CN1893130A - 具有改进的侧壁反射结构的侧光发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有向侧面开放的LED窗口以向侧面发光的侧光LED。一对引线框架各用作接线端。LED芯片附于引线框架的一部分上并电连接到引线框架。封装体容纳引线框架并具有在LED芯片周围形成的凹陷。此外,高反射金属层被整体地形成在凹陷的壁上。在形成LED窗口的同时,透明密封剂被填充在凹陷中以密封LED芯片。另外,绝缘层被形成在引线框架的预定区域上,使得引线框架与高反射金属层绝缘。本发明的侧光LED以改进的侧壁反射结构提高了光效率和散热效率。

Description

具有改进的侧壁反射结构的侧光发光二极管
本申请要求于2005年7月4日在韩国知识产权局提交的第2005-59590号韩国专利申请的权益,该申请的公开包含于此,以资参考。
                         技术领域
本发明涉及一种具有向侧面开放的LED窗口以向侧面发光的侧光发光二极管(LED)。更具体地讲,本发明涉及一种具有改进的侧壁反射结构的侧光发光二极管,从而提高了光效率和散热效率。
                         背景技术
由于安装在显示器、移动电话和个人数字助理(PDA)中的液晶显示装置(LCD)没有它们自己的光源,所以它们需要外部光。此外,LCD通常使用背光装置作为发光装置。使用冷阴极荧光灯(CCFL)和发光二极管(LED)作为光源,背光装置从后面照亮LCD。
与此同时,安装在小型LCD例如移动电话和PDA中的背光装置采用侧光LED作为光源。如图1中所示,这样的侧光LED具有向侧面开放以向侧面发光的LED窗口,并被典型地安装在背光装置中。
参照图1,背光装置50具有形成在基底52上的平坦的导光板54。此外,多个侧光LED 1(仅示出一个LED)被排列在导光板54的侧面上。从LED入射到导光板54的光L从形成在导光板54上的微点图案被反射片56向上反射。随后,光L从导光板54出射以向在导光板54上方的液晶面板58提供背光。
图2是示出如图1中所示的传统的LED 1的示例的正视图。图3是沿图2的线III-III截取的剖视图。
参照图2和图3,LED 1包括封装体10、设置在封装体10内部的一对引线框架20和22以及设置在引线框架20上的LED芯片30。
通过模制高反射的树脂典型地制造的封装体10相对于引线框架20和22被划分成前部分10a和后部分10b。在前部分10a中,凹陷12和限定凹陷12的壁14被形成。如图3所示,凹陷12在底部是平坦的并向上变宽,使得它的形状为具有平坦底部的V形或U形(垂直地切取一半)。凹陷12被设计成沿着图3的箭头A的方向指引从LED芯片30产生的光。由于这样的凹陷12,所以壁14沿着箭头A的方向变窄,壁14的内表面16倾斜。
此外,透明的密封剂40被填充在凹陷12中以从外部密封LED芯片30。密封剂40可包含用于将在LED芯片30中产生的光或紫外线转化为例如白光的荧光材料。
LED芯片30通过导线W电连接到引线框架20和22。另外,引线框架20和22具有在封装体10的外部延伸的某些部分以形成外部接线端。
传统的LED 1伴随有如下缺点。
封装体10由具有基本上75%的反射率的材料制成。也就是说,当从LED芯片30产生的光在壁14的内表面16上被反射时,相当多的一部分的光在那里被吸收,其它部分的光透射壁14。不利地,这减少了从LED 10向前即在箭头A的方向上照射的光的量。
此外,在壁14的内表面16中被吸收的光或者在壁14的透射期间被吸收的光被转化为热,从而升高了壁14的温度。光的这种热转化尤其强烈地发生在壁14的内表面16上。因此,这升高了内表面16及其周围区域即壁14和透明密封剂40的温度。这不利地影响了壁14,尤其不利地影响了透明密封剂40。
为了克服传统的侧光LED的问题,提出了如图4至图6示出的侧光LED。图4是示出传统的侧光LED的另一示例的正视图。图5是沿图4的线V-V截取的剖视图。另外,图6是图5的分解视图。
如图4至图6中所示,一对反射构件18a和18b安装在侧光LED 1的凹陷12的周围,即,安装在侧壁14的内表面上。这些反射构件18a和18b由薄的被镀高反射金属制成。安装的反射构件18a和18b使得从LED芯片30产生的光在箭头A的方向上被向前反射,从而提高了LED 1的光效率。此外,由于光在壁14的内表面中不被吸收,所以这产生散热效果。
