KR20170017150A - 광원 모듈 및 이를 구비한 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 광원 모듈은, 발광 칩 및 상기 발광 칩의 표면 상에 형광체층을 포함하는 발광 소자; 상기 발광 칩 아래의 제1영역 및 상기 제1영역의 둘레에 오목부를 갖는 회로기판; 상기 제1영역의 둘레를 따라 상기 오목부 상에 배치된 반사체; 및 상기 형광체층 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며, 상기 광학 렌즈는 상기 형광체층 상에 배치된 입사면 및 상기 입사면으로 입사된 광을 출사하는 출사면을 포함하며, 상기 반사체의 내측부는 상기 광학 렌즈의 입사면에 수직 방향으로 오버랩되게 배치된다.

Description

광원 모듈 및 이를 구비한 조명 장치{LIGHT SOURCE MODULE AND LIGHTING APPARATUS}
실시 예는 광원 모듈 및 이를 구비한 조명 장치에 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 실내 및 실외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 새로운 광학 특성을 갖는 광원 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광 소자 상에 광학 렌즈를 구비하고, 상기 광학 렌즈의 입사면과 대면하는 회로 기판의 오목부에 반사체를 구비한 광원 모듈을 제공한다.
실시 예는 회로 기판의 상면보다 낮은 오목부에 발광 소자의 측면을 통해 방출된 광을 광학 렌즈로 반사하는 반사체를 갖는 광원 모듈을 제공한다.
실시 예는 광학 렌즈의 입사면에 대면하는 반사체의 표면이 요철 패턴을 갖는 광원 모듈을 제공한다.
실시 예는 광원 모듈 및 이를 구비한 라이트 유닛의 전기적인 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 광원 모듈은, 발광 칩 및 상기 발광 칩의 표면 상에 형광체층을 포함하는 발광 소자; 상기 발광 칩 아래의 제1영역 및 상기 제1영역의 둘레에 오목부를 갖는 회로기판; 상기 제1영역의 둘레를 따라 상기 오목부 상에 배치된 반사체; 및 상기 형광체층 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며, 상기 광학 렌즈는 상기 형광체층 상에 배치된 입사면 및 상기 입사면으로 입사된 광을 출사하는 출사면을 포함하며, 상기 반사체의 내측부는 상기 광학 렌즈의 입사면에 수직 방향으로 오버랩되게 배치된다.
실시 예에 따른 조명 장치는 상기의 광원 모듈을 포함한다.
실시 예는 발광 소자의 측면 광의 손실 량을 줄여줄 수 있다.
실시 예는 광원 모듈의 광 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 회로 기판의 발광 소자 둘레에 요철 패턴을 배치하여, 발광 소자의 측면 광에 대해 전 반사 또는 난반사를 통해 광 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 광원 모듈 및 이를 구비한 조명 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 광원 모듈의 A-A측 단면도이다.
도 3은 도 1의 회로 기판의 평면도이다.
도 4는 도 1에서 광학 렌즈 및 발광 소자의 평면도이다.
도 5는 도 4의 저면도이다.
도 6은 도 2의 광원 모듈의 광 경로를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3의 회로 기판 상의 반사체의 다른 예이다.
도 8은 제2실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8에서 광학 렌즈 및 발광 소자의 평면도이다.
도 10은 도 9의 저면도이다.
도 11은 실시 예에 따른 광원 모듈의 반사체의 제1변형 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 실시 예에 따른 광원 모듈의 반사체의 제2변형 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예에 따른 광원 모듈의 반사체의 제3변형 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 광원 모듈의 반사체의 제4변형 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 실시 예에 따른 광학 모듈의 분해 사시도이다.
도 16은 제3실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 도면이다.
도 17은 도 16의 광원 모듈 상에 광학 시트가 배치된 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 19는 실시 예에 따른 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다.
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 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 광원 모듈을 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 광원 모듈의 A-A측 단면도이며, 도 3은 도 1의 회로 기판의 평면도이고, 도 4는 도 1에서 광학 렌즈 및 발광 소자의 평면도이며, 도 5는 도 4의 저면도이고, 도 6은 도 2의 광원 모듈의 광 경로를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 광원 모듈(100)은 회로 기판(110), 상기 회로 기판(110) 상의 제1영역(112)에 배치된 발광 소자(150), 상기 발광 소자(150) 상에 배치된 광학 렌즈(190), 상기 발광 소자(150)의 둘레에 오목부(113), 및 상기 오목부(113) 상에 반사체(121)를 포함한다.
상기 발광 소자(150)는 상기 회로 기판(110)의 제1영역(112)에 배치된 발광 칩(151), 및 상기 발광 칩(151) 상에 배치된 형광체층(153)을 포함한다.
상기 회로 기판(110)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판을 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(110)는 내부에 금속층을 갖는 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
상기 회로 기판(110)은 복수의 패드(115,117)을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 패드(115,117)는 상기 회로 기판(110) 상에 배치되며 발광 칩(151)으로 전원을 공급하고, 상기 발광 칩(151)으로부터 발생된 열을 방열하게 된다.
상기 복수의 패드(115,117)는 상기 회로 기판(110) 내의 배선 층에 의해 발광 칩(151)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 패드(115,117)는 제1 및 제2패드(115,117)로 정의될 수 있으며, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 회로 기판(110)은 예컨대, 전도성 재질의 몸체를 포함한다. 상기 전도성 재질의 몸체는 실리콘 재질을 포함하며, 내부에 n형 불순물 또는 p형 불순물을 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(110)이 전도성 재질인 경우, 표면에 절연층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 1 내지 도 3과 같이, 상기 회로 기판(110)은 발광 소자(150)가 배치된 제1영역(112) 및 상기 제1영역(112)의 둘레에 오목부(113)를 포함한다. 상기 반사체(121)는 상기 오목부(113) 내에 배치되며, 상기 회로 기판(110)의 상면(111)보다 낮게 배치될 수 있다.
