KR100639186B1 - 백라이트용 발광 다이오드 패캐지 - Google Patents

백라이트용 발광 다이오드 패캐지 Download PDF

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Abstract

백라이트용 발광 다이오드 패캐지가 개시된다. 그러한 백라이트용 발광 다이오드 패캐지는 사방으로 둘러싸인 형상의 리플렉터와, 상기 리플렉터에 구비되어 그 하부는 상기 리플렉터의 저부에 노출되어 전원입력 및 방열기능을 수행하며, 그 상면에 R,G,B의 삼색칩이 각각 실장되는 리드 플레이트와, 그리고 상기 리드 플레이트와 일정 거리 떨어져 배치되며, 그 하부는 상기 리플렉터의 저부에 노출되어 전원이 입력되는 전극단자를 포함하며, 상기 R,G,B 칩으로부터 방출된 삼색광이 상기 리플렉터의 내에서 혼입되어 백색광을 이루고 패키지 장변으로는 보다 넓고 단변으로는 보다 좁은 지향각으로 방출되어 백색광을 이루어 도광판에 입사된다.
발광 다이오드, 삼색칩, 혼합거리, 도광판, 지향각, 열점, 다크스폿

Description

백라이트용 발광 다이오드 패캐지{LED PACKAGE FOR USE IN BACK-LIGHT UNIT}
도1(a) 및 도1(b)는 종래기술에 따른 백라이트용 발광 다이오드 패캐지의 광 혼합거리 및 빛의 지향각을 보여주기 위한 도면.
도2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트용 발광 다이오드 패캐지를 도시하는 분해 사시도.
도3 은 도2 의 측면도.
도4 는 도3 에 도시된 발광 다이오드 패캐지의 확대사시도.
도5 는 도4 의 "A-A 선" 단면을 도시하는 단면도.
도6 은 도4 의 저면도.
도7 은 도2 에 도시된 백라이트용 발광 다이오드 패캐지의 광 혼합거리 및 열점발생을 보여주기 위한 도면.
도8 은 도2 에 도시된 백라이트용 발광 다이오드 패캐지의 광 지향각을 보여주기 위한 도면.
도9 는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 서로 다른 크기를 갖는 칩이 실장된 발광 다이오드 패캐지를 도시하는 사시도.
도10 은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 리플렉터의 내측면 기울기가 서로 다르게 형성되는 발광 다이오드 패캐지를 도시하는 사시도.
본 발명은 백라이트용 발광 다이오드 패캐지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 R,G,B 삼색칩을 동일한 패키지에 실장하고 그 구조를 개선함으로써 도광판 입사에 유리한 지향각을 이루면서 광혼합 거리를 줄일 수 있고, 열방출 효과 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지에 관한 것이다.
일반적으로 액정 디스플레이장치는 두 개의 유리판 사이에 액정을 주입해 상하 유리판에 설치된 전극에 전원을 인가하여 각 화소에서 액정 분자배열이 변화, 영상을 표시하는 장치로서 크게 패널부, 구동부, 백라이트부로 이루어진다.
이러한 액정 표시장치는 그 자체가 비발광성이므로 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다. 이러한 문제로 인하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 정보 표시면에 균일하게 면조사하는 장치가 백라이트 유닛이다.
이러한 백라이트 유닛은 크게 도광판과 광원을 포함하여 구성되는 데 광원은 도광판 측면에서 광을 도광판 내로 입사하도록 배치되는 것이 일반적이며 주로 CCFL(냉음극관)을 사용하나 근래에는 긴 수명과 별도의 인버터(Invertor)를 필요로 하지 않는 장점의 발광 다이오드가 선호되고 있다. 특히 R,G,B 삼원색을 모두 포함하여 색 선명도가 뛰어난 장점으로 고화질 제품의 광원으로 발광 다이오드의 사용이 더욱 요구되고 있다.
발광 다이오드의 액정 디스플레이 백라이트 광원 적용은 일단 필요 광도를 확보토록 발광 다이오드의 수량을 결정하는데 경제성을 고려 최소의 발광다이오드 수량으로 최적의 광효율 발하도록 도광판의 측면을 따라 복수 배치된다.