然而,这样的反射结构必然伴有以下缺点。薄的被镀反射构件18a和18b几乎不能被安装在狭窄的凹陷12中。此外,为了附于壁14的内表面,反射构件18a和18b应在图6的箭头B的方向上被移位以被粘附和/或被挤压。这不但潜在地损坏壁14而且潜在地损坏LED芯片30、导线W甚至反射构件18a和18b。
此外,与引线框架20和22接触的反射构件18a和18b不能以单一结构形成。也就是说,反射构件18a和18b应该以预定的距离G相互隔开。这增加了部件和组件的数量并使加工工艺复杂化。另外,由于在间隙G中光被吸收,所以传统的侧光LED的反射效率降低。
                         发明内容
本发明致力于解决现有技术的上述问题,因此根据本发明某些实施例的目的在于提供一种具有向其侧面开放的LED窗口以向侧面发光的侧光LED,从而提高了光效率和散热效率。
根据本发明某些实施例的另一目的在于提供一种具有通过将高反射金属沉积在内壁的内表面上来形成的反射结构的侧光LED,从而实现了良好的反射率和散热效果。
根据本发明某些实施例的又一目的在于提供一种具有通过将高反射金属沉积在内壁的内表面上来形成的反射结构的侧光LED,从而防止由如现有技术中的来自物理反射结构的压力而引起的侧壁和LED芯片的损坏。
根据本发明用于实现目的一方面,提供了一种具有向侧面开放的发光二极管窗口以向侧面发光的侧光发光二极管,所述发光二极管包括:一对引线框架,各用作接线端;发光二极管芯片,附于引线框架的一部分并电连接到引线框架;封装体,容纳引线框架并具有环绕发光二极管芯片形成的凹陷,凹陷用作发光二极管窗口;高反射金属层,整体地形成在凹陷的壁上;透明密封剂,在形成发光二极管窗口的同时,填充在凹陷中以密封LED芯片;绝缘层,形成在引线框架的预定区域上,使得引线框架与高反射金属层绝缘。
优选地,绝缘层形成在引线框架与金属层的接合处。
优选地,绝缘层包括从由SiO2、SiN和Al2O3及其混合物组成的组中选择的一种。优选地,绝缘层包括沉积涂层。
优选地,高反射金属层包括从由Ag、Al、Au、Cu、Pd、Pt、Rd及其合金组成的组中选择的一种。优选地,高反射金属层包括沉积涂层。
此外,侧光发光二极管还包括介于高反射金属层和壁之间的中间层。优选地,中间层包括从由SiO2、SiN和Al2O3及其混合物组成的组中选择的一种。更加优选地,中间层包括沉积涂层。
侧光发光二极管还包括形成在高反射金属层上的钝化膜。优选地,钝化膜包括透明绝缘体。更加优选地,钝化膜包括从由SiO2、SiN和Al2O3及其混合物组成的组中选择的一种。更加优选地,钝化膜包括沉积涂层。
另外,优选地,封装体包括透明树脂和/或不透明树脂。
                         附图说明
通过结合附图,从下面的详细描述中,本发明的以上和其它目的、特征及其它优点将被更清楚地理解,其中:
图1是示出使用侧光LED作为光源的传统背光装置的剖视图;
图2是示出传统的侧光LED的示例的正视图;
图3是沿图2的线III-III截取的剖视图;
图4是示出传统的侧光LED的另一示例的正视图;
图5是沿图4的线V-V截取的剖视图;
图6是图5的分解视图;
图7是示出根据本发明第一实施例的侧光LED的正视图;
图8是沿图7的线VIII-VIII截取的剖视图;
图9是用于解释通过根据本发明第一实施例的侧光LED中的反射层来反射和散热的剖视图;
图10示出根据本发明第一实施例的操作中的侧光LED的热分布;
图11示出根据现有技术的操作中的侧光LED的热分布;
图12是示出根据本发明第二实施例与图8对应的侧光LED的剖视图;
图13是示出根据本发明第三实施例与图8对应的侧光LED的剖视图;
图14是示出根据本发明第四实施例与图8对应的侧光LED的剖视图;
图15a至图15f是示出制造根据本发明的侧光LED的工艺的剖视图。
                        具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