상기 제1영역(112)은 상기 회로 기판(110)의 상면(111)보다 낮은 영역으로 배치될 수 있다. 상기 제1영역(112)의 상면이 상기 회로 기판(110)의 상면(111)보다 낮게 배치된 경우, 상기 제1영역(112) 상에 배치된 발광 소자(150)의 상면 높이도 낮아지게 되어, 발광 소자(150)의 측면 광 손실을 줄여줄 수 있다.
상기 제1영역(112)의 상면은 회로 기판(110)의 상면(111)보다 낮고 상기 오목부(113)의 바닥보다 높게 위치할 수 있다. 이에 따라 상기 제1영역(112) 상에 배치된 발광 소자(150)의 측면은 상기 오목부(113)의 외 측벽과 대면할 수 있어, 상기 발광 소자(150)의 측면 광 손실을 줄여줄 수 있다.
상기 오목부(113)의 바닥은 상기 제1영역(112)의 상면보다 낮게 함몰될 수 있다. 상기 오목부(113)의 바닥은 평탄한 면으로 형성되거나 러프한 면으로 형성될 수 있다. 상기 오목부(113)의 깊이(T3)는 상기 제1영역(112)으로부터 2㎛이상 예컨대, 3㎛ 이상일 수 있다. 상기 오목부(113)의 깊이가 2㎛ 미만인 경우 반사체(121)에 의한 광 반사효과가 미미할 수 있다.
상기 오목부(113)의 바닥이 상기 제1영역(112)의 상면보다 낮게 배치됨으로써, 상기 오목부(113) 상에 반사체(121)를 배치한 경우, 입사된 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다.
상기 오목부(113)는 상기 발광 소자(150)의 둘레 즉, 상기 제1영역(112)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 도 3과 같이 상기 제1영역(112)의 탑뷰 형상은 다각형 형상일 수 있으며, 상기 오목부(113)의 외곽 형상은 원 형상일 수 있다.
상기 오목부(113)의 표면 중에서 내측부는 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)과 수직 방향으로 오버랩될 수 있으며, 외측부는 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)의 에지(edge)보다 더 외측에 배치될 수 있다.
상기 오목부(113)의 바닥 너비(D4)는 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191) 중에서 상기 형광체층(153)에 접촉되지 않는 영역의 너비(D5)보다 넓을 수 있다.
상기 회로 기판(110)의 제1영역(112)은 상기 형광체층(153)의 너비(D2)보다 좁은 너비(D3)이며, 상기 발광 소자(150)의 하면 면적과 동일하거나 큰 면적을 가질 수 있다. 상기 제1영역(112)의 너비(D3)가 상기 형광체층(153)의 너비 이상인 경우, 상기 형광체층(153)을 갖는 발광 소자(150)를 효과적으로 고정시켜 줄 수 있다.
여기서, 상기 형광체층(153)의 하면은 상기 제1영역(112)의 표면으로부터 이격될 수 있다. 이는 상기 발광 칩(151)과 상기 제1영역(112)의 패드(115,117) 사이에 접합 부재(119)가 배치될 수 있어, 상기 형광체층(153)의 하면은 상기 제1영역(112)의 표면으로부터 이격될 수 있다.
상기 오목부(113)의 너비(D1)는 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)의 너비(D2)에 비해 100% 초과 예컨대, 103% 내지 107% 범위로 형성될 수 있다. 상기 오목부(113)의 너비(D1)가 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)의 너비(D2)보다 100% 이하인 경우, 상기 반사체(121)를 통한 광 효율의 개선 효과가 미미하게 되며, 상기 오목부(113)의 너비(D1)가 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)의 너비(D2)에 비해 상기 범위를 초과한 경우 손실 광 또는 간섭 광이 증가되는 문제가 발생될 수 있다.
상기 반사체(121)의 내측부는 상기 제1영역(112)에 인접한 영역으로서, 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)과 수직 방향으로 오버랩되며, 외측 영역은 상기 광학 렌즈(190)의 입사면과 수직 방향으로 오버랩되지 않을 수 있다.
상기 오목부(113) 내에 배치된 반사체(121)는 상기 회로 기판(110)과 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 반사체(121)는 수지 재질의 반사재질로 형성될 수 있으며, 다른 예로서, 비 금속 또는 금속 재질의 반사 재질, 또는 전도성 또는 절연성 재질의 반사 재질로 이루어질 수 있다. 상기 반사체(121)는, 예컨대 TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질 내에 첨가될 수 있다.
상기 반사체(121)는 상기 발광 칩(151)의 상면보다 낮게 배치될 수 있다. 이러한 반사체(121)의 표면(A1)은 요철 패턴을 포함하며, 상기 발광 소자(150)의 측면이나 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)을 통해 입사된 광을 상기 광학 렌즈(190)의 입사면 방향으로 재 반사시켜 주게 된다.
상기 반사체(121)의 표면(A1)의 요철 패턴은 요 패턴과 철 패턴이 교대로 배치된 구조일 수 있다. 상기 철 패턴은 도 1 및 도 3과 같이, 복수개가 규칙적인 또는 불규칙적인 간격으로 배열될 수 있다. 상기 철 패턴은 측 단면 형상이 다각 뿔 형상, 다각뿔 대 형상, 원뿔 형상, 또는 원뿔 대 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 철 패턴의 하부 너비는 상기 철 패턴의 높이와 다를 수 있으며, 예컨대 상기 철 패턴의 높이가 상기 철 패턴의 하부 너비보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 철 패턴의 밀도는 높일 수 있고, 상기 철 패턴의 높이에 의해 광 반사 효율은 증가시켜 줄 수 있다. 상기 반사체(121)의 철 패턴은 상기 발광 소자(150)의 측면에 대해 경사진 면으로 제공될 수 있다.
