KR20130014262A - 발광 소자 및 이를 구비한 라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자는, 몸체; 상기 몸체 상에 복수의 리드 프레임; 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 발광 칩; 및 상기 발광 칩을 덮는 몰딩 부재를 포함하며, 상기 몰딩 부재의 상면에는 수분의 표면장력이 형성될 수 있도록 요부 및 철부가 배열된 제1요철 패턴을 포함한다.

Description

발광 소자 및 이를 구비한 라이트 유닛{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT UNIT HAVING THEREOF}
본 발명은 발광 소자 및 이를 구비한 라이트 유닛에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Device)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 발광 칩을 덮는 몰딩 부재의 표면에 습기 침투를 방지하기 위한 요철 패턴을 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 몰딩 부재의 표면에 형성된 요철 패턴의 크기를 마이크로 미터 이하로 형성하여, 상기 몰딩 부재의 표면을 통한 수분의 침투를 방지하기 위한 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 렌즈의 표면에 요철 패턴의 크기를 마이크로미터(㎛) 또는 나노미터(nm)의 크기 이하로 형성하여 줌으로써, 상기 렌즈의 표면을 통한 수분의 침투를 방지하기 위한 발광 소자를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 몸체; 상기 몸체 상에 복수의 리드 프레임; 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 발광 칩; 및 상기 발광 칩을 덮는 몰딩 부재를 포함하며, 상기 몰딩 부재의 상면에는 수분의 표면장력이 형성될 수 있도록 요부 및 철부가 배열된 제1요철 패턴을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 몸체; 상기 몸체 상에 복수의 리드 프레임; 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 발광 칩; 상기 발광 칩을 덮는 몰딩 부재; 및 상기 몰딩 부재 위에 적어도 일부가 볼록한 렌즈를 포함하며, 상기 몰딩 부재 및 상기 렌즈 중 적어도 하나의 상면에는 수분의 표면 장력이 형성될 수 있도록 요부 및 철부가 배열된 제1요철 패턴을 포함한다.
실시 예는 발광 칩의 광 출사 영역에 배치된 몰딩 부재의 표면의 요철 패턴에 의해 소수성(疏水性)이 증가됨으로써, 수분이나 이물질의 침투를 방지할 수 있다.
실시 예는 발광 칩의 광 출사 영역에 배치된 렌즈의 표면의 요철 패턴에 의해 소수성이 증가됨으로써, 수분이나 이물질의 침투를 방지할 수 있다.
실시 예는 습기에 강한 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 발광 칩의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자와 이를 구비한 라이트 유닛의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 몰딩 부재의 표면에서의 수분 침투를 방지하는 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 제2실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 4는 제3실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 5는 도 4의 발광 소자의 몰딩 부재의 표면에서의 수분 침투를 방지하는 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 제4실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 7은 제5실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 8은 도 1의 발광 소자의 다른 예를 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 1의 발광 소자를 구비한 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 1의 발광 소자를 구비한 표시 장치의 다른 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 11은 도 1의 발광 소자를 구비한 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자를 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자(11)는 몸체(31), 상기 몸체(31)의 상부가 개방된 캐비티(35), 상기 캐비티(35) 내에 배치된 복수의 리드 프레임(21,23), 상기 복수의 리드 프레임(21,23) 중 어느 하나의 위에 배치된 발광 칩(41), 상기 캐비티(35)에 몰딩 부재(51), 상기 몰딩 부재(51) 상면의 제1요철 패턴(55)을 포함한다.
상기 몸체(31)는 폴리프탈아미드 (PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 에폭시, 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 몸체(31)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수도 있다. 몸체(31)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(31)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 절연막은 상기 몸체(31)과 리드 프레임(21,23)과 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지할 수 있다. 위에서 바라본 몸체(31)의 둘레 형상은 발광 소자(11)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 캐비티(35)는 상기 몸체(31)의 상부가 개방되며, 상기 개방된 캐비티(35)의 상부는 광이 방출되는 영역이다.