首先,在下文将参照图7和图8给出关于具有本发明的侧壁反射结构的侧光LED装置的解释。图7是示出根据本发明第一实施例的侧光LED的正视图,图8是沿图7的线VIII-VIII截取的剖视图。
如图7和图8中所示,根据本发明第一实施例的侧光LED 100具有向侧面开放以向侧面发光的LED窗口。如上所述,侧光LED 100被安装在背光装置中。
侧光LED 100包括一对引线框架120和122、LED芯片102、封装体110、高反射金属层126、透明密封剂140和绝缘层124。这对引线框架120和122各被用作接线端。LED芯片102附于引线框架120和122的一部分上并电连接到引线框架120和122。封装体110容纳引线框架120和122并具有环绕LED芯片形成的凹陷112。此外,高反射金属层126被整体地形成在凹陷112的壁114上。在形成LED窗口的同时,透明密封剂140被填充在凹陷112中以密封LED芯片102。另外,绝缘层124被形成在引线框架120和122的预定区域,使得引线框架与高反射层金属层126绝缘。附于引线框架120的LED芯片102通过导线104电连接到引线框架120和122。导线104通过焊料106被接合到LED芯片102与引线框架120和122。
与此同时,绝缘层124被形成在引线框架120和122的预定区域,使得LED芯片102可被安装且焊料106被施加在其剩余区域中。也就是说,在LED芯片102被安装的区域,绝缘层124未被形成。此外,如图7中所示,绝缘层124未被形成在施加焊料106的圆形开口区域H中。
绝缘层124由从SiO2、SiN和Al2O3及其混合物组成的组中选择的一种制成。优选地,绝缘层124通过如溅射和电子束方法的沉积来形成。这制造出厚度为几埃至几微米的绝缘层124。然而,绝缘层124具有使引线框架120和122与反射层126之间电绝缘的厚度,并没有特定的限制。反射层126由高反射金属即从Ag、Al、Au、Cu、Pd、Pt、Rd及其合金组成的组中选择的一种制成。这样的金属通过溅射或电子束方法在侧壁114的内表面上被沉积为几埃至几微米的厚度以形成反射层126。
这使得反射层126显示出基本上90%或更高的反射率。因此从LED芯片102投射在侧壁114上的光向前即在箭头A的方向上被反射。反射层126显示出比封装体110的树脂的反射率高的反射率。因此,本发明的LED 100确保了比传统LED的内壁的反射效率高得多的内壁的反射效率,从而提高了光效率。此外,因此可精确地调节并极大地减小通过沉积形成的绝缘层126的厚度。
另外,由于绝缘层126与引线框架120和122一起将从LED芯片102产生的光向前反射,所以从LED芯片102产生的光很少到达封装体110。这允许封装体110由如在透明密封剂140中的透明树脂制成。有利地,由透明树脂制成的封装体110确保了美观的外形。
与此同时,在LED芯片102是短波长LED芯片的情况下,透明密封剂140可包含将产生的短波长的光转化为多波长光即多色光的荧光材料。可选择地,透明密封剂140可包含紫外线吸收剂/调节剂和扩散剂。
在下文将参照图9给出关于通过根据本发明第一实施例的侧光LED中的反射层的反射和散热的说明。
随着LED芯片102被激活,产生的光L通过LED窗口即透明密封剂140向前(如A所示)和向外出射。此外,向侧面或向后出射的光被引线框架120和122或者反射层126反射并向前(如A所示)和向外出射。在此时,如上所述,具有高反射率的反射层126提高了LED 100的光效率。
此外,在反射层126中被吸收的一部分光被转化成热。如H所示,所述热沿着反射层126被传递到引线框架120和122。在此时,由于反射层126与引线框架120和122之间的绝缘层124的厚度极小,所以它阻断热流动的效果忽略不计。以这种方式,反射层126提高了LED 100的光效率和散热效率。
随后,将参照图10和图11将该侧光LED装置的散热效果与传统侧光LED的散热效果进行对比。图10是示出根据本发明第一实施例的操作中的侧光LED的热分布的画面。图11是示出根据现有技术的操作中的侧光LED的热分布的画面。
如图10中所示,在本发明的侧光LED中,当来自LED芯片的光照射侧壁114时,产生的热较少,并也容易地通过反射层散发到引线框架120和122。这将透明侧壁114和透明密封剂140保持在反而比传统LED的温度低的均匀的温度。
