KR100585915B1 - 발광 다이오드 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 색 필름을 이용하여 제조하는 발광 다이오드 소자에 관한 것으로서, 기판에 실장된 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩을 측면에서 둘러싸는 반사기와, 상기 반사기의 상부에 설치되며 형광체를 함유하는 색필름 및 상기 색필름의 상부에 설치되는 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 소자에 관한 것이다.

본 발명에 따른 발광 다이오드 소자는 입사광의 일부를 흡수해서 흡수한 광의 파장과는 다른 파장을 가지는 광을 발광할 수 있는 색 필름을 이용하므로 간단한 소자 구조로 백색을 구현하는 것이다.

색 필름, 형광체, 발광 다이오드

Description

발광 다이오드 소자{Light emitting diode}

도1는 종래의 탑형 발광 다이오드 소자의 일례를 도시하는 단면도

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 소자의 단면도

도3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 소자의 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 10: 기판

2, 20: 리드

3, 30: 반사기

4, 40: 발광 다이오드 칩

5, 50: 와이어

70: 색 필름

80: 블랙 매트릭스

90a, 90b: 투명 수지

본 발명은 색 필름을 이용하여 제조하는 발광 다이오드 소자에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 형광체를 함유함으로써 입사광의 일부를 흡수해서 흡수한 광의 파장과는 다른 파장을 가지는 광을 발광할 수 있는 색 필름을 설치하여 여러 가지 색깔을 용이하게 출광하는 발광 다이오드 소자에 관한 것이다.

발광 다이오드는 화합물 반도체의 PN 접합 다이오드로 전압을 인가하여 빛을 발광하는 발광 소자로서, 일반적으로 사용 목적에 따라 고광도, 초소형 및 박형의 특징을 가진 칩 LED(light emitting diode), 탑 LED, 초고광도 고내습성, 내열성 옥외 디스플레이 또는 전광판 등에 사용되는 램프 LED등으로 나뉜다.

종래의 발광 소자 중 발광 다이오드 칩을 이용한 탑형 발광 다이오드 소자는 도1과 같으며 개구부가 형성된 반사기(3)가 리드(2)가 설치된 기판(1)에 부착되고, 개구부 내의 기판에 발광 다이오드 칩(4)을 실장하여 개구부를 통해 광을 출광하는 구조이며, 반사기의 내부에는 액상 에폭시를 주입하여 몰드 성형부(6)를 형성한다. 이때 백색 또는 중간색을 발광하는 발광 다이오드 소자를 구현하기 위해서는 상기의 액상 에폭시에 여러 가지 발광 특성을 가지는 형광체를 포함시킨다.

상기의 탑형 발광 다이오드 소자에서 발광 다이오드 칩으로부터 광이 방출되면 그 중 일부는 몰드 성형부를 그대로 통과하고, 일부는 형광체에 의해 녹색에서 적색에 이르는 가시광선으로 발광 파장이 변환되어, 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 광과 변환된 광이 조합됨으로써 백색광 또는 중간색 광이 형성된다.

그러나, 종래의 탑형 발광 다이오드는 액상 에폭시를 사용하기 때문에 경화 시간이 길어, 발광 다이오드 소자의 생산 수율이 감소되며, 백색 또는 중간색을 출광하는 발광 다이오드 소자를 제조할 때 액상 에폭시 수지 내에 형광체를 함유시키면 형광체는 에폭시 내에 임의의 방향을 향하여 산재될 뿐만 아니라, 형광체의 비중이 높아 시간이 지남에 따라 발광 다이오드 칩 근처에 모이게 되므로 광의 투과율을 떨어뜨려 발광 다이오드 칩에서 방출되는 광의 휘도를 저하시키는 문제점이 발생한다.

또한, 백색 또는 중간색 발광 다이오드 소자에 있어서, 발광 다이오드 칩의 상부에 형광체가 혼합된 에폭시를 도포하기 때문에 형광체의 균일한 혼합이 어려워 하나의 인쇄회로기판에서 제작되는 각각의 발광 다이오드 소자에서 방출되는 색뿐만 아니라 한번의 공정에서 제작되는 개별 발광 다이오드 소자 사이에서도 방출되는 색이 분산되는 등의 문제점이 발생한다.

또한, 액상 에폭시는 표면 장력에 의해 반사기의 내벽을 타고 오르기 때문에 몰드 성형부의 상면이 평탄하게 형성되기 어려워, 이에 의해 발광 다이오드 칩으로부터 방출된 광이 몰드 성형부 상면에서 난반사를 일으켜 휘도가 저하되고, 상부 표면이 평평하지 않아 개별 패키지마다 그 높이가 서로 다르게 되어 패키지 성능이 저하된다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 형광체가 균일하게 분포된 색 필름을 이용하여 발광 소자를 패키지 하므로 고휘도의 광을 방출하는 발광 다이오드 소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 매우 용이한 작업 공정으로 생산 수율 및 양품율을 향상시킨 발광 다이오드 소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 발광 다이오드 소자의 패키지 상부면을 평탄화시킬 뿐만 아니라 개별 패키지의 높이를 일정하게 형성할 수 있도록 함으로 패키지 성능 및 제품의 신뢰성을 향상시킨 발광 다이오드 소자를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명은 기판에 실장된 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩을 측면에서 둘러싸는 반사기와, 상기 반사기의 상부에 설치되며 형광체를 함유하는 색필름 및 상기 색필름의 상부에 설치되는 블랙 매트릭스를 포함하는 발광 다이오드 소자이다.