그러한 배치는 가능한 발광다이오드를 도광판에 밀착시켜 높은 광효율을 낼 수 있겠으나, 도광판 내에서 잘 혼합되고 혼색된 균일한 휘도의 백색광 분포를 이루기 위해서는 발광다이오드는 도광판으로부터 일정 거리의 유격을 두어야 한다.
이러한 유격은 결국 광효율을 낮추어 더 많은 발광 다이오드의 배치가 요구되거니와 액정 디스플레이 판넬의 외곽 크기를 키우게 되는 단점도 있다.
반대로 유격을 줄이기 위해서는 도광판내 균일한 광 분포 때문에 필요 이상의 발광 다이오드를 촘촘히 배치하여야 하는 이중성을 가진다.
한편으로는 발광 다이오드 칩은 사용 가능한 형태로 패키지 되어져야하는데 그 패키지 설계에 따라 도광판과의 유격과 도광판내의 광분포를 개선할 수 있다.
이것은 패키지의 형상과 재료에 따라 만들어지는 발광 다이오드의 광효율과 지향특성을 조절할 수 있기 때문이다. 즉, 도광판과의 유격을 줄이고 발광 다이오드의 배치 수량도 줄이면서 광혼합과 광효율을 높이는 패키지 설계가 필요하다.
도광판과의 작은 유격내에서 이웃하는 패키지와 광혼합을 위해 보다 넓은 지향각이 필요하지만 도광판내 입사되는 광과 입사된 광의 효율을 높이기 위해서는 보다 좁은 지향각이 필요하다.
이 점에서 패키지를 통한 발광 다이오드의 발산광은 도광판의 길이에 대한 축으로는 넓은 지향각과 두께에 대한 축으로는 좁은 지향각을 이루도록 하는 것이 바람직하다. 이는 일정 광속에 대한 지향 특성이 광도와 반비례하는 점에 기인한 다.
도1(a)에는 이러한 발광 다이오드 패캐지의 일예가 도시된다. 도시된 바와 같이, 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색을 표현하는 각각의 패캐지(3a,3b,3c)들을 케이스(2)상에 별도의 패키지 형태로 구비하여 일정한 순서로 배열한다.
그리고, 각각의 R,G,B 패캐지(3a,3b,3c)에는 발광 다이오드칩(도시안됨)들을 구비하며, 이 발광 다이오드칩으로부터 방출된 빛은 도광판(1)으로 입사되어 액정 판넬을 조사하게 된다.
이때, 각 패캐지(3)로부터 방출된 빛이 X축 방향으로 소정 각도의 지향각(θ1)을 유지하여 일정 거리(d1)를 진행한 후, 일정 지점(P)에서 서로 혼합되므로 삼색광이 백색광으로 변환된다.
따라서, 백색광으로 변환된 광이 도광판(1)을 통과하여 액정판넬을 조사함으로써 일정 휘도 및 광도를 갖을 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 백라이트용 발광 다이오드 패캐지는 각각의 발광 다이오드로부터 빛을 발광하여 일정 거리 도달 후 각각의 빛이 서로 혼합되어 백색광으로 전환되므로 광 혼합거리가 증가함으로써 결국 백라이트 유닛의 크기를 증가시킬 수 있는 문제점이 있다.
또한, 패캐지(3)로부터 조사되는 빛은 지향각이 좁게 형성됨으로 다크 스폿(Dark spot)현상이 발생하게 된다.
도1b 에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(3)로부터 조사되는 빛의 Y축의 광 지향각(θ2)이 클 경우, 패널 전반부에 열점현상(Hot Spot)이 발생하게 되는 문제 점이 있다.
그리고, 종래의 발광 다이오드 패캐지는 핀타입, 걸 타입, 제이타입 등의 비교적 커다란 몸체를 가짐으로써 백라이트의 크기를 증가시키는 문제점이 있다.
한편, 이러한 기술분야의 선행기술로서 어드밴스드 옵토 일렉트로닉 테크놀로지사가 출원하여 공개된 특허2003-0097574(공개번호)가 게시되는바, 이 발명에서는 제1 발광 다이오드 결정입자, 제2 발광 다이오드 결정 입자 및 제3 발광 다이오드 결정입자를 포함하는 발광 다이오드 패캐지를 제공하고 있다.
