KR101101134B1 - Ｌｅｄ 패키지 및 그 ｌｅｄ 패키지를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 LED 패키지는 기판에 장착되는 본체; 상기 본체에 장착되어 광원을 발광하기 위한 LED; 및 상기 본체가 탑 및 사이드 실장을 선택적으로 하도록 노출되는 리드 프레임;을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 광원을 액정 패널로 진행시키기 위한 도광판; 기판에 장착되는 본체, 상기 본체에 장착되어 상기 광원을 발생시키는 LED; 및 상기 본체가 탑 및 사이드 실장을 선택적으로 하도록 노출되는 리드 프레임을 구비하고, 상기 도광판에 장착되는 LED 패키지;를 포함한다.
도광판, 백라이트 유닛, LED 패키지, 리드 프레임

Description

ＬＥＤ 패키지 및 그 ＬＥＤ 패키지를 포함하는 백라이트 유닛{LED PACKAGE AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME}
본 발명은 LED 패키지 및 그 LED 패키지를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 엘이디 광원을 외부로 발광하여 조명 수단으로 사용하기 위한 엘이디 패키지, 상기 엘이디 패키지 및 도광판을 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 백라이트 유닛은 경량, 박형, 저전력 구동 및 고해상도 구현 등의 많은 장점을 가진다. 이에 따라, 오늘날의 표시장치는 음극선관에서 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치로 대체되고 있다.
상기 백라이트 유닛은 광을 형성하여 액정 패널에 제공한다. 그리고, 상기 액정패널은 상기 백라이트 유닛에서 제공된 광의 투과율을 조절하여 영상을 표시할 수 있다.
통상적으로, 백라이트 유닛에 장착되는 LED 패키지는 그 장착 위치에 따라 에지형(edge type)(side view 방식)과 직하형(direct type)(top view 방식)으로 크게 구분될 수 있다.
여기서, 에지형 방식의 LED 패키지는 도광판의 측면에 엘이디가 설치되는 구조로서 LED에서 발광되는 빛이 기판 상에 발광되도록 LED가 기판에 수직하게 장착된다.
그리고, 직하형 방식의 LED 패키지는 도광판의 하부면에 복수개의 램프를 배치하여 광을 도광판의 전면을 향하여 발광하도록 LED가 기판에 수평하게 장착된다.
따라서, LED 패키지는 각각의 용도에 따라 별도로 생산되며, 서로 범용할 수 있도록 사용할 수 없으므로 이에 따라 각 방식에 따라 범용하여 사용할 수 있는 LED 패키지에 대한 기술들이 요구된다.
본 발명은 상술된 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 에지형(edge type)(side view 방식)과 직하형(direct type)(top view 방식) 범용으로 사용할 수 있는 LED 패키지 및 상기 LED 패키지를 사용하여 로컬 디밍(local dimming)이 가능한 구조를 가지는 백라이트 유닛을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 LED 패키지는 기판에 장착되는 본체; 상기 본체에 장착되어 광원을 발광하기 위한 LED; 및 상기 본체가 탑 및 사이드 실장을 선택적으로 하도록 노출되는 리드 프레임;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 리드 프레임은 상기 LED가 상기 기판의 전면을 향하도록 상기 기판에 전기적으로 연결되기 위한 탑 전극, 상기 탑 전극과 일체로 형성되어 상기 방향과 다른 방향을 향하도록 절곡되는 절곡부 및, 상기 절곡부의 단부에 형성되어 상기 LED가 상기 기판과 수직하게 장착되도록 상기 기판에 전기적으로 연결되기 위한 사이드 전극을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 사이드 전극은 상기 본체의 측면에 장착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 탑 전극은 상기 본체의 저면을 따라 길게 형성되어 기판에 실장되는 실장 면적을 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 탑 전극은 상기 본체의 측면에 장착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 사이드 전극은 상기 본체의 측면을 따라 길게 형성되어 기판에 실장되는 실장 면적을 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 패키지는 기판에 실장되는 본체; 상기 본체의 일면에 장착되는 LED; 상기 LED와 전기적으로 연결되는 리드 프레임; 및 상기 본체의 실장면에 형성되며 상기 기판에 실장되기 위한 실장 면적을 제공하는 접촉부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 리드 프레임은 상기 본체가 사이드 및 탑 실장을 선택적으로 하도록 노출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 리드 프레임은, 상기 LED가 상기 기판의 전면을 향하도록 상기 기판에 전기적으로 연결되기 위한 탑 전극, 상기 탑 전극과 일체로 형성되어 상기 방향과 다른 방향을 향하도록 절곡되는 절곡부 및, 상기 절곡부의 단부에 형성되어 상기 LED가 상기 기판과 수직하게 장착되도록 상기 기판에 전기적으로 연결되기 위한 사이드 전극;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 사이드 전극은 상기 본체에 장착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 탑 전극은 상기 본체의 저면을 따라 길게 형성되어 기판에 실장되는 실장 면적을 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 탑 전극은 상기 본체에 장착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 사이드 전극은 상기 본체의 다른 측면을 따라 길게 형성되어 기판에 실장되는 실장 면적을 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 접촉부는, 상기 본체의 중앙 표면에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 접촉부는, 상기 본체의 측면에 장착되고 단부가 상기 기판의 실장면을 향하도록 절곡된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 접촉부 및 상기 리드 프레임은 일체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지의 상기 리드 프레임은 내측으로 움푹하게 절곡되어 내측에 상기 LED 칩을 수용하기 위한 수용부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛은 광원을 액정 패널로 진행시키기 위한 도광판; 기판에 장착되는 본체, 상기 본체에 장착되어 상기 광원을 발생시키는 LED; 및 상기 본체가 탑 및 사이드 실장을 선택적으로 하도록 노출되는 리드 프레임을 구비하고, 상기 도광판에 장착되는 LED 패키지;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 상기 도광판은 상기 LED 패키지를 수용하는 복수개의 수용 홈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 상기 리드 프레임은 상기 LED가 상기 기판의 전면을 향하도록 상기 기판에 전기적으로 연결되는 탑 전극, 상기 탑 전극과 일체로 형성되어 상기 방향과 다른 방향을 향하도록 절곡되는 절곡부 및, 상기 절곡부의 단부에 형성되어 상기 LED가 상기 기판과 수직하게 장착되도록 상기 기판에 전기적으로 연결되는 사이드 전극을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상기 본체의 표면에 형성되며 상기 기판에 실장되기 위한 실장 면적을 제공하는 접촉부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 상기 접촉부 및 상기 리드 프레임은 일체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 상기 접촉부는 상기 본체의 중앙부에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상기 접촉부는 상기 본체의 측면에 장착되고 단부가 상기 기판을 향하도록 절곡된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상기 도광판의 하부에 배치된 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상기 도광판의 상부에 배치된 광학시트를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 패키지는 사이드 전극, 절곡부 및 탑 전극을 구비하는 리드 프레임에 의해서 에지형과 직하형 범용으로 사용할 수 있으며, 사이드 전극 또는 탑 전극이 길게 형성되어 기판과의 접촉 면적을 넓게 하므로 LED 패키지를 실장 시에 보다 안정적인 실장 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 패키지는 접촉부를 포함하므로 기판에 실장되는 구조가 보다 넓은 실장 면적을 제공하여 안정적인 구조를 가지며, 접촉부를 통해서 LED에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있으므로 열 방출 효율이 증대되는 효과가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 탠덤(tendem) 방식의 구조를 사용하므로 로컬 디밍(local dimming) 구동 방식을 채용할 수 있으며, 이에 따라 부분적으로 밝기를 변화시킬 수 있기 때문에 화면 상의 명암 향상이나 소비 전력의 저감에 유효하다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 LED 패키지를 에지형과 직하형으로 범용으로 사용할 수 있으므로 백라이트 유닛에 대한 설계의 자유도가 높아질 수 있다.
본 발명에 따른 LED 패키지 및 백라이트 유닛에 관하여 도 1 내지 도 67을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
< LED 패키지 >
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 LED 패키지의 후면을 설명하기 위한 사시도이며, 도 3은 도 1의 LED 패키지의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, LED 패키지(10)는 LED 칩(11), 리드 프레임(20) 및 본체(30)를 포함한다.
상기 LED 칩(11)은 인가되는 전류에 의해 발광하는 반도체 소자이며, 백색광을 구현하기 위해 청색 LED 칩에 황색 형광체 또는 녹색 및 적색 형광체, 혹은 황색, 녹색, 적색 형광체를 포함할 수 있다.
황색, 녹색 및 적색 형광체는 청색 LED 칩에 의해 여기 되어 각각 황색광, 녹색광 및 적색광을 발하며, 이러한 황색광, 녹색광 및 적색광은 청색 LED 칩으로부터 방출된 일부 청색광과 혼색되어 백색광을 출력한다.
상기 청색 LED 칩은 통상적으로 사용되는 3족 질화물계 반도체를 사용할 수 있다. 상기 질화물계 반도체의 기판으로는 사파이어, 스피넬(MgA1204), SiC, Si, ZnO, GaAs, GaN 기판 중 어느 하나로부터 선택될 수 있다.
이러한 LED 칩(11)은 n형 질화물 반도체층으로 상기 n형 질화물 반도체층 상에는 활성층이 형성되고, 상기 활성층은 적어도 하나 이상의 양자우물층을 가지며, 상기 양자우물층은 InGaN 또는 GaN로 구성될 수 있다.
이에 더하여, 상기 n형 GaN계 반도체층의 단면에는 V-형상의 왜곡구조가 형성될 수도 있다. 상기 V-형상의 왜곡구조는, 평평한 성장면과, 경사진 성장면이 함께 존재한다.
또한, 상기 활성층은 적어도 하나의 양자장벽층을 더 포함할 수 있으며, 상기 양자 장벽층은 InGaN, GaN 또는 AlGaN로 구성될 수 있다. 여기서, 양자장벽층의 밴드갭은 상기 양자우물층보다는 큰 것이 특징이다.
상기 활성층 상에는 p형 질화물 반도체층이 형성되며, 상기 p형 질화물 반도체층은 p형 초격자층과, p형 GaN계 반도체층을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 p형 초격자층은 GaN/InGaN계, AlGaN/GaN계, AlGaN/GaN/InGaN계의 다층 반복구조로 구성될 수 있다.
또한, 상기 p형 질화물 반도체층은 p형 초격자층, 상기 p형 초격자층 상의 p형 GaN층, 및 상기 p형 GaN층 상의 p형 GaN콘택트층을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 투명 전극 및 본딩 전극을 더 포함하여 구성된다. 상기 투명 전극은 투광성의 산화물 도전층일 수 있다.
도 4는 LED 칩 내부의 발광다이오드 층에 형성되는 V-형상의 왜곡구조를 나타낸 것으로, (a)는 단면모식도이고, (b)는 단면 실물 사진이며, (c)는 평면 사진이다.
상기 V-형상의 왜곡구조는 상기 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층 중 적어도 어느 한 층에 연속하여 형성될 수 있다. 상기 V-형상의 왜곡구조는 관통전위의 주위에 형성될 수 있으며, 이 영역의 저항을 높임으로써 상기 관통전위에 의한 누설전류를 막아 ESD 효과를 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 V-형상의 왜곡구조로 인한 반도체 표면에 요철구조가 형성되어지고 이로 인한 휘도 향상 효과도 얻을 수 있다.
즉, 사파이어 기판과 그 상부에 형성되는 GaN 반도체와의 격자부정합에 의해 관통전위(threading dislocation)가 발생되고, 상기 관통전위는 정전기가 인가될 때, 전류가 집중되어 누설전류의 원인이 된다. 따라서, 종래에는 누설전류의 원인이 되는 관통전위를 줄여 ESD에 의한 파손을 줄이고자 다양한 연구들이 연구가 진행되어 왔다.
즉, 본 발명에서는 상기 관통전위의 주위에 임의로 V-형상의 왜곡구조를 형성하여, 상기 관통전위가 존재하는 영역의 저항을 높여줌으로써, 이 영역에 집중되는 전류를 차단하여 ESD의 내성을 향상시키는 효과도 얻을 수 있다. 이때, 상기 V-형상의 왜곡구조층은, 600℃ ~ 900℃의 낮은 성장온도 또는 화학적 에칭과 재성장을 통해 형성할 수 있다. 이렇게 하여 완성된 청색 LED 칩은 기판의 두께를 연마 또는 에칭법 등으로 조절하여 상기 청색 LED 칩의 전체 두께를 50um ~ 400um가 되도록 조절할 수 있다.
형광체로는 LED 칩(11)에서 발생된 빛을 백색광으로 변환시킬 수 있는 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 파장변환수단인 형광물질이 포함될 수 있다.
또한 나노 크기(2~20nm)의 반도체 입자로 이루어진 양자점을 이용하여 청색, 녹색, 황색, 혹은 적색을 구현할 수 있다. 더욱 좋게는 2~10nm의 나노 크기를 가진 다. 상기 양자점이 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe와 같은 II-VI족 화합물 반도체 나노결정, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs와 같은 III-V족 화합물 반도체 나노결정 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 상기 혼합물이 CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HggZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe 및 HgZnSTe로 이루어진 군에서 선택되거나 또는 GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, InAlPAs로 이루어진 군에서 선택된다. 상기와 같은 혼합물의 경우, 결정구조는 부분적으로 나누어져 동일 입자 내에 존재하거나 합금형태로 존재할 수 있다. 상기 양자점이 화학적 습식 합성법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다. 상기 담지체가 i) 금속 산화물, 고분자, 또는 금속 염, ⅱ) 무기형광체 또는 ⅲ) 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다. 상기 i) 금속 산화물이 SiO2, TiO2, Al2O3, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 고분자가 폴리스타이렌, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미다졸 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되며, 상기 금속 염이 KBr, NaBr, KI, KCl 및 NaCl로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 양자점 형광체. 상기 ⅱ) 무기형광체가 ZnS:Ag, ZnS:Cu, ZnS:Mn, ZnS:Cu,Al, (Zn,Cd)S:Cu, Zn,Cd)S:Ag, (Zn,Cd)S:Cu,Al, ZnS:Cu,Au,Al, ZnS:Ag,Cu,Ga,Cl, Y2O2S:Eu, ZnS:Ag,Al, ZnO:Zn, BaMgAl10O17:Eu2+, (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu, Sr10(PO4)6Cl2:Eu, (Ba,Sr,Eu)(Mg,Mn)Al10O17, (Ba,Eu)MgAl10O17, YVO4:Eu 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
양자점을 분산용매에 분산시켜 고체상태의 담지체와 혼합하고, 건조하여 분산용매를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 양자점이 화학적 습식 합성법에 의해 100℃ 내지 400℃에서 1초 내지 4시간 반응시켜 제조된다. 상기 분산용매가 클로로포름, 톨루엔, 옥탄, 헵탄, 헥산, 펜탄, 디메틸클로라이드 및 테트라하이드로퓨란으로 이루어진 군에서 선택한다. 상기 건조공정이 60℃ 내지 120℃에서 30분 내지 8시간 수행한다.
YAG 및 TAG계 형광물질에는 (Y, Tb, Lu, Sc ,La, Gd, Sm)3(Al, Ga, In, Si, Fe)5(O, S)12:Ce 중에서 선택하여 사용가능하며, Silicate계 형광물질에는 (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4: (Eu, F, Cl) 중에서 선택 사용 가능하다.
또한, Sulfide계 형광물질에는 (Ca,Sr)S:Eu, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu 중에서 선택하여 사용가능하며, Nitride계 형광체는 (Sr, Ca, Si, Al, O)N:Eu (예, CaAlSiN4:Eu β-SiAlON:Eu) 또는 Ca-α SiAlON:Eu계인 (Cax,My)(Si,Al)12(O,N)16, 여기서 M 은 Eu, Tb, Yb 또는 Er 중 적어도 하나의 물질이며 0.05<(x+y)<0.3, 0.02<x<0.27 and 0.03<y<0.3, 형광체 성분 중에서 선택하여 사용 할 수 있다.
적색 형광체로는, N(예,CaAlSiN3:Eu)을 포함하는 질화물(Nitride)계 형광체를 사용할 수 있다. 이러한 질화물계 적색 형광체는 황화물(Sulfide)계 형광체보다 열, 수분 등의 외부 환경에 대한 신뢰성이 우수할 뿐만 아니라 변색 위험이 작다.
특히, 고색재현성을 얻기 위해 특정 범위(425nm ~ 460nm)로 한정한 청색 LED 칩의 주파장에서 높은 형광체 여기 효율을 갖는다. 기타, Ca2Si5N8:Eu 등의 다른 질화물계 형광체나 황화물계 형광체가 적색 형광체로 사용될 수도 있다.
녹색 형광체로는, β-SiAlON:Eu의 질화물계 또는 (Bax,Sry,Mgz)SiO4:Eu2+, F, Cl (0<x, y≤2, 0≤z≤2, 0ppm≤F, Cl≤5000000ppm)의 실리케이트(Silicate)계 형광체를 사용할 수 있다. 이러한 질화물계 및 실리케이트 형광체도 상기 청색 LED 칩의 주파장 범위(425nm ~ 460nm)에서 높은 여기 효율을 갖는다.
바람직하게는, 청색 LED 칩의 반치폭(FWHM)은 10nm ~ 50nm이고, 녹색 형광체의 반치폭은 30nm ~ 150nm이고, 적색 형광체의 반치폭은 50nm ~ 200nm 정도이다. 각 광원이 상기한 범위의 반치폭을 가짐으로써 보다 좋은 색균일성 및 색품질의 백색광을 얻게 된다.
특히, 청색 LED 칩의 주파장과 반치폭을 각각 425nm ~ 460nm 및 10nm ~ 50nm로 한정함으로써, CaAlSiN3:Eu 적색 형광체의 효율과 β-SiAlON:Eu계 또는 (Bax,Sry,Mgz)SiO4:Eu2+, F, Cl (0<x, y≤2, 0≤z≤2, 0ppm≤F, Cl≤5000000ppm)계 녹색 형광체 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 청색 LED 칩은 주파장 범위가 380nm ~ 425nm인 자외선(UV) LED 칩으로 바꿀 수도 있는데, 이 경우 백색광을 출력하기 위해서는 형광체(122)에 적어도 청색, 녹색, 적색 형광체가 포함되어야 한다.
청색 형광체로는 (Ba, Sr, Ca)5(PO4)3Cl:(Eu2+, Mn2+) 또는 Y2O3:(Bi3+, Eu2+) 들 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 녹색 및 적색 형광체는 상기 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중에서 선택 사용할 수 있다.
한편, 백색광을 출력하기 위한 백색 LED는 형광체를 사용하지 않고도 만들 수 있다. 예를 들면 청색광을 발하는 질화물계의 InGaN 및/또는 GaN로 구성된 제1 양자우물층의 상 및/또는 하에 상기 청색광과는 다른 파장(예, 황색광)을 내는 제2 양자우물층을 하나 더 형성함으로써 상기 청색광과의 조합으로 백색광을 발하는 LED 칩을 만들 수 있다.
상기 양자우물층은 다중양자우물구조일 수 있으며, 우물층을 형성하는 InGaN의 In양을 조절하여 제1 및 제2 양자우물층을 만들 수 있다.
상기 제1 양자우물층이 UV영역(380nm ~ 425nm)의 광을 발한다면, 상기 제 2 양자우물층은 청색광을, 그리고 제3 양자우물층은 황색광을 발하게 활성층의 In양을 조절하여 만들 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 백색 LED의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도면상의 발광 스펙트럼은, 청색 LED와 AAlSiN3:Eu (A: Ba, Sr 및 Ca 중에서 선택된 적어도 하나)인 질화물계 적색 형광체와 A2SiO4:Eu (A: Ba, Sr 및 Ca 중에서 선택된 적어도 하나)인 실리게이트계 녹색 형광체의 조합을 사용한 백색 LED로부터 얻은 것이다.
도면을 참조하면, 이 발광 스펙트럼은 종래와 달리 적색 및 녹색 파장영역에 서도 충분한 광강도를 나타낸다. 특히, 600nm 이상의 장파장 가시광선 영역은 충분히 높은 광강도를 갖는다. 또한, 발광 스펙트럼은 425-460nm, 500-550nm, 600-650nm의 범위 내에서 각각 청, 녹 및 적색영역(RGB 영역) 발광파장 피크들을 가지며, 청색영역 발광피크에 대비하여 녹색영역 발광피크의 상대강도는 약 40%, 적색영역 발광피크의 상대강도는 약 60% 정도에 이른다. 이러한 3원색 영역의 발광피크와 이에 대응하는 상대강도는 매우 높은 색재현성 구현에 기여한다(도 6 참조).
도 5b는 도 5a의 발광 스펙트럼을 갖는 백색광을 LCD의 청, 녹 및 적색 컬러필터에 의해 분리시킴으로써 얻은 스펙트럼들이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 각 3원색 필터에 의해 분리된 스펙트럼들 (청색광, 녹색광 및 적색광 스펙트럼)은, 분리 이전의 백색광 스펙트럼(도 5a 참조)과 비교할 때 거의 유사한 발광피크와 피크에서의 상대강도를 갖는다. 즉, 각각의 컬러필터 투과후 얻은 청, 녹 및 적색광 스펙트럼은 무시할만한 발광피크 이동(shift)을 겪을 뿐 필터 투과전의 백색광의 RGB영역의 발광피크(425-460nm, 500-550nm, 600-650nm)와 거의 동일한 피크값을 나타낸다. 또한 컬러필터 투과후 각 피크에서의 상대강도도 백색광의 각 피크에서의 상대강도와 거의 동일하다. 따라서, 컬러필터 투과 후 얻은 3원색 광들을 이용하면 총천연색에 가까운 다양한 색표현이 가능하게 된다.
도 6의 그래프는 CIE 1931 색좌표계의 색도도로서, 도 5a의 발광 스펙트럼을 내는 백색 LED를 LCD 백라이트 유닛에 사용한 LCD 디스플레이의 색 재현성을 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 도 5a의 백색광으로 백라이트를 구현할 경우, 그 LCD 디스플레이는 종래와 비교하여 상당히 넓어진 삼각형 색좌표 영역(B)을 실현한 다. 이 삼각형 색좌표 영역(B)은 NTSC 대비 약 80% 정도의 색재현성을 나타내는데, 이는 종래 구현된 색재현성(55~65%)에 비하여 약 20% 정도나 증가된 것으로 색재현성의 현저한 개선을 의미한다.
청색 LED와 결합되어 사용되는 AAlSiN3:Eu (A: Ba, Sr 및 Ca 중에서 선택된 적어도 하나)인 질화물계 적색 형광체와 A2SiO4:Eu (A: Ba, Sr 및 Ca 중에서 선택된 적어도 하나)인 실리게이트계 녹색 형광체는 필요에 따라 다양한 조성으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 적색 형광체 내의 Ca 중 적어도 일부를 Sr 및 Ba 중 적어도 하나로 치환하는 조성비의 변화로써, 백색광의 적색 발광피크 또는 적색 발광피크에서의 상대강도를 일정범위 내에서 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 특히 도 7의 스펙트럼은 InGaN계 청색 LED 소자와 함께 적색 형광체로서 SrAlSiN3:Eu를 사용하고, 녹색 형광체로서 Sr0.4Ba1.6SiO4:Eu를 사용한 백색 LED로부터 얻은 스펙트럼이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 조성의 변화로 발광피크에 작은 변화가 생길 수 있고, 피크에서의 강도도 달라질 수 있다. 그러나, 여전히 600nm 이상의 장파장 가시광 영역에서 20% 이상의 상대강도를 갖는 발광피크를 나타내므로 색재현성 개선에 기여한다. 이와 같이 청색 LED, AAlSiN3:Eu (A: Ba, Sr 및 Ca 중에서 선택된 적어도 하나)인 질화물계 적색 형광체와 A2SiO4:Eu (A: Ba, Sr 및 Ca 중에서 선택된 적어도 하나)인 실리게이트계 녹색 형광체의 조합에 의해 출력되는 백색광은, 종래의 황색 형광체를 사용한 종래 백색광에 비하여 LCD 디스플레이의 색재현성을 10% 이상 향상시킬 수 있다.
도 8a는 본 발명의 실시형태에 따른 백색 LED 장치의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 백색 LED 장치(10)는 중앙에 반사컵이 형성된 본체(30)와 반사컵 바닥부에 실장된 청색 LED(11)를 구비한다. 반사컵 내에는 청색 LED(11)를 봉지하는 투명 수지 포장부(resin encapsulant)(32)가 형성되어 있다. 수지 포장부(32)는 예를 들어, 실리콘 수지나 에폭시 수지 등을 사용하여 형성할 수 있다. 수지 포장부(32) 내에는 AAlSiN3:Eu (A: Ba, Sr 및 Ca 중에서 선택된 적어도 하나)인 질화물계 적색 형광체(12)의 분말 입자들과 A2SiO4:Eu (A: Ba, Sr 및 Ca 중에서 선택된 적어도 하나)인 실리게이트계 녹색 형광체(14)의 분말 입자들이 균일하게 분산되어 있다. 반사컵 바닥부에는 리드(lead) 등의 접속용 도전체(미도시)가 형성되어 있고, 와이어 본딩 또는 플립칩 본딩 등을 통해 청색 LED(11)의 전극과 연결된다.
청색 LED(11)에서 나온 청색광은, AAlSiN3:Eu인 질화물계 적색 형광체(12)와 A2SiO4:Eu인 실리게이트계 녹색 형광체(14)를 여기시켜, 형광체(12, 14)로부터 적색광 및 녹색광이 각각 방출된다. 적색 형광체(12)는 상기 실리게이트계 녹색 형광체(14)로부터 나온 녹색광에 의해서도 여기될 수 있다.
AAlSiN3:Eu인 질화물계 적색 형광체(12)와 A2SiO4:Eu인 실리게이트계 녹색 형 광체(14)는 425-460nm 파장에서 비교적 높은 효율로 여기될 수 있으므로, 청색 LED(11)의 발광파장 피크는 425-460nm인 것이 바람직하다. 또한, 색재현성의 최적화를 위해, 질화물계 적색 형광체(12)와 실리게이트계 녹색 형광체(14)의 발광피크는 500-550nm 및 600-650nm인 것이 바람직하다.
백색 LED 장치(10)는, 전술한 바와 같이 향상된 색재현성을 나타낼 뿐만 아니라 형광체 재료의 안정성 측면에서도 우수하다. 적색 및 녹색 형광체(12, 14)로 사용된 AAlSiN3:Eu인 질화물계 적색 형광체와 A2SiO4:Eu인 실리게이트계 녹색 형광체는 온도 및 습기에 비교적 강할 뿐만 아니라, 수지 포장부(32)에 첨가되는 Pt 등의 경화촉진제와의 반응으로 인한 열화가 거의 없다. 실제로 고온 고습에서 동작 신뢰성 테스트를 시행할 경우, AAlSiN3:Eu인 질화물계 형광체와 A2SiO4:Eu인 실리게이트계 형광체는 종래의 황화물계 형광체에 비하여 높은 안정성을 보인다.
도 8b은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED 장치를 나타낸 도면이다. 도 8b를 참조하면, 백색 LED 장치(10')는 위로 볼록한 렌즈 형상의 수지 포장부, 예컨대 반구 형상의 렌즈를 형성하는 수지 포장부(32)와, 이에 의해 봉지된 청색 LED(11)을 포함한다. 수지 포장부(32) 내에는 전술한 질화물계 적색 형광체(12)와 실리게이트계 녹색 형광체(14)가 분산되어 있다. 이 실시형태에서는 반사컵을 갖는 별도의 패키지 본체가 없으나, 매우 넓은 지향각을 구현할 수 있고 청색 LED(11)가 회로 기판에 직접 실장될 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시형태들에 따른 백라이트용 광원 모듈을 개 략적으로 나타낸 측단면도이다. 이 광원 모듈은 LCD 백라이트 유닛의 광원부로서 여러가지 광학 부재(확산판, 도광판, 반사판, 프리즘 시트 등)와 결합되어 백라이트 어셈블리를 형성할 수 있다.