상기 캐비티(35)는 상기 몸체(31)의 상면의 센터 영역에서 오목한 컵(cup) 형상 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다. 상기 캐비티(35)의 바닥부에는 제1리드 프레임(21)과 제2리드 프레임(23)이 서로 이격되어 배치되며, 그 측면부(33)에는 반사 효율을 위해 반사층이 더 형성될 수 있다. 상기 캐비티(35)의 측면부(33)는 상기 몸체(31)의 하면에 대해 경사지거나 수직하게 형성될 수 있다.
상기 복수의 리드 프레임(21,23)은 물리적으로 분리된 2개 이상의 금속 프레임을 포함하며, 예컨대 제1리드 프레임(21)과 제2리드 프레임(23)을 포함한다. 상기 제1리드 프레임(21)은 상기 캐비티(35) 및 상기 몸체(31)의 일 측면의 아래에 배치될 수 있고, 상기 제2리드 프레임(23)은 상기 캐비티(35) 및 상기 몸체(31)의 다른 측면 아래에 배치될 수 있다. 상기 캐비티(35)의 바닥부에 배치된 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23)의 하면은 상기 몸체(31)의 하면과 동일 평면 상에 배치되거나, 상기 몸체(31)의 하면으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23)의 두께는 동일 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(21)과 제2리드 프레임(23) 사이는 분리부(32)에 의해 분리되며, 상기 분리부(32)는 상기 몸체(31)과 동일한 재질이거나, 절연 물질로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(41)은 자외선 대역부터 가시광선 대역의 파장 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있다. 상기 발광 소자(41)는 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 LED 칩 예컨대, UV(Ultraviolet) LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 백색 LED 칩, 적색 LED 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(41)은 제1리드 프레임(21) 위에 탑재되고, 상기 제2리드 프레임(23)과 와이어(42)로 연결될 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광 칩(41)은 제1리드 프레임(21) 상에 다이 본딩되거나, 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23) 상에 플립 본딩될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(35)에는 몰딩 부재(51)가 배치되며, 상기 몰딩 부재(51)는 투광성 수지 재료 예컨대, 실리콘 또는 에폭시와 같은 재료를 포함한다. 상기 몰딩 부재(51)는 상기 캐비티(35) 내에 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 몰딩 부재(51)에는 발광 칩(41)에서 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 발광 소자들(41)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몰딩 부재(51)는 상기 캐비티(35)의 바닥부에 배치된 리드 프레임(21,23)의 상면과 접촉되고, 상기 캐비티(35)의 측면부(33)와 접촉될 수 있다. 상기 몰딩 부재(51)의 상면은 광 출사면이 될 수 있다. 상기 몰딩 부재(51)의 상면은 플랫할 수 있으나, 중심부가 상기 발광 칩(41)의 방향으로 오목하거나, 상기 발광 칩(41)에 대해 볼록할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(11)는 보호소자를 더 구비할 수 있으며, 상기 보호 소자는 상기 발광 칩(41)을 전기적으로 보호하며 제너 다이오드, 싸이리스터, 또는 TVS(Transient voltage suppression) 다이오드를 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 몰딩 부재(51)는 상면에 제1요철 패턴(55:52,53)을 포함한다. 상기 제1요철 패턴(55)은 철부(52)와 요부(53)를 포함하며, 상기 철부(52)와 요부(53)는 교대로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 철부(52)는 볼록부 또는 돌기로 정의될 수 있으며, 상기 요부(53)은 오목부 또는 홈부로 정의될 수 있다. 상기 제1요철 패턴(55)의 요부(53)는 상기 발광 칩(41) 방향으로 오목한 구조이며, 상기 철부(52)는 상기 발광 칩(41)의 방향과 반대측 방향으로 볼록한 구조이다. 상기 제1요철 패턴(55)의 철부(52)들은 상기 요부(53) 사이에 배치된다. 상기 몰딩 부재(35)의 상면 영역에서 상기 철부(52)들이 매트릭스 또는 격자 형상으로 배열되거나, 반대로 상기 요부(53)들이 매트릭스 또는 격자 형상으로 배열될 수 있다.