상기 반사체(121)의 요철 패턴에서 철 패턴의 높이는 7㎛ 이하 예컨대, 3㎛ 내지 5㎛ 범위일 수 있으며, 상기 철 패턴의 높이가 상기 범위를 초과한 경우, 상기 발광 칩(151) 내의 활성층의 위치보다 높게 돌출될 수 있어 광 효율의 개선이 미미할 수 있고, 상기 범위의 미만인 경우 반사된 광이 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)로 재 입사되는 비율이 낮아질 수 있다.
상기 반사체(121)의 표면(A1)은 상기 발광 칩(151) 내의 활성층의 위치보다 낮게 배치되어, 상기 활성층을 통해 측 방향으로 누설된 광을 최대한 반사시켜 줄 수 있다. 이에 따라 상기 철 패턴은 상기 발광 소자(150)의 측면을 통해 방출된 광을 상기 광학 렌즈(190)의 입사면 방향으로 반사시켜 줄 수 있다. 이에 따라 광원 모듈(100)의 광 효율은 개선될 수 있다.
도 2와 같이, 상기 반사체(121)와 상기 오목부(113)의 바닥 사이에는 접착층(131)이 배치될 수 있으며, 상기 접착층(131)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질의 접착제일 수 있다. 상기 접착층(131)은 상기 반사체(121)를 상기 오목부(113)에 부착시켜 줄 수 있다. 상기 반사체(121)의 하면은 평탄한 면이거나 러프한 면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사체(121)와 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191) 사이의 영역은 에어(Air) 갭 영역일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 회로 기판(110)의 제1영역(112)에 배치된 제1 및 제2패드(115,117)에는 발광 칩(151)이 접합 부재(119)에 의해 접합될 수 있다. 상기 발광 칩(151)은 플립 칩 방식으로 상기 회로 기판(110) 상에 배치되므로, 상기 발광 칩(151)으로부터 방출된 대부분의 광을 상 방향으로 방출시켜 주게 된다.
상기 발광 칩(151)은 자외선, 청색, 녹색, 또는 적색의 광을 방출하게 된다. 상기 발광 칩(151)의 표면에는 형광체층(153)이 배치될 수 있다. 상기 형광체층(153)은 상기 발광 칩(151)의 상면 및 측면 상에 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 칩(151)의 상면 및 측면을 통해 방출된 일부 광은 상기 형광체층(153)에 의해 파장 변환될 수 있다. 이러한 발광 소자(150)은 적색, 녹색, 청색, 또는 백색 광을 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 형광체층(153)은 투광성 수지 재료 내에 형광체가 첨가된다. 상기 투광성 수지 재료는 실리콘 또는 에폭시와 같은 물질을 포함하며, 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 한 종류 또는 서로 다른 종류의 형광체를 포함할 수 있다.
상기 형광체층(153)은 서로 다른 형광체층을 포함할 수 있으며, 상기 서로 다른 형광체층은 제1층이 적색, 황색, 녹색 형광체층 어느 한 형광체층이고, 제2층이 상기 제1층 위에 형성되며 상기 제1층과 다른 형광체층으로 형성될 수 있다.
상기 광학 렌즈(190)는 상기 발광 칩(151)으로부터 방출된 광의 지향 특성을 조절하게 된다. 이러한 광학 렌즈(190)는 입사면(191)의 반대측 출사면(193)에 의해 광 지향 특성을 조절할 수 있다.
상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)은 상기 발광 소자(150) 예컨대, 상기 형광체층(153) 상에 배치되어, 상기 발광 소자(150) 및 반사체(121)로부터 방출된 광을 입사받게 된다. 상기 입사면(191)은 입사 효율을 위해 러프한 면으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)의 수평한 직선과 상기 회로 기판(110)의 상면(111) 사이의 간격(T1)은 상기 발광 소자(150)의 두께(T3)보다 작을 수 있다. 이는 상기 제1영역(112)에 의해 광학 렌즈(190)의 입사면(191)이 상기 발광 소자(150)의 두께(T3) 이상으로 이격되는 것을 방지할 수 있다.
상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)은 제1영역(112)보다 상기 회로 기판(110)의 상면(111)에 인접하게 배치되어, 상기 회로 기판(110)의 상면(111)과 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191) 사이의 영역을 통해 손실되는 광을 줄여줄 수 있다.
상기 광학 렌즈(190)의 출사면(193)은 반구형 형상을 포함하며, 입사된 광을 굴절시켜 준다. 상기 출사면(193)의 센터 영역에는 볼록한 구면이거나 오목한 구면을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 4 및 도 5와 같이, 상기 발광 칩(151)의 탑뷰 형상은 다각 형상 예컨대, 사각형 형상일 수 있으며, 상기 형광체층(153)의 외곽 형상은 다각 형상 예컨대, 사각 형상일 수 있다 상기 광학 렌즈(190)의 탑 뷰(top view) 형상 및 바텀 뷰 (bottom view)형상은 원 형상일 수 있다.
상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)의 면적은 상기 형광체층(153)의 상면 면적보다 크게 배치되어, 상기 형광체층(153)의 상면 및 측면을 통해 누설된 광을 최대한 입사받을 수 있다.
상기 발광 칩(151)은 하부에 제1및 제2리드 전극(211,213)이 배치되어, 상기 회로 기판(110)의 제1 및 제2패드(115,117) 상에 플립 칩 방식으로 접합될 수 있다.
도 6과 같이, 상기 발광 소자(150)의 측면으로 방출된 광은 반사체(121)의 표면(A1) 즉, 요철 패턴의 표면에 의해 반사되어 상기 광학 렌즈(190)의 입사면으로 입사될 수 있다. 이에 따라 광원 모듈의 광 효율은 개선될 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 반사체(121) 형상의 다른 예이다. 도 7을 참조하면, 상기 반사체(121A)의 요철 패턴의 철 패턴은 상기 발광 소자(150)의 둘레에 링 형상으로 배열될 수 있다. 상기 철 패턴은 발광 소자(150)의 중심을 기준으로 동심원 형상으로 배열될 수 있어, 반사체(121A)에 의한 광의 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 링 형상은 연속적으로 연결된 링 형상이거나, 불연속적인 링 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8은 제2실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 도면이며, 도 9 및 도 10은 도 8의 광학 렌즈 및 발광 소자의 평면도 및 저면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 광원 모듈은 회로 기판(110), 상기 회로 기판(110) 상의 제1영역(112)에 배치된 발광 소자(150), 상기 발광 소자(150) 상에 배치된 광학 렌즈(190), 상기 발광 소자(150)의 둘레에 상기 제1영역(112)보다 낮게 배치된 오목부(113), 및 상기 오목부(113) 상에 반사체(121A)를 포함한다.
