JP2007096318A - 発光素子パッケージ及びそれを用いたバックライトユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子パッケージ及びそれを用いたバックライトユニットを提供する。
【解決手段】本発明は発光素子が実装されたパッケージボディと、該パッケージボディから出射される光を屈折させ外部に出射させることができる屈折面よりなっており、上部に凹溝が形成されており、前記パッケージボディの上部に接着された光学レンズとを含んで構成される。これにより発光素子パッケージの上部に進む光をレンズで屈折させ上部に均一な強度を有する光として出射させることができるので、少数の発光素子を持って広い面積を均一にすることができることから、効率及び消費電力を改善することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は発光素子パッケージ及びそれを用いたバックライトユニットに関する。
従来の一般の発光ダイオードの光学形態はドーム状(Dome type)のレンズで構成され、発光分布も中心軸を基準に一定領域内に限定され分布している。
このような発光ダイオードを用いて液晶ディスプレイ(Liquid crystal display)バックライトユニット(Backlight Unit)を作製する場合、発光ダイオードの発光特性によって均一な光特性を得るのに様々な制約を受ける。
すなわち、発光ダイオードから発光する光が均一に合成されるためには相当な距離を必要とし、薄いバックライトユニットでは均一な光特性を得られなくなる。
結局、発光ダイオードを使ったバックライトユニットは液晶ディスプレイシステムを厚くする短所がある。。
図１は従来の技術による側面光学レンズにおいて光の経路を示した図であって、まず、発光ダイオード１０はドーム状のレンズ２０の内部に置かれるが、このドーム状のレンズ２０は上部に円錐状の溝２１が形成されており、側面にはＶ字形の溝２２が形成されている。
前記発光ダイオード１０から放出する光が前記レンズ２０の円錐状の溝２１面に接すれば、前記円錐状の溝２１が傾斜していることから反射してレンズの側面に放出される。
そして、光がレンズ２０側面のＶ字形の溝２２に接すれば、レンズ２０を透過してレンズの側面に放出される。
従って、このような従来の技術による側面発光ダイオードは発光ダイオード１０から出射される光を側面光学レンズを用いて側面に放出させる。
一方、前記レンズ２０は射出成形して形成するが、前記レンズ２０の側面に形成されているＶ字形の溝２２の頂点２２ａに該当する領域は微細単位(例えば、ｍｍ以下単位)では凹凸に形成されているため、この領域で発光ダイオード１０の光がレンズ１０の側面に放出されず、レンズ１０の上部へ放出される。
図２は図１の発光ダイオードパッケージの概略的な斜視図であって、発光ダイオードはスラグ(Slug)にボンディングされており、このスラグ側面にはリード３１、３２が位置されていて、発光ダイオードと電気的にボンディングされている。
そして、前記発光ダイオードの光放出面とリード３１、３２が外部に露出されるように、前記発光ダイオード及びスラグはモールディング手段４０でモールディング(Molding)されており、発光ダイオードを包む図１のようなレンズ２０が前記モールディング手段にボンディングされている。
図３は、従来の技術による発光ダイオードパッケージの発光分布図であって、分布図の‘ａ'及び‘ｂ'のように、パッケージの側面に殆んどの光が放出され、‘ｃ'、‘ｄ'と‘ｅ'のように、パッケージの中心には少量の光が放出される。
すなわち、図１を参照すれば、光の殆んどはレンズの側面に放出されるが、光の一部はレンズの上面に放出されることを意味する。
従って、このような発光ダイオードパッケージは完璧な側面への光放出を具現できないため、ディスプレイの光源として使用する場合、発光ダイオードパッケージの中心に発光ダイオードの一部光が出射されるため、平面光源を均一にするのに差し支えが発生する。
すなわち、発光ダイオードパッケージの中心に光の一部が放出される現象はディスプレイに表示される画素の中心に斑点が生成されるホットスポット(Hot spot)現象を引き起してディスプレイの画質が低下する問題点が発生する。
このようなホットスポットが発生する原因の一つを図４を参照して詳述する。
従来のレンズの円錐状の溝の面２１が発光ダイオード１０から出射される光のうち臨界角以上の角度に進む光(Ａ)だけを全反射させるため、発光ダイオード１０のサイズが極めて小さい場合は円錐状の溝の面２１から反射されレンズの側面に出射される光量が大きくなるが、発光ダイオード１０のサイズが極めて大きい場合は円錐状の溝の面２１から臨界角以下の角度に進む光(Ｃ)が存在するようになって、レンズの上部に光が出射されホットスポットが形成される。
ここで、図４のようにレンズの側面へ進む光(Ｂ)はホットスポットに影響がない。
図５は従来の技術による発光ダイオードパッケージが印刷回路基板に実装されている断面図であって、複数個の側面発光ダイオードパッケージ５０は印刷回路基板６０に実装されている。
このように側面発光ダイオードパッケージが実装された印刷回路基板は図６に示したようにバックライトユニットに用いられる。
図６は従来の技術による発光ダイオードを液晶ディスプレイのバックライトユニット
(Backlight Unit)として使用した概略的な断面図であって、前述した発光ダイオードパッケージの中心に光が出射される問題点を解決するため、液晶ディスプレイのバックライトユニットにはホットスポット防止板８０を使用した。
すなわち、液晶ディスプレイのバックライトユニット９０は印刷回路基板６０に実装された複数個の発光ダイオードパッケージ７０それぞれの上部にホットスポット防止板８０を載置し、そのホットスポット防止板８０の上部に導光板８５を置かせて構成し、前記導光板８５から離隔された上部に液晶ディスプレイ９５を置かせて、バックライトユニット９０と液晶ディスプレイ９５は組立てられている。
