KR101064771B1 - 엘이디 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빛이 출사되는 베이스 하우징의 상측에 확산층이 형성되어 균일한 광원을 확보할 수 있는 백라이트 장치용 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는 제1 및 제2전극라인이 형성된 인쇄회로기판; 중앙에는 장착 홀이 형성되며 상기 인쇄회로기판 위에 실장되는 베이스 하우징; 상기 베이스 하우징의 장착 홀에 실장되며, 상기 제1 및 제2전극라인에 접촉되어 빛을 발하는 발광 칩; 상기 발광 칩을 외부 환경으로부터 밀봉시키기 위한 밀봉층; 및 상기 발광 칩으로부터 출사되는 빛을 확산시키기 위하여 상기 베이스 하우징과 밀봉층의 상면에 형성되는 확산층;을 포함하여, 상측으로 출사되는 빛이 균일하게 확산될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구조의 본 발명의 LED 패키지는 발광 칩에서 출사되는 빛이 확산층에 포함된 산화물에 의해 산란되어 상측으로는 넓은 범위에서 균일한 빛이 출사되며, 간단한 구조와 제조 공정에 의해 출사되는 빛을 효율적으로 확산시킬 수 있다.

백라이트, LED 패키지, 발광칩, 확산층, 균일도

Description

엘이디 패키지{LED package}

본 발명은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빛이 출사되는 베이스 하우징의 상측에 확산층이 형성되어 균일한 광원을 확보할 수 있는 백라이트 장치용 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.

일반적으로 발광다이오드(이하, 'LED'라 함)란 반도체에 전압을 가해 발생되는 전기장 발광 현상을 이용하여 빛을 발생시키는 소자를 말하며, 근래 액정디스플레이(LCD ; liquid crystal display)의 백라이트 유닛으로 LED를 이용한 것이 널리 사용되고 있다.

여기서, 상기 LED는 p형 반도체 결정과 n형 반도체 결정이 서로 접합된 구조를 갖는 전-광 변환형의 반도체 소자이고, 전기 신호를 빛으로 변환시키는 특성 때문에 각종 디스플레이용 광원 소자로 사용되고 있다. 또한, 상기 LED의 광 효율은 패키지의 반사 구조에 의해서 결정되고, 신뢰성은 패키지를 포함하는 리드 프레임 구조로부터의 열 방출 능력과 외부로 출사되는 빛의 휘도, 휘도의 균일성 등에 의해서 결정된다.

종래의 기술에 따른 LED 패키지의 일반적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같 이, 제1,2전극라인(11,12)이 형성된 인쇄회로기판(10) 상부에 장착 홀이 형성된 베이스 하우징(20)이 안착되고, 상기 베이스 하우징의 장착 홀 내부에 발광 칩(30)이 상기 제1,2전극라인(11,12)에 접촉되도록 안착되며, 상기 발광 칩(30)의 상측은 봉지재를 이용한 밀봉층(40)이 형성되는 구조를 이룬다.

일반적으로 LED 에서는 좁은 발광 면적과 직진성에 의해 점광원의 빛이 출사되는데, 이러한 특성으로 인하여 상기와 같은 구조의 LED 패키지에서는 점광원에 의한 눈부심을 유발한다. 특히, 상기와 같은 구조의 LEd 패키지가 백라이트 장치의 광원으로 사용될 경우 빛의 균일도를 저하시키게 되므로 점광원을 면광원으로 효율적으로 전환시키기 위하여 별도의 확산 시트들이 더 구비되어 백라이트 장치의 전체적인 두께가 두꺼워지는 등의 제품의 신뢰성에 문제가 발생한다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 밀봉층을 형성하는 상기 봉지재에 광 확산을 위한 유기, 무기 비드를 혼합하여 패키징하거나 밀봉층의 상측에 렌즈를 사용하여 빛을 넓게 퍼지게 하는 방법을 사용기도 한다.

그러나 상기와 같이 광 확산 비드를 봉지재에 혼합하는 경우에도 점광원의 특성을 완전히 개선시킬 수는 없으며, 별도의 렌즈를 사용하는 경우 두께가 두꺼워지거나 구조가 복잡해지는 문제점이 존재한다.