상기 발광 소자(150)는 상기 회로 기판(110)의 제1영역(112)에 배치된 발광 칩(151A), 및 상기 발광 칩(151A) 상에 배치된 형광체층(153A)을 포함한다.
상기 회로 기판(110)은 제1영역(112)의 인접한 영역에 본딩부(118)를 구비할 수 있다. 상기 본딩부(118)는 상기 오목부(113) 및 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191) 아래에 배치될 수 있다. 상기 본딩부(118)는 발광 소자(150)의 발광 칩(151)과 와이어(118A)로 연결될 수 있다. 상기 발광 칩(151)은 두 전극이 서로 반대측에 배치된 수직형 칩 구조일 수 있으며, 상기 수직형 칩은 상기 발광 칩(151)의 하부가 상기 제1영역(112) 상에 본딩되며, 상기 발광 칩(151)의 상부가 상기 본딩부(118)와 와이어(118A)로 연결될 수 있다.
상기 오목부(113) 상에는 반사체(121)의 철 패턴이 링 형상을 갖고 동심원 형상으로 배열될 수 있다. 다른 예로서, 상기 반사체(121)는 복수의 철 패턴이 조밀하게 배열될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9와 같이, 광원 렌즈(190)의 입사면(191) 및 상기 형광체층(153)의 외 형상은 원 형상일 수 있으며, 상기 발광 칩(151)은 다각형 형상일 수 있다. 상기 형광체층(153)이 원 형상으로 배치됨으로써, 상기 발광 칩(151)의 각 측면 중심으로 갈수록 상기 형광체층(153)의 측면 두께가 더 두꺼워질 수 있다.
도 10과 같이, 발광 소자(150)의 하부 즉, 발광 칩(151)의 하부에는 전도성 지지부재(56)가 배치되어, 회로 기판(110)의 제1영역(112) 상에서 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광 칩(151)이 전도성 지지부재(56)를 구비하게 되므로, 방열 효율은 개선될 수 있다.
도 11 내지 도 14는 실시 예에 따른 반사체의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 반사체(121B)의 표면(B1)은 요철 패턴의 철 패턴이 서로 다른 높이를 갖고 배열될 수 있다. 상기 반사체(121B)는 상기 발광 소자(150)로부터 멀어질수록 두께가 점차 두꺼워질 수 있다. 상기 반사체(121B)의 철 패턴의 높이는 상기 발광 소자(150)로부터 멀어질수록 점차 높아질 수 있다. 이러한 반사체(121B)는 서로 다른 높이의 철 패턴에 의해 상기 발광 소자(150)의 측면으로 방출된 광을 효과적으로 광학 렌즈(190)의 입사면으로 반사시켜 줄 수 있다.
상기 반사체(121B)의 외측부의 철 패턴의 높이는 상기 제1영역(112)의 상면보다 높게 돌출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 12를 참조하면, 반사체(121C)의 표면(C1)은 곡면을 포함할 수 있다. 상기 표면(C1)은 다수의 변곡점을 갖는 곡면을 포함할 수 있으며, 상기 발광 소자(150)로부터 멀어질수록 상기 곡면의 곡률이 점차 작아질 수 있다. 이에 따라 상기 발광 소자(150)의 측면을 통해 방출된 광을 상기 광학 렌즈(190)의 입사면으로 반사시켜 줄 수 있다. 이러한 반사체(121)의 표면에 미세한 요철 패턴(C2)이 형성되어, 광을 효과적으로 반사할 수 있다.
상기 반사체(121C)는 상기 제1영역(112)에 인접한 영역의 두께가 더 얇고 상기 제1영역(112)으로부터 멀어질수록 점차 두꺼워질 수 있다. 상기 반사체(121C)의 외측부는 상기 회로 기판(110)의 상면과 동일한 높이로 돌출될 수 있어, 상기 오목부(113)의 외측벽에 의한 광 손실을 줄일 수 있다.
도 13을 참조하면, 반사체(121D)의 표면(D1)은 경사진 면을 포함할 수 있다. 상기 반사체(121D)는 상기 발광 소자(150)로부터 멀어질수록 두께가 점차 두꺼워질 수 있다. 이러한 반사체(121D)의 경사진 표면(D1)에는 요철 패턴(D2)이 형성되어, 상기 발광 소자(150)의 측면으로 방출된 광을 광학 렌즈(190)의 입사면 방향으로 반사할 수 있다.
상기 반사체(121D)의 외곽부는 상기 회로 기판(110)의 상면과 동일한 두께일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 14를 참조하면, 반사체(121E)는 경사진 내측 영역(E1)과, 요철 패턴을 갖는 외측 영역(E2)을 포함할 수 있다. 상기 내측 영역(E1)은 상기 발광 소자(150)의 측면에 대해 경사진 면을 제공하여, 상기 발광 소자(150)의 측면을 통해 방출된 광을 광학 렌즈(190)의 입사면 방향으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 반사체(121E)의 외측 영역(E2)은 요철 패턴으로 형성되어, 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)을 통해 누설된 광을 재 반사시켜 줄 수 있다. 상기 외측 영역(E2)의 상면 높이는 상기 회로 기판(110)의 상면 높이와 동일한 높이이거나 상기 광학 렌즈(190)의 입사면(191)에 더 인접하게 배치되어, 측면 광의 손실을 줄여줄 수 있다.