このように構成されたバックライトユニット９０は複数個の発光ダイオードパッケージ７０の上部にダイバータ(Diverter)というホットスポット防止板８０を載置する組立工程を行うべきなので、組立工程が複雑になる短所がある。
また、組立工程中に、複数個の発光ダイオードパッケージ７０の上部でホットスポット防止板８０に誤整列が発生する場合、最終的なディスプレイの画面にホットスポットと類似した斑点が生成される問題点がある。
さらに、ホットスポット防止板８０の厚さほどディスプレイパネルの厚さが増加する短所がある。
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的は発光素子パッケージの上部に進む光をレンズで屈折させ上部に均一な強度の光として出射させることができるので、少数の発光素子を持っても広い面積を均一にすることができることから、効率及び消費電力を改善することができる発光素子パッケージ及びそれを用いたバックライトユニットを提供するところにある。
本発明の他の目的は、複数個の発光素子を一つのパッケージにクラスタ化して各発光素子から放出される光の混合を円滑にし、パッケージの上部に存在するレンズにより混合された光が均一に上部に出射させることができる発光素子パッケージ及びそれを用いたバックライトユニットを提供するところにある。
本発明のさらに他の目的は、部品数を減らせ、複雑な組立工程及びパネルの厚さを減少させられる発光素子パッケージを用いたバックライトユニットを提供するところにある。
本発明のさらに他の目的は、複数個の発光素子がそれぞれ実装されたパッケージの上部で光を均一に屈折させられるレンズ形状部が一体に形成されたレンズフィルムを適用して、各パッケージ単位にレンズを取り付ける工程を省ける発光素子パッケージを用いたバックライトユニットを提供するところにある。
本発明のさらに他の目的は、複数個の発光素子が実装されたパッケージを使用して基板の空間活用度を高めてパッケージの間に駆動部を位置させることができるため、パッケージが装着された基板面の反対面全体に放熱手段を取り付けることができるため、熱放出効率を増加させられる発光素子パッケージを用いたバックライトユニットを提供するところにある。
前述した本発明の目的を達成するための第１様態は、発光素子が実装されたパッケージボディ(Body)と、前記パッケージボディから出射される光を屈折させて外部に出射させることができる屈折面よりなっており、上部に凹んだ溝が形成されており、前記パッケージボディの上部に接着された光学レンズを含んで構成される発光素子パッケージが提供される。
前述した本発明の目的を達成するための第２様態は、基板と、前記基板上部に装着された複数個の発光素子パッケージと、前記発光素子パッケージから出射される光を屈折させ外部に出射させることができる屈折面よりなっており、上部に凹んだ溝が形成されており、前記発光素子パッケージそれぞれの上部に接着された複数枚の光学レンズと、前記複数枚の光学レンズの上部に位置する拡散板を含んで構成された発光素子パッケージを用いたバックライトユニットが提供される。
前述した目的を達成するための望ましい第３様態は、基板と、前記基板の上部に装着された複数個の発光素子パッケージと、前記発光素子パッケージそれぞれから出射される光を屈折させ外部に出射させることができる屈折面よりなっており、上部に凹んだ溝が形成されている複数個の光学レンズ形状部が形成されており、前記発光素子パッケージそれぞれの上部に位置したレンズフィルムと、前記レンズフィルムの上部に位置する拡散板とを含んで構成される発光素子パッケージを用いたバックライトユニットが提供される。
以上述べたように、本発明は発光素子パッケージの上部に進む光をレンズで屈折させ上部に均一な強度を有する光として出射させることができるため、少数の発光素子を持っても広い面積を均一にすることができて、効率及び消費電力を改善できる。
また、本発明は複数個の発光素子を一つのパッケージにクラスタ化して各発光素子から放出される光の混合を円滑にし、パッケージの上部に存するレンズにより混合された光が均一に上部に出射させることができる。
さらに、本発明は複数個の発光素子がそれぞれ実装されたパッケージの上部で光を均一に屈折させることができるレンズ形状部が一体に形成されたレンズフィルムを適用して、各パッケージ単位でレンズを取り付ける工程を省くことができる。
以下、添付した図面に基づき本発明の望ましい実施例を詳述する。
図７は本発明に係る光学レンズを介して光が進む経路を説明するための断面図であって、まず、本発明に係る光学レンズ１００は光が出射される発光素子１１０を位置させることができる中空部１０１が内部に形成されており、前記発光素子１１０から出射される光を屈折させて外部に出射させることができる面よりなっており、上部に凹んだ溝１０２が形成されている構造よりなっている。
ここで、前記光学レンズ１００は膨らんだキャップ(Cap)形状よりなっており、前記キャップ状の中心軸(Ｐ)上に置かれる上部領域に凹んだ溝１０２が形成されている構造よりなるのが望ましい。
このような光学レンズ１００は図７に示したように、光学レンズ１００の内部に発光素子１１０が位置されていると、前記発光素子１１０から放出される光が前記光学レンズ１００で屈折され外部に出射される。
この際、前記光学レンズ１００の上部に形成された凹んだ溝１０２は前記光学レンズ１００の上部の形状を変わらせて、前記発光素子１００の上部に進む光を屈折させる。
一方、通常に発光素子は上部に進む光強度が大きいので、側面に光が放出される経路を有する構造でバックライトユニットに活用されていることが現実であるが、本発明は上部に進む光を屈折させ上部の拡散板１２０に検出される光強度をさらに均一化することができる。