또한, 본 발명은 기판에 실장된 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩을 측면에서 둘러싸는 반사기와, 상기 발광 다이오드 칩의 상부에 설치되며 형광체를 함유하며, 상기 반사기의 내측에 설치되는 색필름을 포함하며, 상기 색필름의 상하부에 배치되는 투명수지를 포함하는 발광 다이오드 소자이다.

본 발명의 상기 발광 다이오드 칩은 청색 발광 다이오드 칩이며, 상기 색필름은 황색 발광하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 색 필름은 입사광의 일부를 흡수해서 흡수한 광의 파장과는 다른 파장을 가지는 광을 발광할 수 있는 것을 특징으로 하며, 상기 색 필름은 (Y, Gd, Ce)-Al-O계 형광체를 포함한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

본 발명에 따른 발광 다이오드 소자에 사용되는 색 필름(70)은 광을 통과하는 일반적인 수지(PVC 계열 등)에 형광체 또는 염료를 혼합 확산시켜 얇은 필름 형 태로 제조한 것으로 광을 통과시키면 입사된 입사광의 일부를 흡수해서 흡수한 광의 파장과는 다른 파장을 가지는 광으로 발광하여 색을 변환하는 기능을 수행한다. 이때 색 필름에 함유되는 형광체 또는 염료는 YAG계 또는 오소실리케이트 계열의 형광체를 사용할 수 있으며, 원하는 색을 얻기 위하여 필요에 따라 여러 가지 형광체를 선택하여 사용할 수 있다.

예를 들어 (Y, Gd, Ce)-Al-O계 형광체를 함유시킨 황색의 색 필름을 제조한 경우, 이러한 색 필름에 청색 발광 다이오드 칩에서 출광되는 청색 파장 450nm 내지 475nm의 광을 입사시키면 입사된 광은 색 필름을 통과하면서 파장 천이를 발생시켜 백색으로 색 변환하게 된다.

도2 및 도3는 본 발명에 따른 발광 다이오드 소자를 설명하기 위한 도면이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탑형 발광 다이오드 소자의 단면도이다. 본 실시예에 따른 발광 다이오드 소자는 인쇄회로기판(10) 위에 마련된 한 쌍의 리드(20a, 20b) 중의 일측 리드(20a)에 발광 다이오드 칩(40)이 실장 되고, 상기 발광 다이오드 칩은 전도성 와이어(50)를 통해 타측의 리드(20b)와 연결되며, 발광 다이오드 칩으로부터 출광되는 광을 반사하는 반사기(30)가 발광 다이오드 칩의 측면 방향으로 발광 다이오드 칩을 둘러싼다. 이때 발광 다이오드 칩은 적외선 영역에서부터 자외선 영역의 빛을 발광하는 발광 다이오드 칩 중에서 선택적으로 채택 가능하다.

한편, 반사기(30)는 리드(20a, 20b) 및 그 상부에 실장된 발광 다이오드 칩(40)을 수용시키는 개구부를 구비하며. 이러한 반사기(30)는 인쇄회로기판(10)과 일체로 제작되거나 별개로 제작된 후 인쇄회로기판(10)과 접착시킬 수 있다. 반사기의 개구부를 형성하는 내면은 소정의 경사면을 이루고 있어 발광 다이오드 칩에서 출광되는 광이 상향 반사된다. 광의 효과적이 반사를 위해 반사기의 내면에 반사 물질 혹은 반사판을 부가시킬 수 있다.

상기의 발광 다이오드 칩 및 반사기의 상부에는 발광 다이오드 칩으로부터 출광되는 광이 통과하는 색 필름(70)이 설치된다. 이때 발광 다이오드 칩과 색 필름 사이는 빈 공간으로 형성될 수도 있고, 투명 수지로 채워질 수도 있다. 이때 상기의 색 필름(70)은 반사기(30)의 상부에 설치되어 발광 다이오드 칩(40), 전도성 와이어(50) 및 리드(0a, 20b)를 밀봉한다.

상기 색 필름의 상부에는 블랙 매트릭스(80)가 설치된다. 상기의 블랙 매트릭스는 발광 다이오드 칩으로부터 광이 출광되는 경로 외의 영역에 설치되어 불필요한 광을 차단한다.

상기에 서술한 바와 같이 본 실시예에 따른 탑형 발광 다이오드 소자는 반사기 내의 인쇄회로기판 위에 발광 다이오드 칩이 실장 되며 발광 다이오드 칩의 상부에 색 필름이 위치하게 되고, 발광 다이오드 칩과 색 필름은 원하는 색을 발광시키기 위해서 여러 가지 조합으로 선택될 수 있다.