도 9을 참조하면, LCD 백라이트용 광원 모듈은, 기판(B)과 그 위에 실장된 복수의 백색 LED 패키지(10)들의 배열을 포함한다. 기판(B)의 상면에는 LED 패키지(10)와 접속되는 도전체 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 각각의 백색 LED 패키지(10)는, 도 8a을 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 본체(30)의 반사컵 내에 실장된 청색 LED 칩(11)과 이를 봉지하는 수지 포장부(32)를 구비하고, 수지 포장부(32) 내에는, 질화물계 적색 형광체(12) 및 실리게이트계 녹색 형광체(14)가 분산되어 있다.
도 10을 참조하면, LCD 백라이트용 광원 모듈은, 기판(B)과 그 위에 실장된 복수의 백색 LED 패키지(10')들의 배열을 포함한다. 이 실시형태에서는, 청색 LED(11)가 기판(B)에 COB(Chip On Board) 방식으로 직접 실장된다. 각각의 백색 LED 패키지(10')의 구성은, 도 8b를 참조하여 이미 설명한 바와 같다. 별도의 반사벽을 갖지 않고 반구형의 렌즈(수지 포장부(32))를 구비함으로써, 각각의 백색 LED 패키지(10')는 넓은 지향각을 나타낼 수 있다. 각 백색 광원의 넓은 지향각은, LCD 디스플레이의 사이즈(두께 또는 폭)를 줄이는데에 기여한다.
상기 백색 LED 패키지(10')는 청색(B) LED 칩(11), 녹색(G) 형광체(14) 및 적색(R) 형광체(12)를 포함한다. 녹색 형광체(14) 및 적색 형광체(12)는 청색 LED 칩(11)에 의해 여기되어 각각 녹색광 및 적색광을 발하며, 이 녹색광 및 적색광은 청색 LED 칩(11)으로부터 방출된 일부 청색광과 혼색되어 백색광을 출력한다.
특히 본 실시형태에서는, 청색 LED 칩(11)은 기판(B) 상에 직접 실장되어 있고, 상기 형광체(12, 14)는 LED 칩(11)을 봉지하는 수지 포장부(32) 내에 (바람직하게는, 균일하게) 분산 혼입되어 있다. 수지 포장부(32)는 예컨대, 일종의 렌즈 역할을 하는 반구형상으로 형성될 수 있으며, 예컨대 에폭시 수지, 실리콘 수지 또는 하이브리드 수지 등으로 만들어질 수 있다. 이와 같이 칩 온 보드(Chip-On-Board) 방식으로 LED 칩(11)을 기판(B) 상에 직접 실장함으로써, 각 백색 발광장치로부터 보다 큰 지향각을 용이하게 얻을 수 있다.
기판(B) 상에는 전극 패턴 또는 회로 패턴(미도시)이 형성되어 있고, 이 회로 패턴 패턴은 예컨대 와이어 본딩이나 플립 칩 본딩 등에 의해 LED 칩(11)의 전극과 연결된다. 이러한 백색 광원 모듈은 복수개의 백색 LED 패키지(10')를 구비함으로써 원하는 면적의 면광원 또는 선광원을 형성하여, LCD 디스플레이 장치의 백라이트 유닛용 광원으로서 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명자들은, 상기 청색 LED 칩(11)의 주파장(dominant wavelength)과, 적색 및 녹색 형광체(12, 14)의 색좌표(CIE 1931 색좌표계 기준)를 특정 범위 또는 영역으로 한정함으로써, 녹색 및 적색 형광체와 청색 LED 칩의 조합으로부터 최대한의 색재현성을 구현하게 되었다.
구체적으로 말해서, 청색 LED 칩-녹색 형광체-적색 형광체의 조합으로부터 최대의 색재현성을 얻기 위해서, 상기 청색 LED 칩(11)의 주파장은 425~460nm이고, 상기 적색 형광체(12)가 청색 LED 칩(11)에 의해 여기되어 발하는 적색광의 색좌표 는 CIE(국제조명위원회) 1931 (x, y) 색좌표계를 기준으로 4개의 꼭지점 (0.5448, 0.4544), (0.7079, 0.2920), (0.6427, 0.2905) 및 (0.4794, 0.4633)에 의해 둘러싸인 영역 내에 있고, 상기 녹색 형광체가 청색 LED 칩(11)에 의해 여기되어 발하는 녹색광의 색좌표는 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 4개의 꼭지점 (0.1270, 0.8037), (0.4117, 0.5861), (0.4197, 0.5316) 및 (0.2555, 0.5030)에 의해 둘러싸인 영역 내에 있다.
참고로, 전술한 적색 및 녹색 형광체의 색좌표 영역을 도 11에 도시하였다. 도면을 참조하면, CIE 1931 색도도 상에, 4개의 꼭지점 (0.5448, 0.4544), (0.7079, 0.2920), (0.6427, 0.2905) 및 (0.4794, 0.4633)으로 이루어진 사각형 영역(r)와, 4개의 꼭지점 (0.1270, 0.8037), (0.4117, 0.5861), (0.4197, 0.5316) 및 (0.2555, 0.5030)으로 이루어진 사각형 영역(g)이 표시되어 있다. 상기한 바와 같이 적색 형광체와 녹색 형광체는 그 색좌표가 이 사각형 영역(r, g) 내에 각각 위치하도록 선택된다.
여기서, 주파장(dominant wavelength)은, 장비로 측정된 (청색 LED 칩의) 출력광 스펙트럼 그래프와 시감도 곡선을 적분하여 나타낸 곡선으로부터 얻은 주된 파장값으로서 사람의 시감도를 고려한 파장값이다. 이러한 주파장은, CIE 1976 색좌표계의 중심값(0.333, 0.333)과 장비에서 측정한 색좌표값을 잇는 직선이 CIE 1976 색도도(chromaticity diagram)의 외곽선과 만나는 점의 파장값에 해당한다. 주의할 것은, 피크 파장(peak wavelength)은 주파장과는 구별되는 개념으로서, 피크 파장은 에너지 강도(intensity)가 가장 높은 파장으로서, 시감과는 관계없이 장 비로 측정된 출력광 스펙트럼 그래프에서 가장 높은 강도를 나타내는 파장값을 말한다.
청색 LED 칩(11)의 주파장을 425~460nm로 한정하고, SrxBayCazAlSiN3:Eu (0≤x,y,z≤2)로 표시되는 적색 형광체(12)는 색좌표(CIE 1931 색좌표계 기준)를 기준으로 (0.5448, 0.4544), (0.7079, 0.2920), (0.6427, 0.2905) 및 (0.4794, 0.4633)로 이루어지는 사각 구역으로 한정하고, SrxBayCazSiO4:Eu(0≤x,y,z≤2)로 표시되는 녹색 형광체(114)는 상기 적색 형광체와 동일한 색좌표를 기준으로 (0.1270, 0.8037), (0.4117, 0.5861), (0.4197, 0.5316) 및 (0.2555, 0.5030)로 이루어지는 사각 구역으로 한정함으로써, 상기 백색 광원 모듈(600,900)을 백라이트 유닛에 사용한 LCD 디스플레이 장치는 CIE 1976 색도도(CIE 1976 chromaticity) 상에서 s-RGB 영역을 거의 모두 포함하는 매우 넓은 색좌표 영역의 고색재현성을 나타낼 수 있다(도 11 참조). 이 정도의 고색재현성은 종래의 '청색 LED칩-적색 및 녹색 형광체' 조합으로는 달성할 수 없는 것이었다.
상기한 주파장 범위와 색좌표 구역을 벗어나는 청색 LED 칩과 적 및 녹색 형광체를 사용할 경우, 색재현성이나 LCD 디스플레이의 색품질이 떨어지게 된다. 종래에는 백색광을 얻기 위해 적색 형광체 및 녹색 형광체와 함께 사용되는 청색 LED 칩의 주파장은 통상 460nm 또는 그 이상이었다. 그러나 본 실시형태에서는 이보다 짧은 주파장의 청색광과, 상기한 4각 구역 내의 색좌표를 갖는 적색 및 녹색 형광체를 사용함으로써, 종래 달성할 수 없었던 높은 색재현성을 얻게 된 것이다.
본 실시형태에 따르면, 청색광(LED칩)의 주파장 범위와 녹색 및 적색광(형광체)의 색좌표 구역의 한정으로 인해, 종래의 '청색 LED 칩과 황색 형광체'의 조합보다 향상된 색재현성을 나타낼 뿐만 아니라 종래에 제안되었던 '청색 LED 칩과 녹색 및 적색 형광체'의 조합보다 더 우수한 색재현성을 나타내며, 형광체 효율을 포함한 전체 광효율도 더 개선된다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 적,녹 및 청색 LED 칩을 사용한 종래의 백색 광원 모듈과 달리 필요한 LED 칩 수가 줄어들 뿐만 아니라 LED 칩의 종류도 1가지(청색 LED 칩)만으로 감소된다.
이에 따라, 패키지 제작 비용이 절감될 뿐만 아니라 구동 회로도 간단하게 된다. 특히, 콘트라스트(contrast) 증가나 끌림현상 방지를 위한 추가적인 회로 제조시 회로구성이 비교적 간단해진다. 또한, 단지 1개의 LED 칩(11)과 이를 봉지하는 형광체 함유 수지 포장부(32)를 통해서 단위 구역의 백색광을 구현하기 때문에, 적, 녹 및 청색 LED 칩을 사용한 경우에 비하여 색균일성이 우수하다.
도 13는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 발광장치 및 이를 포함하는 백색 광원 모듈을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 13의 실시형태에서도, 청색 LED 칩(11)은 칩 온 보드(Chip-On-Board) 방식으로 기판(B) 상에 직접 실장되어 있고, 청색 LED 칩(11) 및 이에 의해 여기되는 적색 형광체 및 녹색 형광체가 단위 구역의 백색 발광장치를 형성한다. 또한 최대한의 색재현성을 갖도록, 청색 LED 칩(11), 적색 형광체 및 녹색 형광체는, 전술한 주파장 및 색좌표 범위(즉, 425~460nm의 주파장 범위, CIE 1931 색좌표계 상에서 (0.5448, 0.4544), (0.7079, 0.2920), (0.6427, 0.2905) 및 (0.4794, 0.4633)로 이루어지는 사각 구역, (0.1270, 0.8037), (0.4117, 0.5861), (0.4197, 0.5316) 및 (0.2555, 0.5030)로 이루어지는 사각 구역)내의 주파장과 색좌표를 갖는다.
그러나, 본 실시형태에서는, 적색 및 녹색 형광체가 수지 포장부 내에 분산 혼입되어 있는 것이 아니라, 형광체막(12,14)의 형태로 제공된다. 구체적으로 말해서, 도 13에 도시된 바와 같이, 녹색 형광체를 포함한 녹색 형광체막(14)이 청색 LED 칩(11)의 표면을 따라 얇게 도포되어 있고, 그 위에 반구 형상의 투명 수지포장부(32)가 형성되어 있다. 투명 수지 포장부(32) 상에는 적색 형광체를 포함한 적색 형광체막(12)이 수지 포장부(32) 표면 상에 도포되어 있다. 녹색 형광체막(14)과 적색 형광체막(12)은 서로 그 위치를 바꿀 수도 있다(즉, 적색 형광체막(12)이 LED 칩(11) 상에 도포되고, 녹색 형광체막(14)이 수지 포장부(32) 상에 도포될 수도 있음). 녹색 형광체막(14)과 적색 형광체막(12)은, 예컨대 각각의 형광체 입자를 함유한 수지막으로 만들어질 수 있다. 형광체막(12, 14) 내에 함유된 각 형광체로는 전술한 질화물계, 황화물계 또는 실리케이트계 형광체를 사용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 녹색(또는 적색) 형광체막(14 또는 12), 투명 수지 포장부(32) 및 적색(또는 녹색) 형광체막(12 또는 14)의 구성을 구비함으로써, 출력되는 백색광의 색균일성을 보다 더 향상시킬 수 있다. 수지 포장부 내에 녹색 및 적색 형광체(분말 혼합물)를 단순히 분산시킬 경우, 수지 경화과정에서 형광체 간의 비중 차이로 인해 형광체가 균일하게 분포하지 못하고 층분리가 발생할 염려가 있고, 이로 인해 단일 백색 발광장치 내에서 색균일성이 낮아질 가능성이 있다. 그러 나, 도 13의 실시형태와 같이, 수지 포장부(32)에 의해 분리된 녹색 형광체막(14)과 적색 형광체막(12)을 사용할 경우, 청색 LED 칩(11)으로부터 다양한 각도로 방출된 청색광은 형광체막(12, 14)을 통해 비교적 균일하게 흡수 또는 투과하기 때문에, 전체적으로 보다 더 균일한 백색광을 얻을 수 있게 된다(색균일성의 추가적 향상).
또한 도 13에 도시된 실시형태와 같이, 투명 수지 포장부(32)에 의해 서로 분리된 형광체막(12, 14)을 사용할 경우, 형광체로 인한 광손실을 낮출 수 있다. 형광체 분말 혼합물이 수지 포장부 내에 분산 혼입되어 있을 경우, 이미 형광체에 의해 파장 변환된 2차광(녹색광 또는 적색광)이 광경로 상에 있는 형광체 입자에 의해 산란되어 광손실이 발생할 염려가 있다. 그러나, 도 13의 실시형태에서는, 얇은 녹색 또는 적색 형광체막(14 또는 12)에 의해 변환된 2차광은 투명 수지 포장부(32)를 투과하거나 발광장치 외측으로 방출되기 때문에, 형광체 입자에 의한 광손실이 감소된다.
도 13의 실시형태에서도, 전술한 범위 내의 청색 LED 칩의 주파장 및 녹, 적색 형광체의 색좌표를 사용함으로써, LCD 디스플레이의 BLU에 사용되는 백색 광원 모듈은 s-RGB 영역을 거의 모두 포함하는 높은 색재현성을 나타낼 수 있다. 또한, LED 칩 수, 구동회로 및 패키지 제작 비용의 절감을 통한 단가 하락의 효과를 얻을 수 있다. 청, 녹 및 적색광의 반치폭을 전술한 범위 내로 한정할 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 실시형태들에서는, 각각의 LED 칩이 COB 방식으로 회로기판 상 에 직접 실장되어 있지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, LED 칩이 회로기판 상에 탑재된 패키지 본체 내에 실장될 수도 있다. 별도의 패키지 본체를 사용한 실시형태들이 도 15에 도시되어 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 백색 발광장치 및 이를 포함하는 백색 광원 모듈을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 14를 참조하면, 각 백색 발광장치는, 반사컵을 갖는 패키지 본체(30)와, 반사컵 내에 실장된 청색 LED 칩(11)을 포함한다.
그러나, 본 실시형태에서는, 적색 및 녹색 형광체가 수지 포장부 내에 분산 혼입되어 있지 않고, 형광체막의 형태로 제공된다. 즉, 녹색 (또는 적색) 형광체막(14 또는 12)이 청색 LED 칩(11)의 표면을 따라 얇게 도포되어 있고, 그 위에 투명 수지 포장부(32)가 형성되어 있으며, 투명 수지 포장부(32)의 표면 상에 적색 (또는 녹색) 형광체막(12 또는 14)이 도포되어 있다.
도 13의 실시형태와 마찬가지로, 도 14의 실시형태에서도 수지 포장부(32) 에 의해 분리된 녹색 형광체막(14)과 적색 형광체막(12)을 사용함으로써, 보다 우수한 색균일성을 나타낼 수 있다. 또한 전술한 실시형태들과 마찬가지로, 상기한 범위 내의 청색 LED 칩의 주파장과, 적색 및 녹색 형광체의 색좌표를 사용함으로써, s-RGB 영역의 거의 모든 부분을 포함하는 고색재현성을 나타낼 수 있다.
도 12는 실시예 및 비교예의 백색 광원 모듈을 LCD 디스플레이의 백라이트 유닛(BLU)에 사용하였을 경우 얻을 수 있는 색좌표 범위를 나타내는 CIE 1976 색도도이다.
도 12를 참조하면, 실시예의 백색 광원 모듈은 전술한 바와 같이, 청색 LED 칩, 적색 형광체 및 적색 형광체의 조합으로 백색광을 내는 광원 모듈이다(도 9 참조). 실시예의 백색 광원 모듈에 있어서, 청색 LED 칩은 425~460nm 범위 내의 주파장(특히, 445nm의 주파장)을 가지며, 적색 형광체는 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 (0.5448, 0.4544), (0.7079, 0.2920), (0.6427, 0.2905) 및 (0.4794, 0.4633)으로 이루어진 사각 구역내의 색좌표를 갖는 적색광을 발하고, 녹색 형광체는 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 (0.1270, 0.8037), (0.4117, 0.5861), (0.4197, 0.5316) 및 (0.2555, 0.5030)로 이루어진 사각 구역 내의 색좌표를 갖는 녹색광을 발한다.
실시예와 비교되는 제1 비교예의 백색 광원 모듈은, 적색, 녹색 및 청색 LED 칩의 조합으로 백색광을 내는 광원 모듈이다. 또한 제2 비교예의 백색 광원 모듈은, 종래부터 사용되었던 냉음극 형광 램프로 백색광을 내는 광원 모듈이다.
도 12의 색도도에는, 실시예의 광원모듈을 BLU에 사용한 LCD 디스플레이의 색좌표 영역과, 제1 및 제2 비교예의 광원 모듈을 BLU에 사용한 LCD 디스플레이의 색좌표 영역이 표시되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 BLU를 사용한 LCD 디스플레이는 s-RGB 영역을 거의 모두 포함하는 매우 넓은 색좌표 영역을 구현한다. 이 정도의 높은 색재현성은 기존에 제안된 청색 LED 칩, 적색 및 녹색 형광체의 조합으로 달성할 수 없었다.
제1 비교예에 따른 BLU(RGB LED BLU)를 사용한 LCD 디스플레이는, 적, 녹 및 청색광원으로 모두 LED 칩을 사용하기 때문에, 넓은 색좌표 영역을 구현한다. 그러나, 도 12에 나타난 바와 같이, RGB LED BLU를 사용한 LCD 디스플레이는 s-RGB 영 역의 청색 부분을 잘 나타내지 못하는 단점을 갖는다. 또한 형광체 없이 3원색 각각을 LED 칩들로 구현할 경우, 색균일성이 실시예에 비하여 떨어질 뿐만 아니라 필요한 LED 칩의 수가 증가하여 제조 비용이 증가하고, 특히 콘트라스트 증가나 로컬 디밍 등을 위한 추가적인 회로 구성이 복잡해지고 그 회로 구성 비용도 급상승하게 된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제2 비교예에 따른 BLU(CCFL BLU)를 사용한 LCD 디스플레이는, 비교적 좁은 면적의 색좌표 영역을 나타내며, LED를 사용한 실시예 및 제1 비교예의 BLU에 비하여 색재현성이 떨어진다. 뿐만 아니라, CCFL BLU는 환경에 비친화적이고, 로컬 디밍, 콘트라스트 조절 등의 BLU 성능 향상을 위한 회로 구성이 불가능하거나 어렵다.
전술한 실시형태들에서는, (Sr,Ba,Ca)AlSiN3:Eu인 질화물계 적색 형광체 및 (Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu인 실리게이트계 녹색 형광체가 수지 포장부 내에 분산된 상태로 존재하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 위 적색 및 녹색 형광체는 청색 LED의 표면 상에 형성된 막(형광체 막 또는 막들)의 형태로 제공될 수도 있다. 이 경우, 한층의 형광체 막내에 2가지 형광체가 혼합될 수도 있고, 각 형광체가 서로 분리된 층구조로 존재할 수 있다.
한편, 상기 리드 프레임(20)은 서로 이격된 제1 리드부(21)와 제2 리드부(24)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 리드부(21)는 상기 LED 칩(11)이 실장되 는 바닥면(21c), 상기 바닥면(21c)으로부터 경사지게 상향 연장된 측벽면(21b), 상기 측벽면(21b)으로부터 수평하게 연장된 수평면(21a), 상기 수평면(21a)의 일단부에서 절곡 및 연장되어 본체(30)의 일 측면으로 노출되는 단자부(22)를 포함한다.
이로써, 상기 제1 리드부(21)는 상기 바닥면(21c)과 상기 측벽면(21b)에 의해 리세스(recess) 구조의 캐비티(25)를 형성하며, 상기 캐비티(25) 내에 LED 칩(11)이 수용된다. 여기서, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 LED 칩(11)은 상기 바닥면(21c)과 도전성 부재, 예컨대 솔더볼 또는 와이어에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 리드부(24)는 상기 수평면(21a)의 타단부와 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주하며 와이어에 의해 상기 LED 칩(11)과 전기적으로 연결되는 수평면(24a)과, 상기 수평면(24a)으로부터 절곡 및 연장되어 본체(30)의 반대 측면으로 노출되는 단자부(22)를 포함한다.
상기 본체(30)는 상기 리드 프레임(20)을 수용하며, 상기 리드 프레임(20)과 LED 칩(11)이 전기적으로 안정적인 연결을 이루도록 지지하는 프레임 역할을 한다. 이때, 상기 본체(30)는 상기 LED 칩(11)을 포함하는 캐비티를 노출하는 개구부(31)를 구비한다.
즉, 상기 개구부(31)를 통해 상기 바닥면(21c)과 상기 측벽면(21b)이 노출되는 한편, 상기 바닥면(21c)은 상기 본체(30)의 하단면을 통해 추가적으로 외부로 노출되어 상기 LED 칩(11)으로부터 발생된 열을 상기 본체(30)로부터 효율적으로 방출할 수 있다.
또한, 상기 제1 리드부(21)와 제2 리드부(24)의 각 단자부(22)는 각각 상기 본체(30)의 양 측면을 관통하여 외부로 인출되어 노출될 수 있다. 이때, 상기 각 단자부(22)는 상기 본체(30)의 하단면과 동일한 수평선상에 위치하도록 하향 절곡되는 것이 바람직하며, 구체적인 구조는 추후 설명한다.
상기 본체(30)의 개구부(31)에는 밀봉부재(32)가 더 구비되며, 상기 밀봉부재(32)에는 상기 형광체가 더 함유될 수 있다. 여기서, 상기 밀봉부재(32)는 단층구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 광 효율을 향상시키기 위해 상기 밀봉부재(32)는 서로 다른 굴절률을 갖는 다층구조를 가질 수도 있다. 이때, 상기 LED 칩(11)으로부터의 광을 외부로 효율적으로 방출시키기 위해 상기 밀봉부재(32)의 하부층은 상부층보다 작은 굴절률을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 리드 프레임(20)의 표면에는 광의 반사율을 높이기 위한 반사막이 더 구비될 수 있다. 상기 반사막은 광 반사율이 뛰어난 금속으로 이루어질 수 있다. 예컨데, 상기 반사막의 재질은 Ag 또는 Al일 수 있다.
상기 반사막은 도금법 또는 박막을 추가 적층하여 형성될 수 있으며, 이를 통해 상기 엘이디 패키지의 광추출 효율을 더욱 증대시키는 것이 가능하다.
상기 바닥면(21c)에 실장되는 LED 칩(11)은 복수개가 병렬 연결로 장착되는 것이 바람직하며, 상기 LED 칩(11)과 전기적으로 연결되어 정전기를 방지하기 위한 젠너(미도시)가 더 장착될 수도 있다.
도 3 및 도 15 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 바람직한 캐 비티의 설계를 더욱 상세하게 설명한다.
도 15는 도 3에 도시된 LED 칩의 광 특성을 설명하는 개략도이고, 도 16은 리드 프레임의 설계를 설명하는 확대 단면도이며, 도 17은 리드 프레임의 형태에 따른 LED 패키지에서 수행한 고온 부하 신뢰성 시험결과 그래프이다.
도 15에서와 같이, 상기 LED 칩(11)은 통상적인 구조의 직육면체 광원일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 정육면체광원 및 사다리꼴 육면체와 같이 여러 형태를 가질 수 있다. 이때, 상기 LED 칩(11)에 전류가 인가될 경우, 상기 LED 칩(11)으로부터 형성된 광은 상기 LED 칩(11)의 상면과 측면을 통해서도 방출될 수 있다.
여기서, 상기 LED 칩(11)의 중심(F)에서 형성된 광이 상기 LED 칩(11)의 측면을 통해 방출될 경우, 상기 광은 상기 LED 칩(11)의 상측 모서리를 경유하는 제1광(L1)의 각도와 상기 LED 칩(11)의 하측 모서리를 경유하는 제2광(L2)의 각도 사이(a)에 분포될 수 있다.
그리고, 상기 LED 칩(11)의 측면으로부터 발생된 광들 중 상기 리드 프레임(20)의 하부로 향하는 광들은 반사되어 상부로 방출된다. 그러나, 상기 LED 칩(11)의 측면으로부터 발생된 광들 중 상기 리드 프레임(20)의 상부로 향하는 광들의 일부는 상기 본체(30)로 직접 조사되어 상기 본체(30)를 열화시킬 수 있다.
이 경우, 상기 캐비티(25)의 깊이를 조절하여 상기 LED 칩(11)의 측면으로부터 발생된 광이 상기 본체(30)로 향하는 것을 차단하는 것이 가능하며, 적어도 상기 제1광(L1)은 상기 캐비티(25)의 상측 모서리를 경유할 수 있도록 상기 캐비티의 깊이를 조절하는 것이 바람직하다.
이로써, 상기 LED 칩(11)의 측면으로부터 발생된 광의 대부분은 상기 리드 프레임(20)의 측벽면(21b)으로 조사될 수 있다. 이는, 상기 LED 칩(11)의 상측 모서리를 통과하는 광, 즉 제1광(L1)이 상기 LED 칩(11)의 측면에서 방출되는 최외각의 광이기 때문이다. 여기서, 상기 캐비티(25)의 상측 모서리는 상기 측벽면(21b)과 상기 수평면(21a)이 접하는 영역이다.
도 16에서와 같이, 상기 캐비티(25)의 깊이는 하기의 수학식 2를 만족해야 한다.
h = d + y/2
여기서, h는 캐비티(25)의 깊이이다. d는 LED 칩(11)의 측면으로부터 발생된 광들 중 리드 프레임(20)의 상부로 방출되는 광들이 상기 리드 프레임의 측벽면(21b)에 조사될 수 있는 영역의 길이이다. y는 LED 칩(11)의 높이이다.
이때, 상기 리드 프레임(20)의 측벽면(21b)에 광이 조사되는 영역의 길이(d)는 하기 수학식 3에 의해 구할 수 있다.
tan(a/2) = y/x = d/c 이므로,
d = y/x × c,
여기서, x는 LED 칩(11)의 폭이다. c는 캐비티(25)의 폭이다.
이에 따라, 상기 캐비티(25)의 깊이(h)는 하기의 수학식 1을 만족하게 된다.
h = y/x × c + y/2
여기서, h는 캐비티(25)의 깊이이다. x는 LED 칩(11)의 폭이다. y는 LED 칩(11)의 높이이다. c는 캐비티(25)의 폭이다.
도 17은 리드 프레임(20)의 형태에 따른 LED 패키지에서 수행한 고온 부하 신뢰성 시험결과 그래프이다.
도 17에서와 같이, 캐비티를 갖는 리드 프레임을 포함하는 LED 패키지(S1)가 평탄한 리드 프레임을 갖는 LED 패키지(S2)보다 열화율이 작은 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 상기 리드 프레임에 캐비티를 구비할 경우, 상기 LED 칩으로부터의 광에 의해 상기 본체가 열화되는 것을 방지할 수 있다. 이에 더하여, 상기 캐비티의 깊이를 안정적으로 설계함에 따라 상기 본체의 열화를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 LED 칩(11)은 상기 리드 프레임의 개수를 조절하여 실장되는 LED 칩을 적어도 하나 이상으로 구비할 수 있으며, 이 경우 상기 LED 칩들은 서로 동일하거나 서로 다른 색상의 광을 구현할 수 있다.