상기 제1요철 패턴(55)의 제조 방법은 식각이나 압축 처리 방법으로 형성할 수 있으며, 예컨대 포토리소그라피(photolithography), 플라즈마 식각, 화학적 습식 식각, 펄스 레이저 처리(pulsed laser treatment), 열 어닐링(thermal annealing), 압축 몰딩(compression molding) 중 적어도 한 방법으로 형성될 수 있다.
상기 제1요철 패턴(55)은 마이크로 미터(㎛)의 크기로 형성될 수 있다. 상기 제1요철 패턴(55)의 철부(52)는 1㎛~100㎛의 너비(W1)로 형성되며, 상기 요부(53)의 너비는 상기 철부(52)의 너비의 0.1배~10배 범위로 형성될 수 있으며, 예컨대 0.1㎛~1000㎛의 범위일 수 있으며, 다른 예로서 0.1㎛~100㎛로 형성될 수 있다. 상기 제1요철 패턴(55)의 철부(52)들의 주기(T1)는 1㎛~1000㎛의 범위로 형성될 수 있으며, 이러한 주기는 일정하거나 불규칙할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1요철 패턴(55)의 요부(53) 깊이는 일정하거나 랜덤할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1요철 패턴(55)의 철부(53)의 크기가 마이크로 미터의 크기로 형성됨으로써, 상기 몰딩 부재(51)의 소수성을 더 증가시켜 줄 수 있어, 도 2와 같이 수분(5)이나 각 종 오염물이 투과되는 것을 방지할 수 있다. 상기 수분(5)은 상기 제1요철 패턴(55)과의 표면 장력에 의해 동그랗게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 제1요철 패턴(55)의 철부(52)와 요부(53)는 동일한 너비(W1)이거나 서로 다른 너비로 형성될 수 있다. 여기서, 상기의 철부(52) 너비(W1)가 상기의 요부(53) 너비 이하의 크기로 형성될 수 있으며, 이 경우 수분(5)이나, 수분과 동반되는 오염물질, 또는 수분 이외의 유체들에 의한 오염 물질들을 철부들의 간격에 의해 투과되는 것을 방지할 수 있다.
상기 수분의 표면 장력은 예컨대, 20℃에서 약 0.07275N/m(뉴턴 퍼 미터)이며, 상기 표면 장력 값은 온도가 올라감에 따라 감소한다. 상기 수분은 표면적에 비례하는 표면 에너지를 가지게 되며, 이 에너지를 최소로 만들려는 작용이 표면 장력으로 나타난다. 상기 표면 장력의 단위인 N/m는 힘이 아니라 길이로 나눈 값이기 때문에, 상기 제1요철 패턴(55)에서의 수분의 표면 장력은 접촉 면의 변화에 의해 에너지가 존재할 때 발생된 현상으로서, 단위 면적당 표면 에너지를 가장 낮게 하려는 작용에 의해 생성될 수 있다. 이에 따라 몰딩 부재(51)의 제1요철 패턴(55)은 상기 수분의 표면 에너지를 가장 낮게 하려는 접촉 면을 제공함으로써, 몰딩 부재(51)의 상면에서의 수분의 침투를 최대한 억제할 수 있는 효과가 있다.
상기 각 철부(52)의 형상은 다면체 형상이거나 반구형 형상일 수 있으며, 위에서 볼 때 다각형 또는 원 형상을 포함한다.