従って、図７に示したように、光学レンズ１００内部の発光素子１１０から放出される光は光学レンズ１００で屈折され拡散板１２０に均一に入射される軌跡を示す。
図８は本発明に係る光学レンズを介して光が進む経路を説明するための断面図であって、光学レンズ１００の中心軸(Ｐ)上に存在し、光学レンズ１００の内部から光が出射される位置を‘０'とする時、前記中心軸(Ｐ)から８０°までの経路に放出される光は前記光学レンズ１００で屈折され上部に進む。
しかし、前記光学レンズ１００にお中心軸(Ｐ)を基準に８０°で前記光学レンズ１００の中心軸(Ｐ)を基準に９０°の角度で放出される光は前記光学レンズ１００で屈折されても上部に進まず、前記光学レンズ１００の側面方向に進む。
図９は本発明に係る光学レンズのガイド用延長部に反射構造が装着された状態で光が進む経路を説明するための断面図であって、光学レンズ１００の一部は開放されていて内部の中空部が外部と連通されており、その開放部分の端部はガイド用延長部１０７に連結されている。
すなわち、光学レンズ１００の端部に水平に延びた第１延長部１０５と、前記第１延長部１０５と垂直に延びた第２延長部１０６よりなるガイド用延長部１０７が光学レンズ１００に形成されているものである。
このガイド用延長部１０７は前記光学レンズ１００を発光素子パッケージに容易に装着するために形成したものである。
そして、前記ガイド用延長部１０７の内部に図９に示したように、傾斜面が形成されたリング状の反射構造１２１を装着することにより、発光素子の側面から放出される光を上部に伝達することができる。
図１０は本発明に係る光学レンズの斜視図であって、光学レンズの上部には凹んだ溝１０２が形成されており、この光学レンズ１００は内部の光を屈曲させるために曲面より形成されている。
この際、前記光学レンズ１００は内部の光が均一な強度で上部へ伝達できるように、曲面または傾斜面を適宜に配置させて形成することができる。
図１１は本発明により複数個の凹溝が上部に形成された光学レンズを介して光が進む経路を説明するための断面図であって、本発明の光学レンズは上部に相互離隔されている複数個の凹溝１３１、１３２を形成して、光学レンズ１００の上部に均一な強度の光を伝送できるように設計することも可能である。
図１２は本発明に係る光学レンズが装着された発光素子パッケージの概略的な断面図であって、発光素子が実装されたパッケージボディ２００の上部に光学レンズ１００を取り付ける。
この際、図１２においてパッケージボディ２００はヒートスラグ２１０と、前記ヒートスラグ２１０の上部にボンディングされた発光素子２２０と、前記発光素子２２０と電気的に連結されているリード２３０と、前記発光素子２２０及びリード２３０の一部を包み、前記ヒートスラグ２１０の下部を露出させるモールディング部２５０で構成される。
ここで、前記発光素子２２０とリード２３０を電気的に連結していることは、図１２に示しているようにワイヤ２４０である。
図１３は本発明に係る光学レンズのガイド用延長部に発光素子パッケージの突出部が挿入されている状態を示した概略的な断面図であって、前述したガイド用延長部１０７を有する光学レンズ１００と、上部に突出部２６０を有するパッケージを用意する。
その後、前記パッケージの上部の突出部２６０を前記光学レンズ１００のガイド用延長部１０７の内側に挿装する。
この際、前記パッケージの突出部２６０及び前記光学レンズ１００のガイド用延長部１０７は接着手段により接着されていても良い。
図１４は本発明に係る光学レンズが基板に装着されたパッケージの概略的な断面図であって、まず基板３００の上部にリング状の反射構造２２１を接着し、このリング状の反射構造２２１の内部に露出された基板３００の上部に発光素子２１０をボンディングし、前記反射構造２２１の外側の基板３００の上部に光学レンズ１００をボンディングする。
このように形成されたパッケージは、発光素子２１０の側面に出射される光は反射構造２２１から反射されて上部へ伝達され光損失を防止できるようになる。
前述した図８の説明において、８０°〜９０°までの経路で発光素子から放出される光は前記発光素子用レンズで屈折されても上部へ進まず光学レンズの側面方向に進むので、前記反射構造２２１は側面方向に進む光を上部へ出射させることができて、光損失を低減することができる。
すなわち、前記反射構造２２１は前記光学レンズ１００の中心軸(Ｐ)から８０°〜９０°までの経路で放出される光を反射させレンズの上部に進ませる傾斜面を有する。
図１５は本発明に係るモールディング部に光学レンズ形状が形成されたパッケージの概略的な断面図であって、このパッケージはヒートスラグ２１０と、該ヒートスラグ２１０の上部にボンディングされた発光素子２２０と、該発光素子２２０とワイヤ２４０ボンディングされているリード２３０と、前記発光素子２２０、ワイヤ２４０及びリード２３０の一部を包み、前記ヒートスラグ２１０の下部を露出させ、上部に光学レンズ形状の突出部が形成されたモールディング部２７０とから構成される。
ここで、光学レンズとは、前述したように前記発光素子１００から出射される光を屈折させて外部に出射させることができる面よりなっており、上部に凹んだ溝が形成されている構造よりなっている。
図１６ａ及び図１６ｂは本発明に係る光学レンズが装着された発光素子を用いたバックライトユニットの概略的な断面図であって、図１６ａに示したように、基板３１０と、該基板３１０の上部に装着された複数個の発光素子３１１、３１２と、中空部が内部に形成されており、前記発光素子から出射される光を屈折させて外部に出射させることができる屈折面よりなっており、上部に凹んだ溝が形成されており、前記中空部の内部に前記発光素子それぞれが位置して基板３１０に接合された複数枚の光学レンズ３２１と、前記複数枚の光学レンズ３２１の上部に位置する拡散板３５０とを含んで構成される。