또한, 고하 컴파티가 출원하여 공개된 특허2001-0064820(공개번호)에는 지향특성이 균일하고, LED 소자 사이에 어긋남이 적으며, 소형화를 도모한 측면 발광형 LED 램프를 제공하고 있다.
그러나, 이러한 종래기술에 있어서도, 패캐지의 크기 및 광 혼합거리가 증가하고, 열점현상 등이 발생하는 문제점이 여전히 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 삼색칩을 단일 패캐지에 구비함으로써 삼색광의 혼합거리를 최소화 할 수 있는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 리드리스(Leadless Type)의 패캐지를 적용함으로써 크기를 줄여 도광판의 두께를 최소화할 수 있는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지를 제공하는데 있다.
그리고, 하프 에칭 기법을 사용하여 방열판을 외부로 돌출시켜 열방출 효과 를 증대하고 신뢰성을 향상시킬 수 있는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지를 제공하는데 있다.
또한, 패캐지의 지향각을 조절함으로써 액정판넬에 발생하는 열점현상 및 다크 포인트의 발생을 방지할 수 있는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지를 제공하는데 있다.
상기에서 언급한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 사방으로 둘러싸인 형상의 리플렉터와; 상기 리플렉터에 구비되어 그 하부는 상기 리플렉터의 저부에 노출되어 보조전극단자 및 방열판을 형성하여 전원입력 및 방열기능을 수행하며, 그 상면에 R,G,B의 삼색칩이 각각 실장되는 리드 플레이트와; 그리고 상기 리드 플레이트와 일정 거리 떨어져 배치되며, 그 하부는 상기 리플렉터의 저부에 노출되어 전원이 입력되는 전극단자를 포함하며, 상기 R,G,B 칩으로부터 방출된 삼색광이 상기 리플렉터 내부에서 혼입되어 백색광을 이루고 패키지 장변으로는 보다 넓고 단변으로는 보다 좁은 지향각으로 방출되어 백색광을 이루어 도광판에 입사되는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 백라이트용 발광 다이오드 패키지를 상세하게 설명한다.
도2 및 도3 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지(10)는 도광판(12)의 일측에 배치되어 광원으로서 기능을 수행한다.
즉, 케이스(20)상에 일열로 배치된 복수개의 발광 다이오드 패캐지(10)는 전 원 인가시 각각 백색광이 방출되며, 방출된 광은 도광판(12)으로 입사하여 반사판(14) 및 확산 시트(16) 등을 통하여 액정판넬(18)로 공급되는 구조를 갖는다.
그리고, 상기 발광 다이오드 패캐지(10)들은 각각 도4 내지 도6 에 도시된 바와 같이, 4면이 X축 및 Y축 리플렉터(40,42)로 구성된 리플렉터(22)에 의하여 포위된 상태로 위치한다.
상기 리플렉터(22)의 내측으로는 리드 플레이트(24)가 몰딩되어 고정된 자세를 갖는다. 이 리드 플레이트(24)에 R,G,B 삼색칩(26a,26b,26c)이 각각 실장된다.
상기 리플렉터(22)에 고정되는 전극단자(28a,28b,28c)들은 각각 상기 해당하는 칩들(26a,26b,26c)과 서로 연결된다.
이러한 구조를 갖는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지에 있어서, 상기 리플렉터(22)는 몰딩방법에 의하여 대략 육면체 형상을 갖도록 성형된다.
그리고, 상기 R,G,B 삼색칩(26a,26b,26c)들은 청색칩(26a)의 경우 450-480㎚, 녹색칩(26b)의 경우 500-530㎚, 적색칩(26c)의 경우 600-635㎚의 파장대 영역의 빛을 방출하는 칩들이 사용된다.
또한, R,G,B 삼색칩(26a,26b,26c)들은 리플렉터(22)에 의하여 둘러싸인 동일 공간내에 배치된 상태이다. 따라서, 상기 R,G,B 삼색칩(26a,26b,26c)으로부터 방출된 광은 짧은 거리 이내에서 서로 혼합되어 일정 지점(P;도7)에서 백색광을 이루어 도광판(12)으로 입사될 수 있다.