실시 예의 몰딩 부재(51)의 상면에 형성된 제1요철 패턴(55)은 소수성을 강화하는 크기 또는 수분의 표면 장력을 발생하기 위한 크기로서, 상기 제1요철 패턴(55)을 갖는 상면에서는 수분(5)과의 친화력이나 결합력이 저하됨으로써, 수분 침투를 효과적으로 방지할 수 있다. 상기의 몰딩 부재(51)를 통한 수분 침투를 방지함으로써, 몰딩 부재(51)의 변색이나 이물질에 의한 광의 추출 효율이 저하되는 문제를 개선할 수 있고, 리드 프레임(21,23)의 반사도가 저하되는 것을 방지할 수 있고, 발광 칩(41)의 일부분이 열화되는 것을 방지할 수 있으며, 형광체의 성능을 저하시키는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 발광 소자(11)의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 3은 제2실시 예로서, 제1실시 예와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호로 처리하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 발광 소자(12)의 몰딩 부재(61)는 상면에 나노 미터(nm) 크기의 제2요철 패턴(65)을 포함한다. 상기 몰딩 부재(61)의 제2요철 패턴(65)은 마이크로 미터(㎛)의 크기보다 작은 크기의 철부(62)들이 형성됨으로써, 몰딩 부재(61)의 표면을 통한 수분 침투를 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 제2요철 패턴(65)의 철부(62)는 너비(W2)가 10nm~400nm이며, 상기 철부(62) 사이의 간격 즉, 요부(63)의 너비는 상기 철부(62) 너비(W2)의 1배~10배 정도로 형성될 수 있다. 상기 요부(63)의 너비는 10nm~4000nm로서 형성될 수 있으며, 다른 예로서 10nm~1000nm로 형성될 수 있다. 상기 제2요철 패턴(65)의 철부(62)는 상기 요부(63)의 영역 내에서 매트릭스 또는 격자 형상으로 형성될 수 있으며, 반대로 상기 요부(63)가 상기 철부(62)의 영역 내에서 매트릭스 또는 격자 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제2요철 패턴(65)의 철부(62)들의 주기는 1~1000nm의 범위일 수 있으며, 일정하거나 불규칙할 수 있다. 상기 제2요철 패턴(65)의 깊이는 일정하거나 랜덤할 수 있다.
상기 몰딩 부재(61)의 상면에는 제2요철 패턴(65)에 의해 수분의 표면 장력이 변화됨으로써, 상기 몰딩 부재(61)의 상면을 통한 수분의 침투를 억제할 수 있다. 또한 나노 미터의 크기 이하의 제2요철 패턴(65)은 수분과 같이 침투하는 오염물을 차단해 줌으로써, 발광 소자(65)의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 몰딩 부재(61)의 제2요철 패턴(65)의 제조 방법은 상기의 제1실시 예의 제조 방식을 선택적으로 이용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 4는 제3실시 예이다.
도 4를 참조하면, 발광 소자(13)의 몰딩 부재(71)는 제1요철 패턴(75) 및 상기 제1요철 패턴(75)의 철부(72)에 제2요철 패턴(78)을 포함한다. 상기 제1요철 패턴(75)은 마이크로 미터(㎛)의 크기의 철부(72)를 포함하며, 상기 제2요철 패턴(78)은 상기 제1요철 패턴(78)의 철부(72)보다 작은 크기 예컨대, 나노 미터(nm)의 크기의 철부(76)를 포함한다.
상기 제1요철 패턴(75)의 철부(72)는 1㎛~100㎛의 너비로 형성되며, 상기 요부(73)의 너비는 상기 제1요철 패턴(75)의 철부(72)의 너비의 0.1배~10배의 크기로 형성될 수 있으며, 예컨대 0.1㎛~1000㎛의 범위일 수 있으며, 다른 예로서 0.1㎛~100㎛로 형성될 수 있다.
상기 제2요철 패턴(78)의 철부(76)의 너비는 10~400nm이며, 상기 제2요철 패턴(78)의 철부(76) 사이의 간격 즉, 요부(77)의 너비는 상기 철부(76) 너비의 1배~10배 정도로 형성될 수 있다. 상기 요부(77)의 너비는 10~4000nm로서 형성될 수 있으며, 다른 예로서 10~1000nm로 형성될 수 있다.
상기 제1요철 패턴(75)은 철부(72)가 상기 요부(73)의 영역 내에서 매트릭스 또는 격자 형상으로 형성될 수 있으며, 반대로 상기 요부(73)가 상기 철부(72)의 영역 내에서 매트릭스 또는 격자 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1요철 패턴(55)의 철부들(72)의 주기는 1~1000㎛로 형성될 수 있으며, 이러한 주기는 일정하거나 불규칙할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2요철 패턴(78)의 철부(76)들의 주기는 1~1000nm로 형성될 수 있으며, 이러한 주기는 일정하거나 불규칙할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2요철 패턴(78)의 철부(76)들은 상기 제1요철 패턴(75)의 철부(72) 내에서 도트 매트릭스 형상 또는 스트라이프(stripe) 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1요철 패턴(75)의 각 철부(72)에 상기 제2요철 패턴(78)의 철부(76)들이 적어도 2개 이상으로 배치될 수 있다.