도면에서처럼, 상기 단자부(22)는 상기 본체(30)의 양 측면을 통해 각각 외부로 노출되어 상기 LED 칩(11)을 기판과 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
상기 단자부(22)는 본체(30)의 외부로 노출되는 탑 전극(22a), 절곡부(22b) 및 사이드 전극(22c)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 탑 전극(22a)은 상기 제1 리드부(21)의 수평면(21a)과 상기 제2 리드부(24)의 수평면(24a)으로부터 각각 연장되어 상기 본체(30)의 양 측면으로 노출 및 고정된다.
이때, 상기 탑 전극(22a)은 상기 수평면(21a, 24a)으로부터 하향 경사지게 절곡되어 상기 본체(30)의 저면과 수평하게 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 본체(30)의 저면을 기판(B)에 실장하는 경우에, 상기 탑 전극(22a)이 기판(B)과 전기적으로 연결된다.
본 발명에서 탑 실장이란 상기 탑 전극(22a)이 기판(B)과 전기적으로 연결되도록 LED 패키지를 상기 기판상에 수평하게 실장하는 것을 의미할 수 있다.
상기 절곡부(22b)는 상기 탑 전극(22a)의 단부에서 연장되어 상기 본체(30)의 전면을 향하여 절곡되는 구조로 형성된다.
그리고, 상기 사이드 전극(22c)은 상기 탑 전극(22a)이 구비되는 상기 본체(30)의 단변 방향 측면(30a)과 직각을 이루는 장변 방향 측면(30b)에 대해 수평을 이루도록 상기 절곡부의 일측면으로부터 수직하게 절곡되어 연장되는 구조로 형성된다.
즉, 직육면체 구조를 가지는 상기 본체를 기준으로 좌우 양측의 단변 방향 측면(30a)에 상기 탑 전극(22a) 및 절곡부(22b)가 구비되고, 상기 단변 방향 측면(30a)과 직각을 이루는 장변 방향 측면(30b)에 상기 사이드 전극(22c)이 구비된다.
따라서, LED 패키지의 본체(30)가 기판(B)에 수직하게 실장되는 에지형 방식 의 경우, 상기 사이드 전극(22c)이 기판(B)과 전기적으로 연결된다.
상기 사이드 전극(22c)은 본체(30)의 장변 방향 측면(30b)의 길이에 따라 다양한 길이로 형성될 수 있다.
즉, 도 1에서와 같이 상기 본체의 단변 방향 측면(30a)과 장변 방향 측면(30b)이 서로 만나는 모서리 부근에 일부 형성될 수 있으며, 또는 도 18a 및 도 18b에서와 같이 상기 본체의 장변 방향 길이(30b)를 따라서 양측 사이드 전극(22c)이 서로 근접하도록 길게 형성될 수도 있다. 이 경우, 길게 형성된 상기 사이드 전극(22c)에 의해서 기판(B)과의 접촉 면적이 증가하게 되어 LED 패키지를 보다 안정적으로 실장할 수 있으며, LED 칩(11)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열효과를 증대시키는 것이 가능하다.
본 발명에서 사이드 실장이란 상기 사이드 전극(22c)이 기판(B)에 전기적으로 연결되도록 LED 패키지를 상기 기판(B)상에 수직하게 실장하는 것을 의미할 수 있다.
상기 탑 전극(22a)과 절곡부(22b) 및 사이드 전극(22c)은 프레스 가공등을 통해 일체로 형성되어 제조될 수 있으며, 리드 프레임(20)은 LED 칩(11)에서 발생된 열을 효과적으로 방출시키기 위해 열전도 특성이 우수한 재질(예를 들어 Cu)로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 19는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 패키지가 에지형(edge type)(side view 방식)으로 실장되는 모습을 설명하기 위한 부분 사시도이며, 도 20은 도 19의 LED 패키지의 정면도이고, 도 21은 LED 패키지를 직하형(direct type)(top view 방 식)으로 실장하는 모습을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, LED 패키지는 본체(30)에 연결된 사이드 전극(22c)을 통해 기판(B)에 전기적으로 장착된다. 따라서, 도 20에서 도시된 바와 같이, LED 칩(11)이 기판(B)에 대해 수직하게 배치되도록 본체(30)와 기판(B)이 서로 연결된다. 이러한 구조를 통해 LED 패키지를 도광판(미도시)의 측면에 설치할 수 있게 된다.
또한, 도 21에서와 같이 본체(30)의 저면을 따라서 나란하게 구비되는 상기 탑 전극(22a)을 통해 상기 기판(B)과 전기적으로 연결되는 것도 가능하며, 이러한 구조를 통해 LED 칩(11)이 기판(B)의 상부를 향하도록 배치할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 LED 패키지는 탑 전극(22a), 절곡부(22b) 및 사이드 전극(22c)을 구비하는 리드 프레임(20)에 의해서 에지형과 직하형 범용으로 사용할 수 있으므로 리드 프레임(20)의 형상을 단순화할 수 있으며, 그에 따른 금형제작의 단가를 낮출 수 있고, 범용하여 사용함으로써 패키지 설계가 자유롭다는 장점이 있다.
또한, 사이드 전극(22c), 절곡부(22b) 및 탑 전극(22a)이 일체를 이루며 형성되므로 제조가 용이하다는 장점도 있다.
도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 사시도이고, 도 23은 도 22의 LED 패키지의 후면을 설명하기 위한 사시도이다.
도 22 및 도 23을 참조하면, LED 패키지(40)는 LED 칩(11), 리드 프레 임(20), 본체(30) 및 접촉부(45)를 포함한다.
도 22 및 도 23에 도시된 실시예에 있어서 LED 패키지(40)를 구성하는 구성요소는 상기 도 1 내지 도 11에 도시된 제1 실시예의 경우와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고 접촉부(45)에 관한 구성을 위주로 설명한다.
상기 접촉부(45)는 상기 제1 리드부(21)의 수평면(21a)으로부터 연장되어 상기 본체(30)의 장변 방향 측면(30b)을 관통하여 외부로 노출되도록 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1 리드부(21)의 수평면(21a)으로부터 연장되어 본체의 외부로 노출되는 단자부(22)는 상기 본체(30)의 단변 방향 측면(30a)으로 노출되는 반면, 상기 접촉부(45)는 상기 단자부(22)에 대하여 수직하게 상기 본체(30)의 장변 방향 측면(30b)으로 노출된다.
상기 접촉부(45)는 상기 단자부(22)와 마찬가지로 상기 제1 리드부(21)와 일체로 형성될 수 있으며, 따라서, 상기 접촉부(45)는 상기 리드 프레임(20)의 일 부분일 수 있다.
상기 접촉부(45)는 도면에서와 같이 상기 본체(30)의 양 측면에 각각 구비될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 어느 일측면에만 구비되는 것도 가능하며, 이 경우 사이드 실장에 있어서 기판(B)상에 장착되는 측면을 따라 구비되는 것이 바람직하다.
상기 접촉부(45)는 끝단부가 상기 본체(30)의 저면, 즉 후면을 향하여 절곡 될 수 있다. 따라서, 상기 본체(30)를 장착할 때에 사이드 실장의 경우 직각으로 절곡된 면(45a)이 기판(B)에 접촉되게 되고, 탑 실장의 경우 상기 접촉부(45)의 끝단부(45b)가 기판(B)에 접촉되도록 실장할 수 있다.
이와 같이, LED 패키지(40)를 기판상에 실장하는데 있어 보다 넓은 접촉면적을 가짐으로써 보다 안정적인 실장구조를 제공하는 한편, 기판과의 증가된 접촉면적을 통해 열을 보다 효율적으로 방출하며, 본체의 외부로 노출되는 상기 접촉부를 통해 LED 칩에서 발생되는 열을 추가로 방출할 수 있어 방열효율이 증대되는 효과가 있다.
도 24a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 사시도이고, 도 24b는 단면도이다.
도 24a 및 도 24b를 참조하면, 엘이디 패키지(50)는 LED 칩(11), 리드 프레임(51), 본체(30) 및 접촉부(55)를 포함한다.
도 24에 도시된 실시예에 있어서 LED 패키지를 구성하는 구성요소는 상기 도 22 및 도 23에 도시된 실시예의 경우와 실질적으로 동일하다.
다만, 리드 프레임과 접촉부의 구체적인 구성에 있어서는 도 22 및 도 23에 도시된 제2 실시예의 경우와 다르기 때문에 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 중복되는 구성에 관한 설명은 생략하고 리드 프레임(51) 및 접촉부(55)에 관한 구성을 위주로 설명한다.
본 실시예에 따른 접촉부(55)는 상기 LED 칩(10)이 실장되는 바닥면(55c), 상기 바닥면(55c)으로부터 경사지게 상향 연장된 측벽면(55b), 상기 측벽면(55b)으로부터 수평하게 연장된 수평면(55a)을 포함한다.
이로써, 상기 접촉부(55)는 상기 바닥면(55c)과 상기 측벽면(55b)에 의해 리세스 구조의 캐비티(56)를 형성하며, 상기 캐비티(56) 내에 상기 LED 칩(11)이 수용된다. 그리고, 상기 수평면(55a)은 상기 본체(30)의 장변 방향 측면(30b)을 관통하여 외부로 노출되며, 노출된 끝단부는 상기 본체(30)의 저면, 즉 후면을 향하여 절곡될 수 있다.
상기 접촉부(55)는 LED 칩(11)을 포함하는 캐비티(54)가 본체(30)의 개구부로 노출되도록 본체(30)의 중심부에 구비되며, 상기 접촉부(55)의 양 측면으로는 리드 프레임(51)이 각각 구비되어 상기 LED 칩(11)과 전기적으로 연결된다.
상기 리드 프레임(51)은 상기 접촉부(55)와 각각 이격된 제1 리드부(52)와 제2 리드부(53)를 포함하며, 상기 제1 리드부(52)와 제2 리드부(53)는 각각 상기 본체(30)의 단변 방향 측면(30a)에 구비된다.
상기 제1 리드부(52)와 제2 리드부(53)는 상기 접촉부(55)의 수평면(55a)과 소정 거리만큼 이격되어 서로 마주하며 와이어에 의해 상기 LED 칩과 전기적으로 연결되는 수평면(52a, 53a)과, 상기 수평면으로부터 절곡 및 연장되어 본체(30)의 단변 방향 측면(30a)으로 노출되는 단자부(54)를 각각 포함한다.
상기 제1 리드부(52)와 제2 리드부(53)의 각 단자부(54)는 각각 상기 본체(30)의 양 측면을 관통하여 외부로 인출되어 노출될 수 있으며, 상기 각 단자부(54)는 상기 본체(30)의 하단면과 동일한 수평선상에 위치하도록 하향 절곡되는 것이 바람직하다.
상기 단자부(54)는 탑 전극(54a), 절곡부(54b) 및 사이드 전극(54c)을 포함하여 구성될 수 있으며, 구체적인 구조는 상기 도 1 및 도 2에서 도시한 실시예와 실질적으로 동일하므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 상기 접촉부(55)가 리드 프레임(51)과 이격되는 구조를 가지는 경우 상기 접촉부(55)는 상기 리드 프레임(51)과 같은 역할을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 접촉부(55)가 플러스 전극을 가지는 경우 상기 제1 리드부(52)와 제2 리드부(53)는 모두 마이너스 전극을 가지게 되며, LED 칩(11)은 도전성 접착제 등을 통해 상기 접촉부(55)에 실장된다.
또한, 상기 접촉부(55)는 단순히 LED 칩(11)을 실장하고 열을 방출하는 히트 싱크로서 역할을 수행할 수도 있으며, 이 경우 상기 제1 리드부(52)와 제2 리드부(53)는 각각 상이한 전극을 가지며, 싱기 LED 칩(11)은 비도전성 접착제 등을 통해 상기 접촉부에 실장된다.
도 25 내지 도 27을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 패키지를 설명한다.
도 25는 본 실시예에 따른 LED 패키지가 구비된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 26은 도 25의 LED 패키지를 나타내는 확대사시도이며, 도 27은 도 26의 LED 패키지에서 리드 프레임을 나타내는 평면도이다.
도 25 내지 도 27을 참조하면, LED 패키지(60)는 기판(B)상에 밀착하여 실장 되는 제1리드부(62a)와 기판(B)과 수직을 이루도록 상기 제1리드부(62a)로부터 연장되어 형성된 제2리드부(62b)를 갖는 한쌍의 리드 프레임(62)과, 상기 제2리드부(62b) 중 하나의 제2리드부(62b)에 실장되어 빛을 제공하는 LED 칩(11), 및 상기 LED 칩(11)이 실장되는 제2리드부(62b)의 주변을 감싸며 상기 LED 칩(11)으로부터의 빛이 도광판으로 제공될 수 있도록 하는 개구부(31)를 가지는 본체(30)로 이루어져 있다.
그리고, 상기 리드 프레임(62)의 제2리드부(62b) 중 하나의 제2리드부(62b)에 실장된 LED 칩(11)은 도전 와이어를 통해 나머지 하나의 제2리드부(62b)와 전기적으로 접속된다. 그러나, 본 발명은 리드 프레임(62)의 제2리드부(62b)상에 실장된 LED 칩(11)이 플립칩 본딩되는 구조도 배제할 수는 없으므로 이러한 도전 와이어를 반드시 요구하는 것은 아니다.
또한, LED 패키지(60)는 LED 칩(11)이 청색의 발광다이오드 칩인 경우 백색광을 제공하기 위하여 개구부에 형성된 밀봉부재(32)를 추가적으로 구비할 수 있는데, 이때 밀봉부재(32)는 황색 형광체를 포함할 수 있다. 예컨대 상기 밀봉부재(132)는 YAG계의 황색 형광체를 함유하는 젤 형태의 에폭시 수지 혹은 YAG계의 황색 형광체를 함유하는 젤 형태의 실리콘 수지를 본체(30)의 개구부에 주입 한 후, UV(ultraviolet) 경화나 열경화를 통해 형성될 수 있다.
상기 밀봉부재(32)에 함유되는 형광체의 구체적인 구성에 대해서는 이미 상세히 설명하였으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
물론, 본 실시예에서 LED 패키지(60)의 리드 프레임(62)과 관련해서는 다양 한 형태로 변경될 수 있을 것이다. 다만 분할형 백라이트 유닛에서 LED 칩(11)으로부터 제공된 빛이 기판(B)의 바닥면과 수평하게 진행된다고 가정할 때, 그 빛의 진행방향과 수평을 이루도록 형성되어 기판(B)상에 밀착하여 고정되어 있는 제1리드부(62a)와, 그 제1리드부(62a)로부터 기판(B)의 바닥면에 대하여 수직하게 연장되어 형성된 제2리드부(62b)를 갖는 것이 주요 기술적 특징이다.
이때, 본 발명의 리드 프레임(62)은 서로 나란하게 배치된 제2리드부(62b)의 외측에서 각각 본체(30)의 두께(t)와 동일하거나 혹은 그 두께(t)보다 작은 길이의 폭(w4)을 갖게 되는 제3리드부(62c)를 추가적으로 형성하고, 상기 제3리드부(62c)를 패키지 본체(30)의 측면에 위치하도록 함으로써 LED 칩(11)으로부터의 열방출 효율을 더욱 증대시킬 수 있을 것이다. 여기서 가령, 본체(30)의 두께(t)가 5mm를 이룰 때, 제2리드부(62b)의 외측에 각각 형성된 제3리드부(63b)의 폭(w4)은 5mm와 동일하거나 혹은 5mm보다 작은 범위에서 형성된다.
또한, 본 발명에서와 같은 분할방식의 백라이트 유닛은 그 구조상 슬림화를 추구할 수 있는 장점을 가지므로 이를 위하여 제2리드부(62b)의 높이, 더 정확하게는 본체(30)의 높이(h)를 낮추는 대신 본체(30)의 너비(W) 혹은 폭을 넓게 형성할 수 있게 됨으로써 LED 칩(11)의 크기를 빛의 진행방향과 수직한 방향으로 확장시킬 수 있어 (종래 대비) 동일하거나 혹은 더 많은 광량을 유지할 수 있게 되고, 더 나아가서 리드 프레임(62)을 이루는 제1리드부(62a) 각각의 폭(w1, w2, w3), 및 제1리드부(62a)의 일측에서 타측까지의 전체 폭(w1~w3)을 본체(30)의 폭(W)보다 더 넓게 형성하는 등의 자유로운 설계를 통해 열방출 효과를 더욱 개선시킬 수 있을 것 이다.
이때, 상기에서와 같이 각각의 폭(w1, w2, w3)이 넓은 제1리드부(62a)와 같은 구조에 의해 본 발명은 LED 패키지(60)를 기판(B)상에 실장시 자동화 조립공정(SMT)에 의해서도 신속하고 원활하게 조립이 이루어질 수 있을 것이다. 이는 조립 공정시간을 단축시켜 수율 증대로 이어지게 된다. 가령, 본 발명에서 리드 프레임(62)의 제1리드부(62a)는 기판(B)상에서 외부로 배선이 노출되도록 형성된 홈과, 그 홈에 충진되어 있는 땜납에 의해 기판(B)과 밀착하여 고정하게 된다.
이에 근거해 볼 때, 리드 프레임(62)의 제1리드부(62a)는 외부로부터 전압이 인가되는 전극의 역할을 함과 동시에 LED 칩(11)으로부터 발생된 열을 기판(B)과 그 기판(B)에 접촉하는 단위 면적을 넓게 하여 하측에 구비되어 있는 하부커버(미도시)를 통해 외부로 원활하게 방출시키는 역할을 하게 된다.
도 28 내지 도 30을 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 LED 패키지를 설명한다.
도 28은 도 26에 나타낸 LED 패키지의 다른 변형예에 따른 사시도이고, 도 29는 도 28에 나타낸 다른 변형예에 따른 LED 패키지의 리드 프레임의 평면도이다.
도 28에 도시된 바와 같이 본 발명의 제5 실시예에 따른 LED 패키지(70)는, 도 26의 LED 패키지와 대비해 볼 때, 본체(30)의 개구부에 실장되어 빛을 제공하는 LED 칩(11)을 기준으로 빛의 진행방향과 반대방향으로 리드 프레임(72)의 제1리드부(72a)가 형성되어 있다. 더 정확히 말해, 리드 프레임(72)의 제1리드부(72a)는 기판(B)의 바닥면과 수직하게 형성된 제2리드부(72b)상에 실장된 LED 칩(11)으로부 터 제공되는 빛의 진행방향과 반대방향으로 굽어 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같은 변형 구조는 리드 프레임(72)를 포함하는 LED 패키지의 설계 편의에 따른 것일 수 있고, 혹은 기판(B)상에 실장시 조립 공정의 편의를 위한 것일 수 있으며, 더 나아가서는 도광판의 일측에 구비되는 LED 패키지(60)로부터 제공된 빛이 그 진행방향에 배치된 리드 프레임(62)의 제1리드부(62a)에 의해 간섭되어 도광판으로 유입될 수 있는 요소를 제거함으로써 휘도의 개선을 추구하려는 것에 관계될 수도 있을 것이다.
이와 같은 취지에 따라 빛의 진행방향과 반대되는 방향으로 리드 프레임(72)의 제1리드부(72a)를 형성하는 점을 제외하면, 앞서서의 내용들과 크게 다르지 않으므로 기타 자세한 용들은 앞서 설명한 LED 패키지(60)의 내용들로 대신하고자 한다.
더 나아가서, 본 발명은 도 29에 도시된 바와 같이 기판(B)에 밀착되어 고정되는 제1리드부(72a)와, 상기 제1리드부(72a)에 수직하게 연장되어 형성되고 LED 칩(11)이 실장되는 제2리드부(72b)를 갖되, 이때 제1리드부(72a)는 2개의 제1리드부(72a)만을 가지는 한쌍의 리드 프레임(72)으로 형성될 수 있다.
그러나, 본 발명은 도 30에서와 같이 LED 칩(11)이 실장되는 제2리드부(72b)와, 그 제2리드부(72b)에 대하여 수직하게 형성되어 기판(B)에 밀착하여 고정되는 제1리드부(72a)만을 최소한 형성한 한쌍의 리드 프레임(72)으로 이루어질 수도 있다.
한편, 도 68 및 도 69를 참조하여 본 발명의 제6 실시예에 따른 LED 패키지의 구조에 대해 설명한다.
도 68은 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광소자 패키지의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 69는 도 68의 평면도이다.
도 68 및 도 69에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는, 금속 코어(2010)와, 상기 금속 코어(2010) 상에 형성된 절연층(2020)과, 상기 절연층(2020) 상에 형성된 금속층(2030)을 포함한다.
상기 절연층(2020) 및 금속층(2030)은, 상기 금속 코어(2010)의 상면에만 형성될 수도 있지만, 도면에 도시된 바와 같이 금속 코어(2010)의 상면 및 하면에 모두 형성될 수도 있다.
상기 금속층(2030) 및 절연층(2020)의 일부는 제거되어, 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 제1 캐비티(2040)가 형성되어 있다. 상기 제1 캐비티(2040)는 발광소자(2060)가 실장될 공간을 마련해주며, 기계적 가공 또는 에칭(etching) 등의 가공 방법을 통해 형성된 것일 수 있다.
여기서, 상기 금속층(2030)은 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 곳에 전기적으로 서로 분리된 제1 전극(2030a) 및 제2 전극(2030b)을 가질 수 있다.
상기 제1 캐비티(2040)에 의해 노출된 상기 금속 코어(2010)의 상면에는 발광소자(2060)가 직접 실장되어 있다.
상기 금속 코어(2010)는 열전도도가 우수한 재료, 예컨대 알루미늄(Al) 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 절연층(2020)은 산화피막층(Al2O3)으로서, 상기한 바와 같이 알루미늄으로 이루어진 금속 코어(2010) 상에 아노다이징(anodizing) 처리를 통해 형성하거나, 또는 상기 금속 코어(2010)의 표면에 폴리머(polymer) 계열 등과 같은 통상적인 절연층을 형성할 수도 있으나, 상대적으로 열전도도가 우수하며, 얇은 두께로 형성 가능하여 낮은 열 저항을 구현할 수 있는 산화피막층(Al2O3)이 형성됨이 바람직하다.
알루미늄(Al)은 비교적 저가로 손쉽게 얻을 수 있는 금속 재료일 뿐만 아니라 열전도도가 매우 우수한 장점이 있다. 또한, 상기 아노다이징 처리를 통해 얻는 산화피막층(Al2O3)도 약 10 내지 30 W/mK의 비교적 높은 열전도도를 갖는다.
따라서, 상기 금속 코어(2010)는 종래 폴리머 재질의 PCB 또는 MCPCB 등에 비하여 우수한 방열 성능을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 알루미늄을 아노다이징 처리하는 공정은 비교적 용이한 공정이며, 그 공정 비용 및 시간도 비교적 저렴하고 짧은 이점이 있다.
상기 발광소자(2060)는 발광 다이오드 등과 같이 빛을 발생시키는 광원 소자로서, 상기 금속 코어(2010)의 상면에 직접 부착되어 접속되어 있다.
그리고, 상기 발광소자(60)와 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 곳에 위치하는 금속층(2030), 예컨대 제1 전극(2030a)은 본딩 와이어(2070)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 구성에 의해 상기 금속 코어(2010) 및 상기 절연층(2020) 상의 제1 전극(2030a)과 전기적으로 접속된 발광소자(2060)는, 상기 금속 코어(2010) 및 제1 전극(2030a)을 통해 전원이 인가됨에 따라 작동되어 빛이 외부로 방출될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 발광소자 패키지에 있어서, 상기 발광소자(2060)는 수직전극 구조의 발광소자로서, 상기 발광소자(2060)의 어느 한 전극(도시안함)은 금속 코어(2010)와 직접 접속되고, 다른 한 전극(도시안함)은 본딩 와이어(2070)를 통해 인접한 금속층(2030)과 접속되어 있다.
따라서, 상기 금속 코어(2010)가 전기적으로 (+) 극성을 갖는다면, 상기 발광소자(2060)와 와이어 본딩된 금속층 부분(2030a)은 전기적으로 (-) 극성을 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 실시예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 열전도도가 우수한 알루미늄 재질의 금속 코어(10) 상에 발광소자(60)가 직접 실장되는 바, 상기 발광소자(60)에서 발생하는 열이 상기 금속 코어(10)를 통해 효과적으로 외부로 방출될 수 있다.
또한, 상기 금속 코어(10)는, 발광소자(60)를 실장하는 기판으로 사용될 뿐만 아니라, 그 자체로서 발광소자(60)에 전원을 인가하는 하나의 전기적 통로로 사용되는 바, 발광소자 패키지의 부품 및 제조 공정을 단순화시켜, 제조 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 발광소자(60)가 실장된 상기 제1 캐비티(2040)와 소정 거리 이격된 위치에는, 상기 금속 코어(2010)의 상면이 노출되도록 상기 금속층(2030) 및 상 기 절연층(2020)의 일부가 제거되어 제2 캐비티(2050)가 형성되어 있다.
상기 제2 캐비티(2050)는, 상기 금속 코어(2010)를 외부와 전기적으로 연결시켜 패키지의 역할을 할 수 있도록 개방된 부분으로서, 이는 커넥터(connector) 또는 다른 연결 방법에 의해 외부와 전기적으로 소자가 연결되도록 할 수 있다.
상기 제2 캐비티(2050) 내의 상기 금속 코어 (2010) 상면에는 외부와의 전기적 연결을 위해 도전층(2080)이 형성될 수 있다. 상기 도전층(80)은 Au, Ag, Ni 또는 Cu 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 도전층(2080)은 도금 방식으로 형성된 금속 도금층일 수도 있고, 또는 고온 경화된 금속 페이스트일 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시에에 따른 발광소자 패키지는, 금속 코어(2010) 상면에 발광소자(2060)를 직접 실장함으로써, 패키지의 방열 성능을 향상시켜 고열발생 소자에 적용 가능한 장점이 있다. 또한, 발광소자 패키지의 전체적인 구조 및 제작 공정을 간소화하여 원가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
여기서, 도 70은 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광소자 패키지에 캡을 형성한 구조를 나타낸 단면도이고, 도 71a는 도 70의 캡을 고정하기 위한 홈이 형성된 발광소자 패키지의 구조를 나타낸 평면도이고, 도 71b는 캡의 일례를 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광소자 패키지에는, 도 70에 도시된 바와 같이, 발광소자(2060)가 실장된 상기 제1 캐비티(2040)의 상부에, 캡(2200)이 형성될 수도 있다.
상기 캡(2200)은, 상기 발광소자(2060)를 보호하는 보호캡이거나, 또는 렌즈(lens)일 수 있다.
이때, 도 71a에 도시된 바와 같이, 상기 발광소자(2060)가 실장된 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 위치에는, 상기 금속층(2030) 및 상기 절연층(2020)의 일부가 제거되어 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 홈(2100)이 추가로 형성될 수 있다.
상기 홈(2100)은, 상기 캡(2200)의 위치를 쉽게 정렬 및 고정시키기 위한 것으로서, 상기 홈(2100)의 형성 갯수 및 위치에 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
그리고, 도 71b에 도시된 바와 같이, 테두리부에 돌기(2210)가 형성된 캡(2200)의 상기 돌기(2210)가 상기 홈(2100)에 삽입되어, 상기 캡(2200)이 상기 제1 캐비티(2040) 상부에 결합될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 발광소자(2060) 상부에 캡(2200)을 형성할 경우, 상기 금속 코어(2010)를 노출시키는 홈(2100)을 형성하고, 상기 홈(2100)에 상기 캡(2200)의 테두리부에 형성된 돌기(2210)가 삽입되도록 함으로써, 캡(2200)의 위치를 쉽게 정렬시키고, 또한 캡(2200)이 움직이지 않도록 안정적으로 고정할 수 있다.