결국, 백색광을 구현하기 위한 발광 다이오드(26)의 광 혼합거리(D1)를 줄일 수 있음으로 백라이트 유닛의 크기를 소형화 할 수 있다.
다시, 도4, 도7 및 도8 을 참조하면, 상기 리플렉터(22)는 광의 X축 지향각(θ2)을 제어하기 위한 X축 리플렉터(40)와, X축 리플렉터(40)와 수직방향으로 형성되어 광의 Y축 지향각(θ1)을 제어하기 위한 Y축 리플렉터(42)가 형성된다.
이러한 X축 및 Y축 리플렉터(40,42)에 있어서, 상기 X축 리플렉터(40)의 높이는 낮게 형성하고, Y축 리플렉터(42)의 높이는 높게 형성한다.
따라서, 도7 에 도시된 바와 같이 삼색칩(26a,26b,26c)으로 부터 빛이 발광되는 경우 빛은 X축 리플렉터(40)의 높이가 낮게 형성되므로 X 축방향, 즉 장변으로보다 넓은 각도로 발산됨으로써 X축 지향각(??2)이 보다 확대될 수 있다. 결과적으로, X 축 방향으로 확대된 빛은 도광판(12)에 입사되어 액정 패널로 공급됨으로써 액정 패널에 발생할 수 있는 다크 스폿(Dark Spot)의 발생을 방지할 수 있다.
또한, X축 지향각(θ2)이 넓게 확대되므로 발광 다이오드 패캐지(10)가 담당하는 도광부(12)의 구역이 넓게 형성됨으로써 발광 다이오드(26)간의 간격(D2)을 넓게 형성할 수 있어 발광 다이오드(26)의 수를 줄일 수 있다.
그리고, 상기 Y축 리플렉터(42)의 높이는 상대적으로 낮게 형성되어 발광 다이오드(26)로부터 방사된 빛은 Y축 방향, 즉 단변으로 좁은 각도의 Y축 지향각(θ1)을 유지하여 진행된다.
즉, 도8 에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(26)로부터 빛이 발광되는 경우, 발광된 빛은 좁게 형성된 Y축 리플렉터(42)의 사이를 통하여 반사됨으로써 도광판(12)에 대하여 수직방향으로 입사되고, 이때, 빛의 Y축 지향각(θ1)을 축소시 킬 수 있다.
따라서, Y 축 지향각(θ1)이 넓은 경우 액정패널의 전반부에서 발생할 수 있는 열점 현상(Hot Spot)을 방지할 수 있다.
또한, 도10 에 도시된 바와 같이 패캐지(60)의 내부에 반사경의 기능을 수행하는 X축 및 Y축 리플렉터(62,64)을 형성하고, 이 X축 및 Y축 리플렉터(62,64)의 내측면 기울기를 조절함으로서도 이와 같은 열점현상을 방지할 수 있다.
즉, 양측 리플렉터(62,64)의 내측 기울기를 서로 다르게 형성함으로서 발광 다이오드(66)로부터 발광된 빛이 이 리플렉터(62,64)의 내측에 반사될 때 도광판으로 입사되는 빛들을 효과적으로 제어할 수 있다.
한편, 상기 R,G,B 삼색칩(26a,26b,26c)이 실장되는 상기 리드 플레이트(24)는 도4 및 도5 에 도시된 바와 같이 리드리스 타입(Leadless Type)의 리드 플레이트(24)가 적용된다.
즉, 리드 플레이트(24)의 단부를 리플렉터(22)의 외부로 돌출시키지 않고 다이아몬드 블레이드 등의 도구를 이용하여 절단함으로써 제조하게 된다. 따라서, 리드 플레이트(24)의 단부가 외부로 돌출되지 않음으로서 크기를 줄일 수 있다.
그리고, 상기 리드 플레이트(24)의 하부(34,36) 및 전극단자(28a,28b,28c)의 하부(30a,30b,30c)는 하프 에칭기법(Half etching)에 의하여 각각 에칭됨으로서 리플렉터(22)의 외부로 노출될 수 있다.
