KR101232505B1 - 발광다이오드 패키지 제조방법, 백라이트 유닛 및액정표시장치 - Google Patents

발광다이오드 패키지 제조방법, 백라이트 유닛 및액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광다이오드 패키지, 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 광원으로 이용되는 발광다이오드 패키지 제조방법, 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 발광다이오드 패키지 제조방법은 세라믹 상부에 절연층과 전극패턴을 형성하는 단계; 상기 전극패턴 상부에 방열층을 형성하는 단계; 상기 전극패턴과 발광칩을 구비한 바디부의 단자부를 전기적으로 연결시키는 솔더공정을 진행하는 단계; 및 상기 바디부 상부에 플라스틱 렌즈를 고정하고 실리콘을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 발광다이오드 바디부의 하부 및 전극패턴의 상부에 금속물질이 형성되어 방열효과를 극대화하고, 솔더공정후에 플라스틱 렌즈 와 실리콘의 고정 및 주입공정을 진행하여 변형을 방지한다. 아울러, 균일한 휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
발광다이오드, 휘도, 금속물질, 열전도성, 방열

Description

발광다이오드 패키지 제조방법, 백라이트 유닛 및 액정표시장치{METHOD OF FABRICATION LIGHT EMISSION DIODE PACKAGE AND BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 종래 기술에 따른 액정표시장치의 발광다이오드 패키지를 도시한 상세도.
도 3a 내지 도3f는 본발명 따른 액정표시장치 발광다이오드 패키지 제조방법을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치 발광다이오드 패키지의 다른 실시예를 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
115 : 발광다이오드 패키지 121 : 발광칩
122 : 실리콘 123 : 플라스틱 렌즈
124 : 바디부 125 : 단자부
126 : 전극 접착물 128 : 전극패턴
129 : 소정의 공간 130 : 방열층
132 : 절연층 133 : 알류미나
135 : 실리콘 주입기
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 방열 효과를 향상시켜 백라이트의 효율을 향상시킨 발광다이오드 패키지 제조방법, 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 두 개의 유리판 사이에 액정을 주입해 상하 유리판에 설치된 전극에 전원을 인가하여 액정분자배열이 변화하여, 영상을 표시하는 장치로서 크게 액정패널, 구동부, 백라이트 유닛으로 구성된다.
CRT, PDP, FED와는 달리 액정표시장치는 그 자체가 비발광성이기 때문에 빛이 없이는 사용이 불가능하다. 이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 정보표시면에 균일하게 면조사하는 장치가 백라이트 어셈블리다.
상기 백라이트 어셈블리는 램프의 위치에 따라 램프가 액정표시장치 배면에서 바로 전면을 향하여 빛을 투사하는 직하형과, 램프가 도광판(Light Guide Plate)의 옆에 위치하여 빛이 도광판을 거치면서 전면을 향하도록 하는 사이드형으로 분류할 수 있다.
상기 백라이트 어셈블리의 램프는 종류에 따라 EL(Electroluminescent), 발광다이오드(Light Emitting Diodes:LED), 냉음극관(Cold Cathode Fluorescence Lamp:CCFL) 등이 있다.
최근 발광다이오드(LED)는 액정표시장치 백라이트 어셈블리의 광원으로 각광을 받고 있는데, 발광다이오드는 EL, 냉음극관보다 긴 수명을 갖고 있으며 5V DC에서 작동하기 때문에 별도의 인버터를 필요로 하지 않는다. 다만, 발광다이오드를 보호하기 위해 전류를 제어하는 회로가 구비된다. 발광다이오드는 빛의 3원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 포함한 단색에서 보다 다양한 분야에 응용될 수 있는 백색광(W)의 발광다이오드가 구현되고 었다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 액정표시장치용 백라이트 유닛 및 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치는 영상을 디스플레이 하는 액정패널(10)과, 광을 제공하는 백라이트 유닛와, 상기 백라이트 유닛를 수납하는 하부케이스(14)가 구비되어 있다.
상기 백라이트 유닛는 광을 발산하는 복수의 발광다이오드(15)와, 상기 발광다이오드(15)를 제어하는 기판(13)과, 상기 액정패널(10) 반대쪽으로 새어나오는 광을 반사시키는 반사판(12)과, 상기 광을 균일하게 확산하는 광학시트류(11)를 포함한다.
여기서, 상기 발광다이오드(15)는 빛의 3원색인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 포함한 발광다이오드 혹은, 백색(W)의 발광다이오드 중에서 어느 하나로 이루어져 있다.