도 72를 참조하여 제6 실시예의 변형예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 변형예의 구성 중 제6실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 변형예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 72는 제6실시예에 따른 발광소자 패키지의 변형예를 나타낸 단면도이다.
제6실시예의 변형예에 따른 발광소자 패키지는, 상술한 바와 같은 제6실시예에 따른 발광소자 패키지와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 도 72에 도시된 바와 같이, 금속 코어(2010)의 하면에 차례로 형성된 절연층(2020) 및 금속층(2030)의 일부가 제거되어, 상기 금속 코어(2010)의 하면을 노출시키는 제3 캐비티(2045)가 형성되어 있다는 점에서만 제6 실시예와 다르다.
상기 제3 캐비티(2045)는 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 제1 캐비티(2040)와 대응하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 제6실시예의 변형예에 따른 발광소자 패키지는, 제6실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1 캐비티(2040)와 수직 대응하는 위치에 형성된 제3 캐비티(2045)에 의해 금속 코어(2010)의 휨 또는 변형을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
이하, 도 73 내지 도 78을 참조하여 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 73 내지 도 78은 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 도 73에 도시된 바와 같이, 금속 코어(2010)를 제공한다. 상기 금속 코어(2010)는 알루미늄 등으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 74에 도시된 바와 같이, 상기 금속 코어(2010) 상에 절연층(2020)을 형성한다. 상기 절연층(2020)은, 아노다이징 처리를 통해 형성될 수 있으며, 이는 도면에서와 같이 상기 금속 코어(2010)의 상면 및 하면에 모두 형성될 수도 있고, 또는 상기 금속 코어(2010)의 상면에만 형성될 수도 있다.
그런 다음, 도 75에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(2020) 상에 금속층(2030)을 형성한다. 상기 금속층(2030)은, 상기 절연층(2020)과 마찬가지로 상기 금속 코어(2010)의 상부 및 하부에 모두 형성될 수도 있고, 또는 상기 금속 코어(2010)의 상부에만 형성될 수도 있다.
그 다음에, 도 76에 도시된 바와 같이, 상기 금속층(2030) 및 상기 절연층(2020)의 일부를 제거하여, 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 제1 캐비티(2040)를 형성한다. 여기서, 상기 제1 캐비티(2040)를 형성한 다음, 상기 금속층(2030) 및 절연층(2020)의 일부를 제거하여, 상기 제1 캐비티(2040)와 소정 거리 이격된 위치에 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 제2 캐비티(2050)를 형성한다. 상기 제2 캐비티(2050)는 상기 제1 캐비티(2040)를 형성함과 동시에 형성될 수도 있다.
다음으로, 도 77에 도시된 바와 같이, 상기 제1 캐비티(2040) 내의 금속 코어(2010) 상면에 수직전극 구조의 발광소자(2060)를 직접 실장하고 나서, 상기 발광소자(2060)와 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 곳에 위치하는 금속층(2030)을 본딩 와이어(2070)를 통해 전기적으로 연결한다.
그런 후에, 도 78에 도시된 바와 같이, 상기 제2 캐비티(2050) 내의 상기 금속 코어(2010) 상면에 도전층(2080)을 형성한다. 상기 도전층(2080)은 Au, Ag, Ni 또는 Cu 등으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 도전층(2080)은 도금 방식에 의해 형성된 금속 도금층일 수도 있고, 또는 고온 경화된 금속 페이스트일 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이 금속 코어(2010)의 상면 뿐만 아니라 하면에도 절연층(2020) 및 금속층(2030)을 모두 형성하는 경우에는, 도면에 도시하지는 않았으나, 금속 코어(2010)의 하면에 형성된 금속층(2030) 및 절연층(2020)의 일부를 제거하여, 상기 제1 캐비티(2040)와 대응하는 위치에 상기 금속 코어(2010)의 하면을 노출시키는 제3 캐비티(도 70의 도면부호 '2045' 참조)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 제3 캐비티(2045)에 의해 금속 코어(2010)의 휨 또는 변형 등이 방지될 수 있다.
이 후, 상기 발광소자(2060)가 실장된 상기 제1 캐비티(2040) 상부에 캡(2200)을 형성할 수 있다. 상기 캡(2200)을 형성할 경우, 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 위치에, 상기 금속층(2030) 및 상기 절연층(2020)의 일부를 제거하여 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 홈(2100)을 추가로 형성할 수 있다.
그런 다음, 상기 제1 캐비티(2040) 상부에, 테두리부에 돌기(2210)가 형성된 캡(2200)을 결합시킨다. 이때, 상기 캡(200)에 형성된 돌기(2210)가 상기 홈(2100)에 삽입되도록 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 79를 참조하여 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광소자 패키지에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 제7 실시예의 구성 중 제6 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제7 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 79는 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광소자 패키지의 구조를 나타낸 단 면도이다.
도 79에 도시된 바와 같이, 제7 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 제6 실시예에 따른 발광소자 패키지와 대부분의 구성이 동일하고, 다만 발광소자(2061)가 수직전극 구조가 아닌 수평전극 구조의 발광소자로서, 상기 발광소자(2061)의 어느 한 전극(도시안함)은 제1 본딩 와이어(2071)를 통해 금속층(2030)의 제1 전극(2030a)과 전기적으로 연결되고, 다른 한 전극(도시안함)은 제2 본딩 와이어(2072)를 통해 상기 제1 전극(2030a)과 전기적으로 분리되어 있는 제2 전극(2030b)과 전기적으로 연결된다는 점에서만 제6 실시예와 다르다.
즉, 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 금속 코어(2010)와, 상기 금속 코어(2010) 상에 형성된 절연층(2020)과, 상기 절연층(2020) 상에 형성되며, 전기적으로 서로 분리된 제1 전극(2030a) 및 제2 전극(2030b)을 갖는 금속층(2030)과, 상기 금속 코어(2010)의 상면이 노출되도록 상기 금속층(2030) 및 절연층(2020)의 일부가 제거되어 형성된 제1 캐비티(2040), 및 상기 제1 캐비티(2040) 내의 상기 금속 코어(2010) 상면에 직접 실장된 수평전극 구조의 발광소자(2061)를 포함한다.
상기 금속 코어(2010)는 알루미늄 등으로 이루어질 수 있고, 상기 절연층(2020)은 아노다이징 처리를 통해 형성되는 산화피막층(Al2O3,) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 발광소자(2061)는, 상술한 바와 같이 제1 본딩 와이어(2071)를 통해 상 기 제1 전극(2030a)과 접속되고, 제2 본딩 와이어(2072)를 통해 제2 전극(2030b) 과 접속된다.
상기 발광소자(2061)와 전기적으로 연결되는 상기 제1 전극(2030a) 및 제2 전극(2030b)은 와이어 본딩 공정을 용이하게 할 수 있도록, 상기 발광소자(2061)가 실장되는 제1 캐비티(2040)와 인접한 곳에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 발광소자(2061)는, 상기 금속층(2030)의 제1 및 제2 전극(2030a)을 통해 전원이 인가됨에 따라 작동되어 빛이 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 상기 제1 전극(2030a)이 전기적으로 (-) 극성을 갖는다면, 상기 제2 전극(2030b)은 전기적으로 (+) 극성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 제1 캐비티(2040)와 소정 거리 이격된 위치에는, 상기 금속 코어(2010)의 상면이 노출되도록 상기 금속층(2030) 및 상기 절연층(2020)의 일부가 제거되어 제2 캐비티(2050)가 형성되어 있다.
상기 제2 캐비티(2050) 내의 상기 금속 코어 (2010) 상면에는 외부와의 전기적 연결을 위한 도전층(2080)이 형성될 수 있으며, 이는 Au, Ag, Ni 또는 Cu 등으로 이루어질 수 있다. 상기 도전층(2080)은 도금 방식으로 형성된 금속 도금층이거나, 또는 고온 경화된 금속 페이스트일 수 있다.
그리고, 도면에 도시하지는 않았으나, 본 발명의 제7 실시예에서는, 상술한 제1 실시예의 변형예에서와 마찬가지로, 상기 금속 코어(2010)의 하면에 차례로 형성되고, 제1 캐비티(2040)와 대응하는 위치에 상기 금속 코어(2010)의 하면을 노출시키는 제3 캐비티(도 70의 도면부호 '2045' 참조)를 갖는 절연층(2020) 및 금속 층(2030)을 더 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 상술한 본 발명의 제6 실시예와 마찬가지로, 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 위치에, 상기 금속층(2030) 및 절연층(2020)의 일부가 제거되어 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 홈(2100)이 추가로 형성될 수 있다. 그리고, 캡(2200)의 테두리부에 형성된 돌기(2210)가 상기 홈(2100)에 삽입되어, 상기 캡(2200)이 상기 제1 캐비티(2040) 상부에 결합될 수 있다.
이러한 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 열전도도가 우수한 금속 코어(2010) 상면에 발광소자(2060)를 직접적으로 실장함으로써, 패키지의 방열 성능을 향상키고, 발광소자 패키지의 전체적인 구조 및 제작 공정을 간소화할 수 있다.
도 80을 참조하여 제7 실시예의 변형예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 변형예의 구성 중 제7 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 변형예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 80은 제7 실시예에 따른 발광소자 패키지의 변형예를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 제7 실시예의 변형예에 따른 발광소자 패키지는, 상술한 바와 같은 제7 실시예에 따른 발광소자 패키지와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 도 80에 도시된 바와 같이, 수평전극 구조로 이루어진 상기 발광소자(2061)의 어느 한 전극(도시안함)은 제1 본딩 와이어(2071)를 통해 제1 전극(2030a)과 전기적으로 연결되고, 다른 한 전극(도시안함)은 제2 본딩 와이어(2072)를 통해 제1 캐비 티(2040)에 의해 노출된 금속 코어(2010)와 전기적으로 연결된다는 점에서만 제7 실시예와 다르다.
이때, 상기 금속 코어(2010)가 전기적으로 (+) 극성을 갖는다면, 상기 제1 전극(2030a)은 전기적으로 (-) 극성을 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 이러한 제7 실시예의 변형예에 따른 발광소자 패키지도 역시, 도면에 도시하지는 않았으나, 앞서 설명한 제6 실시예의 변형예에서와 마찬가지로, 상기 금속 코어(2010)의 하면에 차례로 형성되고, 제1 캐비티(2040)와 대응하는 위치에 상기 금속 코어(2010)의 하면을 노출시키는 제3 캐비티(도 70의 도면부호 '2045' 참조)를 갖는 절연층(2020) 및 금속층(2030)을 더 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명의 제7 실시예의 변형예에 따른 발광소자 패키지는, 상술한 바와 같이, 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 위치에 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키도록 형성된 홈(2100), 및 테두리부에 형성된 돌기(2210)가 상기 홈(2100)에 삽입되어 상기 제1 캐비티(2040) 상부에 결합되는 캡(2200)을 더 포함할 수도 있다.
이러한 본 발명의 제7 실시예의 변형예에 따른 발광소자 패키지는, 금속 코어(2010) 상에 직접 실장된 발광소자(2061)에서 발생하는 열이 상기 금속 코어(2010)를 통해 외부로 방출될 수 있어, 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 금속 코어(2010)가 상기 발광소자(2061)에 전원을 인가하는 하나의 전기적 통로로 사용되는 바, 발광소자 패키지의 부품 및 제조 공정을 단순화시켜, 제조 비용을 절감할 수 있다.
이하, 앞서의 도 73 내지 도 76, 도 79 및 도 80을 참조하여 본 발명의 제7 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. 다만 제7 실시예의 구성 중 제6 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제7 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
먼저, 도 73에 도시된 바와 같이 금속 코어(2010)를 제공한 다음, 도 74에 도시된 바와 같이, 상기 금속 코어(2010) 상에 절연층(2020)을 형성한다.
그 다음에, 도 75에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(2020) 상에 금속층(2030)을 형성한다.
그런 후에, 도 76에 도시된 바와 같이, 상기 금속층(2030) 및 상기 절연층(2020)의 일부를 제거하여, 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 제1 캐비티(2040)를 형성한다. 이때, 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 상기 절연층(2020) 상에는 전기적으로 서로 분리된 제1 전극(2030a) 및 제2 전극(2030b)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 캐비티(2040)를 형성한 다음, 상기 금속층(2030) 및 절연층(2020)의 일부를 제거하여 상기 제1 캐비티(2040)와 소정 거리 이격된 위치에 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 제2 캐비티(2050)를 형성한다. 상기 제2 캐비티(2050)는 상기 제1 캐비티(2040)를 형성함과 동시에 형성될 수도 있다.
그런 다음, 도 79에 도시된 바와 같이, 상기 제1 캐비티(2040) 내의 금속 코어(2010) 상면에 수평전극 구조의 발광소자(2061)를 직접 실장하고 나서, 상기 발광소자(61)와 상기 제1 전극(30a)을 제1 본딩 와이어(2071)를 통해 전기적으로 연 결시키고, 상기 발광소자(2061)와 상기 제2 전극(2030b)을 제2 본딩 와이어(2072)를 통해 전기적으로 연결시킨다.
그런 후에, 상기 제2 캐비티(2050) 내의 상기 금속 코어(2010) 상면에 도전층(2080)을 형성한다.
한편, 상기 발광소자(2061)는, 상기 제2 본딩 와이어(2072)를 통해 도 79에서와 같이 제2 전극(2030b)과 전기적으로 연결되는 대신에, 도 80에서와 같이 상기 제1 캐비티(2040)에 의해 노출된 금속 코어(2010)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
또한, 절연층(2020) 및 금속층(2030)이, 전술한 바와 같이 금속 코어(2010)의 하면에도 형성되는 경우에는, 도면에 도시하지는 않았으나, 금속 코어(2010)의 하면에 형성된 금속층(2030) 및 절연층(2020)의 일부를 제거하여, 상기 제1 캐비티(2040)와 대응하는 위치에 상기 금속 코어(2010)의 하면을 노출시키는 제3 캐비티(도 70의 도면부호 '2045' 참조)를 형성할 수도 있다.
도 81를 참조하여 본 발명의 제8 실시예에 따른 발광소자 패키지에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 제8 실시예의 구성 중 제6 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제8 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 81는 본 발명의 제8 실시예에 따른 발광소자 패키지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도면에서와 같이, 제3 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 제6 실시예에 따른 발광소자 패키지와 대부분의 구성이 동일하고, 다만 발광소자(2062)가 수직전극 구 조가 아닌 플립칩 구조의 발광소자로서, 상기 발광소자(2062)의 하면에는 접속 수단(2090)이 구비되어 있고, 상기 접속 수단(2090)은, 제1 캐비티(2040)에 의해 노출된 금속 코어(2010) 및 제1 전극(2030a)과 각각 전기적으로 연결된다는 점에서만 제6 실시예와 다르다.
상기 발광소자(2062)의 접속 수단(2090) 중 어느 하나와 전기적으로 연결되는 상기 제1 전극(2030a)은 플립 칩 본딩 공정을 용이하게 할 수 있도록, 상기 발광소자(2062)가 실장되는 제1 캐비티(2040)와 인접한 곳에 위치하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 발광소자(2062)의 접속수단(2090)과 전기적으로 연결되어 있는 상기 금속 코어(2010)가 전기적으로 (+) 극성을 갖는다면, 상기 제1 전극(2030a)은 전기적으로 (-) 극성을 갖는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 접속 수단(2090)은 도면에 도시된 바와 같은 솔더볼로 구성되거나, 또는 범프(도시안함) 및 패드(도시안함) 등으로 구성될 수도 있다.
또한, 제8 실시예의 변형예에 따른 발광소자 패키지 역시, 도면에 도시하지는 않았으나, 앞서의 제6 실시예의 변형예에서와 마찬가지로, 상기 금속 코어(2010)의 하면에 차례로 형성되고, 제1 캐비티(2040)와 대응하는 위치에 상기 금속 코어(2010)의 하면을 노출시키는 제3 캐비티(도 70의 도면부호 '2045' 참조)를 갖는 절연층(2020) 및 금속층(2030)을 더 포함할 수도 있다.
이러한 제8 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 발광소자(2062)가 금속 코어(2010) 상에 직접 실장되되, 와이어 본딩에 의해 실장되는 대신 플립칩 본딩에 의해 실장됨으로써, 제6 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
이하, 앞서의 도 73 내지 도 76, 및 도 81을 참조하여 본 발명의 제8 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. 다만 제8 실시예의 구성 중 제6 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제8 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
우선, 도 73에 도시된 바와 같이 금속 코어(2010)를 제공한 다음, 도 74에 도시된 바와 같이, 상기 금속 코어(2010) 상에 절연층(2020)을 형성한다.
그 다음에, 도 75에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(2020) 상에 금속층(2030)을 형성한다.
그런 후에, 도 76에 도시된 바와 같이, 상기 금속층(2030) 및 상기 절연층(2020)의 일부를 제거하여, 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 제1 캐비티(2040)를 형성한다. 이때, 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 상기 절연층(2020) 상에는 전기적으로 서로 분리된 제1 전극(2030a) 및 제2 전극(2030b)이 형성될 수 있다.
상기 제1 캐비티(2040)를 형성한 다음, 상술한 바와 같이 상기 제1 캐비티(2040)와 소정 거리 이격된 위치에 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 제2 캐비티(2050)를 형성한다. 상기 제2 캐비티(2050)는 상기 제1 캐비티(2040)와 동시에 형성될 수도 있다.
그런 다음, 도 81에 도시된 바와 같이, 상기 제1 캐비티(2040) 내의 금속 코 어(2010) 상면에 발광소자(2062)를 직접 실장한다. 그런 후에, 상기 제2 캐비티(2050) 내의 상기 금속 코어(2010) 상면에 도전층(2080)을 형성한다.
여기서, 본 발명의 제8 실시예에 따른 발광소자 패키지의 상기 발광소자(2062)는, 그 하면에 접속 수단(2090)이 구비되어 있다. 상기 접속 수단(2090)은 범프, 패드 또는 솔더볼 등으로 구성될 수 있으며, 상기 금속 코어(2010) 및 제1 전극(2030a)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 상기 절연층(2020) 및 금속층(2030)을 상기 금속 코어(2010)의 하면에도 형성하는 경우에는, 상기 금속 코어(2010)의 하면에 형성된 금속층(2030) 및 절연층(2020)의 일부를 제거하여, 상기 제1 캐비티(2040)와 대응하는 위치에 상기 금속 코어(2010)의 하면을 노출시키는 제3 캐비티(도 70의 도면부호 '2045' 참조)를 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 82 내지 도 84를 참조하여 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광소자 패키지에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 제9 실시예의 구성 중 제6 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제9 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 82는 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광소자 패키지의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 83 및 도 84는 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광소자 패키지의 구조를 나타낸 평면도로서, 도 83은 제1 전극이 상부 캐비티 내면의 일부면 상에 형성된 예를 나타낸 도면이고, 도 84는 제1 전극이 상부 캐비티 내면의 전체면 상에 형 성된 예를 나타낸 도면이다.
도 82에 도시된 바와 같이, 제9 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 제6 실시예에 따른 발광소자 패키지와 대부분의 구성이 동일하고, 다만 캐비티(2040)가 하부 캐비티(2041) 및 상부 캐비티(2042)의 2단 구조로 구성되어 있고, 상기 발광소자(2060)와 본딩 와이어(2070)를 통해 전기적으로 연결되는 제1 전극(2030a) 및 상기 제1 전극(2030a)의 하부에 형성된 절연층(2020)이, 상기 상부 캐비티(2042)의 내면에까지 연장 형성되어 있다는 점에서만 제6 실시예와 다르다.
즉, 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 하부 캐비티(2041) 및 상부 캐비티(2042)로 구성된 제1 캐비티(2040)가 형성된 금속 코어(2010)와, 상기 하부 캐비티(2041)를 제외하고, 상기 상부 캐비티(2042)의 내면을 포함한 상기 금속 코어(2010)의 상면에 형성된 절연층(2020)과, 상기 절연층(2020) 상에 형성되며 전기적으로 서로 분리된 제1 전극(2030a) 및 제2 전극(2030b)을 갖는 금속층(2030)과, 상기 하부 캐비티(2041) 내의 상기 금속 코어(2010) 상에 직접 실장된 발광소자(2060), 및 상기 발광소자(2060)와 상기 제1 전극(2030a)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(2070)를 포함한다.
이때, 상기 금속 코어(2010)가 전기적으로 (+) 극성을 갖는다면, 상기 제1 전극(2030a)은 전기적으로 (-) 극성을 가질 수 있다.
상기 제1 캐비티(2040)를 구성하는 상기 하부 캐비티(2041)는, 상기 발광소자(2060)를 실장할 수 있는 크기로 형성될 수 있다.
상기 발광소자(2060)와 본딩 와이어(2070)를 통해 전기적으로 연결되는 상기 제1 전극(2030a)은, 와이어 본딩 공정을 용이하게 할 수 있도록 상기 발광소자(2060)가 실장되는 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 곳에 위치하는 것이 바람직하다.
특히 본 발명의 제9 실시예에서는, 상기 제1 전극(2030a)이 상기 상부 캐비티(2042) 내면에까지 연장 형성되고, 상기 상부 캐비티(2042) 내면에 형성된 상기 제1 전극(30a) 부분 상에 상기 본딩 와이어(2070)가 본딩되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본딩 와이어(2070)는, 상기 제1 캐비티(2040)가 형성되지 않은 금속 코어(2010) 상에 형성된 금속층(2030)의 상면보다 낮은 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기 발광소자(2060) 및 본딩 와이어(2070)를 보호하도록 상기 제1 캐비티(2040) 내에 몰딩재(미도시)를 충진할 때, 상기 몰딩재가 본딩 와이어(70)를 완전히 덮도록 충진됨으로써, 상기 본딩 와이어(2070)가 상기 몰딩재 상부로 노출될 염려가 없어, 취급시 본딩 와이어(2070)가 끊어지는 등의 손상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 상부 캐비티(2042) 내면에 형성된 상기 제1 전극(30a)은, 도 83에 도시된 바와 같이 상기 상부 캐비티(2042) 내면의 일부면 상에 형성될 수도 있고, 또는 도 84에 도시된 바와 같이 상기 상부 캐비티(2042) 내면의 전체면 상에 형성될 수도 있다.
그리고, 도면에 도시하지는 않았으나, 본 발명의 제9 실시예에서는, 상술한 제6 실시예의 변형예에서와 마찬가지로, 상기 금속 코어(2010)의 하면에 차례로 형 성되고, 제1 캐비티(2040)와 대응하는 위치에 상기 금속 코어(2010)의 하면을 노출시키는 제3 캐비티(도 70의 도면부호 '2045' 참조)를 갖는 절연층(2020) 및 금속층(2030)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 상술한 바와 같이, 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 위치에, 상기 금속층(2030) 및 절연층(2020)의 일부가 제거되어 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 홈(2100)이 형성될 수 있다. 그리고, 캡(2200)의 테두리부에 형성된 돌기(2210)가 상기 홈(2100)에 삽입되어, 상기 캡(2200)이 상기 제1 캐비티(2040) 상부에 결합될 수 있다.
이러한 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 제6 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 금속 코어(2010)에 2단 구조의 제1 캐비티(2040)를 형성하고, 상기 제1 캐비티(2040)의 하부 캐비티(2041) 내에 발광소자(2060)를 실장함으로써, 상기 발광소자(2060)와 전기적으로 연결되는 본딩 와이어(2070)가, 상기 금속 코어(2010)를 포함한 기판의 상부로 돌출되지 않고 기판 내부에 형성되도록 하여, 상기 본딩 와이어(2070)의 손상을 방지할 수 있는 바, 발광소자 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 85를 참조하여 제9 실시예의 변형예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 변형예의 구성 중 제9 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 변형예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 85은 제9 실시예에 따른 발광소자 패키지의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 85에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제9 실시예의 변형예에 따른 발광소자 패키지는, 상술한 바와 같은 제9 실시예에 따른 발광소자 패키지와 대부분의 구성이 동일하고, 다만 발광소자(2061)가 수직전극 구조가 아닌 수평전극 구조의 발광소자로서, 상기 발광소자(2061)의 어느 한 전극(도시안함)은 제1 본딩 와이어(2071)를 통해 제1 전극(2030a)과 전기적으로 연결되고, 다른 한 전극(도시안함)은 제2 본딩 와이어(2072)를 통해 절연층(2020)이 형성되지 않은 상기 금속 코어(2010) 부분과 전기적으로 연결된다는 점에서만 제9실시예와 다르다.
이때 역시, 상기 금속 코어(2010)가 전기적으로 (+) 극성을 갖는다면, 상기 제1 전극(2030a)은 전기적으로 (-) 극성을 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 이러한 제9 실시예의 변형예에 따른 발광소자 패키지는, 상술한 바와 같이, 상기 금속 코어(2010)의 하면에 차례로 형성되고, 제1 캐비티(2040)와 대응하는 위치에 상기 금속 코어(2010)의 하면을 노출시키는 제3 캐비티(도 70의 도면부호 '2045' 참조)를 갖는 절연층(2020) 및 금속층(2030)을 더 포함할 수도 있다.
또한, 제9 실시예의 변형예에 따른 발광소자 패키지는, 상기 제1 캐비티(2040)와 인접한 위치에 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키도록 형성된 홈(2100), 및 테두리부에 형성된 돌기(2210)가 상기 홈(2100)에 삽입되어 상기 제1 캐비티(2040) 상부에 결합되는 캡(2200)을 더 포함할 수도 있다.
이하, 앞서의 도 82를 참조하여 본 발명의 제9 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. 다만 제9 실시예의 구성 중 제6 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제9 실시예에서 달라지는 구성에 대해서 만 상술하기로 한다.
도 82를 참조하면, 우선 하부 캐비티(2041) 및 상부 캐비티(2042)로 구성된 제1 캐비티(2040)가 형성된 금속 코어(2010)를 제공한다.
그 다음에, 상기 하부 캐비티(2041)를 제외하고, 상기 상부 캐비티(2042)의 내면을 포함한 상기 금속 코어(2010)의 상면에 절연층(2020)을 형성한 다음, 상기 절연층(2020) 상에 전기적으로 서로 분리된 제1 전극(2030a) 및 제2 전극(2030b)을 갖는 금속층(2030)을 형성한다.
상기 절연층(2020)은, 상기 상부 캐비티(2042) 내면의 일부면 또는 전체면 상에 형성할 수 있다. 또한, 상기 절연층(2020) 상에 형성되는 상기 제1 전극(2030a)은, 상기 제1 캐비티(2041)와 인접한 곳에 위치하면서 상기 상부 캐비티(2042) 내면에까지 형성할 수 있다. 즉 상기 제1 전극(2030a)은, 상기 상부 캐비티(2042) 내면의 일부면 또는 전체면 상에 형성된 상기 절연층(2020) 상에 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이 하부 캐비티(2041) 및 상부 캐비티(2042)가 형성된 금속 코어(2010) 상에 절연층(2020) 및 금속층(2030)을 차례로 형성하였으나, 상기 금속 코어(2010)에 상부 캐비티(2042)를 형성한 후, 상기 상부 캐비티(2042)가 형성된 금속 코어(2010) 상에 절연층(20) 및 금속층(2030)을 형성하고, 상기 금속층(2030), 절연층(2020) 및 금속 코어(2010)의 일부를 식각하여 하부 캐비티(2041)를 형성할 수도 있는 바, 상기 금속 코어(2010)의 하부 캐비티(2041), 상부 캐비티(2042), 절연층(2020) 및 금속층(2030)의 형성 순서에 본 발 명이 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 제1 캐비티(2040)와 소정 거리 이격된 위치에 형성된 상기 금속층(2030) 및 절연층(2020)의 일부를 제거하여, 상기 금속 코어(2010)의 상면을 노출시키는 제2 캐비티(2050)를 형성한다. 그런 다음, 상기 제2 캐비티(2050) 내의 상기 금속 코어(2010) 상면에 도전층(2080)을 형성한다.