즉, 상기 리드 플레이트(24)의 일측 하부는 에칭방법에 의하여 리플렉터(22)의 저부(23)에 노출됨으로써 보조전극단자(36)를 형성하고, 중간부는 방열판(34)을 형성한다. 또한, 전극단자(28a,28b,28c)의 하부(30a,30b,30c)도 각각 에칭됨으로써 리플렉터(22)의 저부에 노출되어 외부 전원이 입력가능하다.
결과적으로, 에칭된 면과 사출 리플렉터를 제외한 리드프레임 전 후면을 모두 노출하고 측면은 모두 사출면에 잠기는 구조를 갖는다.
그리고, 상기 전극단자(28a,28b,28c)와 리드 플레이트(24)는 와이어(32)에 의하여 전기적으로 서로 연결된 상태이다.
따라서, 상기 전극단자(28a,28b,28c) 및 보조전극단자(36)를 통하여 전원이 인가됨으로써 발광 다이오드(26)가 발광하게 된다.
이와 같은 하프 에칭방법에 의하여 에칭된 발광 다이오드 패캐지(10)는 이너패드(38)와의 접착력을 강화시킬 수 있으며, 마이크로 크랙이나 습기의 유입을 효과적으로 차단할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도9 에는 본 발명의 바람직한 다른 실시예로써 R,G,B 삼색칩(52,54,56)의 크기를 서로 다르게 구현한 것이 도시된다.
즉, R,G,B 각각의 칩(52,54,56)은 그 스팩에 따라 나오는 광출력이 다르다. 따라서, 색재현성이 좋은 백색을 구현하기 위하여 각 칩(52,54,56)에 대해 백색구현에 적절한 광출력이 나올 수 있도록 칩의 스팩을 달리 하는 것이 요구된다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예로써 R,G,B 각각의 칩의 크기를 서로 다르게 형성함으로서 광출력을 서로 달리하게 된다. 이러한 광출력의 차이로 인하여 보다 용이하게 백색광을 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트용 발광 다이오드는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, R,G,B 삼색칩을 단일 패캐지에 구비함으로써 삼색광의 광 혼합거리를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 리드리스(Leadless Type)의 패캐지를 적용함으로써 크기를 줄여 도광부의 두께를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 하프 에칭 기법을 사용하여 방열판을 외부로 돌출시켜 열방출 효과를 증대하고 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
넷째, 패캐지의 X축 및 Y축의 지향각을 조절함으로써 액정판넬에 발생하는 열점현상 및 다크 포인트의 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 제조공정이 간단하여 생산성을 높일 수 있고 광지향 특성을 조절함으로서 색조합 및 고른 휘도를 얻을 수 있는 장점이 있다.
이상을 통해서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (7)

  1. 사방으로 둘러싸인 형상의 리플렉터와;
    상기 리플렉터에 구비되어 그 하부는 상기 리플렉터의 저부에 노출되어 보조 전극단자 및 방열판을 형성하여 전원입력 및 방열기능을 수행하며, 그 상면에 R,G,B의 삼색칩이 각각 실장되는 리드 플레이트와; 그리고
    상기 리드 플레이트와 일정 거리 떨어져 배치되며, 그 하부는 상기 리플렉터의 저부에 노출되어 전원이 입력되는 전극단자를 포함하며,
    상기 R,G,B 칩으로부터 방출된 삼색광이 상기 리플렉터 내부에서 혼입되어 백색광을 이루고 패키지 장변으로는 보다 넓고 단변으로는 보다 좁은 지향각으로 방출되어 백색광을 이루어 도광판에 입사되는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 리플렉터는 장변(X축 방향)의 지향각을 확대시키는 X축 리플렉터와, 상기 X축 리플렉터의 직교방향으로 형성되며 X축 리플렉터 보다 높게 형성되어 단변( Y축 방향)의 지향각을 축소시키는 Y축 리플렉터를 포함하는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 리드 플레이트의 각 단부는 상기 리플렉터의 외부로 돌출되는 것이 방지되는 리드리스 방식을 포함하는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서, 상기 리드 플레이트 및 전극단자는 하프에칭방법에 의하여 에칭되는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 삼색칩의 크기를 서로 다르게 형성함으로써 용이하게 광출력량을 조절할 수 있는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 리플렉터의 내측면은 서로 다른 기울기를 갖도록 형성되는 백라이트용 발광 다이오드 패캐지.
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