LED 패키지에서 출사되는 빛은 점광원의 특성을 나타내는 것으로, 백라이트 장치의 광원으로 사용되는 경우 제품의 신뢰성 향상을 위하여 면광원으로 전환시켜야 하는 문제점이 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구조와 제조 공정이 간단하면서 발광 칩에서 출사되는 빛을 넓고 균일하게 효율적으로 확산시킬 수 있는 LED 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지는 제1 및 제2전극라인이 형성된 인쇄회로기판; 중앙에는 장착 홀이 형성되며 상기 인쇄회로기판 위에 실장되는 베이스 하우징; 상기 베이스 하우징의 장착 홀에 실장되며, 상기 제1 및 제2전극라인에 접촉되어 빛을 발하는 발광 칩; 상기 발광 칩을 외부 환경으로부터 밀봉시키기 위한 밀봉층; 및 상기 발광 칩으로부터 출사되는 빛을 확산시키기 위하여 상기 베이스 하우징과 밀봉층의 상면에 형성되는 확산층;을 포함하여, 상측으로 출사되는 빛이 균일하게 확산될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지는 제1 및 제2전극라인이 형성된 인쇄회로기판; 중앙에는 장착 홀이 형성되며 상기 인쇄회로기판 위에 실장되는 베이스 하우징; 상기 베이스 하우징의 장착 홀에 실장되며, 상기 제1 및 제2전 극라인에 접촉되어 빛을 발하는 발광 칩; 상기 발광 칩을 외부 환경으로부터 밀봉시키기 위한 밀봉층; 및 투명 재질의 판재에 상기 발광 칩으로부터 출사되는 빛을 확산시키기 위한 확산층이 도포되어, 상기 베이스 하우징과 밀봉층의 상면에 접착되는 확산판;을 포함하여, 상측으로 출사되는 빛이 균일하게 확산될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 확산층은 이트륨(Y), 세륨(Ce), 알루미늄(Al) 및 규소(Si) 중 적어도 하나 이상의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 확산층은 0.1㎛ 내지 1㎛ 의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구조의 본 발명의 LED 패키지는 발광 칩에서 출사되는 빛이 확산층에 포함된 산화물에 의해 산란되어 상측으로는 넓은 범위에서 균일한 빛이 출사된다. 또한, 간단한 구조와 제조 공정에 의해 출사되는 빛을 효율적으로 확산시킬 수 있다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것을 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지를 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지는 인쇄회로기판(10)과, 상기 인쇄회로기판(10) 위에 실장되는 베이스 하우징(20)과, 상기 베이스 하우징(20) 내부에 실장되는 발광 칩(30)과, 상기 발광 칩(30)을 외부 환경으로부터 밀봉시키기 위한 밀봉층(40) 및 상기 베이스 하우징(20)과 밀봉층(40)의 상면에 형성되는 확산층(50)으로 구성된다.

더욱 구체적으로 살펴보면, 전술한 인쇄회로기판(10)은 상기 발광 칩(30)에 전원을 공급하여 발광을 제어하기 위한 회로가 인쇄되는 절연 재질의 기판으로, 상기 기판에는 전원 공급을 위한 도전성의 제1 및 제2전극라인(11,12)이 스크린 프린팅 등의 기법으로 일체로 형성된다.

전술한 베이스 하우징(20)은 내부에 실장되는 발광 칩(30)으로부터 출사되는 광을 집중시켜 휘도를 조절하기 위한 구성으로, 중앙에는 상기 발광 칩(30)이 장착되기 위하여 컵 형상의 장착 홀이 형성된다. 상기 하우징(20)은 일반적으로 폴리프탈 아미드(PPA ; Polyptal amide) 또는 에폭시 수지(Epoxy resin)를 이용하며, 상기 장착 홀을 발광 칩으로부터 출사되는 빛을 상측으로 효율적으로 집광시키기 위하여 측면이 소정의 각도로 경사를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 도시되지는 않았지만 발광 칩(30)이 실장되는 상기 인쇄회로기판(10)의 상면과 상기 베이스 하우징(20)의 장착 홀 경사면에는 반사층이 형성되어 상기 발광 칩(30)에서 출사되는 빛을 상측으로 반사시켜 휘도를 높일 수 있도록 구성되 는 것이 바람직하다.

전술한 발광 칩(30)은 p-n형 반도체 결정이 수직 또는 수평으로 서로 접합되는 구조를 이루고 있으며, 각 결정에 인가되는 전위차에 의해 자체적으로 빛을 발하여 LED 패키지에서의 광원 기능을 한다. 상기 발광 칩(30)은 상기 베이스 하우징(20)의 장착 홀을 통하여 각 반도체 결정이 제1 및 제2전극라인(11,12)에 전기적으로 연결되도록 상기 인쇄회로기판(10)에 안착된다. 이때, 도시된 바와 같이 p-n 반도체 결정이 수직으로 접합되는 경우 일 측의 반도체 결정은 도전성의 리드 선(31)을 통하여 일 측의 전극라인(12)에 접촉되도록 구성된다.