또한, 상기 발광다이오드(15)가 구비되는 액정표시장치의 경우에는 상기 발광다이오드(15)를 제어하고, 전원을 공급하는 기판(13)이 포함되어 구비된다.
상기 광학시트류(11)는 상기 발광다이오드(15)의 상(Image)이 보이는 현상을 방지하기 위하여 상기 발광다이오드(15)로부터 일정한 간격을 유지하도록 배치되어 있다.
상기와 같은 종래의 액정표시장치에서 발광다이오드(15)에서 발산되는 광은 광학시트류(11)를 거쳐 액정패널(10)에 전달된다.
도 2는 도 1의 종래 기술에 따른 액정표시장치의 발광다이오드 패키지를 도시한 상세도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 발광다이오드 패키지(50)는 최하단에 알류미나(33)와, 상기 알류미나(33)의 상부에 형성되는 절연층(32)과, 상기 절연층의 상부에 형성되는 전극패턴(28)과, 상기 전극패턴(28)간에 전기적인 간섭을 방지하는 소정의 공간(29)이 각각의 전극패턴(28) 사이에 형성되고, 상기 발광다이오드(15)가 실장될 상기 전극패턴(28) 상부에 열전도성 접착제(30)가 부착된다.
그리고, 상기 발광다이오드 패키지(50)는 열전도성 접착제(30) 상부에 바디부(24)와, 상기 바디부(24)의 양측에 형성된 단자부(25)와, 상기 바디부(24) 상측에 고정되는 발광칩(21)과, 상기 발광칩(21)의 상부에 광투과율을 조절하는 실리콘(22)과, 상기 실리콘(22)을 감싸는 형태로 구비되어 상기 바디부(24)와 고정되는 플라스틱 렌즈(23)를 포함한다.
여기서, 상기 발광다이오드 패키지(50)는 단자부(25)와 전극패턴(28)의 연결 을 위해 전극 접착물(27)과, 단자 접착물(26)을 포함한다.
이와 같은 종래 기술의 발광다이오드 패키지 제조방법은, 상기 알류미나(33)의 상측에 절연층(32)을 형성하고, 상기 절연층(32) 상부에 전기적 신호가 인가되기 위한 전극패턴(28)을 형성한다. 여기서 상기 전극패턴(28)간에 전기적인 간섭을 방지하기위해 식각공정 등으로 소정의 공간(29)을 형성한다.
그런 다음, 상기 바디부(24)가 실장되는 전극패턴(28)영역의 상부에 상기 열전도성 접착제(30)를 부착한다. 그리고, 상기 바디부(24)로부터 인출되는 단자부(25)가 연결되는 전극패턴(28)영역에 전극 접착물(27)과 단자 접착물(26)을 실장하고, 솔더(Solder)공정을 이용하여 단자부(25)와 전극패턴(28)을 연결한다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술의 발광다이오드 패키지(50)는 솔더공정을 진행할때, 열전도성 접착제(30)의 낮은 열전도성때문에 발열이 되지 않아서 실리콘(22)과 플라스틱 렌즈(23)의 변형이 빈번하게 발생한다.
따라서, 변형된 실리콘(22)과 플라스틱 렌즈(23)는 광 세기차가 발생하여 불균일한 휘도에 의해서 화상 품질을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 열전도가 높은 금속물질을 전극패턴 상부에 형성함으로써, 발광다이오드 패키지의 방열효과를 극대화 하고, 솔더공정후에 플라스틱 렌즈와 실리콘의 고정 및 주입공정을 진행함으로써, 변형을 방지하여 균일한 휘도를 구현할 수 있는 발광 다이오드 패키니 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 따라 발광 다이오드 패키지가 실장되어 광효율을 향상시킨 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지 제조방법은,
세라믹 상부에 절연층과 전극패턴을 형성하는 단계;
상기 전극패턴 상부에 방열층을 형성하는 단계;
상기 전극패턴과 발광칩을 구비한 바디부의 단자부를 전기적으로 연결시키는 솔더공정을 진행하는 단계; 및
상기 바디부 상부에 플라스틱 렌즈를 고정하고 실리콘을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 백라이트 유닛은,
세라믹 상부에 절연층, 전극패턴, 방열층 및 발광칩을 구비한 바디부를 구비한 발광다이오드 패키지; 및
상기 발광다이오드 패키지로 부터 발생되는 광원을 확산시키는 광확산수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 액정표시장치는,
액정층을 사이에두고 상하부기판이 합착된 액정패널;
세라믹 상부에 절연층, 전극패턴, 방열층 및 발광칩을 구비한 바디부를 구비한 발광다이오드 패키지; 및
상기 발광다이오드 패키지로 부터 발생되는 광원을 확산시키는 광확산수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 방열층은 열전도성이 높은 금속물질이고, 상기 방열층은 상기 알류미나와 접촉되며, 상기 절연층은 물리적인 폴리싱(Polishing)공정으로 제거되고, 상기 방열층은 상기 바디부와 직접 콘택되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 세라믹은 알류미나 인것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3a 내지 도3g는 본발명 따른 액정표시장치 발광다이오드 패키지의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 최하단에 세라믹 재질의 알류미나(133)와, 상기 알류미나(133) 상부에 절연층(132)과, 상기 절연층 상부에 전극패턴(128) 및 소정의 공간(129)과, 상기 전극패턴(128) 상부에 방열층(130) 및 전극 접착물(126)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 절연층(132)은 외부의 물리적 화학적 침식으로부터 발광다이오드 소자를 보호하며, 상기 발광다이오드 소자로부터 조사되는 광을 통과시키도록 투명한 재질로 형성된다. 일반적으로 절연층(132)의 재질로는 엑폭시 또는, Si계열의 투명성 수지를 사용한다.