そして、図１６ｂのように、基板３１０と、該基板３１０の上部に装着された複数個の発光素子パッケージ３３１、３３２と、前記発光素子パッケージ３３１、３３２から出射される光を屈折させて外部に出射させることができる屈折面よりなっており、上部に凹んだ溝が形成されており、前記発光素子パッケージ３３１、３３２それぞれの上部に接着された複数枚の光学レンズ３４１、３４２と、前記複数枚のレンズ３４１、３４２の上部に位置する拡散板３５０とを含んで構成される。
ここで、前記基板３１０はＭＣＰＣＢ(Metal Core PCB)またはＭＰＣＢ(Metal PCB)で形成することが望ましい。
このようなバックライトユニットは発光素子または発光素子パッケージの上部に進む光をレンズで屈折させ、発光素子または発光素子パッケージの上部に均一な強度を有する光を出射させることができるので、少数の発光素子または発光素子パッケージを持って広い面積を均一にすることができて、バックライトユニットの光効率及び消費電力を改善することができる長所がある。
図１７ａないし図１７ｅは本発明の一実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図であって、まず図１７ａに示したように、搭載板４００と該搭載板４００から離隔されている複数個のリード４１０を含んでいるリードフレームを用意する。
ここで、前記リードフレームは通常の構造を含み、多様に設計変更することができる。
しかし、前記複数個のリード４１０は前記搭載板４００から離隔されている条件を満たすべきである。
また、本発明では図１７ａのように、前記複数個のリード４１０が前記搭載板４００の周囲に位置すべきである。
その後、前記搭載板４００の上部に複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４を接合する(図１７ｂ)。
ここで、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４は発光素子の上部に電極が形成された水平構造が望ましい。
引き続き、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４と複数個のリード４１０を電気的に連結する(図１７ｃ)。
ここで、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４と複数個のリード４１０は図１７ｃに示したようにワイヤ４３０で電気的に連結する。
引き続き、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４と複数個のリード４１０の一部を包むモールディング部４５０を形成する(図１７ｄ)。
最後に、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４から出射される光を屈折させ外部に出射させることができる面よりなっており、上部に凹んだ溝が形成されている構造よりなるレンズを前記モールディング部 ４５０の上部に接着する(図１７ｅ)。
図１８は本発明の一実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージの概略的な断面図であって、搭載板４００と、該搭載板４００から離隔されている複数個のリード４１０と、前記搭載板４００の上部に接合された複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４と、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４
と複数個のリード４１０を電気的に連結させる導電体と、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４と複数個のリード４１０の一部を包みながら形成されたモールディング部 ４５０と、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４から出射される光を屈折させて外部に出射させることができる面よりなっており、上部に凹んだ溝４６１が形成されている構造よりなっていて、前記モールディング部４５０の上部に接着された光学レンズ４６０を含んで構成される。
ここで、前記導電体はワイヤである。
これにより、一つのパッケージにクラスタ化した複数個の発光素子から放出される光は混合されてパッケージの上部に存するレンズにより均一に上部へ出射される。
図１９は本発明の一実施例による発光素子パッケージに三つの発光素子が実装された状態を示した概略的な平面図であって、三つの発光素子４２１、４２２、４２３が搭載板４００に実装されている構造をモールディングしてパッケージを形成したものである。
図２０は本発明の一実施例による発光素子パッケージが長方形を有する概略的な平面図であって、搭載板４００の上部には七つの発光素子４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７が一列に離隔されて実装されており、この搭載板４００の両側に離隔され配列された複数個のリード４１０に前記発光素子４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７がワイヤ４３０ボンディングされており、モールディング部４５０により複数個のリード４１０、搭載板４００と発光素子４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７が包まれている。
このような発光素子パッケージは発光素子が一列に実装されているので、長方形を有するようになる。