도 15는 실시 예에 따른 광원 모듈의 조립 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 회로 기판(110) 상의 제1영역(112)은 상면(111)으로부터 소정 깊이(D5)를 갖도록 형성하고, 상기 제1영역(112)의 둘레에 오목부(113)를 형성하고, 상기 오목부(113)에 반사체(121)를 접착층으로 접착하게 된다. 상기 제1영역(112) 상의 패드(115,117)에 발광 소자(150)의 발광 칩(151)을 접합 부재로 본딩하게 된다. 여기서, 광학 렌즈(190)는 상기 발광 소자(150)를 회로 기판(110) 상에 배치한 후 접착할 수 있고, 회로 기판(110) 상에 발광 소자(150)를 배치하기 전에 접착할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 16을 참조하면, 회로 기판(110) 상에 복수의 제1영역(112)이 배치되며, 상기 제1영역(112) 상에 발광 소자(150)가 각각 배치된다. 상기 발광 소자(150) 간의 간격(F1)은 상기 광학 렌즈(190)의 광학 특성 및 광 효율에 따라 달라질 수 있고 인접한 발광 소자(150) 간의 광 간섭이 최소화될 수 있는 간격으로 배열될 수 있다.
상기 오목부(113)는 상기 발광 소자(150)의 둘레에 배치되며, 반사체(121)는 상기 오목부(113) 내에 배치되어 상기 발광 소자(150)의 측면으로 방출된 광을 광학 렌즈(190)의 입사면 방향으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 반사체(121)에 의해 발광 소자(150)의 측면 누설 광을 반사시켜 줌으로써, 인접한 발광 소자(150) 간의 광 간섭이 줄어들 수 있다.
도 17을 참조하면, 조명 장치는 복수의 발광 소자(150)를 갖는 광원 모듈(100) 상에 광학 시트(141)가 배치될 수 있다. 상기 광학 시트(141)는 상기 광원 모듈의 광학 렌즈(190)를 통해 출사된 광을 면 광원으로 표시 패널에 제공할 수 있다.
상기 광학 시트(141)는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 회로 기판(110) 상의 오목부(113)에 반사체(121)를 배치하여, 상기 발광 소자(150)의 측면으로 방출된 광을 상기 광학 시트 방향으로 반사시켜 줌으로써, 인접한 발광 소자(150) 간의 광 간섭을 줄여줄 수 있다. 또한 광학 렌즈(190)로부터 출사된 광의 효율이 개선됨으로써, 회로 기판(110)과 광학 시트(141) 사이의 거리를 줄여줄 수 있고, 백라이트 유닛의 두께를 줄여줄 수 있다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 칩의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 18의 발광 칩은 제1실시 예에 적용된 발광 칩일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 18을 참조하면, 발광 칩(151)은 발광 구조물(225) 및 복수의 전극(21,23)을 포함한다. 상기 발광 구조물(225)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체층 예컨대, III족-V족 원소의 화합물 반도체층 또는 II족-VI족 원소의 화합물 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 전극(21,23)은 상기 발광 구조물(225)의 반도체층에 선택적으로 연결되며, 전원을 공급하게 된다.
상기 발광 칩은 기판(221)을 포함할 수 있다. 상기 기판(221)은 상기 발광 구조물(225) 위에 배치된다. 상기 기판(221)은 예컨대, 투광성, 절연성 기판, 또는 전도성 기판일 수 있다. 상기 기판(221)은 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 기판(221)의 탑 면 및 바닥면 중 적어도 하나 또는 모두에는 복수의 볼록부(미도시)가 형성되어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 각 볼록부의 측 단면 형상은 반구형 형상, 반타원 형상, 또는 다각형 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 기판(221)은 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(151)은 상기 기판(221)과 상기 발광 구조물(225) 사이에 버퍼층(미도시) 및 언도프드 반도체층(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(221)과 반도체층과의 격자 상수 차이를 완화시켜 주기 위한 층으로서, II족 내지 VI족 화합물 반도체 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층 아래에는 언도핑된 III족-V족 화합물 반도체층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(221)은 제거될 수 있다. 상기 기판(221)이 제거된 경우 형광체층(61)은 상기 제1도전형 반도체층(222)의 상면이나 다른 반도체층의 상면에 접촉될 수 있다.
상기 발광 구조물(225)은 상기 기판(221) 아래에 배치될 수 있으며, 제1도전형 반도체층(222), 활성층(223) 및 제2도전형 반도체층(224)을 포함한다. 상기 각 층(222,223,224)의 위 및 아래 중 적어도 하나에는 다른 반도체층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1도전형 반도체층(222)은 기판(221) 아래에 배치되며, 제1도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(222)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(222)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 도펀트를 포함한다.
상기 활성층(223)은 제1도전형 반도체층(222) 아래에 배치되고, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함하며, 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaA, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2도전형 반도체층(224)은 활성층(223) 아래에 배치된다. 상기 제2도전형 반도체층(224)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(224)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(224)이 p형 반도체층이고, 상기 제1도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(225)은 다른 예로서, 상기 제1도전형 반도체층(222)이 p형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(224)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(224) 아래에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제3도전형 반도체층이 형성할 수도 있다. 또한 상기 발광 구조물(225)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.
상기 발광 칩(151)은 하부에는 제1 및 제2전극(21,23)이 배치된다. 상기 제1전극(21)은 상기 제1도전형 반도체층(222)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극(23)은 제2도전형 반도체층(224)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 및 제2전극(21,23)은 바닥 형상이 다각형 또는 원 형상일 수 있다.
상기 발광 칩(151)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242) 각각은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 상기 발광 구조물(225)의 아래에 배치된 제1전극층(241); 및 상기 제1전극층(241) 아래에 배치된 제2전극층(242)을 포함할 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 전류를 확산시켜 주게 되며, 상기 제2전극층(241)은 입사되는 광을 반사하게 된다.
상기 제1 및 제2전극층(241,242)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1전극층(241)은 투광성 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 금속 산화물 또는 금속 질화물로 형성될 수 있다.