전술한 밀봉층(40)은 상기 발광 칩(30)과 리드 선(31)을 외부 환경으로부터 봉지시켜 보호하기 위한 구성으로, 투명 실리콘 수지 또는 에폭시 수지 등을 이용한 봉지재가 상기 베이스 하우징(20)의 장착 홀에 채워져 밀봉된다. 상기 밀봉층(40)은 발광 칩(30)의 보호체의 역할뿐만 아니라 발광 칩(30)에서 출사되는 빛을 확산 및 집광시켜 상측으로 출사시키는 기능도 수행한다. 이때, 상기 봉지재에는 일정량의 형광체나 확산제가 첨가될 수도 있다.

전술한 확산층(50)은 상기 발광 칩(30)에서 출사되는 점광원의 빛을 면광원으로 확산시키기 위한 구성으로, 상기 베이스 하우징(20)과 밀봉층(40)의 상면에 형성된다. 상기 확산층(50)은 투명 재질의 수지(resin)에 이트륨(Y), 세륨(Ce), 알루미늄(Al), 규소(Si) 원소 중에서 적어도 하나 이상의 산화물이 혼합된 수지로 구성되어 진다. 상기와 같은 원소를 포함하는 산화물은 도시된 바와 같이 입자(52)의 크기가 충분히 작아 확산층(50)을 통과하는 빛을 효율적으로 산란시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 확산층(50)은 스크린 프린팅(screen printing) 기법 등을 이용하여 상기 베이스 하우징(20)과 상기 밀봉층(40)의 상면에 직접 형성된다. 그리고 확산층(50)의 두께는 빛의 확산 효과를 충분히 나타낼 수 있도록 적어도 0.1㎛ 이상 형성하며, 제조 공정을 고려하여 1㎛를 넘지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성에 의해 발광 칩(30)에서 출사되는 빛은 확산층(50)을 통과하면서, 확산층(50) 내부의 산화물 입자(52)와 충돌되어 산란되면서 확산층(50)을 통하여 전체적으로 균일하게 확산되어 상측으로 출사된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지를 나타낸 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지는 확산층(50)이 투명 재질의 필름(51) 일면에 코팅되어 형성되고, 확산층(50)이 베이스 하우징(20)과 밀봉층(40)에 접하도록 부착된다. 발광 칩(30)에서 출사되는 빛은 투명 필름(51)에 형성된 확산층(50)을 통과하면서 LED 패키지의 전체면으로 확산되어 출사된다. 별도의 투명 필름(51)에 확산층(50)을 형성함으로써, 확산층(50)을 비교적 용이하게 형성할 수 있으며, LED 패키지 상면에 직접 확산층(50) 형성하는 공정에 따른 LED 패키지의 불량을 방지할 수 있다.

상기와 같은 구조의 LED 패키지에 있어서도, 상기 투명 필름(51)의 일면에 코팅되는 확산층(50)은 확산 효과와 제조 공정을 고려하여 0.1㎛ 내지 1㎛ 의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 LED 패키지를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지를 나타낸 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 인쇄회로기판

11,12 : 제1 및 제 2전극라인

20 : 베이스하우징

30 : 발광 칩

40 : 밀봉층

50 : 확산층

51 : 투명 필름

52 : 산화물 입자

Claims (4)

1. 제1 및 제2전극라인이 형성된 인쇄회로기판;

   중앙에는 장착 홀이 형성되며 상기 인쇄회로기판 위에 실장되는 베이스 하우징;

   상기 베이스 하우징의 장착 홀에 실장되며, 상기 제1 및 제2전극라인에 접촉되어 빛을 발하는 발광 칩;

   형광체 또는 확산제가 첨가되어 상기 발광 칩을 외부 환경으로부터 밀봉시키는 밀봉층; 및

   상기 발광 칩으로부터 상기 밀봉층을 통과하여 출사되는 빛을 확산시키기 위하여, 상기 베이스 하우징과 밀봉층의 상면에 형성되는 확산층;을 포함하여,

   상측으로 출사되는 빛이 균일하게 확산될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 확산층은 투명 재질의 필름 일측에 코팅되어 형성되고, 상기 확산층이 상기 베이스 하우징과 밀봉층의 상면에 접착되어 구성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 확산층은 이트륨(Y), 세륨(Ce), 알루미늄(Al) 및 규소(Si) 중 적어도 하나 이상의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 확산층은 0.1㎛ 내지 1㎛ 의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.

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