도 5와 같이, 몰딩 부재(71)의 상면에 배치된 제1요철 패턴(75)과 제2요철 패턴(78)에 의해 수분의 표면 장력이 변화되고 소수성이 더 증가됨으로써, 제1 또는 제2실시 예에 비해 수분(5)이 침투 하는 것을 더 억제할 수 있다.
발광 칩(41A)은 제1리드 프레임(21)과 제2리드 프레임(23) 상에 와이어(42)로 각각 연결될 수 있다.
도 6은 제3실시 예이다.
도 6을 참조하면, 발광 소자(14)는 몰딩 부재(81)의 상부에 렌즈(91)를 더 포함한 구성이다. 상기 렌즈(91)는 볼록한 반구형 형상으로 형성되거나, 발광 칩(41)과 대응되는 영역이 오목한 오목부를 갖는 반구형 형상일 수 있다. 상기 렌즈(91)은 표면에 제3요철 패턴(95)을 포함한다.
상기 렌즈(91)는 실리콘, 에폭시와 같은 수지 재질이거나, 유리 재질일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 렌즈(91)의 하면(81A)은 상기 몰딩 부재(81)의 상면 면적보다 더 넓은 면적으로 배치되며, 상기 몸체(31)의 상면에 접촉될 수 있다.
상기 제3요철 패턴(95)의 크기는 마이크로 미터의 크기로 형성될 수 있다. 상기 제3요철 패턴(95)의 철부(92)는 예컨대, 1㎛~100㎛의 너비로 형성되며, 상기 요부(93)의 너비는 상기 철부(92)의 너비의 0.1배~10배의 크기로 형성될 수 있으며, 예컨대 0.1㎛~1000㎛의 범위일 수 있으며, 다른 예로서 0.1㎛~100㎛로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제3요철 패턴(95)의 크기는 나노 미터의 크기로 형성될 수 있다. 상기 제3요철 패턴(95)의 철부(92)는 너비가 10nm~400nm이며, 상기 철부(92) 사이의 간격 즉, 요부(93)의 너비는 상기 철부(92) 너비의 1배~10배 정도로 형성될 수 있다. 상기 요부(93)의 너비는 10nm~4000nm로서 형성될 수 있으며, 다른 예로서 10~1000nm로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(14)의 표면인 렌즈(91)의 표면에 제3요철 패턴(95)을 형성해 줌으로써, 상기 제3요철 패턴(95)에 의해 수분의 표면 장력이 발생하여 수분의 침투가 억제될 수 있다.
다른 예로서, 상기 몰딩 부재의 상면에도 제1 내지 제3실시 예와 같은 요철 패턴이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 7은 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 7을 참조하면, 발광 소자는 복수의 리드 프레임(22,24)에 컵 구조(22A,24A)를 형성하고, 상기 컵 구조(22A,24A) 내에 발광 칩(45,46)이 탑재된 구성이다. 상기 복수의 리드 프레임(22,24)은 오목한 형상의 컵(cup) 구조(22A,24A)를 포함하며, 상기 컵 구조(22A,24A)에는 발광 칩(45,46)이 각각 탑재된다.
상기 복수의 리드 프레임(22,24)의 하면은 상기 몸체(31)의 하면과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치되며, 솔더로 본딩되는 면이 될 수 있다. 상기 복수의 리드 프레임(22,24)은 하부에 노출됨으로써, 상기 발광 칩(45,46)으로부터 전달된 열을 효과적으로 방열할 수 있다.