상기 제1전극층(241)은 예컨대 ITO(indium tin oxide), ITON(ITO nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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) 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)의 하면과 접촉되며 반사 전극층으로 기능할 수 있다. 상기 제2전극층(242)은 금속 예컨대, Ag, Au 또는 Al를 포함한다. 상기 제2전극층(242)은 상기 제1전극층(241)이 일부 영역이 제거된 경우, 상기 발광 구조물(225)의 하면에 부분적으로 접촉될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)의 구조는 무지향성 반사(ODR: Omni Directional Reflector layer) 구조로 적층될 수 있다. 상기 무지향성 반사 구조는 낮은 굴절률을 갖는 제1전극층(241)과, 상기 제1전극층(241)과 접촉된 고 반사 재질의 금속 재질인 제2전극층(242)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 전극층(241,242)은, 예컨대, ITO/Ag의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 상기 제1전극층(241)과 제2전극층(242) 사이의 계면에서 전 방위 반사각을 개선시켜 줄 수 있다.
다른 예로서, 상기 제2전극층(242)은 제거될 수 있으며, 다른 재질의 반사층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층은 분산형 브래그 반사(distributed bragg reflector: DBR) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 분산형 브래그 반사 구조는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 유전체층이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 예컨대, SiO2층, Si3N4층, TiO2층, Al2O3층, 및 MgO층 중 서로 다른 어느 하나를 각각 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 전극층(241,242)은 분산형 브래그 반사 구조와 무지향성 반사 구조를 모두 포함할 수 있으며, 이 경우 98% 이상의 광 반사율을 갖는 발광 칩을 제공할 수 있다. 상기 플립 방식으로 탑재된 발광 칩은 상기 제2전극층(242)로부터 반사된 광이 기판(221)을 통해 방출하게 되므로, 수직 상 방향으로 대부분의 광을 방출할 수 있다.
상기 발광 칩(151)의 측면으로 방출된 광은 실시 예에 따른 반사 부재에 의해 광 출사 영역으로 반사될 수 있다.
상기 제3전극층(243)은 상기 제2전극층(242)의 아래에 배치되며, 상기 제1 및 제2전극층(241,242)과 전기적으로 절연된다. 상기 제3전극층(243)은 금속 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제3전극층(243) 아래에는 제1전극(21) 및 제2전극(23)가 배치된다.
상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2전극층(241,242), 제3전극층(243), 제1 및 제2전극(21,23), 발광 구조물(225)의 층 간의 불필요한 접촉을 차단하게 된다. 상기 절연층(231,233)은 제1 및 제2절연층(231,233)을 포함한다. 상기 제1절연층(231)은 상기 제3전극층(243)과 제2전극층(242) 사이에 배치된다. 상기 제2절연층(233)은 상기 제3전극층(243)과 제1,2전극(21,23) 사이에 배치된다.
상기 제3전극층(243)은 상기 제1도전형 반도체층(222)과 연결된다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)는 상기 제1, 2전극층(241, 242) 및 발광 구조물(225)의 하부를 통해 비아 구조로 돌출되며 제1도전형 반도체층(222)과 접촉된다. 상기 연결부(244)는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제3전극층(243)의 연결부(244)의 둘레에는 상기 제1절연층(231)의 일부(232)가 연장되어 제3전극층(243)과 상기 제1 및 제2전극층(241,242), 제2도전형 반도체층(224) 및 활성층(223) 간의 전기적인 연결을 차단한다. 상기 발광 구조물(225)의 측면에는 측면 보호를 위해 절연 층이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2전극(23)은 상기 제2절연층(233) 아래에 배치되고 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제1 및 제2전극층(241, 242) 중 적어도 하나와 접촉되거나 연결된다. 상기 제1전극(21)은 상기 제2절연층(233)의 아래에 배치되며 상기 제2절연층(233)의 오픈 영역을 통해 상기 제3전극층(243)과 연결된다. 이에 따라 상기 제2전극(23)의 돌기(248)는 제1,2전극층(241,242)을 통해 제2도전형 반도체층(224)에 전기적으로 연결되며, 제1전극(21)의 돌기(246)는 제3전극층(243)을 통해 제1도전형 반도체층(222)에 전기적으로 연결된다.
도 19는 실시 예에 따른 발광 칩의 다른 예이다. 도 19의 발광 칩은 제2실시 예에 적용된 발광 칩일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 19를 참조하면, 발광 칩(151A)은 복수의 반도체층(11,12,13)을 갖는 발광구조물(10), 상기 발광 구조물(10) 아래에 제1 전극층(20), 상기 제1전극층(20) 아래에 제2 전극층(50), 상기 제1 및 제2전극층(20,50) 사이에 절연층(41), 및 패드(25)를 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10)은 제1 반도체층(11), 활성층(12), 및 제2 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1반도체층(11)과 상기 제2 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 반도체층(11) 아래에 배치될 수 있으며, 상기 제2 반도체층(13)은 상기 활성층(12) 아래에 배치될 수 있다.