예를 들어 발광 다이오드 칩을 450nm 내지 475nm의 청색 파장을 출광하는 청색 발광 다이오드 칩으로 하고, 색 필름을 (Y, Gd, Ce)-Al-O계 형광체를 함유시킨 황색 색 필름으로 하면, 청색 발광 다이오드 칩에서 출광되는 광이 색 필름에 입사 되어 광은 색 필름을 통과하면서 파장 천이를 발생시켜 백색으로 색 변환하게 되어 간단한 소자 구조로 백색을 출광하는 발광 다이오드 소자를 제조하게 된다.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탑형 발광 다이오드 소자의 단면도이다. 본 실시예에 따른 발광 다이오드 소자는 인쇄회로기판(10) 위에 마련된 한 쌍의 리드(20a, 20b) 중의 일측 리드(20a)에 발광 다이오드 칩(40)이 실장 되고, 상기 발광 다이오드 칩은 전도성 와이어(50)를 통해 타측의 리드(20b)와 연결되며, 발광 다이오드 칩으로부터 출광되는 광을 반사하는 반사기(30)가 발광 다이오드 칩의 측면 방향으로 발광 다이오드 칩을 둘러싼다. 이때 발광 다이오드 칩은 적외선 영역에서부터 자외선 영역의 빛을 발광하는 발광 다이오드 칩 중에서 선택적으로 채택 가능하다.

상기의 반사기의 내부는 소정 높이까지 투명 수지(90a)로 채워지며, 반사기 내의 투명 수지(90a) 상부에 색 필름(70)이 설치되고, 상기 색 필름의 상부는 다시 투명 수지(90b)로 도포된다.

상기와 같은 탑형 발광 다이오드 소자는 반사기 내의 인쇄회로기판 위에 발광 다이오드 칩이 실장 되며 반사기 내부의 발광 다이오드 칩의 상부에 색 필름이 위치하게 되어, 발광 다이오드 칩과 색 필름을 여러 가지 조합으로 선택하므로 원하는 색을 발광시킬 수 있을 뿐만 아니라 색 필름의 상하부에 투명 수지가 위치하므로 색 필름이 효과적으로 보호된다.

이하에서는 본 발명에 따른 발광 다이오드 소자의 작용을 설명한다. 외부의 전원이 리드(20a, 20b)를 통해 발광 다이오드 칩(40)에 공급되면 발광 다이오드 칩(40)은 그 고유의 파장을 가지는 광을 발생시킨다. 발생되는 광은 각 실시예의 구조상 상부를 향해 진행하고 그 경로 상에 존재하는 색 필름(70)에 입사된다. 색 필름에 입사된 광은 색 필름을 통과하면서 파장 천이를 일으켜 입사광과는 다른 파장의 광을 출광하는 색 변환을 일으킨다.

종래에는 발광 다이오드 칩에서 발생되어 진행하는 광이 형광체가 혼합된 몰드 성형부를 통과하면서 색 변환을 하기 때문에 몰드 성형부에 형광체가 균일하게 분포하지 못하여 광의 투과율을 떨어뜨려 발광 다이오드 칩에서 방출되는 광의 휘도를 저하시키는 경우가 많다. 그런데, 본 발명에 따르면 형광체가 균일하게 분포한 색 필름을 통과하면서 광의 색 변환이 일어나므로 고휘도의 균일한 색분포를 얻을 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 발광 다이오드 소자는 색 필름 내에 형광체가 균일하게 분포하므로, 형광체 분포의 오차에서 발생하는 불량을 제거할 수 있다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 발광 다이오드 소자는 간단한 공정으로 제조할 수 있어 작업이 용이하며 생산성을 향상시킬 수 있고, 생산 단가를 감소시키는 효과가 있고, 구조가 간단하여 양품율을 증가시킨다.

또한 본 발명의 본 발명의 발광 다이오드 소자는 패키지 상부면을 평탄화시킬 뿐만 아니라 개별 패키지의 높이를 일정하게 형성할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 기판에 실장된 발광 다이오드 칩과,

   상기 발광 다이오드 칩을 측면에서 둘러싸는 반사기와,

   상기 반사기의 상부에 설치되며 형광체를 함유하는 색필름 및

   상기 색필름의 상부에 설치되는 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 소자.
2. 삭제
3. 기판에 실장된 발광 다이오드 칩과,

   상기 발광 다이오드 칩을 측면에서 둘러싸는 반사기와,

   상기 발광 다이오드 칩의 상부에 설치되며 형광체를 함유하며, 상기 반사기의 내측에 설치되는 색필름을 포함하며, 상기 색필름의 상하부에 배치되는 투명수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 소자.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩은 청색 발광 다이오드 칩이며, 상기 색필름은 황색 발광하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 소자.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 색 필름은 입사광의 일부를 흡수해서 흡수한 광의 파장과는 다른 파장을 가지는 광을 발광할 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 소자.
6. 제4항에 있어서, 상기 색 필름은 (Y, Gd, Ce)-Al-O계 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 소자.

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