제조단계는 상기 알류미나(133) 상부에 절연층(132)을 형성하고, 상기 절연층 상부에 금속막을 형성한 다음 패터닝공정에 따라 전극패턴(128)을 형성한다. 이때, 상기 전극패턴(128)간은 전기적 간섭 및 쇼트 불량이 발생되지 않도록 소정의 간격으로 이격된 공간(129)을 형성한다.
그리고 상기 전극패턴(128) 상에 방열을 특성을 향상시키기 위하여 방열층(130)을 형성하는데, 상기 방열층(130)이 형성될 영역은 발광칩(121)이 실장된 바디부(124)가 위치하는 영역이다.
또한, 양측의 전극패턴(128) 상부에 전극 접착물(solder: 126)을 형성한다.
상기 알류미나(133)는 내열성, 내화학성 및 기계적 강도가 우수하며, 방사선 방출이 적은 장점을 갖는 특성을 가지고 있다.
그런 다음, 도 3b 및 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 전극접착물(126)이 상기 전극패턴(128) 상에 형성되면, 발광칩(121)을 구비한 바디부(124)를 상기 전극패턴(128) 상에 실장한다.
상기 바디부(124)를 실장하는 방식은 상기 바디부(124)를 방열층(130)에 위치시킨 다음, 상기 바디부(124) 양측에 인출된 단자부(125)를 상기 전극접착물(126)에 접촉시키는 솔더공정을 진행한다.
이때, 상기 발광칩(121)을 구비하는 바디부(124) 상에는 플라스틱 렌즈 및 실리콘이 없는 발광다이오드 단품을 실장한다.
여기서, 솔더 공정은 100 oC이상의 고온에서 이루어지고, 발생되는 열은 상기 단자부(125)를 통해서 바디부(124)로 전도된다. 상기 바디부(124)에 전도된 열은 방열층(130)을 통해서 알류미나(133)에 전도되어 열을 방출한다.
그리고, 도 3d에 도시된 바와 같이, 알류미나(133), 절연층(132), 전극패턴(128), 소정의 공간(129), 방열층(130), 전극 접착물(126)을 순차적으로 형성하고, 발광다이오드 단품의 솔더공정이 진행되면, 플라스틱 렌즈(123)를 고정하는 공정이 진행된다.
상기 솔더공정에서 발생된 열은 방열층(130)을 통해서 모두 방출되어 플라스틱 렌즈(123)를 고정하는 공정에서 변형이 일어나지 않는 특징이 있다.
여기서, 플라스틱 렌즈(123)의 일측에 실리콘을 주입할 수 있는 홀을 형성되어 있다.
그리고, 도 3e에 도시된 바와 같이, 알류미나(133), 절연층(132), 전극패턴(128), 소정의 공간(129), 방열층(130), 전극 접착물(126), 발광다이오드 단품, 플라스틱 렌즈(123)을 순차적으로 실장하고, 상기 플라스틱 렌즈(123) 내부에 실리콘 주입기(135)를 이용하여 실리콘(122)을 주입한다.
그리고, 도 3f에 도시된 바와 같이, 알류미나(133), 절연층(132), 전극패턴(128), 소정의 공간(129), 방열층(130), 전극 접착물(126), 발광다이오드 단품, 플라스틱 렌즈(123), 실리콘(122)을 순차적으로 실장 및 주입하고, 상기 플라스틱 렌즈(123)의 실리콘(122) 주입 홀을 바디부(124)와 결합하여 완성한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치의 발광다이오드 패키지(115)는 구동시에 발광다이오드 바디부(124)와 발광칩(121)에서 발생되는 열이 상기 방열층(130)을 통해서 알류미나(133)로 전도되어 상기 실리콘(122)과 플라스틱 렌즈(123)의 변형을 방지한다.