예로서, 상기 제1 반도체층(11)은 제1 도전형 도펀트 예컨대, n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 반도체층(13)은 제2 도전형 도펀트 예컨대, p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 또한 반대로, 상기 제1 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1반도체층(11)의 상면은 러프(rough)한 요철부(11A)로 형성될 수 있으며, 이러한 요철 면(11A)는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 요철 면(11A)의 측 단면은 다각형 형상, 또는 반구형 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1전극층(20)은 상기 발광 구조물(10)과 제2전극층(50) 사이에 배치되며, 상기 발광 구조물(10)의 제2반도체층(13)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2전극층(50)과 전기적으로 절연된다. 상기 제1전극층(20)은 제1 접촉층(15), 반사층(17) 및 캡핑층(19)를 포함하며, 상기 제1 접촉층(15)는 상기 반사층(17)과 제2반도체층(13) 사이에 배치되며, 상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)과 상기 캡핑층(19) 사이에 배치된다. 상기 제1 접촉층(15), 반사층(17) 및 캡핑층(19)은 서로 다른 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 접촉층(15)은 상기 제2 반도체층(13)에 접촉되며, 예컨대 상기 제2 반도체층(13)에 오믹 접촉을 형성할 수 있다. 상기 제1 접촉층(15)은 예컨대 전도성 산화막, 전도성 질화물 또는 금속으로 형성될 수 있다. 상기 제1 접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), ITON(ITO Nitride), IZO(Indium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag, Ti 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)과 캡핑층(19)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 반사층(17)은 상기 반사층(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 반사층(17)은 광 반사율이 70% 이상인 금속으로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사층(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사층(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 반사층(17)은 Ag 층과 Ni 층이 교대로 형성될 수도 있고, Ni/Ag/Ni, 혹은 Ti 층, Pt 층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 접촉층(15)은 상기 반사층(17) 아래에 형성되고, 적어도 일부가 상기 반사층(17)을 통과하여 상기 제2반도체층(13)과 접촉될 수도 있다. 다른 예로서, 상기 반사층(17)은 상기 제1 접촉층(15)의 아래에 배치되고, 일부가 상기 제1 접촉층(15)을 통과하여 상기 제2반도체층(13)과 접촉될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 칩은 상기 반사층(17) 아래에 배치된 캡핑층(capping layer)(19)을 포함할 수 있다. 상기 캡핑층(19)은 상기 반사층(17)의 하면과 접촉되고, 접촉부(34)가 패드(25)와 결합되어, 상기 패드(25)로부터 공급되는 전원을 전달하는 배선층으로 기능한다. 상기 캡핑층(19)은 금속으로 형성될 수 있으며, 예컨대 Au, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 발광 구조물(10)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치되며, 상기 패드(25)와 수직하게 오버랩된다. 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 제1 접촉층(15) 및 반사층(17)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치된다. 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34)는 상기 발광 구조물(10)보다 낮은 위치에 배치되며, 상기 패드(25)와 직접 접촉될 수 있다.
상기 패드(25)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 단층은 Au일 수 있고, 다층인 경우 Ti, Ag, Cu, Au 중 적어도 2개를 포함할 수 있다. 여기서, 다층인 경우 Ti/Ag/Cu/Au의 적층 구조이거나, Ti/Cu/Au 적층 구조일 수 있다. 상기 반사층(17) 및 상기 제1 접촉층(15) 중 적어도 하나가 패드(25)와 직접 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 패드(25)는 제1전극층(20)의 외 측벽과 상기 발광 구조물(10) 사이의 영역(A1)에 배치될 수 있다. 상기 패드(25)의 둘레에는 상기 보호층(30) 및 투광층(45)이 접촉될 수 있다.
보호층(30)은 상기 발광구조물(10)의 하면에 배치되며, 상기 제2반도체층(13)의 하면 및 상기 제1 접촉층(15)과 접촉될 수 있고, 상기 반사층(17)과 접촉될 수 있다.
상기 보호층(30) 중 상기 발광 구조물(10)과 수직 방향으로 오버랩되는 내측부는 상기 돌출부(16)의 영역과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34) 위로 연장되며 상기 접촉부(34)와 수직 방향으로 오버랩되게 배치된다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 패드(25)와 접촉될 수 있으며, 예컨대 상기 패드(25)의 둘레 면에 배치될 수 있다.
상기 보호층(30)의 내측부는 상기 발광 구조물(10)과 상기 제1전극층(20) 사이에 배치되며, 외측부는 투광층(45)과 상기 캡핑층(19)의 접촉부(34) 사이에 배치될 수 있다. 상기 보호층(30)의 외측부는 상기 발광구조물(10)의 측벽보다 외측 영역으로 연장되어, 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기 보호층(30)은 채널층, 또는 저 굴절 재질, 아이솔레이션층으로 정의될 수 있다. 상기 보호층(30)은 절연물질로 구현될 수 있으며, 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(30)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 보호층(30)은 투명한 재질로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 칩은 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50)을 전기적으로 절연시키는 절연층(41)을 포함할 수 있다. 상기 절연층(41)은 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50) 사이에 배치될 수 있다. 상기 절연층(41)의 상부는 상기 보호층(30)에 접촉될 수 있다. 상기 절연층(41)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(41)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.
상기 절연층(41)은 예로서 100nm 내지 2000nm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 절연층(41)의 두께가 100nm 미만으로 형성될 경우 절연 특성에 문제가 발생 될 수 있으며, 상기 절연층(41)의 두께가 2000nm 초과로 형성될 경우에 후 공정 단계에서 깨짐이 발생 될 수 있다. 상기 절연층(41)은 상기 제1 전극층(20)의 하면과 상기 제2전극층(50)의 상면에 접촉되며, 상기 보호층(30), 캡핑층(19), 접촉층(15), 반사층(17) 각각의 두께보다는 두껍게 형성될 수 있다.
상기 제2 전극층(50)은 상기 절연층(41) 아래에 배치된 확산 방지층(52), 상기 확산 방지층(52) 아래에 배치된 본딩층(54) 및 상기 본딩층(54) 아래에 배치된 전도성 지지부재(56)를 포함할 수 있으며, 상기 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극층(50)은 상기 확산 방지층(52), 상기 본딩층(54), 상기 전도성 지지부재(56) 중에서 1 개 또는 2 개를 선택적으로 포함하고, 상기 확산 방지층(52) 또는 상기 본딩층(54) 중 적어도 하나는 형성하지 않을 수 있다.
상기 확산 방지층(52)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 방지층(52)은 절연층(41)과 본딩층(54) 사이에서 확산 장벽층으로 기능할 수도 있다. 상기 확산 방지층(52)은 본딩층(54) 및 전도성 지지부재(56)와 전기적으로 연결되고, 상기 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 확산 방지층(52)은 상기 본딩층(54)이 제공되는 공정에서 상기 본딩층(54)에 포함된 물질이 상기 반사층(17) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 확산 방지층(52)은 상기 본딩층(54)에 포함된 주석(Sn) 등의 물질이 상기 반사층(17)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기 본딩층(54)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도성 지지부재(56)는 실시 예에 따른 상기 발광구조물(10)을 지지하며 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기 본딩층(54)은 시드(seed) 층을 포함할 수도 있다.