図２１は図２０の発光素子パッケージにレンズが取付けられた状態を示した概略的な平面図であって、一列に離隔され実装された複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７それぞれの中心線(Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７)上の光学レンズ４６０の上部には凹んだ溝４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７が形成されている。
従って、長方形のパッケージには各発光素子の中心線上に凹溝が形成されているレンズを装着して各発光素子から放出される光を均一に上部に出射させることができる。
図２２ａないし図２２ｅは本発明の他の実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図であって、まず搭載板４００と該搭載板４００から離隔されている複数個のリード４１０及び前記搭載板４００に延びている複数個のリード４０１を含んでいるリードフレームを用意する(図２２ａ)。
その後、前記搭載板４００の上部に複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４をボンディングする(図２２ｂ)。
すなわち、この実施例のパッケージに適用された発光素子は素子の上部及び下部に電極が形成された垂直形発光素子が望ましい。
引き続き、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４と搭載板４００から離隔されている複数個のリード４１０を電気的に連結する(図２２ｃ)。
次いで、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４と複数個のリード４１０の一部を包むモールディング部４５０を形成する(図２２ｄ)。
最後に、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４から出射される光を屈折させて外部に出射させることができる面よりなっており、上部に凹溝が形成されている構造よりなる光学レンズ４６０を前記モールディング部４５０の上部に接着する(図２２ｅ)。
これにより、本発明の他の実施例による発光素子パッケージは延びている複数個のリード４０１を有する搭載板４００と、該搭載板４００から離隔されている複数個のリード４１０と、前記搭載板４００の上部に接合された複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４と、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４と前記搭載板４００から離隔されている複数個のリード４１０を電気的に連結させる導電体と、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４と複数個のリード４１０、４０１の一部を包みながら形成されたモールディング部４５０と、前記複数個の発光素子４２１、４２２、４２３、４２４から出射される光を屈折させて外部に出射させることができる面よりなっており、上部に凹んだ溝４６１が形成されている構造よりなされて、前記モールディング部４５０の上部に接着された光学レンズ４６０とを含んで構成される。
ここで、前記光学レンズ４６０を除いた搭載板４００、リード４１０、発光素子４２１、４２２、４２３、４２４とモールディング部４５０よりなる構造物はパッケージボディになる。
従って、この実施例による発光素子パッケージは発光素子が搭載板に実装されながら電気的に連結されることにより、各発光素子毎に１回のワイヤボンディングだけ行えば良い。
図２３は図１７ｄ及び図２２ｄの工程において光学レンズ形状をさらに有するモールディング部が形成された発光素子パッケージの概略的な断面図であって、前述した図１７ｄ及び図２２ｄの工程において、モールディング部を形成する際、光学レンズの形状をモールディング部で形成すれば、光学レンズを別に作製する工程及び光学レンズを接着する工程を行わなくてもよい長所がある。
従って、図２３に示したように、光学レンズはモールディング部の物質と同一な物質で一体に形成されている。
すなわち、搭載板４００、発光素子４２１、４２２、ワイヤ４３０とリード４１５の一部を包むモールディング部４５１とレンズ形状部４５２を１回のモールディング工程を行って一体に形成する。
図２４ａ及び図２４ｂは本発明に係る発光素子パッケージに発光素子が実装された状態を説明するための概略的な平面図であって、まず図２４ａのように、搭載板５００の上部には四つの発光素子を実装するが、第１列に赤色(Ｒ)発光素子５１１と緑色(Ｇ)発光素子５１２を配置し、第２列に緑色(Ｇ)発光素子５１３と青色(Ｂ)発光素子５１４を配置する。 そして、図２４ｂに示したように、搭載板５００の上部に三つの発光素子を実装し、第１列に赤色(Ｒ)発光素子５１１を配置し、第２列に緑色(Ｇ)発光素子５１３と青色(Ｂ)発光素子５１４を配置する。
このように四つの発光素子をＲＧＧＢに配置し、三つの発光素子をＲＧＢに配置することは一つのパッケージに白色光を具現するための発光素子をクラスタ(Cluster)化して実装できるようになる。
一方、本発明のパッケージでは赤色発光素子、緑色発光素子と青色発光素子のいずれか一つまたは全てで構成されることが望ましい。
これにより、パッケージ上部のレンズを介して複数個の発光素子から放出される光を混合して均一に上部に出射させることができる。
図２５は本発明に係る発光素子パッケージの搭載板の形状を説明するための概略的な平面図であって、前述した発光素子パッケージの搭載板は図２５に示したように、厚く形成してモールディング部６２０に搭載板６００の下部面を露出させて搭載板６００に実装された発光素子６１０から発生した熱を搭載板６００に放出させる。
すなわち、前記搭載板６００はヒートシンクの役割を果たす。