另外,在图11的传统的侧光LED中,透明密封剂40具有相当高的温度,具有安装在其上的LED芯片30的引线框架20相对于另一引线框架22显示出宽的温度差距。
本发明的这样的侧光LED显示出良好的光效率和更高的散热效率。
图12是根据本发明第二实施例与图8对应的侧光LED的剖视图
如图12中所示,除形成在侧壁214和反射层226之间的中间膜228之外,根据本发明第二实施例的侧光LED 200与根据本发明第一实施例的侧光LED100等同。因此,相同的组件被给予增加了100的标号,并不进行进一步的说明。
中间膜228由从由SiO2、SiN、Al2O3及其混合物组成的组中选择的一种绝缘体制成。中间膜228优选地通过如溅射和电子束方法的沉积在形成反射层226之前形成。这使得中间膜228具有甚至几埃至几微米的厚度。
形成的中间膜228促进了反射层226的生长。也就是说,在金属被直接地沉积在树脂侧壁214的内表面上的情况下,取决于金属的类型它可能被较差地附于侧壁214。然而,在绝缘中间膜228被首先形成且金属被沉积在其上的情况下,金属可牢固地接合到中间膜228,从而制造优良的反射层226。
与此同时,如LCP的某种树脂允许金属被容易地沉积,从而获得由从Ag、Al、Au、Cu、Pd、Pt、Rd及其合金组成的组中选择的一种制成的优良的反射层226。
随后,图13是根据本发明第三实施例与图8对应的侧光LED的剖视图。
如图13中所示,除形成在反射层226上的钝化膜230之外,根据本发明第三实施例的侧光LED 200A与侧光LED 200等同。因此,相同的组件被给予增加了100的标号,并不进行进一步的说明。
形成在反射层226上的钝化膜230像中间膜228那样由从由SiO2、SiN、Al2O3及其混合物组成的组中选择的一种绝缘材料制成。优选地,钝化膜230通过溅射和电子束方法被设置为几埃至几微米的厚度。
钝化膜230用于防止反射层226的脱落。为了制造LED 200,反射层226被形成且LED芯片被安装。随后透明树脂被倾入凹陷212以形成透明密封剂240。但是如果某种沉积的金属与树脂直接接触,则会脱落进入树脂内。这潜在地降低了反射层226的质量和树脂密封剂240的透明度。因此,钝化膜230被形成在金属反射层226上以防止金属脱落进入树脂内,从而提高了金属反射层226的质量和稳定性。
图14是根据本发明第四实施例与图8对应的侧光LED的剖视图。
如图14中所示,根据本发明第四实施例的LED 200B仅在形成在反射层226与引线框架220和222之间的接合处上的绝缘层224上区别于图13的根据本发明第三实施例的LED 200A。因此,相同的组件被给予增加了100的标号,并不进行进一步的说明。
仅形成在反射层226与引线框架220和222之间的接合处上的绝缘层224允许比第一至第三实施例更容易地焊接焊料206。
与此同时,如上所述,如LCP的某种树脂允许金属被容易地沉积,从而制造由从由Ag、Al、Au、Cu、Pd、Pt、Pd及其合金组成的组中选择的一种制成的优良的反射层226。因此,图13和图14的LED还可采用反射层226和钝化膜230被形成在侧壁214上而没有形成中间膜228的结构。
图15a至图15f以逐步方式示出了用于制造根据本发明的侧光LED的方法。
首先,如图15a中所示,引线框架220和222被制备,绝缘层224以预定图案形成在其上。绝缘层224被形成以暴露引线框架220和222的预定区域。可选择地,绝缘层224被形成在引线框架220和222的预定区域上。也就是说,绝缘层224被形成,使得在下面的工艺(参见图15f)中LED芯片202被安装且焊料206被设置在剩余区域中。
绝缘层224优选地通过溅射和电子束方法由从由SiO2、SiN、Al2O3及其混合物组成的组中选择的一种制成。这允许绝缘层224具有甚至几埃至几微米的厚度。
可选择地,通过刻蚀或举离(lift-off)法来形成绝缘层224,
在刻蚀的情况下,绝缘材料被沉积在主体的整个表面上或引线框架220和222的整个区域上。随后,通过使用PR图案作为掩膜以预定的图案刻蚀绝缘材料,PR图案被除去以获得期望图案的绝缘层。