상기 전도성 지지부재(56)는 금속 또는 캐리어 기판 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 전도성 지지부재(56)은 발광 소자(100)를 지지하기 위한 층으로서, 그 두께는 제2전극층(50)의 두께의 80% 이상이며, 30㎛ 이상으로 형성될 수 있다.
한편, 제2접촉층(33)은 상기 제1 반도체층(11)의 내부에 배치되고 상기 제1반도체층(11)과 접촉된다. 상기 제2접촉층(33)의 상면은 상기 제1반도체층(11)의 하면보다 위에 배치될 수 있으며, 제1반도체층(11)과 전기적으로 연결되고, 상기 활성층(12) 및 제2반도체층(13)과 절연된다.
상기 제2 접촉층(33)은 상기 제2 전극층(50)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 접촉층(33)은 상기 제1전극층(20), 상기 활성층(12) 및 상기 제2반도체층(15)을 관통하여 배치될 수 있다. 상기 제2 접촉층(33)은 상기 발광 구조물(10) 내에 배치된 리세스(recess)(2)에 배치되고, 상기 활성층(12) 및 제2반도체층(15)과 보호층(30)에 의해 절연된다. 상기 제2 접촉층(33)는 복수개가 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제2 접촉층(33)은 제2전극층(50)의 돌기(51)에 연결될 수 있으며, 상기 돌기(51)는 상기 확산 방지층(52)으로부터 돌출될 수 있다. 상기 돌기(51)은 절연층(41) 및 보호층(30) 내에 배치된 홀(41A)을 통해 관통되고, 제1전극층(20)과 절연될 수 있다.
상기 제2 접촉층(33)는 예컨대 Cr, V, W, Ti, Zn, Ni, Cu, Al, Au, Mo 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 돌기(501)는 다른 예로서, 상기 확산 방지층(52) 및 본딩층(54)을 구성하는 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다. 예컨대 상기 돌기(51)은 예로서 Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
패드(25)는 상기 제1 전극층(20)에 전기적으로 연결되며, 상기 발광구조물(10)의 측벽 외측의 영역(A1)에 노출될 수 있다. 상기 패드(25)는 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 패드(25)는 예컨대 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
투광층(45)은 상기 발광구조물(10)의 표면을 보호하고, 상기 패드(91)와 상기 발광구조물(10)의 사이를 절연시킬 수 있고, 상기 보호층(30)의 주변부와 접촉될 수 있다. 상기 투광층(45)은 상기 발광 구조물(10)을 구성하는 반도체층의 물질보다 낮은 굴절률을 가지며, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 투광층(45)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광층(45)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 한편, 상기 투광층(45)은 설계에 따라 생략될 수도 있다. 실시 예에 의하면, 상기 발광구조물(10)은 상기 제1 전극층(20)과 상기 제2 전극층(50)에 의해 구동될 수 있다.
상기에 개시된 실시 예(들)의 광원 모듈은, 라이트 유닛 등과 같은 조명 시스템에 제공될 수 있다. 상기 광원 모듈은 광 출사 영역에 도광판, 확산 시트 및 프리즘 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 조명 시스템은 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판일 수 있다.
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.
110: 회로 기판
113: 오목부
121,121A,121B,121C,121D,121E: 반사체
115: 제1패드
117: 제2패드
131: 접착층
141: 광학 시트
150: 발광 소자
151: 발광 칩
153: 형광체층
190: 광학 렌즈

Claims (13)

  1. 발광 칩 및 상기 발광 칩의 표면 상에 형광체층을 포함하는 발광 소자;
    상기 발광 칩 아래의 제1영역 및 상기 제1영역의 둘레에 오목부를 갖는 회로기판;
    상기 회로기판의 제1영역의 둘레를 따라 상기 오목부 상에 배치된 반사체; 및
    상기 형광체층 상에 배치된 광학 렌즈를 포함하며,
    상기 광학 렌즈는 상기 형광체층 및 상기 오목부 상에 배치된 입사면 및 상기 입사면으로 입사된 광을 출사하는 출사면을 포함하며,
    상기 반사체의 내측부는 상기 광학 렌즈의 입사면에 수직 방향으로 오버랩되게 배치되는 광원 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사체는 표면이 요철 패턴을 갖는 광원 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사체는 상기 발광 소자로부터 멀어질수록 점차 두꺼운 두께를 갖는 광원 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 반사체는 상기 발광 소자의 둘레에 동심원 형상을 갖는 패턴을 갖는 광원 모듈.
  5. 제2에 있어서,
    상기 반사체의 표면은 경사진 면 또는 곡면을 포함하는 광원 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사체는 표면이 경사진 면을 갖는 내측 영역과 요철 패턴을 갖는 외측 영역을 포함하는 광원 모듈.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사체와 상기 오목부의 바닥 사이에 접착층을 포함하는 광원 모듈.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목부의 외측 영역은 상기 광학 렌즈의 입사면보다 외측에 배치되며,
    상기 오목부의 외곽 형상은 상기 광학 렌즈의 입사면의 외곽 형상과 동일한 형상을 갖는 광원 모듈.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로 기판의 제1영역은 상기 회로 기판의 상면보다 낮고 상기 오목부의 바닥보다 높게 위치하는 광원 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 형광체층은 상기 발광 칩의 상면 및 측면에 배치되며,
    상기 형광체층의 너비는 상기 광학 렌즈의 입사면의 너비보다 작은 광원 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광학 렌즈의 입사면은 상기 제1영역보다 상기 회로 기판의 상면에 더 인접하게 배치되는 광원 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 회로 기판 상에 상기 발광 소자가 복수개가 배열되는 광원 모듈.
  13. 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 광원 모듈을 갖는 조명 장치.
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