 반사부재 (120) 가 발광소자 (110) 로부터 전도되는 열에 의해 변형되는 (팽창 또는 수축되는) 것을 방지할 수 있다. 반사부재 (120) 가 열에 의해 변형되는 경우, 상술한 반사면 (121, 122, 123) 의 반사각 (θ1, θ2, θ3) 이 변경되어 반사되는 광이 원하는 광경로에서 벗어나게 될 우려가 있다. 다만 본 발명은 스페이서 (130) 를 포함함으로써 이러한 현상을 미리 방지할 수 있어 바람직하다.
스페이서 (140) 는 반사부재 (120) 의 하면으로부터 돌출되어 반사부재 (120) 와 일체로 형성된 것일 수도 있고, 반사부재 (120) 와는 별도로 구성된 부재가 반사부재 (120) 와 기판 (B) 의 사이에 개재되도록 배치된 것일 수도 있다.
도 7을 참조하면, 발광소자 패키지 (100) 는 렌즈 (150) 가 결합된 형태의 구조로 제공될 수 있다. 렌즈 (150) 는 반사부재 (120) 의 상부에 배치되어 발광소자 패키지 (100) 를 덮도록 구비될 수 있다. 구체적으로, 렌즈 (150) 는 발광소자 패키지 (100) 에 결합됨으로써, 발광소자 (110) 및 광변환체 (130) 에서 방출되는 광을 굴절시켜 최종적으로 광의 반치각을 조절하고 광에 직진성을 부여하는 역할을 한다.
이 때, 렌즈 (150) 는 발광소자 패키지 (100) 와 일체로 결합될 수도 있고, 탈착이 가능하도록 하는 형태로 제공될 수도 있다. 본 발명에서 렌즈 (150) 의 구체적인 형상 및 렌즈 (150) 가 발광소자 패키지 (100) 와 결합되는 방식은 특별히 한정되지 않는다.
이러한 렌즈 (150) 는 도 2에 도시된 발광소자 패키지 (100) 뿐만 아니라, 도 5 및 도 6에 도시된 발광소자 패키지 (100’, 100’’) 에 결합될 수도 있음은 물론이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
B … 기판
100, 100’, 100’’ … 발광소자 패키지
110 … 발광소자
120 … 반사부재
121 … 제1 반사면
122 … 제2 반사면
123 … 제3 반사면
130 … 광변환체
131 … 광변환층
131a … 양자점
131b … 레진
132 … 배리어층
140 … 스페이서
150 … 렌즈

Claims (4)

  1. 기판에 실장되어 광을 방출하는 발광소자;
    상기 발광소자를 감싸도록 배치되고, 상기 발광소자로부터 수직으로 방출되는 광의 광축과 제1 각도를 이룸으로써 상기 발광소자로부터 방출되는 광의 반치각을 감소시키도록 기능하는 제1 반사면, 상기 광축과 상기 제1 각도보다 큰 각도인 제2 각도를 이루는 제2 반사면, 상기 광축과 상기 제2 각도보다 작은 각도인 제3 각도를 이루는 제3 반사면을 포함하여 형성되는 반사부재; 및
    상기 발광소자와 이격되어 상부에 배치되고, 적어도 일부분이 상기 제2 반사면에 걸쳐지도록 배치되고, 상기 발광소자에서 방출된 광의 파장을 변환하는 양자점을 포함하는 광변환체; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반사면은 5˚ 내지 60˚ 의 각도범위 내의 각도로 형성되고,
    상기 제2 반사면은 70˚ 내지 120˚의 각도범위 내의 각도로 형성되고,
    상기 제3 반사면은 10˚ 내지 70˚의 각도범위 내의 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는, 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광변환체는,
    레진과 상기 레진에 분산된 양자점을 포함하는 광변환층; 및
    상기 광변환층을 감싸도록 형성되는 배리어층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재 및 상기 광변환체를 덮도록 배치되어, 상기 광변환체로부터 변환되어 방출된 광을 굴절시키는 렌즈; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 발광소자 패키지.


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