그런 다음, 상기 하부 캐비티(2041) 내의 상기 금속 코어(2010) 상에 발광소자(2060)를 직접 실장한 후, 상기 발광소자(2060)와 상기 제1 전극(2030a)을 본딩 와이어(2070)를 통해 전기적으로 연결시킨다.
상기 본딩 와이어(2070)는, 상기 제1 캐비티(2040)가 형성되지 않은 상기 금속 코어(2010) 상에 형성된 금속층(2030)의 상면보다 낮은 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 발광소자(2060)와 제1 전극(2030a)을 본딩 와이어(2070)를 통해 접속시키기 전 또는 후에, 앞서의 도 85에 도시된 바와 같이, 발광소자(2061)와 상기 절연층(2020)이 형성되지 않은 상기 금속 코어(2010) 부분을 제2 본딩 와이어(2072)를 통해 전기적으로 연결시킬 수도 있다.
그런 후에, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 발광소자(2060) 및 본딩 와이어(2070)를 보호하도록 상기 제1 캐비티(2040) 내에 몰딩재(미도시)를 충진한다. 이 때, 본 발명의 제9 실시예에 의하면, 상기 몰딩재가 본딩 와이어(2070)를 완전히 덮도록 충진됨으로써, 상기 본딩 와이어(2070)가 상기 몰딩재 상부로 노출될 염려가 없어, 취급시 상기 본딩 와이어(2070)가 끊어지는 등의 손상을 방지할 수 있 는 장점이 있다.
도 86 내지 도 89를 참조하여 본 발명의 제10 실시예에 따른 LED 패키지에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 86 및 도 87은 본 발명의 제10 실시예에 따른 LED 패키지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 86에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는, 1개 이상의 비아홀(3110)이 형성된 금속기판(3100)과, 상기 비아홀(3110)의 내측면을 포함한 상기 금속기판(3100)의 표면에 형성된 절연층(3120)과, 상기 절연층(3120) 상에 형성되고, 전기적으로 서로 분리된 복수의 금속패턴(3130) 및 상기 금속패턴(3130) 상에 실장된 LED 칩(3140)을 포함한다.
상기 금속기판(3100)은 열전도도가 우수한 재료, 예컨대 알루미늄(Al) 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 절연층(3120)은 산화피막층(Al2O3)으로서, 상기한 바와 같이 알루미늄으로 이루어진 금속기판(3100) 상에 아노다이징(anodizing) 처리를 통해 형성할 수 있다. 이때, 상기 아노다이징 처리는 유기산, 황산 또는 이들의 혼합산 등을 사용하여 진행할 수 있다.
상기 알루미늄은 비교적 저가로 손쉽게 얻을 수 있는 금속 재료일 뿐만 아니라 열전도도가 매우 우수한 장점이 있다. 또한, 상기 아노다이징 처리를 통해 얻는 산화피막층(Al2O3)도 약 10 내지 30 W/mK의 비교적 높은 열전도도를 가지며, 얇은 두께로 형성 가능하여 낮은 열 저항을 구현할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 상기 금속기판(3100)은 종래의 구리 또는 세라믹 재질 등의 기판에 비하여 우수한 방열 성능을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 알루미늄을 아노다이징 처리하는 공정은 비교적 용이한 공정이며, 그 공정 비용 및 시간도 비교적 저렴하고 짧은 이점이 있다.
상기 비아홀(3110)은 드릴, 펀칭 또는 에칭 등의 방식에 의해 형성될 수 있으며, 상기 금속기판(3100)의 상면 및 하면에 형성된 금속패턴(3130) 간을 전기적으로 접속시키는 수단으로 사용될 수 있다.
상기 비아홀(3110)은, 상기 비아홀(3110)의 내측면 상에 형성되는 절연층(3120)과 금속패턴(3130)에 의해 완전 매립되어 있을 수도 있으나, 도 86에서와 같이 상기 비아홀(3110)의 내측면을 따라 절연층(3120) 및 금속패턴(3130)이 차례로 얇게 형성되어, 상기 비아홀(3110)의 내부가 완전히 매립되어 있지 않을 수도 있다. 이 경우, 상기 비아홀(3110)의 내부 공간은 비아홀 매립 물질(3135)에 의해 매립될 수 있다. 상기 비아홀 매립 물질(3135)은, 금속 등과 같은 전도성 물질로 이루어질 수도 있고, 또는 에폭시 등과 같은 비전도성 물질로 이루어질 수도 있다.
상기 복수의 금속패턴(3130) 중에서 상기 LED 칩(3140)이 실장되는 금속패턴(3130)은, 도면에 도시된 바와 같이 상기 절연층(3120)의 일부분이 제거되어 노출된 금속기판(3100)의 상면에 형성된 것이 바람직하다. 이때, 상기 LED 칩(3140) 은 상술한 바와 같이 금속기판(3100)의 상면에 형성된 금속패턴(3130) 상에 실장될 수도 있지만, 상기 금속기판(3100)의 상면에 형성된 금속패턴(3130)과 이에 인접하는 절연층(3120) 상에 걸쳐서 실장될 수도 있다.
이와 같이, 상기 LED 칩(3140)이 실장되는 금속패턴(3130)을 상기 절연층(3120) 상에 형성하지 않고, 상기 금속기판(3100)의 상면과 직접적으로 접속시킴으로써, 상기 LED 칩(3140)으로부터 발생되는 열을 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 금속기판(3100)의 하부에는, 상기 LED 칩(140)이 실장된 부분과 대응하는 위치에 금속패턴(3130)이 형성되어 있을 수 있으며, 이는 상기 LED 칩(3140)으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시켜 주는 역할을 한다.
이때, 상기 LED 칩(3140)과 대응하도록 금속기판(3100)의 하부에 형성된 금속패턴(3130)은, 도 86에 도시된 바와 같이 그와 인접하는 금속패턴(3130)과 전기적으로 분리되어 열방출의 역할만 할 수도 있으나, 도 87에 도시된 바와 같이 일측으로 연장되어 인접하는 다른 금속패턴(3130)과 서로 전기적으로 연결되어 열방출의 역할과 전극으로서의 역할을 함께 할 수도 있다.
여기서, 상기 LED 칩(3140)은, 수직 전극 구조의 LED 칩일 수 있다. 이 경우, 상기 LED 칩(3140)의 어느 한 전극(도시안함)은 상기 LED 칩(3140)이 실장된 금속패턴(3130)과 직접 전기적으로 접속되고, 다른 한 전극(도시안함)은 와이어(3150)를 통해 상기 LED 칩(140)이 실장되지 않은 금속패턴(3130)과 전기적으로 접속될 수 있다. 이때, 상기 와이어(150)를 통해 LED 칩(3140)과 접속되는 금속패 턴(3130)은 비아홀(3110)의 내부를 통해 금속기판(3100)의 하면에까지 연장 형성되어 있다.
상기 와이어(3150)는 금, 알루미늄 또는 구리 등으로 이루어질 수 있다.
상기 금속기판(3100)의 상부에는, 상기 LED 칩(3140) 및 와이어(3150)를 덮는 몰딩부(3160)가 형성되어 있다.
상기 몰딩부(3160)는, 실리콘 레진, 에폭시 레진 또는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 등을 사용하여, 인젝션 몰딩, 트랜스퍼 몰딩 또는 핀 게이트 몰딩 방식 등을 통해 원하는 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 몰딩부(3160)는 도면에 도시된 바와 같은 반구형을 포함하여 여러 가지 단면형상, 예컨대 사다리꼴 또는 사각형 등으로 형성될 수 있다.
도 88 및 도 89는 본 발명의 제10 실시예에 따른 LED 패키지에 수평 전극 구조의 LED 칩을 실장한 예를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 실시예에 있어서, LED 칩(3140)으로서 상술한 바와 같은 수직 전극 구조의 LED 칩을 사용하는 대신, 수평 전극 구조의 LED 칩을 사용할 수도 있으며, 이 경우 도 88에 도시된 바와 같이, 수평 전극 구조 LED 칩(3140)의 어느 한 전극(도시안함)은 제1 와이어(3150a)를 통해 상기 LED(3140) 칩이 실장되지 않은 금속패턴(3130)과 전기적으로 접속되고, 다른 한 전극(도시안함)은 제2 와이어(3150b)를 통해 상기 LED 칩(3140)이 실장된 금속패턴(3130)과 전기적으로 접속될 수 있다.
이때, 상기 제2 와이어(3150b)는, 상술한 바와 같이 상기 LED 칩(3140)이 실 장된 금속패턴(3130)과 전기적으로 접속되는 대신에, 도 89에 도시된 바와 같이, 상기 LED 칩(3140)이 실장되지 않은 별도의 금속패턴(3130)과 전기적으로 접속될 수 있다. 여기서, 상기 제2 와이어(도 89의 도면부호 "3150b" 참조)와 접속되는 별도의 금속패턴(3130)은, 상기 절연층(3120)의 일부분이 제거되어 노출된 금속기판(3100)의 상면에 형성된 것일 수 있다.
이러한 본 발명의 제10 실시예에 따른 LED 패키지는, 상기 비아홀(3110)에 연결된 금속패턴(3130) 및 상기 금속기판(3100)이, LED 칩(3140)과 전기적으로 접속되는 각각의 전극으로 사용되는 것으로서, 상기 금속기판(3100)의 하면에 형성되는 금속패턴(3130) 중에 어느 하나의 금속패턴(3130)은, 상기 절연층(3120)의 일부분이 제거되어 노출된 상기 금속기판(3100)의 하면에 형성됨으로써, 상기 금속기판(3100)과 직접적으로 접속되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 비아홀(3110)이 형성된 알루미늄 재질의 금속기판(3100)을 사용함으로써 우수한 방열 효과를 얻을 수 있으므로, 발열량이 비교적 적은 저전력 LED 칩 뿐만 아니라 발열량이 비교적 큰 고전력 LED 칩도 사용할 수 있고, 발광 다이오드 패키지의 광특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 금속기판(3100) 상에 아노다이징 처리를 통해 절연층(3120)을 형성함으로써, 상기 절연층(3120)이 상기 금속기판(3100)과 일체로 형성되어 패키지의 내구성이 향상될 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 90은 본 발명의 제10 실시예의 변형예를 나타낸 단면도로서, 도 90 에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 금속패턴(3130) 중에서 상기 LED 칩(3140)이 실장된 금속패턴(3130)은, 상기 절연층(3120) 및 상기 금속기판(3100)의 일부분이 제거되어 형성된 캐비티(3105)의 상면에 형성될 수도 있다.
상기 캐비티(3105) 내에 LED 칩(3140)이 실장될 경우, 상기 LED 칩(3140) 하부의 금속기판(3100) 두께가 감소되는 바, 상기 LED 칩(3140)의 열방출 경로가 단축되어 발광 다이오드 패키지의 열방출 능력을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 91 내지 도 97를 참조하여 본 발명의 제10 실시예에 따른 LED 패키지의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 91 내지 도 97은 본 발명의 제10 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 평면도이다.
도 91에 도시된 바와 같이, 금속기판(3100)을 준비한다.
상기 금속기판(3100)은, 표면에 존재하는 유기물 등과 같은 오염물의 세정 단계를 거친 알루미늄 원판일 수 있다.
상기 금속기판(3100)은 도면에 도시된 바와 같은 정사각형이 될 수 있으며, 가공된 알루미늄 원판에 따라 직사각형 또는 원형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 금속기판(3100)의 두께는 공정 및 공정 진행 후 제품의 신뢰성을 고려하여 약 0.1 ㎜ 이상일 수 있다.
다음으로, 도 92에 도시된 바와 같이, 상기 금속기판(3100)의 내부를 관통하는 복수의 비아홀(3110)을 형성한다. 상기 비아홀(3110)은 상술한 바와 같이 드릴, 펀칭 또는 에칭 등의 방식에 의해 형성될 수 있다.
그런 다음, 도 93에 도시된 바와 같이, 상기 비아홀(3110)을 포함한 상기 금속기판(3100)의 표면에, 아노다이징 처리를 통해 절연층(3120)을 형성한다.
그 다음에, 도 94a 및 94b에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(3120)의 일부를 제거하여, 상기 금속기판(3100)의 상면 및 하면의 일부분을 각각 노출시킨다. 상기 절연층(3120)의 제거는, 에칭 공정 등에 의해 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 금속기판(3100)의 상면 및 하면의 일부를 각각 노출시킨 후, 상기 노출된 금속기판(3100)의 상면을 추가로 식각하여, 앞서의 도 90에 도시된 바와 같은 소정 깊이를 갖는 캐비티(3105)를 형성할 수도 있다.
이때, 도 94a는 금속기판(3100)의 상면 일부분이 노출된 상태를 나타낸 것이고, 도 94b는 금속기판(3100)의 하면 일부분이 노출된 상태를 나타낸 것이다.
다음으로, 도 95에 도시된 바와 같이, 상기 노출된 금속기판(3100) 부분을 포함한 상기 절연층(3120) 상에 금속층(3130a)을 형성한다. 상기 금속층(3130a)은 전해 도금, 무전해 도금, 또는 금속 증착 등의 방식으로 형성될 수 있다.
이때 상기 금속층(3130a)을 형성하는 과정에서, 상기 비아홀(3110)의 내부가 상기 금속층(3130a)에 의해 완전히 매립될 수도 있으나, 상기 금속층(3130a)이 비아홀(3110)의 내측면을 따라 얇게 형성되어 상기 비아홀(3110)의 내부가 완전히 매립되지 않을 수도 있다. 이처럼 비아홀(3110)이 완전 매립되지 않을 경우, 상기 비아홀(3110)의 내부 공간을 비아홀 매립 물질(3135)로 채우는 공정을 추가로 수행할 수도 있고, 수행하지 않을 수도 있다. 상기 비아홀 매립 물질(3135)은, 전도성 또 는 비전도성 물질로 이루어질 수 있다.
그 다음에, 도 96에 도시된 바와 같이, 상기 금속층(3130a)을 패터닝하여, 상기 노출된 금속기판(3100)의 상면 및 하면 부분과, 상기 절연층(3120) 상에 전기적으로 서로 분리된 복수의 금속패턴(3130)을 형성한다.
그런 다음, 도 97에 도시된 바와 같이, 상기 금속패턴(3130) 상에 LED 칩(140)을 실장한다. 이때 상기 LED 칩(3140)은, 상기 노출된 금속기판(3100)의 상면에 형성된 금속패턴(3130) 상에 실장하는 것이 바람직하다.
상기 LED 칩(3140)의 실장시, 상기 LED 칩(3140)이 실장될 금속패턴(3130) 상에 실버 페이스트, 투명 에폭시 또는 솔더 등을 도포한 후, 상기 LED 칩(3140)을 마운팅하고 일정 온도에서 열처리하여 다이본딩하는 방법이나, 무플럭스 또는 플럭스를 사용한 공융접합 방법 등이 사용될 수 있다.
이와 같이, 상기 금속기판(3100)의 상면과 직접적으로 접속된 금속패턴(3130) 상에 상기 LED 칩(3140)을 실장함으로써, 상기 LED 칩(3140)으로부터 발생되는 열을 상기 금속기판(3100)을 통해 외부로 효과적으로 방출시킬 수 있게 된다.
다음으로, 상기 LED 칩(3140)과 상기 LED 칩(3140)이 실장되지 않은 금속패턴(3130) 간을 전기적으로 접속시키는 와이어(3150)를 형성한다. 이 후에, 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 금속기판(3100) 상부에 상기 LED 칩(3140) 및 상기 와이어(3150)를 덮는 몰딩부(도 86의 도면부호 "3160" 참조)를 형성한다.
그런 다음, 다이싱 라인을 따라 상기 금속기판(3100)을 절단하여, 상기 LED 칩(3140)을 1개 구비하고, 상기 비아홀(3110)을 1개 이상씩 구비하는 단위 발광 다이오드 패키지를 제작한다. 상기 금속기판(3100)의 절단시, 다이싱 블레이드 또는 절삭 금형 등을 사용할 수 있다.
도 98 내지 도 105를 참조하여 본 발명의 제11 실시예에 따른 LED 패키지에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 제11 실시예의 구성 중 제10 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제11 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 98은 본 발명의 제11 실시예에 따른 LED 패키지의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 99 내지 도 103은 본 발명의 제11 실시예의 변형예들을 나타낸 단면도이다.
우선, 도 98에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제11 실시예에 따른 LED 패키지는, 제10 실시예에 따른 LED 패키지와 대부분의 구성이 동일하고, 다만 비아홀(3110)이 2개 이상 형성되어 있다는 점에서만 제10 실시예와 다르다.
즉, 본 발명의 제11 실시예에 따른 LED 패키지는, 2개 이상의 비아홀(3110)이 형성된 금속기판(3100)과, 상기 비아홀(3110)의 내측면을 포함한 상기 금속기판(3100)의 표면에 형성된 절연층(3120)과, 상기 절연층(3120) 상에 형성되고, 전기적으로 서로 분리된 복수의 금속패턴(3130) 및 상기 금속패턴(3130) 상에 실장된 LED 칩(3140)을 포함한다.
상기 금속기판(3100)은 알루미늄 등으로 이루어질 수 있고, 상기 절연 층(3120)은 아노다이징 처리를 통해 형성되는 산화피막층(Al2O3,) 등으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 금속기판(3100)은, 도 99에 도시된 바와 같이, 상기 LED 칩(3140)이 실장되는 위치에 소정 깊이의 캐비티(3105)가 구비될 수도 있다. 이와 같이, 상기 금속기판(3100)에 캐비티(3105)가 구비되는 경우, LED 칩(3140) 하부의 금속기판(3100) 두께가 감소되어 상기 LED 칩(3140)에서 발생되는 열이 금속기판(3100)을 통해 외부로 방출되는 방열 효과를 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 금속기판(3100)의 하부에는, 상기 LED 칩(3140)이 실장된 부분과 대응하는 위치에 금속패턴(3130)이 형성되어 있을 수 있으며, 이는 상기 LED 칩(3140)으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시켜 주는 역할을 한다.
여기서, 상기 LED 칩(3140)과 대응하도록 금속기판(3100)의 하부에 형성된 금속패턴(3130)은, 앞서의 도 98에 도시된 바와 같이 그와 인접하는 금속패턴(3130)과 전기적으로 분리되어 열방출의 역할만 할 수도 있으나, 도 100에 도시된 바와 같이 일측으로 연장되어 인접하는 다른 금속패턴(3130)과 서로 전기적으로 연결되어 열방출의 역할과 전극으로서의 역할을 함께 할 수도 있다.
또한, 상기 LED 칩(3140)과 대응하도록 금속기판(3100)의 하부에 형성된 금속패턴(3130)은, 앞서의 도 98에서와 같이 금속기판(3100) 하부의 절연층(3120) 상에 형성될 수도 있으나, 도 101에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(3120)의 일부분이 제거되어 노출된 상기 금속기판(3100)의 하면에 직접 닿도록 형성될 수도 있으 며, 이 경우 열방출 효과를 더욱 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 복수의 금속패턴(3130) 중에서 상기 LED 칩(3140)이 실장된 금속패턴(3130)은, 도 98에 도시된 바와 같이 상기 절연층(3120)의 상면에 형성될 수도 있지만, 도 102에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(3120)의 일부분이 제거되어 노출된 상기 금속기판(3100)의 상면에 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 LED 칩(3140)이 실장된 금속패턴(3130)이 상기 금속기판(3100)의 상면에 직접 전기적으로 접속됨으로써, 상기 LED 칩(3140)에서 발생하는 열을 상기 금속기판(3100)을 통해 외부로 더욱 효과적으로 방출할 수 있다.
또한, 상기 LED 칩(3140)이 실장된 금속패턴(3130)은, 도 103에 도시된 바와 같이 상기 절연층(3120) 및 상기 금속기판(3100)의 일부분이 제거되어 형성된 캐비티(3105)의 상면에 형성될 수 있다.
상기 LED 칩(3140)이 캐비티(3105) 내에 실장될 경우, 상기 LED 칩(3140) 하부의 금속기판(3100) 두께가 감소되므로 상기 LED 칩(3140)에서 발생되는 열이 금속기판(3100)을 통해 외부로 방출되는 방열 효과를 최대화할 수 있는 장점이 있다.
여기서, 상기 LED 칩(3140)은, 수직 전극 구조, 수평 전극 구조 또는 플립칩 구조의 LED 칩일 수 있다.
먼저, 상기 LED 칩(3140)이 수직 전극 구조일 경우, 앞서의 도 98 내지 도 103에 도시된 바와 같이, 상기 LED 칩(3140)의 어느 한 전극(도시안함)은 상기 LED 칩(3140)이 실장된 금속패턴(3130)과 직접 전기적으로 접속되고, 다른 한 전극(도시안함)은 와이어(3150)를 통해 상기 LED 칩(3140)이 실장되지 않은 금속패 턴(3130)과 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 금속기판(3100)의 상부에는, 상기 LED 칩(3140) 및 와이어(3150)를 덮는 몰딩부(3160)가 형성된다.
도 104는 본 발명의 제11 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 수평 전극 구조의 LED 칩을 실장한 예를 나타낸 단면도이고, 도 105은 본 발명의 제11 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 플립칩 구조의 LED 칩을 실장한 예를 나타낸 단면도이다.
그리고, 상기 LED 칩(3140)이 수평 전극 구조일 경우, 도 104에 도시된 바와 같이, 수평 전극 구조 LED 칩(3140)의 어느 한 전극(도시안함)은 제1 와이어(3150a)를 통해, 다른 한 전극(도시안함)은 제2 와이어(3150b)를 통해 각각 상기 LED(140) 칩이 실장되지 않은 금속패턴(3130)과 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 상기 LED 칩(3140)이 플립칩 구조일 경우, 도 105에 도시된 바와 같이, 상기 LED 칩(3140)의 하면에는, 상기 LED 칩(3140)의 전극(도시안함)과 각각 전기적으로 접속된 한 쌍의 접속수단(3145)이 형성되고, 상기 각각의 접속수단(3145)은 전기적으로 서로 분리된 금속패턴(3130)에 각각 전기적으로 접속될 수 있다.
여기서, 상기 접속수단(3145)은, 솔더볼, 범프 또는 패드 등으로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제11 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 의하면, 아노다이징 처리된 알루미늄 재질의 금속기판 상에 LED 칩을 실장함으로써, 본 발명의 제10 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
이하, 도 106 내지 도 111을 참조하여 본 발명의 제11 실시예에 따른 LED 패키지의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. 다만 제11 실시예의 구성 중 제10 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제11 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 106 내지 도 111는 본 발명의 제11 실시예에 따른 LED 패키지의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 평면도이다.
먼저, 도 106에 도시된 바와 같이, 금속기판(3100)을 준비한다.
다음으로, 도 107에 도시된 바와 같이, 상기 금속기판(3100)의 내부를 관통하는 복수의 비아홀(3110)을 형성한다.
그런 다음, 도 108에 도시된 바와 같이, 상기 비아홀(3110)을 포함한 상기 금속기판(3100)의 표면에, 아노다이징 처리를 통해 절연층(3120)을 형성한다.
그 다음에, 도 109에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(3120) 상에 금속층(3130a)을 형성한다.
이때, 상기 금속층(3130a)을 형성하는 과정에서, 상기 금속층(3130a)에 의해 상기 비아홀(3110)이 완전 매립되지 않을 경우, 상기 비아홀(3110)의 내부 공간을 비아홀 매립 물질(3135)로 채우는 공정을 추가로 수행할 수도 있다.
다음으로, 도 110에 도시된 바와 같이, 상기 금속층(3130a)을 패터닝하여, 상기 절연층(3120) 상에 전기적으로 서로 분리된 복수의 금속패턴(3130)을 형성한다.
그런 다음, 도 111에 도시된 바와 같이, 상기 금속패턴(3130) 상에 LED 칩(3140)을 실장한 후, 상기 LED 칩(3140)과 상기 LED 칩(3140)이 실장되지 않은 금속패턴(3130) 간을 전기적으로 접속시키는 와이어(3150)를 형성한다.
이 후, 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 금속기판(3100) 상부에 상기 LED 칩(3140) 및 상기 와이어(3150)를 덮는 몰딩부(도 98의 도면부호 "3160" 참조)를 형성한다.
그런 다음, 다이싱 라인을 따란 상기 금속기판(3100)을 절단하여, 상기 LED 칩(3140)을 1개 구비하고, 상기 비아홀(3110)을 2개 이상씩 구비하는 단위 발광 다이오드 패키지를 제작한다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않으면서도 다양한 형태로 구성된 분할형 백라이트 유닛에 적용될 수 있다.
< 백라이트 유닛 >
이하에서는 상기 실시예를 통해 살펴본 LED 패키지가 적용되는 백라이트 유닛에 대해 설명한다.
도 31a은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 사시도이고, 도 31b는 LED 패키지가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 확대단면도이다.
도 31a 및 도 31b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)은 바닥면을 갖는 하부커버(110)와, 상기 하부커버(110)상에 배치되는 복수개의 도광판(120)과, 상기 각 도광판(120)의 일측에서 하부커버(110)의 바닥면에 수평하게 구비되고 외부로부터 전압이 인가되도록 배선이 형성된 기판(B), 상기 도광판(120)의 일측에 배치되어 빛을 제공하도록 상기 기판(B)상에 실장된 다수의 LED 패키지(130) 및 광학부재(160)를 포함할 수 있다.
또한, 광의 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정 패널(180)을 더 포함하여 액정표시장치에 사용될 수 있다.
본 실시예에서 백라이트 유닛은 탠덤(tendem) 방식의 구조이며, 탠덤 방식이란 도광판을 타일 판에 늘어놓고, 균일한 발행면을 만드는 방식을 의미한다. 이러한 탠덤 방식은 부분적으로 밝기를 변화시킬 수 있기 때문에 화면 상의 명암 향상이나 소비 전력의 저감에 유효하다.
상기 도광판(120)은 복수개로 분할되어 있으며, 복수개의 도광판(120)이 하부커버(110)의 수납 공간에 병렬적으로 배치된다. 이때, 도 31a에서 도시된 바와 같이 도광판(120)은 46인치의 경우에 8개가 배치되며, LED 패키지(130)는 하나의 모듈에 16개가 장착되며 각 모듈은 각각 도광판(120)의 측면에 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 도광판(120)과 LED 패키지(130)의 수는 액정 패널의 크기에 따라서 다르게 설정될 수 있다.
그리고, 도광판(120)은 복수개가 개별적으로 배치되는 것도 가능하지만 복수개가 일체화되도록 연결되어 백라이트 유닛에서 도광판(120) 사이에 경계선이 발생 하는 문제를 해결할 수도 있다.
상기 하부커버(110)는 철(Fe) 혹은 전기아연도금강판(EGI) 등을 재질로 하여 바닥면을 갖는 하부 프레임을 형성하며, 더 나아가서는 바닥면의 가장자리영역에서 상측방향으로 수직하게 연장되어 형성된 측면 프레임을 가질 수 있다. 이때, 하부 프레임의 바닥면은 분할형 백라이트 유닛의 구성을 위하여 일렬로 형성되는 복수의 영역으로 구분될 수 있는데, 이때 그 복수의 영역은 예를 들어 일측영역에 형성된 오목한 홈에 의해 경계를 이룰 수 있다.