図２６ａ及び図２６ｂは本発明に係る発光素子パッケージのリード形状を説明するための概略的な平面図であって、発光素子パッケージのリードの一部は図２６ａのように、モールディング部６２０の下部面に露出させて前記発光素子６１０から発生する熱をリード６３１、６３２を通じて放出させる。
このようにリード６３１、６３２がモールディング部６２０の下部面に存在すれば、発光素子パッケージをソルダを介して印刷回路基板にフリップチップボンディングを施すことができる長所がある。
そして、図２６ｂのようにリード６６０はモールディング部６２０の側面に突出させて折り曲げる。
図２７は本発明に係る発光素子パッケージを用いたバックライトユニットの概略的な断面図であって、バックライトユニットは、基板７００と、該基板７００の上部に装着された複数個の発光素子がそれぞれ実装されたパッケージ８０１、８０２と、前記パッケージ８０１、８０２から出射される光を屈折させて外部に出射させることができる屈折面よりなっており、上部に凹溝が形成されており、前記パッケージ８０１、８０２それぞれの上部に接着された複数枚のレンズと、前記複数枚のレンズの上部に位置する拡散板９００とを含んで構成される。
このようなバックライトユニットは発光素子パッケージの上部に進む光をレンズで屈折させ、発光素子パッケージの上部に均一な強度を有する光を出射させることができることから、少数の発光素子パッケージを持っても広い面積を均一にすることができて、バックライトユニットの光効率及び消費電力を改善できる長所がある。
図２８は本発明に係る発光素子パッケージを用いた他のバックライトユニットの概略的な断面図であって、基板７００と、該基板７００の上部に装着された複数個の発光素子パッケージ８１１と、前記複数個の発光素子パッケージ８１１それぞれから出射される光を屈折させて外部に出射させることができる屈折面よりなっており、上部に凹溝が形成されている複数個のレンズ形状部８２１、８２２、８２３、８２４が形成されており、前記複数個の発光素子パッケージ８１１それぞれの上部に位置したフィルム８２０と、該フィルム８２０の上部に位置する拡散板９００とを含んで構成される。
この際、前記発光素子パッケージ８１１それぞれは、前記複数個の発光素子が実装されていることが望ましく、前記発光素子パッケージ８１１それぞれの中心線上のレンズ形状部には凹溝が形成されていることが望ましい。。
従って、このバックライトユニットは複数個の発光素子がそれぞれ実装されたパッケージの上部で光を均一に屈折させられるレンズ形状部が一体に形成されたレンズフィルムを適用して、各パッケージ単位でレンズを取り付ける工程を省略することができる長所がある。
図２９ａ及び図２９ｂは本発明により発光素子パッケージを用いたバックライトユニットの概略的な平面図であって、基板７００の上部には複数個の発光素子がそれぞれ実装されたパッケージ８１１が装着されている。
すなわち、前記複数個の発光素子は赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)と青色(Ｂ)発光素子である。
そして、前記パッケージ８１１の間には前記パッケージ８１１を駆動させるための駆動部８５１が装着されている。
ここで、前記パッケージ８１１それぞれには複数個の発光素子が実装されているので、このパッケージ８１１が装着された基板７００は一つの発光素子パッケージが実装された基板よりは空間活用側面から優秀である。
従って、図２９ａのように、本発明は複数個の発光素子が実装されているパッケージ８１１でバックライトユニットを構成することで、パッケージ８１１の間に駆動部８５１を位置させることができる。
結局、パッケージ８１１が装着された基板７００面の反対面全体に放熱手段７５０を取り付けられるため熱放出効率をアップすることができる。
すなわち、一つの発光素子がパッケージされたパッケージでバックライトユニットを構成すれば、本発明のバックライトユニットに比べて空間活用度が低下して駆動部を発光素子パッケージが装着された基板面の反対面に位置させることにより、放熱手段７５０の面積が縮まる。
本発明は具体的な例についてだけ詳述されてきたが、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能なことは当業者にとって明らかであり、このような変形及び修正は特許請求の範囲に属することは当然である。
従来の技術による側面光学レンズにおいて光の経路を示した図 図１の発光ダイオードパッケージの概略的な斜視図 従来の技術による発光ダイオードパッケージの発光分布図 従来の技術による光学レンズにおいてホットスポットが生成される原因の一つを説明するための図 従来の技術による発光ダイオードパッケージが印刷回路基板に実装されている断面図 従来の技術による発光ダイオードを液晶ディスプレイのバックライトユニットとして使用した概略的な断面図 本発明に係る光学レンズを介して光が進む経路を説明するための断面図 本発明に係る光学レンズを介して光が進む経路を説明するための断面図 本発明に係る光学レンズのガイド用延長部に反射構造が装着された状態において光が進む経路を説明するための 断面図 本発明に係る光学レンズの斜視図 本発明により複数個の凹溝が上部に形成された光学レンズを介して光が進む経路を説明するための断面図 本発明に係る光学レンズが装着された発光素子パッケージの概略的な断面図 本発明に係る光学レンズのガイド用延長部に発光素子パッケージの突出部が挿入されている状態を示した概略的な断面図 本発明に係る光学レンズが基板に装着されたパッケージの概略的な断面図 本発明に係るモールディング部に光学レンズ形状が形成されたパッケージの概略的な 断面図 本発明に係る光学レンズが装着された発光素子を用いたバックライトユニットの概略的な断面図 本発明に係る光学レンズが装着された発光素子を用いたバックライトユニットの概略的な断面図 