상기 몸체(31)의 캐비티(35)와 상기 리드 프레임(22,24)의 컵 구조(22A,24A)는 서로 연결되며, 그 내부에는 몰딩 부재(101)가 형성된다. 여기서, 상기 캐비티(25)는 몸체(31) 상에서 단차진 구조를 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(101)의 표면에는 제4요철 패턴(105)이 형성될 수 있다. 상기 제4요철 패턴(105)은 상기의 실시 예에 개시된 마이크로 미터 크기의 철부(102)이거나 나노 미터 크기의 철부(102)를 포함할 수 있으며, 상기 철부(102) 사이에 요부(103)들이 배열될 수 있다.
도 8은 제5실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 8을 참조하면, 발광 소자는 몰딩 부재(111)의 상면 영역 중에서 제2영역(A2)에 제5요철 패턴(115)을 포함한다. 상기 몰딩 부재(111)의 상면 영역은 위에서 볼 때, 다각형 형상 또는 소정 곡률을 갖는 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하는 않는다.
상기 몰딩 부재(111)의 상면 영역은 제1영역(A1)과 제2영역(A2)을 포함하며, 상기 제1영역(A1)은 상기 제2영역(A2)의 내측 영역이며, 상기 제2영역(A2)은 상기 제1영역(A1)과 상기 몸체(31) 사이의 영역으로서, 상기 몸체(31)의 상면과 상기 제1영역(A1)보다 더 근접한 영역이 된다. 상기 제2영역(A2)에 제5요철 패턴(115)을 형성해 주어, 상기 제5요철 패턴(115)에 의한 수분의 표면 장력이 발생되어, 상기 몸체(31)의 상면을 따라 상기 몰딩 부재(111)의 상면을 통해 유입되는 수분의 침투를 억제할 수 있다.
상기 제2영역(A2)은 상기 몸체(31)의 둘레를 따라 형성되며, 루프 형상, 프레임 형상, 또는 링 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2영역(A2)의 제5요철 패턴(115)은 요부(113)의 영역 내에 복수의 철부(112)가 격자 형상으로 배열된다. 상기 제5요철 패턴(115)의 철부(112)의 크기는 상기의 실시 예에 개시된 마이크로 미터의 크기이거나 나노 미터의 크기일 수 있다.
발광 소자는 상기 몰딩 부재(111)의 상면 영역 중에서 수분 침투에 취약한 영역에 제5요철 패턴(115)을 형성해 주어, 제5요철 패턴(115)에 의한 수분의 표면 장력으로 인해 수분이 침투되는 것을 억제할 수 있다.
또한 상기 몰딩 부재(111)의 상면 영역에서 제1영역(A1)의 중심부는 발광 칩(41)을 기준으로 상기 제2영역(A2)보다 더 높거나 낮게 배치될 수 있다.
실시 예들은 몰딩 부재를 캐비티에 배치한 구조로 설명하였으나, 캐비티 없이 기판 상에 발광 칩을 커버하는 몰딩 부재의 표면에 요철 패턴을 형성할 수 있으며, 이러한 구조의 변형에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 발광 소자는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 9 및 도 10에 도시된 표시 장치, 도 11에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판, 지시등과 같은 유닛에 적용될 수 있다.
도 9는 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 9를 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 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), 발광 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 상기 발광 모듈(1031)로부터 제공된 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 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 배치되어 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예들 중 어느 하나에 따른 발광 소자(11)를 포함하며, 상기 발광 소자(11)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 기판은 인쇄회로기판(printed circuit board)일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 또한 상기 기판(1033)은 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(11)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광 소자(11)에서 발생된 열은 방열 플레이트를 경유하여 바텀 커버(1011)로 방출될 수 있다.
상기 복수의 발광 소자(11)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(11)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 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 상기 표시 패널(1061)로 공급함으로써, 상기 표시 패널(1061)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), 발광모듈(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 커버(미도시)와 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 상기 발광 모듈(1031)로부터 제공된 광을 투과 또는 차단시켜 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비전과 같은 영상 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장 이상의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트(diffusion sheet), 수평 및 수직 프리즘 시트(horizontal/vertical prism sheet), 및 휘도 강화 시트(brightness enhanced sheet) 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 상기 표시 패널(1061)로 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.