그리고, 하부커버(110)의 전체 바닥면, 혹은 오목한 홈이 형성되는 경우에는 그 오목한 홈을 제외한 복수의 바닥면상에는 반사부재(150)가 부착될 수 있다. 이러한 반사부재(150)는 보통 백색 폴리에스테르 필름이나 금속(Ag, Al) 등이 코팅된 필름을 사용하게 되는데, 반사부재(150)에서의 가시광의 광 반사율은 90%∼97%정도이며 코팅된 필름이 두꺼울수록 반사율이 높게 된다.
이때, 하부커버(110)의 바닥면에서 복수개 구비되는 반사부재(150)는 각각 빛이 제공되는 LED 패키지(130)과, 상기 LED 패키지(130)의 배면에 인접하여 위치하는 도광판(120) 사이에 위치하도록 연장되어 형성될 수도 있다. 이와 같은 경우, 도광판(120) 일측으로부터 제공되어 유도된 빛이 도광판(120) 타측에 배치된 LED 패키지(130)의 간섭을 받지 않고 다시 반사된 후 광학부재(160)의 방향으로 제공될 수 있어 광의 반사효율이 증대될 수 있을 것이다.
상기 하부커버(110)의 오목한 홈에는 LED 패키지(130)가 구비된다. 이때, LED 패키지(130)는 오목한 홈에 구비되어 하부커버(110)의 바닥면에 수평을 이루어 구비되고 외부로부터 전압이 인가될 수 있도록 배선이 형성되어 있는 기판(B), 즉 PCB(Printed Circuit Board)의 상부면에 실장된다.
여기서, LED 패키지(130)는 이미 설명한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 LED 패키지가 구비될 수 있으며, 도 19에서와 같이 사이드 실장을 통해 기판(B)상에 수직하게 실장되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
그리고, LED 패키지(130)가 다수개 실장되는 기판(B)은 LED 구동부로부터 전달받은 구동전압을 LED 패키지(130)에 제공하는 회로배선을 포함할 수 있으며, 상기 회로배선은 다수의 LED 패키지(130)를 개별적으로 또는 그룹별로 구동되도록 설계될 수 있다.
한편, 복수의 영역으로 구분되어 반사부재(150)가 각각 구비되어 있는 하부커버(110)의 바닥면에는 도광판(120)이 각각 구비되어 있다. 이때 도광판(120)의 측면은 본체(30)에 실장된 LED 칩(11)으로부터 제공된 빛이 손실없이 도광판(120)으로 유입될 수 있도록 하기 위하여 본체(30)와 밀착되도록 구비되는 것이 바람직할 것이다.
상기 도광판(120)은 PMMA(Polymethymethacrylate)를 재질로 하여 형성되며, 가시광선영역에서 광에 대한 흡수성이 고분자 재료 중 가장 적어 투명성 및 광택이 매우 크다. 이는 기계적 강도가 높아 깨지거나 변형되지 않으며, 가볍고 내화학성이 강하다. 또한 가시광선의 투과율이 90∼91% 정도로 높고, 내부 손실이 대단히 적고 인장 강도, 휨강도, 신장 강도 등의 기계적 성질과 화학성, 내성 등에도 강하다.
그리고, 복수의 도광판(120) 상측에는 도광판(120)을 통해 제공된 빛의 광학적 특성을 보완하기 위한 광학부재(160)가 구비되어 있다. 이때, 광학부재(160)는 예를 들어 도광판(120)을 투과하여 나온 빛의 불균일성을 완화시키기 위한 확산패턴이 형성된 확산판과, 빛의 정면휘도를 높이기 위한 집광패턴이 형성된 프리즘시트 및 보호시트 등을 포함할 수 있다.
또한, 하부커버(110)의 네 모서리를 따라 형성되며, LED 패키지(130)가 전기적으로 연결되며, 장착될 위치를 안내하는 가이드부(170)를 포함할 수 있다. 따라서, 설계된 위치에 LED 패키지(130)를 장착하기는 것이 보다 용이해질 수 있다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛은 탠덤(tendem) 방식의 구조를 사용하므로 로컬 디밍(local dimming) 구동 방식을 채용할 수 있으며, 이에 따라 부분적으로 밝기를 변화시킬 수 있기 때문에 화면 상의 명암 향상이나 소비 전력의 저감에 유효하다.
또한, LED 패키지를 에지형과 직하형으로 범용으로 사용할 수 있으므로 백라이트 유닛의 설계의 자유도가 높아질 수 있다는 장점을 가진다.
도 32 및 도 33을 참조하여 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제2 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛에 대해 설명한다.
도 32는 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제2 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛을 나타내는 분해사시도이고, 도 33은 도 32의 단면도이다.
여기서, 백라이트 유닛은 복수개로 분할된 도광판들을 구비할 수 있으나, 설 명의 편의상 복수개의 도광판 중 제1 및 제2 도광판을 한정하여 도시하였다.
도 32 및 도 33을 참조하면, 백라이트 유닛(200)은 하부커버(210), 도광판(220), 광원장치(230) 및 고정부재(240)를 포함한다.
상기 하부커버(210)는 수납공간을 가진다. 예컨대, 상기 수납공간은 상기 하부커버(210)의 바닥면 및 상기 바닥면의 가장자리에서 절곡된 측벽에 의해 형성될 수 있다.
상기 도광판(220)은 복수개로 분할되어 있다. 복수개로 분할된 상기 도광판(220)은 상기 하부커버(210)의 수납공간에 병렬적으로 배치되어 있다.
상기 도광판(220)의 형태는 사각형 형상으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 삼각형, 육각형 등 여러 형태를 가질 수 있다.
상기 각 도광판(220)의 일측에는 상기 도광판(220)으로 광을 제공하는 광원장치(230)가 배치되어 있다. 상기 각 광원장치(230)는 광을 형성하는 LED 패키지(231) 및 상기 LED 패키지(231)의 구동전압을 인가하기 위한 다수의 회로패턴을 구비하는 기판(232)을 포함할 수 있다.
상기 LED 패키지(231)의 광원으로서는 전류가 인가될 경우 발광하는 발광다이오드(LED)일 수 있다. 여기서, 상기 LED는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 LED는 청색, 녹색 및 적색을 각각 구현하는 서브 LED를 포함할 수 있다. 이때, 청색, 녹색 및 적색을 각각 구현하는 서브 LED로부터 방출된 청색, 녹색 및 적색광은 서로 혼색되어 백색광을 구현할 수 있다.
또는, 상기 LED는 청색 및/또는 UV LED 및 상기 청색 및/또는 UV LED에서 방 출된 청색광 및/또는 UV광의 일부를 청색, 녹색, 황색, 적색으로 변환시키는 형광체를 포함할 수 있다. 이때, 상기 청색과 상기 녹색, 황색, 적색 또는 상기 청색과 상기 황색이 혼색되어 백색광을 구현할 수도 있으며, 또는 상기 UV광을 청색, 녹색, 황색, 적색 또는 청색, 녹색, 적색으로 변환시켜 백색광을 구현할 수 있다.
상기 광원장치(230)에서 형성된 광은 상기 도광판(220)의 측면에 입사되고, 상기 도광판(220)의 내부 전반사에 의해 상부로 출사된다.
상기 고정부재(240)는 상기 분할된 도광판(220) 사이에 배치되어, 상기 분할된 도광판(220)들이 개별적으로 유동하는 것을 방지한다.
상기 고정부재(240)는 삽입부(241)와 상기 삽입부(241)와 연결된 머리부(242)를 포함한다.
상기 삽입부(241)는 상기 분할된 도광판(220) 사이에 삽입되어, 상기 분할된 도광판(220)이 좌우로 유동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 삽입부(241)는 상기 분할된 도광판(220) 중 서로 이웃한 제 1 및 제 2 도광판(220a, 220b) 사이에 삽입된다. 여기서, 상기 삽입부(241)는 그 끝단부에서 양측으로 각각 확장되어 상기 머리부(242)와 연결되는 제 1 및 제 2 경사면(241a, 241b)을 포함한다. 즉, 상기 삽입부(241)의 단면은 삼각형 형태를 가질 수 있다. 이로써, 상기 삽입부(241)는 상기 분할된 도광판(220) 사이에 용이하게 삽입될 수 있다.
상기 머리부(242)는 상기 삽입부(241)에 비해 큰 면적을 가진다. 또한, 상기 머리부(242)는 이웃한 도광판들의 이격거리보다 큰 너비를 가진다. 이로써, 상기 머리부(242)는 상기 분할된 도광판(220)들 상단의 가장자리에 배치된다. 즉, 상기 머리부(242)는 상기 삽입부(241)를 사이에 두고 서로 대향하는 도광판(220)의 상단 가장자리에 걸쳐, 상기 고정부재(240)가 상기 분할된 도광판(220) 사이로 빠져나가는 것을 방지한다. 이와 더불어, 상기 머리부(242)는 상기 분할된 도광판(220)을 하향 가압하여 상기 분할된 도광판(220)들이 상부로 유동하는 것을 방지한다.
상기 고정부재(240)는 삽입부(241)와 머리부(242)를 구비함에 따라, 상기 분할된 도광판(220) 사이에 배치되어, 상기 분할될 도광판(220)이 좌우, 상하로 유동하는 것을 방지할 수 있다.
상기 고정부재(240)는 상기 하부커버(210)를 횡단하는 스트라이프 형상을 가지거나, 상기 각 도광판(220)의 주변을 감싸도록 형성되는 격자 형상을 가질 수 있다.
상기 고정부재(240)는 화질에 미치는 영향을 최소화하기 위해, 광을 투과하는 재질, 예컨대 투명한 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 이에 더하여, 상기 고정부재(240)는 상기 도광판(220)들 사이로 누설되는 광을 해당된 도광판(220)을 입사시키기 위한 반사물질, 예컨대 TiO2를 포함할 수도 있다.
이에 더하여, 상기 각 도광판(220)의 하부에 반사부재(250)가 배치될 수 있다. 상기 반사부재(250)는 상기 도광판(220)의 하부로 출사되는 광을 반사하여 상기 도광판(220)으로 재입사시킴으로써, 백라이트 유닛의 광효율을 향상시킨다.
이에 더하여, 상기 백라이트 유닛은 상기 고정부재(240)에 의해 지지되며 상기 도광판(220)상에 배치된 광학부재(260)를 더 포함할 수 있다. 상기 광학부재(260)의 예로서는 상기 도광판(220)상에 배치된 확산판, 확산시트, 프리즘시트 및 보호시트를 포함할 수 있다. 이때, 상기 광학부재(260)는 상기 고정부재(240)에 의해 상기 도광판(220)과 일정 간격을 가지게 된다. 이로써, 상기 도광판(220)은 상기 광학부재(260)로 균일하게 광을 제공할 수 있다.
따라서, 분할 구동을 위해 복수개로 분할된 도광판(220)들을 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서, 분할된 도광판(220)의 유동을 방지하기 위한 고정부재(240)를 구비함으로써, 원활한 열방출과 동시에 상기 도광판(220)의 유동에 의한 불량을 방지할 수 있다.
도 34는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 있어서, 반사막을 제외하고 앞서 설명한 제2 실시예의 백라이트 유닛과 동일한 구성을 가진다. 따라서, 제3 실시예는 제2 실시예와 동일한 구성은 동일한 참조번호를 부여하며, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 34를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 하부커버(210), 복수개로 분할된 도광판(220), 광원장치(230) 및 고정부재(340)를 포함한다.
상기 각 도광판(220)은 광이 입사되는 제1면(221), 상기 제1면(221)의 상부에지에서 절곡되어 상기 광이 출사되는 제2면(222), 상기 제2면(222)과 대향하며 상기 광을 상기 제2면(222)으로 반사시키는 제3면(223), 및 상기 제1면(221)과 대향하며 상기 제2 및 제3면(222, 223)과 연결되는 제4면(224)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 분할된 도광판(220)은 제1면(221)과 제4면(224)이 서로 마주하도록 배열 된다. 예컨데, 상기 분할된 도광판(220) 중 서로 이웃한 제1 및 제2 도광판(220a, 220b)에 있어서, 상기 제1 도광판(220a)의 제1면(221)과 상기 제2 도광판(220b)의 제4면(224)은 서로 마주한다.
상기 고정부재(340)는 상기 복수개로 분할된 도광판(220), 예컨데 상기 제1 및 제2 도광판(220a, 220b) 사이에 삽입되는 삽입부(341)와 상기 삽입부(341)와 연결되며 상기 제1 및 제2 도광판(220a, 220b)의 상단 에지에 연장되어 배치된 머리부(342)를 포함한다.
상기 삽입부(341)는 그 끝단부에서 양측으로 각각 확장되어 상기 머리부(342)와 연결되는 제1 및 제2 경사면(341a, 341b)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 삽입부(341)의 단면 형태는 삼각형일 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 경사면(341a, 341b) 중 어느 하나는 광원장치(230)로부터의 광이 입사되는 도광판(220)의 제1면(221)을 향해 경사질 수 있다. 예컨데, 상기 분할된 도광판(220) 중 서로 이웃한 제1 및 제2 도광판(220a, 220b)에 있어서, 상기 제1 도광판(220a)의 제1면(221)과 상기 제1 경사면(341a)은 서로 마주하고, 상기 제2 도광판(220b)의 제4면(224)과 상기 제2 경사면(341b)은 서로 마주할 수 있다. 여기서, 상기 제1 경사면(341a)은 상기 제1면(221)의 상부를 향하여 확장되며, 상기 제2 경사면(341b)은 상기 제4면(224)의 상부를 향하여 확장된다.
이때, 상기 삽입부(341)의 외측면, 즉 상기 제1 및 제2 경사면(341a, 341b)에 반사막(343)을 구비한다.
상기 반사막(343)에 의해 상기 제1 도광판(220a)의 제1면(221)으로 제공되는 광이 상기 제2 도광판(220b)의 제4면(224)을 향해 누설되는 광의 일부 또는 전체를 상기 제1 도광판(220a)으로 제공할 수 있다. 이로써, 상기 분할된 도광판(220) 사이로 누설되는 광에 의해, 핫 스팟(hot spot)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 핫 스팟은 화면의 일부가 주변에 비해 밝은 휘도를 가지는 휘점 불량이다.
상기 반사막(343)은 상기 제1 경사면(341a)에 의해 상기 제1면(221)의 상부를 향해 확장된 경사를 가질 수 있어, 상기 반사막(343)은 효율적으로 상기 제1면으로 광을 반사시킬 수 있다. 여기서, 상기 광원장치(230)의 휘도 특성 및 상기 도광판(220)의 재질에 따라 상기 반사막(343)의 반사율과 상기 제1 및 제2 경사면(341a, 341b)의 각도를 조절하여 핫 스팟을 개선할 수 있다.
따라서, 본 발명의 백라이트 유닛은 고정부재(340)에 분할된 도광판(220)사이로 누설되는 광을 일부 또는 전체를 반사하는 반사막(343)을 구비하여, 분할된 도광판(220)의 유동뿐만 아니라 핫 스팟 문제를 개선할 수 있다.
도 35는 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 유닛에 구비된 고정부재를 도시한 사시도이다.
본 발명의 제4 실시예에 있어서, 고정 프레임을 제외하고 앞서 설명한 제2 실시예의 백라이트 유닛과 동일한 구성을 가진다. 따라서, 제4 실시예는 제2 실시예와 동일한 구성은 동일한 참조번호를 부여하며, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 35를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 하부커 버(210), 복수개로 분할된 도광판(220), 광원장치(230), 고정부재(240) 및 고정 프레임(470)을 포함한다.
상기 고정 프레임(470)은 복수개로 구비되는 고정부재(240)를 서로 연결한다. 구체적으로, 상기 고정프레임(470)은 내부가 개구된 사각형의 틀 형상을 가지며, 상기 고정부재(240)는 상기 고정프레임(470)의 개구부에 배치된다. 여기서, 도시된 바와 같이 상기 고정부재(240)는 스트라이프 형상을 가질 수 있다. 그러나, 상기 고정부재(240)의 형태를 한정하는 것은 아니며, 격자 형태를 가질 수도 있다.
한편, 상기 고정부재(240)와 상기 고정프레임(470)은 성형에 의해 제조되어 일체로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 고정부재(240)와 상기 고정프레임(470)은 결합수단, 예컨데 접착제 또는 체결부품등을 이용하여 서로 결합될 수 있다.
이에 따라, 상기 복수개의 고정부재(240)는 상기 고정프레임(470)에 의해 상기 분할된 도광판(220)에 한번에 조립될 수 있으므로, 개별적으로 조립할 경우보다 조립 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 고정프레임(470)은 상기 하부커버(210)상에 고정될 수 있어, 상기 분할된 도광판(220)을 더욱 효과적으로 고정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 백라이트 유닛은 복수개의 고정부재(240)를 서로 연결하는 고정프레임(470)을 구비함에 따라 조립 생산성 및 고정성을 더욱 향상시키는 것이 가능하다.
한편, 도 36 내지 도 40을 참조하여 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제5 실 시예에 따른 백라이트 유닛을 설명한다.
도 36은 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 분해사시도이고, 도 37은 도 36의 단면도이다.
도 36 및 도 37을 참조하면, 백라이트 유닛(500)은 하부커버(510), 상기 하부커버(510)에 병렬적으로 배치된 복수개의 도광판(520), 상기 복수개의 도광판(520)의 각 일측에 배치된 광원장치(530)를 포함한다. 여기서, 백라이트 유닛은 다수의 도광판들을 구비할 수 있으나, 설명의 편의상 2개의 도광판을 도시하였다.
구체적으로, 상기 하부커버(510)는 복수개의 도광판(520) 및 상기 광원장치(530)를 수납하기 위한 수납공간을 가진다. 예컨대, 상기 수납공간은 상기 하부커버(510)의 바닥면 및 상기 바닥면의 가장자리(에지)에서 상향 절곡된 측벽에 의해 형성될 수 있다.
상기 복수개의 도광판(520)의 가장자리에 각각 광원장치(530)를 배치시킴으로써, 에지형 백라이트 유닛에 분할구동의 기능을 부여할 수 있다. 즉, 상기 광원장치(530)는 해당된 도광판(520)으로 조절된 휘도값을 갖는 광을 제공하며, 해당 도광판(520)은 조절된 휘도값의 광을 액정패널의 선택된 영역으로 제공할 수 있다.
상기 복수개의 도광판(520)은 각각 수용홈(521)을 갖는 일측면(525), 상기 일측면과 대향하는 이측면(526), 상기 일측면(525)의 가장자리에서 절곡 연장된 하부면(527) 및 상기 하부면(527)과 대향하는 상부면(528)을 포함한다. 상기 이측면(526)은 상기 광원장치(530)로부터 형성된 광이 입사되는 입사면의 역할을 수행할 수 있다. 상기 하부면(527)은 상기 광을 상부로 전반사시키는 반사면의 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 하부면(527)에는 다수의 광학패턴이 배치될 수 있다. 또한, 상기 상부면(528)은 상기 광이 외부로 출사되는 출사면의 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 복수개의 도광판(520)은 이웃한 도광판들끼리 일측면(525)과 이측면(526)이 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 복수개의 도광판(520)은 서로 이웃한 제 1 및 제 2 도광판(520a, 520b)을 포함할 수 있다. 이때, 제 1 도광판(520a)의 일측면(525)과 제 2 도광판(520b)의 이측면(526)은 서로 마주하도록 배치된다.
상기 광원장치(530)는 서로 이웃한 도광판, 예컨대 제 1 도광판(520a)의 일측면과 제 2 도광판(520b)의 이측면 사이에 배치된다. 이때, 상기 광원장치(530)는 상기 일측면(525)에 형성된 수용홈(521)에 수용된다. 이에 따라, 상기 복수개의 도광판(520)의 각각 사이에 광원장치(530)를 설치하기 위하여 상기 복수개 도광판(520)들을 일정 간격으로 이격시킬 필요가 없어, 백라이트 유닛은 콤팩트(compact)하게 형성할 수 있다. 또한, 상기 복수개의 도광판(520) 사이의 간격을 줄일 수 있어 상기 복수개의 도광판(520) 사이로 광이 누설되는 것을 방지할 수 있다.
상기 수용홈(521)은 상기 하부면(527)의 가장자리에서 상향 절곡되어 연장된 제 1 면(522)과 상기 제 1 면(522)의 가장자리에서 외측으로 절곡되어 연장된 제 2 면(523)에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 광원장치(530)는 상기 제 2 도광판(520)의 이측면(526)으로 광을 입사할 경우, 상기 제 1 면(522)은 상기 광원 장 치(530)의 후방과 마주하게 되고, 상기 제 2 면(523)은 상기 광원장치(530)의 측면과 마주하게 된다.
여기서, 상기 수용홈(521), 특히 제 2 면(523)의 광학 특성을 조절하여, 상기 복수개의 도광판(520) 사이로 누설되는 광에 의해 핫 스팟이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 상기 제 1 면(522)은 확산면, 반사면 및 광학 연마면(Optical polished surface)중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제 1 면(522)은 누설광 중 일부는 상기 이측면(526)으로 반사시키고 나머지의 누설광은 흡수하거나 외부로 투과시킨다. 또한, 상기 제 2 면(523)은 확산면으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제 2 면(523)은 40% 내지 70%의 반사율을 가질 수 있다. 이때, 상기 제 2 면(523)의 반사율이 40% 이하일 경우, 상기 도광판(520)들간의 경계는 상기 도광판(520)의 상부면(528)보다 밝아지게 되는, 핫 스팟을 발생할 수 있다. 반면, 상기 제 2 면(523)의 반사율이 70% 이상일 경우, 상기 도광판(520)들의 경계는 상기 도광판(520)의 상부면(528)보다 어두워지는 다크 스팟(dark spot)을 발생할 수 있다.
이에 더하여, 상기 일측면(525)은 상기 수용홈(521)으로 연장되는, 즉 상기 제 2 면(523)의 가장자리에서 상향 절곡되어 연장되는 제 3 면(524)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 3 면(524)은 이웃한 도광판(520)의 이측면(526)과 평행하며 마주할 수 있다. 여기서, 상기 제 3 면(524)은 확산면, 반사면 및 광학 연마면 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
다시 말해, 상기 수용홈(521)의 제 2 면(523)은 확산면으로 이루어져 있으 며, 상기 제 1 면(522)과 상기 제 3 면(524)의 광학 특성은 핫 스팟에 크게 영향을 미치지 않는다. 그러나, 상기 제 1 면(522)과 제 3 면(524) 중 넓은 면적을 갖는 면이 광학 연마면으로 이루어질 경우, 광 투과량이 증가하게 되어 핫 스팟을 발생할 수 있다. 이로써, 상기 제 1 면(522)과 제 3 면(524) 중 넓은 면은 광학 연마면을 제외한 확산면 또는 반사면으로 이루어져야 한다.
예를 들어, 상기 제 3 면(524)의 면적은 상기 제 1 면(522)의 면적에 비해 클 경우, 상기 제 1 면(522)은 광학 연마면(Optical polished surface), 반사면 및 확산면 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 그러나, 상기 제 3 면(524)은 반사면 및 확산면 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 반면, 상기 제 3 면(524)의 면적이 상기 제 1 면(522)의 면적에 비해 작을 경우, 상기 제 3 면(524)은 광학 연마면, 반사면 및 확산면으로 이루어질 수도 있다. 상기 제 1 면(522)은 반사면 및 확산면 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 홈의 광학특성, 특히 상기 제 2 면의 광학 특성은 표면에 도포되는 화이트 잉크의 농도를 변화시켜 조절할 수 있다.
다만, 본 발명의 실시예에서 도광판에 구비된 수용홈의 형태는 사각형인 것으로 설명 및 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 38a내지 도 38d를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 도광판에 구비된 수용홈의 여러 형태를 구체적으로 설명하기로 한다.
도 38a내지 도 38d는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 구비된 다양한 실시예의 도광판을 도시한 단면도들이다.
도 38a에서와 같이, 제1 실시예에 따른 도광판(520a)의 수용홈(521a)은 직선의 제1면(522a)과 상기 제1면(522a)으로부터 상향으로 경사진 제2면(523a)에 의해 형성된 사다리꼴형의 단면 형상을 가질 수 있다.
도 38b에서와 같이, 제2 실시예에 따른 도광판(520b)의 수용홈(521b)은 하부면(527b)의 에지에서 상부면(528b) 에지로 경사지게 연장된 제1면(522b)에 의해 형성된 삼각형의 단면 형상을 가질 수 있다.
도 38c에서와 같이, 제3 실시예에 따른 도광판(520c)의 수용홈(521c)은 직선의 제1면(522c)과 상기 제1면(522c)으로부터 상향으로 경사진 제2면(523c)에 의해 형성된 사다리꼴형의 단면 형상을 가질 수 있다. 여기서, 제3 실시예의 도광판은 상기 수용홈(521c)의 제2면(523c)에서 상향 절곡하며 연장된 제3면(524c)을 구비할 수 있다.
도 38d에서와 같이, 제4 실시예에 따른 도광판(520d)의 수용홈(521d)은 직선의 제1면(522d)과 상기 제1면(522d)으로부터 상향 절곡된 제2면(523d)에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 수용홈(521d)이 형성된 일측면(525d)은 광이 입사되는 입사면의 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 광원장치(530)를 수용하기 위한 수용홈(521d)은 입사면에 구비될 수 있다. 이때, 상기 도광판의 일측면(525d)과 대향하는 이측면(526d)은 상향으로 확장되도록 경사진 경사면(526'd)을 구비할 수 있다. 상기 경사면은 이웃한 광원장치(530)의 후방으로부터 누설되는 광을 효율적으로 반사시켜, 핫 스팟을 더욱 효율적으로 개선하기 위함이다.
다시 도 36 및 도 37을 참조하면, 각 도광판(520)은 평탄한 하부면(527)을 가짐에 따라, 복수개의 상기 도광판의 하부면은 서로 일직선상에 배치될 수 있다. 이로써, 복수개의 도광판(520)을 조립하기 용이할 뿐만 아니라 백라이트 유닛의 조립성을 향상시킬 수 있다. 이에 더하여, 백라이트 유닛을 대형 표시장치에 적용할 경우, 복수개의 도광판(520)들의 평탄도를 맞추기에 더욱 용이하다. 또한, 각 도광판(520)의 하부면(527)이 평탄함에 따라, 도광판(520)의 절단공정 및 경면(optical polishing)가공을 더욱 용이하게 수행할 수 있다.
상기 광원장치(530)는 광을 형성하는 광원(531) 및 상기 광원의 구동전압을 인가하기 위한 다수의 회로패턴을 구비하는 기판(532)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 광원(531)은 상기 기판(532)에 복수개로 실장되어 있을 수 있다.
상기 광원(531)의 예로서는 전류가 인가될 경우 발광하는 LED일 수 있다. 여기서, 상기 LED는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예컨데, 상기 LED는 청색, 녹색 및 적색을 각각 구현하는 서브 LED를 포함할 수 있다. 이때, 청색, 녹색 및 적색을 각각 구현하는 서브 LED로부터 방출된 청색, 녹색 및 적색광은 서로 혼색되어 백색광을 구현할 수 있다. 또는, 상기 LED는 청색 LED 및 상기 청색 LED에서 방출된 청색광의 일부를 황색으로 변환시키는 형광체를 포함할 수 있다. 이때, 상기 청색과 상기 황색이 혼색되어 백색광을 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광원장치(530)는 광원으로써 LED를 구비하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨데, 상기 광원장치(530)의 광원은 CCFL 및 EEFL 등일 수도 있다.
이에 더하여, 상기 각 도광판(520)의 하부에 반사부재(550)가 배치될 수 있 다. 상기 반사부재(550)는 상기 도광판(520)의 하부로 출사되는 광을 반사하여 상기 도광판으로 재입사시킴으로써, 백라이트 유닛의 광효율을 향상시킨다.
본 발명의 실시예에서 상기 반사부재(550)는 다수개로 분할되어, 상기 각 도광판(520)의 하부에 배치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 반사부재(550)는 일체로 복수개의 도광판(520) 하부에 배치될 수도 있다.