本発明の一実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図 本発明の一実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図 本発明の一実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図 本発明の一実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図 本発明の一実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図 本発明の一実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージの概略的な断面図 本発明の一実施例による発光素子パッケージに三つの発光素子が実装された状態を示した概略的な平面図 本発明の一実施例による発光素子パッケージが長方形を有する概略的な平面図 図２０の発光素子パッケージにレンズが取り付けられた状態を示した概略的な平面図 本発明の他の実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図 本発明の他の実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図 本発明の他の実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図 本発明の他の実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図 本発明の他の実施例による光学レンズが装着された発光素子パッケージを製造するための概略的な平面図 図１７ｄ及び図２２ｄの工程において光学レンズ形状をさらに有するモールディング部が形成された発光素子パッケージの概略的な断面図 本発明に係る発光素子パッケージに発光素子が実装された状態を説明するための概略的な平面図 本発明に係る発光素子パッケージに発光素子が実装された状態を説明するための概略的な平面図 本発明に係る発光素子パッケージの搭載板形状を説明するための概略的な平面図 本発明に係る発光素子パッケージのリード形状を説明するための概略的な平面図 本発明に係る発光素子パッケージのリード形状を説明するための概略的な平面図 本発明に係る発光素子パッケージを用いたバックライトユニットの概略的な断面図 本発明に係る発光素子パッケージを用いた他のバックライトユニットの概略的な断面図 本発明により発光素子パッケージを用いたバックライトユニットの概略的な平面図 本発明により発光素子パッケージを用いたバックライトユニットの概略的な平面図
符号の説明
１００、３２１、３４１、３４２、４６０ : 光学レンズ
１０２、１３１、１３２、４６１ : 溝
１０７ : ガイド用延長部
１１０、２１０、２２０、３１１、３１２、３３１、３３２、４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、６１０ : 発光素子
１２０、３５０、９００ : 拡散板
１２１、２２１ : 反射構造
２１０: ヒートスラグ
２３０、４０１、４１０、６３１、６３２、６６０ : リード
２４０、４３０ : ワイヤ
２５０、２７０、４５０、４５１、６２０ : モールディング部
２６０ : 突出部
３００、３１０、７００ : 基板
４００、５００、６００ : 搭載板
４５２、８２１、８２２、８２３、８２４ : レンズ形状部
７５０ : 放熱手段
８０１、８０２ : パッケージ
８２０ : フィルム
８５１ : 駆動部

Claims (20)

  1. 少なくとも一つの発光素子が実装されている表面を含むボディと、前記ボディの表面に位置し前記発光素子をカバーする少なくとも１枚の光学レンズとを含んで構成された発光素子パッケージにおいて、
    前記光学レンズは前記発光素子から出射され屈折媒体を通過する光を屈折させる前記屈折媒体を含み、前記屈折媒体の上部にはさらに凹溝が形成され構成されていることを特徴とする発光素子パッケージ。
  2. 前記ボディは、搭載板を含んで構成されており、前記発光素子パッケージは、
    前記搭載板から所定距離離隔されている複数のリードと、
    前記搭載板の上部に接合された複数個の発光素子と、
    前記複数個の発光素子と前記複数個のリードを電気的に連結する連結部と、
    前記複数個の発光素子と複数個のリードの一部を包みながら形成されたモールディング部とを含んで構成される請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  3. 前記ボディは、複数個の延びている複数個のリードを有する搭載板を含んで構成されており、
    前記発光素子パッケージは、
    前記搭載板から所定距離離隔されている複数個のリードと、
    前記搭載板の表面に接合された複数個の発光素子と、
    前記複数個の発光素子と前記複数個のリードを電気的に連結する前記搭載板から所定距離離隔されている連結部と、
    前記複数個の発光素子と複数個のリードの一部を包みながら形成されたモールディング部とをさらに含んで構成される、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  4. 前記ボディは、
    ヒートシンクと、
    前記ヒートシンクの上部表面に形成された前記少なくとも一つの発光素子と、
    前記少なくとも一つの発光素子に電気的に連結された複数個のリードと、