상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자(11)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자(11)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(미도시)으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
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 methy 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 상기 표시 패널(1155)으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 11은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 11을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 탑재되는 실시 예들 중 어느 하나에 따른 발광 소자(11)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(11)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532) 상에는 적어도 하나의 발광 소자(11)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자(11) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등과 같은 가시 광선 대역의 발광 다이오드 또는 자외선(UV, Ultra Violet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자(11)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 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 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 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.
11,12,13,14: 발광 소자 21,23: 리드 프레임
31: 몸체 35: 캐비티
51,61,71,81: 몰딩 부재 91: 렌즈
55,65,75,78,95: 요철 패턴 41,41A: 발광 칩

Claims (18)

  1. 몸체;
    상기 몸체 상에 복수의 리드 프레임;
    상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 발광 칩; 및
    상기 발광 칩을 덮는 몰딩 부재를 포함하며,
    상기 몰딩 부재의 상면에는 수분의 표면장력이 형성될 수 있도록 요부 및 철부가 배열된 제1요철 패턴을 포함하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1요철 패턴의 철부들 중 적어도 하나의 상면에 제2요철 패턴을 포함하는 발광 소자.
  3. 몸체;
    상기 몸체 상에 복수의 리드 프레임;
    상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 발광 칩;
    상기 발광 칩을 덮는 몰딩 부재; 및
    상기 몰딩 부재 위에 적어도 일부가 볼록한 렌즈를 포함하며,
    상기 몰딩 부재 및 상기 렌즈 중 적어도 하나의 상면에는 수분의 표면 장력이 형성될 수 있도록 요부 및 철부가 배열된 제1요철 패턴을 포함하는 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1요철 패턴의 철부들은 마이크로 미터의 크기를 포함하는 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1요철 패턴의 철부들은 1㎛~100㎛의 너비를 포함하는 발광 소자.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1요철 패턴의 요부들의 너비는 상기 제1요철 패턴의 철부의 너비의 0.1~10배 범위를 포함하는 발광 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1요철 패턴의 철부들의 주기는 1㎛~1000㎛ 범위를 포함하는 발광 소자.
  8. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 제2요철 패턴의 철부들은 나노 미터(nm)의 크기를 포함하는 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2요철 패턴의 각 철부는 10nm~400nm의 너비를 포함하는 발광 소자.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2요철 패턴의 요부의 너비는 상기 제2요철 패턴의 철부의 너비의 1~10배 사이로 형성되는 발광 소자.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1요철 패턴의 철부들은 상기 요부들의 영역 내에 매트릭스 형상 또는 격자 형상으로 배열되는 발광 소자.
  12. 제3항에 있어서, 상기 제1요철 패턴은 상기 몰딩 부재의 상면에 형성되며, 상기 제1요철 패턴의 철부들은 나노 미터(nm)의 크기를 포함하는 발광 소자.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1요철 패턴의 각 철부는 10nm~400nm의 너비를 포함하며, 상기 제1요철 패턴의 요부의 너비는 상기 제1요철 패턴의 철부의 너비의 1~10배 사이를 포함하는 발광 소자.
  14. 제3항에 있어서, 상기 제1요철 패턴은 상기 렌즈의 표면에 형성되며, 상기 제1요철 패턴의 철부들은 마이크로 미터 또는 나노 미터의 크기를 포함하는 발광 소자.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몸체의 상부가 개방된 캐비티를 포함하며,
    상기 캐비티에는 상기 몰딩 부재가 배치되는 발광 소자.
  16. 제15항에 있어서, 상기 몰딩 부재의 상면 중심부는 상기 발광 칩의 방향으로 오목하거나 볼록한 발광 소자.
  17. 제3항에 있어서, 상기 제1요철 패턴은 상기 몰딩 부재의 상면 영역에서 상기 몰딩 부재의 상면 중심부보다 상기 몸체의 상면에 더 가까운 영역에 배치되는 발광 소자.
  18. 제15항에 있어서, 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나는 상기 몸체의 캐비티와 연결되는 컵 구조를 포함하는 발광 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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