이때, 상기 복수개의 도광판(520) 하부면은 일직선상에 배치되므로, 용이하게 상기 반사부재(550)를 부착할 수 있다.
이에 더하여, 상기 백라이트 유닛은 상기 도광판(520) 상에 배치된 광학부재(560)를 더 포함할 수 있다. 상기 광학부재(560)의 예로서는 상기 도광판에 배치된 확산판, 확산시트, 프리즘시트 및 보호시트를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 휘도 특성을 보여주는 도면이다. 여기서, 백라이트 유닛에 구비된 복수개의 도광판은 제1면과 제2면에 의해 형성된 수용홈과 상기 수용홈으로부터 연장된 제3면을 구비한다. 이때, 상기 제1면과 제2면은 확산면으로 이루어지고, 상기 제3면은 반사면으로 이루어진다. 상기 확산면은 45%의 반사율을 가졌으며, 상기 반사면은 90%의 반사율을 가졌다.
도 39는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 조도를 보여주는 사진이다. 여기서, 복수개의 도광판 중 두개의 도광판을 확대하여 도시하였다.
도 39에서와 같이, 두 도광판의 경계(C)를 포함하여 두 도광판은 균일한 조도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 40은 도 39에서 두 지점의 거리에 따른 조도 분포도를 보여주는 그래프이 다.
도 40에서와 같이, 하나의 도광판의 A 지점(0mm)에서 다른 도광판의 B 지점(110mm)의 거리에 따른 조도를 확인한 결과, A 지점에서 B 지점에 걸쳐 균일한 분포를 보였다.
이에 더하여, 상기 제1면 및 상기 제3면이 반사면으로 이루어지고, 상기 제2면이 확산면으로 이루어질 경우에도 동일한 결과를 획득하여, 설명을 생략하였다.
이에 따라, 복수개의 도광판을 구비하는 백라이트 유닛에 있어서, 각 도광판에 광원장치를 수용하기 위한 수용홈의 제2면이 확산면으로 이루어질 경우에 복수개의 도광판 상부 및 상기 복수개의 도광판들의 경계부에서 휘도가 균일하게 나타났다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 백라이트 유닛은 복수개로 분할된 도광판과 각 도광판의 에지에 배치된 광원장치를 구비함에 따라, 부분 구동에 의한 분할구동(로컬 디밍) 방식의 효과와 에지형 백라이트 유닛의 효과를 동시에 가질 수 있다.
또한, 각 도광판의 에지에 광원장치가 수용되기 위한 수용홈을 구비함에 따라, 콤팩트한 백라이트 유닛을 형성할 수 있다.
또한, 상기 수용홈을 포함하는 각 도광판의 일측면에 대한 광학 특성을 조절하여, 핫 스팟과 같은 광학문제를 개선함에 따라, 백라이트 유닛의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 41 및 도 42를 참조하여 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제6 실시예에 따 른 백라이트 유닛을 설명한다.
도 41은 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제6실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 분해사시도이고, 도 42는 도 41의 단면도이다.
도 41 및 도 42를 참조하면, 백라이트 유닛은 하부커버(610), 상기 하부커버(610)에 배치되고 하부면에 수납 홈(621)을 갖는 도광판(620), 상기 도광판(620)의 수납 홈(621)에 구비된 광원장치(630)를 포함한다.
앞서, 도 36 및 도 37을 참조하여 설명한 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛과 대비해 볼 때, 도광판(620)이 복수개로 분리되어 있는 것이 아니라, 하나의 도광판(620)으로 구성되고 그 하측면에 광원장치(630)가 삽입 혹은 체결될 수 있는 수납 홈(621)이 형성되어 있는 것이 특징이다. 이때, 광원장치(630)는 기판(632)과 그 기판(632)상에 실장되어 있는 LED 패키지(631)로 이루어진다.
이와 같은 구조를 통해 광원장치(630)의 부위에서 발생하는 휘도 문제를 개선할 수 있고, 또 도광판(620)의 조립 공정을 단순화할 수도 있을 것이다.
이러한 부분을 제외한 기타 자세한 내용은 앞서 설명한 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성요소들과 크게 다르지 않으므로 그것들로 대신하고자 한다.
한편, 도 43은 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제7 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 분해사시도이고, 도 44는 도 43의 단면도이며, 도 45는 도 44의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이고, 도 46는 도 43의 고정부재를 나타내는 단면도이며, 도 47은 다른 실시예에 따른 고정부재를 나타내는 단면도이다. 여기서, 백라이트유닛은 다수의 도광판들을 구비할 수 있으나, 설명의 편의상 2개의 도광판을 도시하였다.
도 43 및 도 44를 참조하면, 백라이트 유닛은 하부커버(710), 도광판(720), 광원장치(730) 및 고정부재(740)를 포함한다.
상기 하부커버(710)는 수납공간을 가진다. 예컨대, 상기 수납공간은 상기 하부커버(710)의 바닥면 및 상기 바닥면의 가장자리에서 절곡된 측벽에 의해 형성될 수 있다.
상기 하부커버(710)는 후술 될 고정부재(740)가 체결되는 체결부(711)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 체결부(711)는 후술 될 고정부재(740)가 관통되는 관통홀부 또는 상기 고정부재(740)가 삽입되기 위한 홈부일 수 있다.
상기 도광판(720)은 다수개로 분할되어 있다. 다수개로 분할된 상기 도광판(720)은 상기 하부커버(710)의 수납공간에 병렬적으로 배치되어 있다.
상기 각 도광판(720)은 몸체를 관통하는 관통홀(721)을 구비한다. 상기 관통홀(721)은 상기 도광판(720)의 가장자리에 배치되어 있다. 그러나, 본 발명에서 상기 관통홀(721)의 위치 및 개수에 대해 한정하는 것은 아니다. 상기 관통홀(721)은 상기 체결부(711)와 대응되도록 배치된다.
상기 도광판(720)의 형태는 사각형 형상으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 삼각형, 육각형 등 여러 형태를 가질 수 있다.
상기 각 도광판(720)의 일측에는 상기 도광판(720)으로 광을 제공하는 복수의 광원장치(730)가 배치되어 있다. 상기 각 광원장치(730)는 광을 형성하는 광원(731) 및 상기 광원(731)의 구동전압을 인가하기 위한 다수의 회로패턴을 구비하는 인쇄회로기판(732)을 포함할 수 있다.
상기 광원(731)의 예로서는 전류가 인가될 경우 발광하는 발광다이오드(LED)일 수 있다. 여기서, 상기 LED는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 앞서 설명한 실시예에서와 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
상기 광원장치(730)에서 형성된 광은 상기 도광판(720)의 측면에 입사되고, 상기 도광판(720)의 내부 전반사에 의해 상부로 출사된다.
상기 고정부재(740)는 상기 도광판(720)의 유동을 방지하기 위하여 상기 도광판(720)을 상기 하부커버(710)에 고정하는 역할을 한다. 상기 고정부재(740)는 상기 도광판(720)의 관통홀(721)에 삽입되어 상기 도광판(720)을 상기 하부커버(710)상에 고정시킨다. 이에 더하여, 상기 고정부재(740)는 상기 도광판(720)의 관통홀(721)을 경유하여 상기 도광판(720)의 체결부(711), 예컨대 상기 관통홀부를 관통하거나 상기 삽입홈에 삽입될 수 있다.
상기 고정부재(740)는 몸통부(742) 및 상기 몸통부(742)로부터 연장된 머리부(741)를 포함한다.
상기 몸통부(742)는 상기 도광판(720)의 관통홀을 관통하며 상기 체결부(711)에 체결된다. 즉, 상기 몸통부(742)는, 상기 도광판(720)과 상기 하부커버(710)를 서로 결합시켜, 상기 도광판(720)을 상기 하부커버(710)상에 고정시키는 역할을 한다.
상기 머리부(741)는 상기 몸통부(742)보다 넓은 너비를 가짐에 따라, 상기 고정부재(740)가 상기 도광판(720)의 관통홀(721)을 통해 완전히 빠져나가는 것을 방지한다.
상기 머리부(741)는 여러 형태, 예컨대 반원형, 반타원형, 사각형 및 삼각형 중 어느 하나의 단면 형태를 가질 수 있다. 여기서, 상기 머리부(741)가 삼각형의 단면 형태를 가질 경우 상기 고정부재(740)와 후술 될 광학부재(760)간의 접촉을 최소화할 수 있어 상기 고정부재(740)로 인한 흑점이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
상기 도광판(720)과 상기 광학부재(760)는 일정한 간격을 가짐에 따라, 상기 도광판(720)으로부터 출사된 광은 상기 광학부재(760)상에 균일하게 제공될 수 있다. 여기서, 상기 머리부(741)는 상기 광학부재(760)를 지지함에 따라, 상기 도광판(720)과 후술 될 광학부재(760)간의 간격을 유지하는 역할을 하게 된다. 여기서, 상기 도광판(720)과 상기 광학부재(760)의 간격은 상기 머리부(741)의 높이를 조절함에 따라 조정될 수 있다.
상기 고정부재(740)는 화질에 미치는 영향을 최소화하기 위해, 광을 투과하는 재질, 예컨대 투명한 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
상기 고정부재(740)는 다양한 형태를 가질 수 있다. 여기서, 상기 고정부재(740)의 다양한 실시예에 대해서는 후술하기로 한다.
이에 더하여, 상기 각 도광판(720)의 하부에 반사부재(750)가 배치될 수 있 다. 상기 반사부재(750)는 상기 도광판(720)의 하부로 출사되는 광을 반사하여 상기 도광판(720)으로 재입사시킴으로써, 백라이트 유닛의 광효율을 향상시킨다.
상기 반사부재(750)는 상기 관통홀(721) 및 상기 체결부(711)와 대응되는 관통부(751)를 구비할 수 있다. 상기 고정부재(740)는 상기 관통홀(721) 및 상기 관통부(751)를 경유하여 상기 체결부(711)에 체결될 수 있다. 이로써, 상기 반사부재(750)가 상기 도광판(720)과 같이 다수개로 분할될 경우, 상기 고정부재(740)에 의해 상기 하부커버(710)상에 고정될 수 있다.
이에 더하여, 상기 백라이트 유닛은 상기 도광판(720)상에 배치된 광학부재(760)를 더 포함할 수 있다. 상기 광학부재(760)의 예로서는 상기 도광판(720)에 배치된 확산판, 확산시트, 프리즘시트 및 보호시트를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 백라이트 유닛은 다수개로 분할된 도광판을 구비함에 따라 부분 구동에 의한 분할구동 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 다수개로 분할된 상기 도광판들은 고정부재를 이용하여 하부커버상에 고정시킴으로써, 상기 도광판의 유동에 의한 불량을 방지할 수 있다.
상기 고정부재에 의해 상기 도광판과 상기 광학부재간의 간격을 일정하게 유지할 수 있어, 균일한 광을 액정패널에 제공할 수 있다.
이에 더하여, LED 백라이트장치는 광원으로부터 발생된 열을 전극구조를 통해 외부로 원활하게 방출시킬 수 있게 된다.
도 45는 도 44의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다. 여기서, 상기 지지부재를 제외하고 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성을 가진다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하기로 하며, 반복된 설명은 생략하기로 한다.
도 45를 참조하면, 고정부재의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은 체결부(711)를 구비하는 하부커버(710), 상기 하부커버(710)상에 병렬적으로 배치되며 상기 체결부(711)와 대응된 관통홀(721)을 구비하는 다수의 도광판(720)들, 상기 각 도광판(720)의 일측면에 배치된 광원부(730)들, 및 상기 관통홀(721)을 관통하며 상기 체결부(711)에 체결되는 상기 하부커버(710)에 상기 다수의 도광판(720)들을 고정시키는 고정부재(740)를 포함한다. 이에 더하여, 상기 도광판상에 배치된 광학부재(760)를 포함한다.
여기서, 상기 고정부재(740)는 상기 도광판(720)과 상기 하부커버(710)를 서로 체결하여 상기 도광판(720)을 고정하는 몸통부(742)와 상기 몸통부(742)로부터 연장된 머리부(741)를 포함한다. 이때, 상기 머리부(741)는 상기 고정부재(740)가 빠지는 것을 방지함과 더불어 상기 광학부재(760)와 상기 도광판(720)의 간격을 유지하는 역할도 하게 된다.
그러나, 액정표시장치의 모델 또는 백라이트 유닛을 구성하는 부품의 특성과 같은 여러 변수에 따라, 상기 도광판(720)과 상기 광학부재간(760)의 간격을 조절할 필요가 있다.
이때, 상기 고정부재(740)가 상기 관통홀(721)에 삽입되는 몸통의 길이를 조절하여, 상기 도광판(720)의 상면을 기준으로 하는 상기 머리부(741)의 높이를 선택적으로 조절할 수 있다. 이때, 상기 도광판(720)과 상기 머리부(741)가 일정 간 격을 가지게 될 경우, 상기 고정부재(740)가 상기 관통홀(721)에서 고정되지 않고 하부로 이동하여, 상기 머리부(741)의 높이가 변경될 수 있다. 이로써, 상기 도광판(720)과 상기 고정부재(740) 사이에 지지부재(770)를 구비하여, 상기 고정부재의 유동을 방지하는 역할을 한다.
여기서, 상기 지지부재(770)의 예로서는 용수철일 수 있다. 상기 용수철은 일정한 힘에 따라 부피가 줄어들므로, 상기 고정부재(740)의 체결길이에 따라 상기 용수철은 부피가 줄어들 뿐 상기 고정부재(740)가 하부로 이동하는 것을 방지한다. 이로써, 상기 지지부재(770)는 상기 고정부재(740)의 유동을 방지하는 역할을 한다.
이에 더하여, 상기 지지부재(770)는 상기 고정부재(740)의 머리부(741)가 상기 도광판(720)에 직접적으로 가해지는 압력을 분산시킬 수 있어, 상기 고정부재의 체결로 인한 상기 도광판(720)의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 지지부재(770)는 용수철로 한정하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 지지부재(770)는 체결력에 따라 부피를 제어할 수 있는 탄성패드일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 백라이트 유닛은 지지부재(770)를 구비함에 따라 고정부재의 머리부 높이를 선택적으로 제어한 후, 상기 고정부재를 지지 및 고정함으로써 상기 도광판과 상기 광학부재간의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 지지부재(770)에 의해 상기 도광판(720)의 손상을 최소화하며, 상기 도광판에 고정부재를 체결할 수 있다.
이하, 고정부재의 다양한 형태를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.
도 46은 고정부재의 제1 실시예에 따른 단면도이다. 도 46을 참조하면, 제1 실시예의 고정부재(740a)는 머리부(741a), 몸통부(742a) 및 걸림부(743a)를 구비한다. 상기 몸통부(742a)의 일끝단은 적어도 2개 이상으로 분기되어, 상기 고정부재(740a)가 삽입될 경우 상기 몸통부(742a)의 끝단의 직경이 줄어들게 하여 상기 고정부재(740a)는 용이하게 상기 도광판(720)의 상기 관통홀(721)에 삽입될 수 있다. 또한, 상기 걸림부(743a)는 상기 분기된 몸통부의 끝단에 배치되어 상기 고정부재(740a)가 빠져나가는 것을 방지하는 역할을 한다.
도 47은 고정부재의 제2 실시예에 따른 단면도이다. 도 47을 참조하면, 제2 실시예의 고정부재(740b)는 머리부(741b) 및 몸통부(742b)를 구비한다. 상기 몸통부(741b)는 그 외면에 나사돌기(743b)를 구비하여 상기 고정부재(740b)의 회전에 의해 상기 도광판(720)을 관통하며 상기 체결부에 용이하게 체결될 수 있다.
한편, 도 48 내지 도 53을 참조하여 복수개의 도광판을 하부커버상에 고정하는 다양한 방법에 대해 설명한다.
도 48a는 도광판을 하부커버상에 고정시키는 제1 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 48b는 평면도이다.
도면에서와 같이 도광판(720)의 중심부에 몸체를 관통하는 관통홀(721)을 구비하며, 이는 하부커버(710)에 형성된 체결부(711)와 대응되도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 도광판(720)을 고정하는 고정부재(740)로 나사결합이 가능한 볼트(745)와 너트(746)를 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
도 49a는 도광판을 하부커버상에 고정시키는 제2 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 49b는 평면도이며, 도 49c는 도 49b의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
도면에서와 같이, 도광판(720)과 다른 도광판(720) 사이에 고정부재(740)가 배치되어 양 도광판을 고정하는 구조이다. 이때, 상기 고정부재(740)는 광원장치(730)의 각 LED 패키지(731) 사이에 위치하도록 함으로써 출사되는 빛에 영향을 주지 않도록 한다.
그리고, 머리부(741)와 도광판(720) 사이에는 보다 넓은 면적으로 상기 도광판(720)을 가압하여 고정하도록 플레이트부(747)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 플레이트부(747)는 도 49b에서와 같이 상기 머리부(741)의 크기보다 큰 지름을 가지는 원반형태를 가질수 있으며, 또는 도 49c에서와 같이 광원장치(730)가 배치되는 측면의 길이방향을 따라서 도광판(720)의 길이와 대응되는 크기의 사각형태로 이루어져 상기 도광판(720)과 다른 도광판(720) 사이의 틈새를 덮도록 할 수도 있다.
도 50a는 도광판을 하부커버상에 고정시키는 제3 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 50b는 평면도이다.
도면에서와 같이 고정부재(740)는 머리부(741)와 몸통부(742)로 구성되는데, 상기 머리부(741)의 경우 도 39c에서의 플레이트부(747)와 같은 형상을 가진다. 즉, 상기 머리부(741)는 사각형태로 이루어져 도광판(720)과 도광판 사이의 틈새를 덮을 수 있도록 한다.
상기 몸통부(742)는 하부커버(710)의 체결부(711)를 관통하여 걸림고정되도록 후크부재로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 51a는 도광판을 하부커버상에 고정시키는 제4 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 51b는 도 51a의 도광판을 나타내는 부분사시도이다.
광원장치(730)가 배치되는 측면의 도광판(720)에는 돌기부(722)가 일정한 간격으로 돌출형성되어 있으며, 상기 각 돌기부(722)에는 고정부재(740)가 관통하여 고정되는 관통홀(721)이 관통형성된다.
따라서, 상기 광원장치(730)의 LED 패키지(731)는 각각 상기 돌기부(722) 사이에 배치됨으로써 상기 돌기부(722)에 의해 도광판(720)과 다른 도광판 사이의 틈새가 커지지 않도록 할 수 있다.
도면에서는 고정부재(740)가 볼트와 너트로 이루어져 하부커버(710)의 체결부(711)를 관통하여 나사결합을 이루는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 도 44에서 도시하는 고정부재(740)를 사용하는 것도 가능하다.
도 52a는 도광판을 하부커버상에 고정시키는 제5 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 52b는 도 52a의 도광판을 나타내는 부분사시도이다.
광원장치(730)가 배치되는 측면과 반대측면의 도광판(720)에는 내부로 함몰형성되는 수용부(724)가 일정한 간격으로 각각 구비되며, 따라서 상기 수용부(724)가 형성된 부분은 상기 도광판(720)의 상부면과 단차구조를 이룬다.
도광판(720)의 양 측면에 형성되는 상기 수용부(724)는 서로 대응하는 위치에 구비되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 수용부(724)가 형성되지 않은 면, 즉 수용부(724)와 다른 수용부 사이에는 LED 패키지(731)가 배치되도록 한다.
이 경우, 도광판(720)과 다른 도광판 사이에 배치되는 고정부재(740)는 머리부(741)가 상기 수용부(724)의 단차면상에 걸리게 되고, 몸통부(742)는 하부커버(710)의 체결부(711)를 관통하여 고정됨으로써 상기 도광판을 하부커버상에 고정시키게 된다.
이와 같이 고정부재(740)가 도광판(720)의 상부면 위로 돌출되지 않고 도광판보다 낮은 높이에 위치함으로서 백라이트 유닛의 크기를 줄이데 보다 유리한 효과가 있다.
한편, 도 53에서와 같이 하부커버(710)는 도광판(720)의 좌우 양측면, 즉 광원장치(730)가 배치되는 측면을 기준으로 그 양 측면과 접하는 하부커버의 측벽의 끝단부가 상기 도광판(720)을 향하도록 각각 절곡하여 상기 도광판(720)을 감싸도록 한다.
이 경우, 상기 도광판의 양 측면 엣지부분은 상기 하부커버(710)의 측벽에 의해 각각 고정되게 되어 상기 도광판의 엣지부분을 고정시키기 위한 고정부재(740)가 생략될 수 있다.
다음으로, 도 54 및 도 55를 참조하여 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제8 실시예에 따른 백라이트 유닛에 대해 설명한다.
도 54는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 우선, 도 54a에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 백라이 트 유닛은 평판형 도광판을 갖는 면 광원장치로서 탠덤형 면 광원장치에 해당하며, n개의 LED 광원과, n개의 평판형 도광판을 갖는다.
LED 광원은 기판(B)위에 복수개의 LED 패키지(830)가 일렬로 배열되고, 이렇게 구성된 n개의 LED 광원이 서로 평행하게 배열된다. 이들 n개의 LED 광원을 따라 일측에 각각 배열 설치되는 평판형 도광판(820a, 820b)을 구비한다.
또한, 평판형 도광판을 갖는 면 광원장치는 LED 패키지(830)의 하부 및 평판형 도광판(820)의 하부에 배치되어 LED 광원에서 출광되는 광을 반사시키는 반사부재(미도시)를 갖추어 구성된다. 또한, 상기 평판형 도광판의 상부에는 반사부재에서 반사되고, 평판형 도광판에서 굴절되어 액정 패널측으로 출사되는 광을 여러 방향으로 확산시키는 확산시트나 확산시트를 통과한 광을 정면 시야각 안으로 모아주는 역할을 하는 프리즘시트와 같은 광학부재를 구비한다.
구체적으로, LED 광원은 탑 뷰(Top View) LED가 각각 실장된 복수개의 LED 패키지로 이루어진다. 그리고, 평판형 도광판(820a, 820b)은 평판형(plate-type)으로, LED 광원에서 광이 방출되는 방향으로 배치되며 광을 통과시킬 수 있도록 투명한 소재로 이루어진다. 평판형 도광판은 엣지형 도광판과 비교하여 그 형상이 간단하여 양산이 용이하며, LED 광원위에 도광판의 위치를 맞추는 것 또한 용이하다.
또한, 평판형 도광판(820a, 820b)은 LED 광원으로부터 나온 광이 입사되는 입광부, LED 광원으로부터 입사된 광이 조명광으로 액정 패널측에 출사하는 출사면 및 입광부의 반대측이며, 입광부의 두께보다 작은 두께의 선단부를 구비하며, 평판형 도광판(820)의 선단부가 LED 패키지(830)의 위를 덮도록 배치된다. 즉, n번째 평판형 도광판의 선단부의 하부에 n+1번째 LED 광원이 위치한다. 그리고 평판형 도광판(820)의 선단부는 하면에 프리즘 형상을 갖는다.
도 54b에 도시된 바와 같이, LED 패키지(830)로부터 나온 광은 도광판(820)에 직접 출사되지 않고, 평판형 도광판의 선단부의 하면에 구비된 프리즘 형상에 의해 산란되어 분산된다. 이에 의해 LED 광원 위의 도광판에 생기는 핫 스팟을 제거할 수 있다.
도 55는 도 54에 도시된 평판형 도광판을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 도 55에 도시된 바와 같이, 평판형 도광판(820)은 복수개의 LED 패키지로 이루어진 LED 광원으로부터 나온 광이 입사되는 입광부(821), 입광부(821)로 입사된 광을 조명광으로 액정 패널즉에 출사하는 출사면(824) 및 입광부(821)의 반대측으로 입광부(821)의 입사단면보다 좁은 두께의 단면을 갖는 선단부(822)를 구비한다.
선단부(822)는 자신의 하부에 배열되는 LED 패키지로부터 나온 광의 일부를 분산하기 위해 프리즘 형상(823)을 구비한다. 이러한 프리즘 형상(823)은 입사된 광을 분산 및 산란시킬 수 있는 삼각형 프리즘, 원뿔형 프리즘 및 반구형 프리즘 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 선단부(822)의 프리즘 형상(823)은 선단부(822) 전체에 형성될 수 있으며, 또는 LED 패키지 상부에만 일부 형성될 수도 있다. 이러한 프리즘 형상에 의해 LED 패키지 위의 도광판에 발생되는 핫 스팟의 제거가 가능하다.
따라서, 본 발명은 도광판에 있어서, 선단부의 하면에 프리즘 형상을 가공함으로써 LED 패키지로부터 나온 광의 일부에 의해 LED 패키지 상의 도광판에 발생되 는 핫 스팟을 분산시키기 위해 LED 패키지와 도광판 사이에 별도의 확산시트 및 프리즘시트를 가공하는 공정이 불필요하다.
다음으로, 도 56 내지 도 60을 참조하여 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제9 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 설명한다.
도 56을 참조하면, 액정표시장치는 영상을 표시하는 액정패널(900) 및 백라이트 유닛(970)을 포함한다. 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 액정패널(900)은 서로 마주하는 제1 및 제2 기판 및 상기 제1 및 제2 기판사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 제1 기판은 매트릭스 형태로 배치된 다수의 화소들을 구비한다. 상기 각 화소는 박막트랜지스터 및 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소전극을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 기판은 상기 각 화소에 전기적 신호를 인가하기 위한 다수의 배선, 예컨데 게이트 배선 및 데이터 배선등을 더 포함한다. 한편, 상기 제2 기판은 컬러필터층 및 상기 컬러필터층상에 배치된 공통전극을 포함한다. 여기서, 상기 공통전극은 상기 전기적 신호에 따라 상기 화소전극과 함께 액정층의 액정을 구동하기 위한 액정 구동전압을 형성한다. 이때, 상기 액정구동전압에 따라 상기 액정을 투과하는 광의 투과율을 제어하여, 상기 액정패널은 영상을 표시하게 된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 액정패널은 TN형에 한정하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 형태, 예컨데 IPS형 및 VA형 등을 적용할 수도 있다.
상기 백라이트 유닛(970)은 광원장치(950) 및 도광판(940)을 포함한다.
상기 광원장치(950)는 광을 형성하는 광원(952) 및 상기 광원(952)에 구동 전압을 인가하기 위한 다수의 회로패턴을 포함하는 기판(954)을 포함한다.
상기 도광판(940)은 상기 액정패널(900)의 하부에 배치되고, 상기 광원장치(950)는 상기 도광판(940)의 각 측면에 배치될 수 있다. 즉, 상기 광원장치(950)는 상기 액정패널(900)의 측면에 배치된다. 이에 따라, 상기 백라이트 유닛(970)은 얇은 두께로 제조될 수 있다.
상기 도광판(940)은 상기 광원장치(950)과 마주하는 입사면, 상기 입사면에서 절곡되며 상기 액정패널(900)과 대향하는 출사면과, 상기 출사면에 배치된 집광패턴과, 상기 출사면과 대향하는 배면을 포함한다. 상기 배면에는 상기 입사면에 제공된 광을 상기 출사면으로 진행시키기 위한 다수의 패턴(미도시)이 배치되어 있을 수 있다.
상기 도광판(940)은 상기 집광패턴에 의해 로컬 디밍 구동방식으로 인한 효과, 즉 명암비등의 효과를 향상시킬 수 있다.
이에 더하여, 상기 백라이트 유닛(970)은 상기 도광판(940) 상에 배치된 광학부재(910)를 더 포함할 수 있다. 상기 광학부재(910)의 예로서는 상기 도광판(940)에 배치된 확산시트(911), 프리즘시트(912) 및 보호시트(913)를 포함할 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 백라이트 유닛(970)은 상기 광원장치(950) 및 상기 도광판(940) 등을 수납하는 하부커버를 더 포함할 수 있다. 여기 서, 상기 백라이트 유닛(970)과 상기 액정패널(900)은 상기 하부커버 및 상기 하부커버와 체결된 상부커버(미도시)에 의해 서로 고정되어 있을 수 있다.