在举离法的情况下,PR图案首先被粘附在主体的表面上,通过使用PR图案作为掩膜仅在PR图案的开口区域中沉积绝缘材料。随后PR图案被除去以获得期望图案的绝缘层。
如图15b中所示,当绝缘层224被形成时,树脂通过模子被注射以形成封装体210。用于封装体210的树脂可采用传统的不透明树脂和透明树脂。
其后,如图15c中所示,屏障250被放置在凹陷212的底部上。随后,如箭头A所示,从SiO2、SiN和Al2O3中选择的绝缘体被沉积在侧壁214的内表面216上以形成的中间膜228(参照图15d)。在此时,优选地,屏幕250以预定的距离与内表面216隔开放置。优选地,屏障250的厚度与中间膜228从几埃至几微米的厚度相等。
随着中间膜228的形成,在如图15d所示的箭头B的方向上去除屏障250。
接着,重复与图15c和图15d的工艺相似的工艺以顺序地形成反射层226和钝化层230(参照图15e)。
如图15f中所示,LED芯片202被安装在引线框架220的开口区域上,并通过导线204和焊料206电连接到引线框架220。
随后,透明树脂被倾入凹陷212中并在那里被固化,从而制造如图14中所示的本发明的LED 200B。
如刚才描述的LED的制造方法不仅可应用于本发明第一至第三实施例的LED 100、200、200A,而且可应用于其它的改型。例如,LED的制造方法可等同地应用于其中反射层126、226被直接地形成在LED的侧壁114、224上且钝化层被形成在其上的改变的结构。
如上所述,根据本发明的某些实施例,沉积在LED侧壁的内表面上的反射层显示出良好的反射率,从而提高了LED的光效率。此外,反射层具有良好的散热效率,从而改进了LED的散热特性。另外,通过沉积形成的反射层防止由在狭窄的凹陷中挤压金属板引起的侧壁和LED芯片损坏。
虽然已经结合优选实施例示出并描述了本发明,但是对本领域技术人员清楚的是,在不脱离如权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可作出各种更改和变更。

Claims (15)

1、一种具有向侧面开放的发光二极管窗口以向侧面发光的侧光发光二极管,所述发光二极管包括:
一对引线框架,各用作接线端;
发光二极管芯片,附于所述引线框架的一部分上并电连接到所述引线框架;
封装体,容纳所述引线框架并具有在所述发光二极管芯片周围形成的凹陷,所述凹陷用作所述发光二极管窗口;
高反射金属层,整体地形成在所述凹陷的壁上;
透明密封剂,在形成所述发光二极管窗口的同时,填充在所述凹陷中以密封所述发光二极管芯片;
绝缘层,形成在所述引线框架的预定区域上,使得所述引线框架与所述高反射金属层绝缘。
2、如权利要求1所述的侧光发光二极管,其中所述绝缘层被形成在所述引线框架和所述金属层之间的接合处。
3、如权利要求1所述的侧光发光二极管,其中,所述绝缘层包括从由SiO2、SiN和Al2O3及其混合物组成的组中选择的一种。
4、如权利要求3所述的侧光发光二极管,其中,所述绝缘层包括沉积涂层。
5、如权利要求1所述的侧光发光二极管,其中,所述高反射金属层包括从由Ag、Al、Au、Cu、Pd、Pt、Rd及其合金组成的组中选择的一种。
6、如权利要求5所述的侧光发光二极管,其中,所述高反射金属层包括沉积涂层。
7、如权利要求1所述的侧光发光二极管,还包括介于所述高反射金属层和壁之间的中间层。
8、如权利要求7所述的侧光发光二极管,其中,所述中间层包括从由SiO2、SiN和Al2O3及其混合物组成的组中选择的一种。
9、如权利要求8所述的侧光发光二极管,其中,所述中间层包括沉积涂层。
10、如权利要求7所述的侧光发光二极管,还包括形成在所述高反射金属层上的钝化膜。
11、如权利要求1所述的侧光发光二极管,还包括形成在所述高反射金属层上的钝化膜。
12、如权利要求11所述的侧光发光二极管,其中,所述钝化膜包括透明绝缘体。
13、如权利要求12所述的侧光发光二极管,其中,所述钝化膜包括从由SiO2、SiN和Al2O3及其混合物组成的组中选择的一种。
14、如权利要求12所述的侧光发光二极管,其中,所述钝化膜包括沉积涂层。
15、如权利要求1所述的侧光发光二极管,其中,所述封装体包括透明树脂。
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