    前記少なくとも一つの発光素子と前記リードの一部を包み、前記ヒートシンクの底部表面を露出させるモールディング部とを含んで構成される請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  5. 少なくとも一枚の光学レンズの表面は屈折されているか、あるいは曲面と傾斜面を含んで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  6. 前記少なくとも一枚の光学レンズの表面は膨らんだキャップ形状よりなっており、前記キャップの上部領域には凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  7. 前記少なくとも一枚の光学レンズは、前記モールディング部の物質と同一な物質でモールディングされ一体に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光素子パッケージ。
  8. 基板と、
    前記基板の上部に装着された複数個の発光素子パッケージと、
    前記発光素子パッケージの上部に位置し、前記複数のパッケージから出射され、前記複数の光学レンズを通過する光を屈折させる少なくとも一つの凹溝を上部に形成している複数枚の光学レンズと、
    前記複数枚の光学レンズの上部に形成された拡散板とを含んで構成される発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  9. 前記発光素子パッケージのそれぞれは、複数個の発光素子が実装されていることを特徴とする請求項８に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  10. 前記パッケージのそれぞれは、
    搭載板と、
    前記搭載板から所定距離離隔されている複数個のリードと、
    前記搭載板の上部に接合された複数個の発光素子と、
    前記複数個の発光素子と複数個のリードとを電気的に連結させる導電体と、
    前記複数個の発光素子と複数個のリードの一部を包みながら形成されたモールディング部とを含んで構成されることを特徴とする請求項９に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  11. 前記パッケージのそれぞれは、
    延長されている複数個のリードを有する搭載板と、
    前記搭載板から所定距離離隔されている複数個のリードと、
    前記搭載板の表面に接合された複数個の発光素子と、
    前記複数個の発光素子と前記搭載板から所定距離離隔されている複数個のリードを電気的に連結させる導電体と、
    前記複数個の発光素子と複数個のリードの一部を包みながら形成されたモールディング部とを含んで構成されることを特徴とする請求項９に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  12. 前記複数枚の光学レンズの表面は屈折されているか、あるいは曲面と傾斜面を含んで形成されていることを特徴とする請求項８に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  13. 前記複数枚の光学レンズは、
    前記モールディング部の物質と同一な物質でモールディングされ一体に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  14. 少なくとも一つのパッケージを駆動させるための少なくとも一つの駆動部をさらに装着していることを特徴とする請求項８に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  15. 前記発光素子パッケージのそれぞれは、
    四つの発光素子が実装された搭載板を含んでおり、
    前記搭載板の第１列に赤色発光素子と緑色発光素子が配置され、第２列に緑色発光素子と青色発光素子が配置されていることを特徴とする請求項９に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  16. 前記発光素子パッケージのそれぞれは、、
    三つの発光素子が実装された搭載板を含んでおり、
    前記搭載板の第１列に赤色発光素子が配置され、第２列に緑色発光素子と青色発光素子が配置されていることを特徴とする請求項９に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  17. 発光素子のそれぞれは、一列に所定距離離隔して搭載板の上部に接合されており、
    前記発光素子の光学レンズの上部表面には凹溝が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  18. 基板と、
    前記基板の上部に装着された複数個の発光素子パッケージと、
    前記発光素子パッケージのそれぞれから出射される光を屈折させ外部に出射させることができる面が形成されており、上部に凹溝が形成されている複数個の光学レンズ形状部が形成されており、前記発光素子パッケージそれぞれの上部に位置したフィルムと、
    前記フィルムの上部に位置する拡散板とを含んで構成された発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  19. 前記発光素子パッケージのそれぞれは、
    前記複数個の発光素子が実装されていることを特徴とする請求項１８に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
  20. 前記発光素子パッケージそれぞれの上部に実装されている光学レンズ形成部のそれぞれは凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の発光素子パッケージを用いたバックライトユニット。
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