도 57은 도 56에 도시된 백라이트 유닛의 평면도이며, 도 58은 도57에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 57 및 도 57을 참조하면, 백라이트 유닛(970)은 광원장치(950) 및 도광판(940)을 포함한다.
상기 광원장치(950)는 상기 도광판(840)의 네 측면에 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 광학장치(950a, 950b, 950c, 950d)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 상기 광원장치의 개수를 한정하는 것은 아니다.
상기 광원(952)은 전류가 가해질 경우 발광하는 반도체 소자인 발광다이오드(LED)를 포함할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 상기 광원을 LED로 한정하는 것은 아니며, 램프를 적용할 수도 있다.
상기 기판(854)은 상기 광원(952)을 다수개로 실장하며, 광원구동부(미도시)로부터 전달받은 광원 구동전압을 상기 광원(952)에 제공하기 위한 회로배선을 포함한다. 이때, 상기 회로배선은 상기 다수의 광원(952)들에 개별적으로 또는 그룹별로 전기적으로 연결되어 있을 수 있어, 상기 다수의 광원(952)들은 개별적으로 또는 그룹별로 구동될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원장치(950a)는 각각 회로적으로 분리된 제1 채널에서 제7 채널(Ch 1 ~ Ch 7)을 포함할 수 있다. 상기 각 채널에는 서로 전기적으로 연결된 하나 또는 둘 이상의 광원(952)을 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제2 광원장치(950b)는 제8 채널에서 제11 채널(Ch 8 ~ Ch 11)을 포함하고, 제3 광원장치(950c)는 제12 채널에서 제18 채널(Ch 12 ~ Ch 18)을 포함하며, 제4 광원장치(950d)는 제19 채널에서 제22 채널(Ch 19 ~ Ch 22)을 구비할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 상기 각 광원장치의 채널수를 한정하는 것은 아니다.
여기서, 주변보다 밝은 영상을 표시해야 하는 액정패널의 제1 영역은 상기 제1 영역과 대응된 채널에 배치된 광원의 휘도를 조절하여 주변보다 높은 휘도를 갖는 광을 제공한다. 이와 달리, 주변보다 어두운 영상을 표시해야 하는 액정패널의 제2 영역은 상기 제2 영역과 대응된 채널에 배치된 광원의 휘도를 조절하여 주변보다 낮은 휘도를 갖는 광을 제공할 수 있다.
이로써, 상기 광원장치(950)는 서로 독립적으로 구동할 수 있는 다수의 채널을 구비함에 따라, 상기 광학부재(910)의 일정 영역으로 선택적으로 조정된 휘도값을 갖는 광을 제공할 수 있다.
상기 도광판(940)은 출사면에 배치되며 제1 방향으로 광을 집광하는 제1 집광패턴(941) 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 광을 집광하는 제2 집광패턴(942)을 포함한다.
이때, 상기 제1 집광패턴(941)의 양단에는 서로 대향하도록 마주하는 제1 및 제3 광원장치(950a, 950c)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 집광패턴(942)의 양단에는 서로 대향하도록 제2 및 제4 광원장치(950b, 950d)가 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 집광패턴(941, 942)은 상기 도광판(940)의 몸체(944)로부터 돌출된 일정한 패턴을 가질 수 있다. 예컨데, 상기 제1 및 제2 집광패턴(941, 942)은 프리즘 패턴의 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 집광패턴(941)은 상기 제1 방향성을 가지며 상기 도광판(940)의 상면을 가로지르며 배치될 수 있다. 상기 제2 집광패턴(942)은 상기 제2 방향성을 가지며 상기 도광판(940)의 상면을 가로지르며 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 집광패턴(941, 942)의 단면 형태는 광을 집광시키기 위해 반구형 또는 삼각형일 수 있다.
이에 더하여, 상기 도광판(940)은 상기 제1 및 제2 집광패턴(941, 942)에 의해 출사된 광들을 확산시키는 확산부(943)를 더 구비한다. 이때, 상기 확산부(943)는 상기 제1 집광패턴(941)의 좌우에 각각 배치되고, 상기 제2 집광패턴(942)의 상하에 각각 배치될 수 있다. 즉, 상기 확산부(943)는 격자형태로 배열될 수 있다. 상기 확산부(943)는 상기 제1 및 제2 집광패턴(941, 942)에 의해 둘러싸인 홈 형태를 가질 수 있다. 상기 확산부(943)는 상기 제1 및 제2 집광패턴(941, 942)에 의해 집광된 광을 확산시킨다. 즉, 상기 확산부(843)에 의해 상기 조절된 휘도값을 갖는 광은 상기 액정패널(900)의 선택적인 영역으로 균일하게 제공할 수 있으며, 상기 액정패널(900)의 영상은 더욱 부드럽게 표시될 수 있다.
상기 제1 및 제2 집광패턴(941, 942)에 의한 광의 경로들을 살펴보면 다음과 같다.
상기 제1 집광패턴(941)의 양단에 배치된 광원(852)들, 예를 들어 상기 제1 채널(Ch 1)에 배치된 광원(952)들을 On 시킨다. 여기서, 상기 제1 채널(Ch 1)에서 형성된 제1광(L1)은 상기 제1 집광패턴(941)에 의해 제1 방향으로 직진성을 가지며 출사한다. 이때, 상기 제1 집광패턴(941)의 좌우에 배치된 확산부(943)에 의해 상기 제1광들은 확산된다. 한편, 상기 제2 집광패턴(942)의 양단에 배치된 광원들, 예를 들어 상기 제9 채널(Ch 9)에 배치된 광원들을 On시킨다. 이때, 상기 제9 채널(Ch 9)에서 형성된 제2광(L2)은 상기 제2 집광패턴에 의해 제2 방향으로 직진성을 가지며 출사한다. 이때, 상기 제2 집광패턴(942)의 상하에 배치된 확산부(943)에 의해 상기 제2광(L2)들은 확산된다.
이와 같이, 상기 제1 채널(Ch 1)과 상기 제9 채널(Ch 9)의 광원들이 동시에 On되었을 경우, 상기 제1 및 제2 집광패턴의 교차영역에서 제1 및 제2 광원이 중복되어 다른 영역보다 밝은 휘도를 가지며 출사될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1 및 제4 광원장치의 광원들만이 구동하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 요구되는 광량에 따라 서로 대응된 광원장치들을 함께 구동할 수도 있다. 예를 들어, 상기 제9 채널(Ch 9)에 배치된 광원들이 On되었을 때, 상기 제9 채널(Ch 9)과 대응하는 제21 채널(Ch 21)에 배치된 광원들도 동시에 On시킬 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제1 채널(Ch 1)에 배치된 광원들이 On되었을 때, 상기 제1 채널(Ch 1)과 대응하는 제18 채널(Ch 18)에 배치된 광원들도 동시에 On시킬 수 있다. 이로써, 상기 액정패널의 선택된 영역으로 더욱 향상된 휘도를 갖는 광을 제공할 수 있다. 즉, 상기 채널의 위치 선택과 상기 채널에 배치된 광원들의 On/Off의 제어를 통해, 영상의 밝기 정도를 제어할 수 있다.
따라서, 상기 백라이트 유닛이 상기 제1 및 제2 집광패턴을 구비함에 따라, 조절된 휘도값을 갖는 광이 상기 액정패널의 전체 영역으로 분산되지 않고 선택된 영역으로 집광시킴에 따라 분할구동 효과에 의한 명암비를 향상시킬 수 있다.
도 59는 종래의 액정표사장치가 구동되고 있는 화면이며, 도60은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치가 구동되고 있는 화면이다.
도 59 및 도 60에서와 같이, 종래에 비해 제1 및 제2 집광패턴을 구비하는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 명암비 및 화질 특성이 더욱 향상됨을 확인할 수 있었다. 이로써, 백라이트 유닛은 선택적으로 조절된 휘도값을 갖는 광을 제공하기 위해 제1 및 제2 집광패턴을 구비함에 따라, 에지형 백라이트 유닛에 로컬 디밍 구동방식을 채용할 지라도 로컬 디밍 효과를 충분히 살릴 수 있음을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 로컬 디밍 효과, 즉 명암비의 향상 및 낮은 소비전력등의 장점을 가짐과 더불어 얇은 두께로 형성될 수 있으며, 결국 화질 특성이 우수하며 박형의 액정표시장치를 제조할 수 있다.
다음으로, 도 61을 참조하여 본 발명의 LED 패키지가 구비된 제10 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명한다.
도 61은 본 발명의 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도로서, 각 구성요소를 분해하여 나타낸 것이며, 도 62는 도 61에서 도광판과 LED 패키지의 어레이를 위에서 바라본 평면도이다. 또한, 도 63는 도 62의 실시형태에서 변형된 실시형태에 따른 도광판과 LED 패키지의 어레이를 위에서 바라본 평면도이다.
우선, 도 61을 참조하면, 본 실시형태에 따른 백라이트 유닛은 그 상부에 배 치된 액정패널(1050)을 향하여 빛을 조사하는 복수의 LED 패캐지 어레이(1030), 도광판(1020), 하부커버(1010), 광학부재(1060) 및 제어부(C1, C2)로 구성된다. 이 경우, 상기 제어부는 LED 블록 구동 제어부(C1)와 패널 영상신호 전달부(C2)를 포함하며, 이에 대해서는 도 65에서 상세히 설명한다.
하부커버(1010)는 열 방출 등의 목적상 일반적으로 금속재질로 이루어지며, LED 패키지들이 실장된 기판과 도광판(1020) 등 백라이트 유닛을 구성하는 나머지 구성요소들이 그 내부에 배치된다.
도광판(1020)은 상기 LED 패키지 어레이(1030)로부터 방출된 광을 통과시킬 수 있도록 투명한 소재로 이루어지며, 이에 한정되지는 않지만, 일반적으로 육면체상의 구조를 갖는다. 상기 도광판(1020)은 그 측방향으로부터 방출된 빛을 균일하게 퍼트려서 액정패널(1050)에서의 휘도 및 색의 균일도를 유지하며, 이와 더불어, 입사된 빛을 균일하게 직진하도록 한다.
본 실시예에서 필수적인 구성요소는 아니나, 상기 도광판(1020)의 상부에는 액정패널(1050)로 출사되는 광을 여러 방향으로 확산시키는 확산시트 또는 정면 시야각 안으로 모아주는 역할을 하는 프리즘시트 중 어느 하나를 선택적으로 적층 배치하여 휘도를 향상시키는 광학부재(1060)를 구비한다.
한편, 도시하지는 않았으나 필요에 따라 상기 도광판(1020)과 상기 하부커버(1010) 사이에는 반사부재가 추가로 배치될 수 있다.
본 실시형태에서, 도광판(1020)과 LED 패키지 어레이(1030)가 배치되는 형태를 도 를 참조하여 상세히 설명하면, 상기 도광판(1020)에서 4개의 측면 각각에는 복수의 LED 블록(Bh, Bv)로 이루어진 LED 패키지 어레이(1030)가 배치된다.
이 경우, 상기 도광판(1020)의 측면에 배치된 4개의 LED 패키지 어레이(1030) 중 서로 수직한 것에서 방출된 빛은 상기 도광판(1020)으로 입광된 후에 서로 중첩될 수 있다. 나아가, 본 실시형태에서 상기 LED 패키지 어레이(1030)는 LED 블록(Bh, Bv)으로 나뉘어져 있어 블록별로 그 휘도가 제어되며, 이렇게 나뉜 블록에 맞게 상기 도광판의 영역도 점선으로 나타낸 것과 같이 가상적으로 분할된 것으로 이해할 수 있다.
이를 상세히 설명하면, 상기 LED 블록(Bh, Bv)은 하나 이상의 LED 패키지(1031)을 포함하며, LED 패키지 어레이(1030)에 포함된 각 LED 블록은 서로다른 전류주입 신호에 의해 그 밝기가 조절될 수 있다. 본 실시형태에서는 상기 도광판(1020)의 측면에 대하여 도면을 기준으로 가로방향으로 배치된 LED 블록(Bh)은 3개의 LED 패키지(1031)를 포함하며, 세로방향으로 배치된 LED 블록(Bv)은 2개의 LED 패키지(1031)를 포함하나, 이에 제한되지 않고 필요에 따라 각 블록에 포함되는 LED 패키지의 개수는 적절히 선택될 수 있다.
한편, 상기 LED 블록(Bh, Bv)에 포함되는 LED 패키지(1031)는 LCD TV등의 조광수단으로 사용하기 위해 백색광을 발광하는 것이 바람직하므로, 형광물질과의 조합에 의해 자체적으로 백색광을 발광할 수 있는 백색 LED를 사용할 수 있다. 이와 달리, 실시형태에 따라서는 각 LED 블록(Bh, Bv)은 청색 LED, 녹색 LED 및 적색 LED를 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 상기 가로방향 LED 블록(Bh)과 세로방향 LED 블록(Bv)에 서 방출된 빛은 서로 중첩되며, 이 경우 상기 빛들은 도광판(1020)에 의해 균일하게 직진할 수 있다. 이와 같이, 상기 가로방향 LED 블록(Bh)과 세로방향 LED 블록(Bv)에서 방출된 빛이 서로 중첩됨에 따라, 본 실시형태에 따른 백라이트 유닛은 엣지형에서도 로컬 디밍의 구현이 가능하다.
이를 도 64를 참조하여 설명한다. 도 64는 도 61에서 도시된 실시형태에 따른 백라이트 유닛에서 로컬 디밍이 구현되는 원리를 설명하기 위한 것이다.
우선 도 64a는 도광판의 측면에 배치되는 LED 패키지 어레이가 2개로서 각각 가로방향과 세로방향으로 배치된 경우를 나타내며, 하나의 LED 패키지 어레이는 2개의 LED 블록을 갖는다. 이 경우, 각각의 LED 블록에 포함된 LED 패키지의 수를 고려할 필요없이, 상기 각각의 LED 블록은 빛을 실질적으로 발광하지 않는 상태(0)와 발광상태(1)의 2개 모드로 작동하는 것과 LED 블록으로부터 방출된 빛이 균일하게 직진하는 것을 가정하면, 도 64a에 도시된 바와 같이, 도광판을 4개의 영역으로 분할하여 그 휘도를 조절할 수 있다.
즉, 2개의 가로방향 LED 블록 중 하나와 2개의 세로방향 LED 블록 중 하나만을 발광시킴으로써 4개로 분할된 도광판의 각 영역의 휘도 상대값은 1/2, 0, 1(1/2+1/2), 1/2를 나타낼 수 있는 것이다.
더욱 상세한 예를 도 64b를 참조하여 설명한다.
도 64b는 도광판의 측면에 배치되는 LED 패키지 어레이가 4개로서 가로방향과 세로방향으로 각각 2개씩 - 각 방향으로 배치된 2개의 LED 패키지 어레이는 도광판을 사이에 두고 서로 대향하여 배치됨 - 인 경우를 나타내며, 하나의 LED 패키 지 어레이는 3개의 LED 블록을 갖는다. 또한, 도 6a와 달리 상기 각각의 LED 블록은 빛을 실질적으로 발광하지 않는 상태(0)와 발광 상태(1) 및 그 중간 발광 상태(1/2)의 3개 모드로 작동할 수 있다.
이에 따라, 4개의 LED 패키지 어레이 각각의 발광 상태가 도 5b와 같은 상태인 경우 도광판의 9개의 분할 구동 영역으로 나뉘며, 각 영역의 휘도 상대값은 1/2(1/3+1/6), 1/3(1/6+1/6), 2/3(1/6+1/6+1/3), 2/3(1/3+1/3), 1/2(1/3+1/6), 5/6(1/3+1/6+1/3), 2/3(1/3+1/6), 1/3(1/6+1/6), 2/3(1/3+1/6+1/6)에 해당한다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 백라이트 유닛은 도광판 측면에 배치된 LED 패키지 어레이들에 포함된 각 LED 블록의 휘도를 개별적으로 조절할 수 있으며, 이에 따라 로컬 디밍이 가능하게 된다. 특히, 분할 구동되는 영역의 수는 LED 블록의 수에 따라 결정되며, 조절 가능한 휘도 레벨은 발광 상태의 경우의 수와 LED 패키지 어레이의 수(2개 또는 4개)에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 이 경우, 발광 상태의 경우의 수와 LED 패키지 어레이의 수가 많을 수록 로컬 디밍을 보다 미세하게 조절할 수 있다.
따라서, 도 62에 도시된 형태와 달리 도 63과 같이 도광판(1020)의 측면에 위치하여 서로 수직하게 배치된 2개의 LED 패키지 어레이(1030)만을 포함하는 형태도 가능할 수 있다.
한편, 로컬 디밍을 위한 구동 영역은 본 실시형태에 나타낸 바와 같이 가로축과 세로축으로 그 개수가 동일한 경우(정사각형)뿐만이 아닌 그 개수가 서로 상이한(직사각형) 경우도 얼마든지 가능하다.
또한, 실시형태에 따라 달라질 수 있으나, 액정패널의 크기가 40인치인 경우에는 64개(8×8)의 분할 구동 영역으로 나누어 구동하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 액정패널의 크기가 46인치인 경우에는 80개(10×8)의 영역, 52인치인 경우에는 96개(12×8)의 영역으로 나누어 구동하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 백라이트 유닛은 LED 블록별로 휘도값이 조절됨을 특징으로 하며, 이는 LED 블록에 주입되는 전류 신호 크기를 조절함으로써 실행될 수 있다. 이러한 사항을 도 65를 참조하여 설명한다.
도 65는 도 61의 실시형태에 따른 백라이트 유닛에서 각 LED 블록의 휘도를 조절하는 제어부를 나타내는 개략도이다.
우선, 패널 영상 신호 전달부(도 3에서 C2로 표시함)는 패널 정보 전달 회로부(1080, 1081)와 패널 정보 조합 회로부(1082)를 포함하여 구성된다. 상기 패널 정보 전달 회로부(1080, 1081)는 액정패널(1050)로부터 분할 구동 영역별 영상 신호를 받는다. 이 경우, 상기 패널 영상 신호 전달부는 세로축 제어부(1080)와 가로축 제어부(1081)를 포함하며, 받아들이는 영상 신호는 액정 패널에 인가되는 전기적 신호에 따른 패널의 개구율(액정의 기울기 변화)과 R, G, B 컬러 구동 신호에 해당한다.
상기 영상 신호는 가로축과 세로축에 대하여 메트릭스 형태로 패널 정보 조합 회로부(1082)에 집적되며, 이로부터 LED 블록 구동 제어부(미도시, 도 3에서 C1으로 표시함)를 통하여 도 65에서 화살표로 표시한 것과 같이(가로·세로 하나씩의 LED 블록에 대해서만 도시함), 각각의 LED 블록(Bh, Bv)의 출력 파워를 결정한다.
이 경우, 제어부를 구성하는 상기 패널 영상 신호 전달부와 LED 블록 구동 제어부에 관한 구체적인 회로 구성은 액정 패널과 LED를 연결하는 공지된 회로 구성을 사용할 수 있다.
한편, 도 65에서는 설명의 편의상 가로·세로 각각 4개의 분할 구동 영역에 대한 것, 즉 16개의 LED 블록(Bh, Bv)이 제시되는 것을 도시하였으나, 분할 구동 영역 전체를 제어하기 위해서는 그에 해당하는 수만큼의 전달 회로부와 조합 회로부가 필요할 것이다.
도 66은 본 발명의 다른 실시형태에서 채용될 수 있는 도광판을 위에서 바라본 평면도이고, 도 67는 도 66의 도광판으로 채용될 수 있는 실시형태를 도시한 것이다.
도 66에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 도광판(1020')은 서로 광학적으로 구별될 수 있는 4개의 영역을 갖는다. 이는, 도 61의 실시형태에서 도광판을 가상적인 분할 구동 영역으로 나타낸 것과 다른 것으로 물리적(광학적)으로 구분된 영역에 해당한다.
이와 같이, 상기 도광판(1020')은 그 내부에 각각 가로 및 세로방향으로 배치되며, 빛의 진행을 제어, 예컨데 차단하는 분리구조(D)에 의해 4개의 영역으로 나누어진다. 이에 따라, 분리구조(D)에 의해 나누어진 상기 도광판(1020') 각각의 영역은 서로간의 간섭없이 분할 구동이 가능하며, 이전 실시형태에서 설명한 LED 블록 각각의 개별 제어와 결합하여 로컬 디밍을 보다 효과적으로 구현할 수 있다.
한편, 이와 다른 실시형태에서는 상기 분리구조는 광 반사도가 높은 물질로 이루어진 반사구조이거나, 도 67에 도시된 것과 같이 각각의 분리 영역의 경계지점에 굴곡 처리하여 형성된 굴곡부(E)가 될 수 있다. 또한, 상기 도광판(1020') 자체가 서로 분리된 구조도 가능할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태들에 따른 백라이트 유닛은 종래의 직하형 백라이트 유닛과 같이 백라이트 유닛의 두께를 두껍게 할 필요가 없기 때문에(즉, 본 발명에서는 도광판을 이용하여 액정 패널로 빛을 전달함), 부분 구동이 가능하면서도 두께를 얇게 할 수가 있다. 이에 따라, 부분 구동에 따른 효과(예컨데, 로컬 디밍 방식에 의한 콘트라스트 비의 증가, 선명한 화질 구현 등)를 충분히 얻을 수 있으며, 제품을 박형화시키기에도 유리하다.
상기한 바와 같이 본 발명은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 물론 아니고, 이후 기술되는 청구범위에 의하여 한정되어야 할 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 백색 LED의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면 및 백색 LED 장치를 LCD 백라이트에 사용한 LCD 디스플레이의 색재현성을 나타내는 색도도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 백색 LED 장치의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 백색 LED 장치의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시형태들에 따른 백라이트용 광원 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시형태에 따른 색좌표 영역을 나타내는 색도도이다.
도 13 및 14는 본 발명의 실시형태에 따른 백색 발광장치 및 이를 포함하는 백색 광원 모듈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 17는 본 발명의 실시예에 따른 바람직한 캐비티의 설계를 도시하는 단면도이다.
도 18은 도 1의 도시한 LED 패키지 변형예를 나타내는 도면이다.
도 19 내지 도 21은 제1 실시예에 따른 LED 패키지의 실장모습을 나타내는 도면이다.
도 22 내지 도 30은 본 발명에 따른 LED 패키지의 제2 실시예 내지 제5 실시예를 나타내는 도면들이다.
도 31 내지 도 67은 본 발명에 따른 LED 패키지를 구비하는 백라이트 유닛의 제1 실시예 내지 제10 실시예를 나타내는 도면들이다.
도 68 내지 도 111은 본 발명에 따른 LED 패키지의 제6 실시예 내지 제11 실시예를 개략적으로 나타내는 도면들이다.

Claims (26)

  1. 개구부를 구비하며, 기판에 장착되는 본체;
    상기 본체에 장착되어 광원을 발광하기 위한 LED; 및
    상기 LED가 실장되며, 상기 본체가 탑 및 사이드 실장을 선택적으로 하도록 노출되는 리드 프레임;을 포함하고,
    상기 LED가 실장된 상기 리드 프레임은 상기 개구부를 통해 상기 본체의 전방과 후방으로 각각 노출되는 LED 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드 프레임은 상기 본체의 후면과 수평하게 형성되어 상기 기판에 전기적으로 연결되기 위한 탑 전극, 상기 탑 전극과 일체로 형성되어 상기 본체의 전면을 향하도록 절곡되는 절곡부 및, 상기 절곡부의 단부에 형성되어 상기 LED가 상기 기판과 수직하게 장착되도록 상기 기판에 전기적으로 연결되기 위한 사이드 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 사이드 전극은 상기 본체의 일 측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탑 전극은 상기 본체의 저면을 따라 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 탑 전극은 상기 본체의 일 측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사이드 전극은 상기 본체의 다른 측면을 따라 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  7. 개구부를 구비하며, 기판에 실장되는 본체;
    상기 본체에 장착되는 LED;
    상기 LED가 실장되며, 상기 LED와 전기적으로 연결되는 리드 프레임; 및
    상기 본체의 표면에 형성되며 상기 기판에 실장되기 위한 실장 면적을 제공하는 접촉부;를 포함하고,
    상기 LED가 실장된 상기 리드 프레임은 상기 개구부를 통해 상기 본체의 전방과 후방으로 각각 노출되는 LED 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 리드 프레임은,
    상기 본체가 사이드 및 탑 실장을 선택적으로 하도록 노출되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 리드 프레임은,
    상기 본체의 후면과 수평하게 형성되어 상기 기판에 전기적으로 연결되는 탑 전극, 상기 탑 전극과 일체로 형성되어 상기 본체의 전면을 향하도록 절곡되는 절곡부 및, 상기 절곡부의 단부에 형성되어 상기 LED가 상기 기판과 수직하게 장착되도록 상기 기판에 전기적으로 연결되는 사이드 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 사이드 전극은 상기 본체의 측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탑 전극은 상기 본체의 저면을 따라 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 탑 전극은 상기 본체의 측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 사이드 전극은 상기 본체의 다른 측면을 따라 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 접촉부는,
    상기 본체의 중앙부에 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  15. 기판에 실장되는 본체;
    상기 본체에 장착되는 LED;
    상기 LED와 전기적으로 연결되는 리드 프레임; 및
    상기 본체의 표면에 형성되며, 상기 기판에 실장되기 위한 실장 면적을 제공하는 접촉부;를 포함하고,
    상기 접촉부는, 상기 본체의 측면에 장착되고 단부가 상기 기판을 향하도록 절곡된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  16. 제7항 또는 제15항에 있어서,
    상기 접촉부 및 상기 리드 프레임은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  17. 제7항 또는 제15항에 있어서,
    상기 리드 프레임은,
    내측으로 움푹하게 절곡되어 내측에 상기 LED를 수용하기 위한 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  18. 광원을 액정 패널로 진행시키기 위한 도광판;
    기판에 장착되는 본체, 상기 본체에 장착되어 광원을 발생시키는 LED; 및
    상기 본체가 탑 및 사이드 실장을 선택적으로 하도록 노출되는 리드 프레임을 구비하고, 상기 도광판에 장착되는 제1항, 제7항, 제15항 중 어느 한 항의 LED 패키지;
    를 포함하는 백라이트 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 리드 프레임은,
    상기 본체의 후면과 수평하게 형성되어 상기 기판에 전기적으로 연결되는 탑 전극, 상기 탑 전극과 일체로 형성되어 상기 본체의 전면을 향하도록 절곡되는 절곡부 및, 상기 절곡부의 단부에 형성되어 상기 LED가 상기 기판과 수직하게 장착되도록 상기 기판에 전기적으로 연결되는 사이드 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 본체의 표면에 형성되며 상기 기판에 실장되기 위한 실장 면적을 제공 하는 접촉부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 접촉부 및 상기 리드 프레임은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 접촉부는 상기 본체의 중앙부에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  23. 광원을 액정 패널로 진행시키기 위한 도광판;
    기판에 장착되는 본체, 상기 본체에 장착되어 광원을 발생시키는 LED;
    상기 본체의 표면에 형성되며 상기 기판에 실장되기 위한 실장 면적을 제공하는 접촉부; 및
    상기 본체가 탑 및 사이드 실장을 선택적으로 하도록 노출되는 리드 프레임을 구비하고, 상기 도광판에 장착되는 LED 패키지;를 포함하고,
    상기 접촉부는 상기 본체의 측면에 장착되고 단부가 상기 기판을 향하도록 절곡된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 도광판은 다수개가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유 닛.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 도광판의 하부에 배치된 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 도광판의 상부에 배치된 광학시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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