따라서, 발광다이오드로부터 발생된 열을 보다 넒은 면적으로 방열시킬 수 있으므로 많은 발광장치를 이용하여 고밀도로 발광다이오드를 조합할 수 있고, 발 강면을 보다 대면적으로 구성할 수 있는 잇점이 있다.
상기와 같이 방열층을 구비한 발광다이오드 패키지는 높은 광효율을 갖기 때문에 컬러필터기판과 TFT 기판이 합착된 액정패널에 광원을 공급하는 백라이트 유닛으로 사용할 수 있다.
따라서, 상기 본 발명의 발광 다이오드 패키지를 광원으로 하고 상기 발광 다이오드 패키지 상부에 광확산 수단을 배치하여 상기 액정패널에 광원을 공급한다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치 발광다이오드 패키지의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 발광다이오드 패키지(115)는 알류미나(133), 절연층(132), 전극패턴(128), 소정의 공간(129), 방열층(130), 전극 접착물(126), 발광다이오드 단품, 플라스틱 렌즈(123), 실리콘(122)을 순차적으로 실장 및 주입하고, 상기 플라스틱 렌즈(123)의 실리콘(122) 주입 홀을 마감하여 완성한다.
여기서, 상기 발광다이오드 단품은 바디부(124)와, 단자부(125)와, 발광칩(121)을 포함한다.
상기 절연층(132)을 형성하고, 물리적인 톨리싱(Tolishing)공정을 이용하여 선택적으로 절연층(132)을 제거한다. 제거된 영역에 방열층(130)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 발광다이오드 패키지(115)는 방열층(130)과 알류미나(133)와 접촉되어 열의 전도를 극대화 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치는 발광다이오드의 바디부(124)의 하부 및 전극패턴(128)의 상부에 방열층(130)을 형성하여 발광다이오드로부터 발생되는 열을 알류미나(133)에 전도하여 방열효과를 극대화 할 수 있다.
또한, 솔더공정후에 플라스틱 렌즈(123)와 실리콘(122)의 고정 및 주입하는 공정을 진행하여 플라스틱 렌즈(123)와 실리콘(122)의 변형을 방지한다. 아울러 변형되지 않은 플라스틱 렌즈(123)와 실리콘(122)에 의해 균일한 휘도를 갖는 액정표시장치를 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 발광다이오드 바디부의 하부 및 전극패턴의 상부에 금속물질이 형성되어 방열효과를 극대화하고, 솔더공정후에 플라스틱 렌즈 와 실리콘의 고정 및 주입공정을 진행하여 변형을 방지한다. 따라서, 균일한 휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 세라믹 상부에 절연층과 전극패턴을 형성하는 단계;
    상기 전극패턴 상부에 방열층을 형성하는 단계;
    상기 전극패턴과 발광칩을 구비한 바디부의 단자부를 전기적으로 연결시키는 솔더공정을 진행하는 단계; 및
    상기 바디부 상부에 플라스틱 렌즈를 고정하고 실리콘을 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 방열층은 상기 바디부와 직접 콘택되도록 형성되고,
    상기 전극패턴은 상기 절연층과 상기 방열층 사이에 형성되고,
    상기 단자부는 상기 바디부에서 인출되며,
    상기 플라스틱 렌즈는 상기 바디부 상부에만 형성되며,
    상기 플라스틱 렌즈의 일측에는 실리콘을 주입할 수 있는 홀이 형성되며,
    상기 절연층은 투명성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹은 알류미나인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 방열층은 상기 알류미나와 접촉되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 물리적인 폴리싱(Polishing)공정으로 제거되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 세라믹 상부에 절연층, 전극패턴, 방열층 및 발광칩을 구비한 바디부를 구비한 발광다이오드 패키지; 및
    상기 발광다이오드 패키지로 부터 발생되는 광원을 확산시키는 광확산수단을 포함하고,
    상기 발광 다이오드 패키지는,
    상기 전극패턴과 상기 발광칩을 구비한 바디부를 전기적으로 연결하는 단자부; 및
    상기 바디부 상부에만 형성되는 플라스틱 렌즈를 더 포함하고,
    상기 방열층은 상기 바디부와 직접 콘택되고,
    상기 전극패턴은 상기 절연층과 상기 방열층 사이에 형성되고,
    상기 단자부는 상기 바디부에서 인출되며,
    상기 플라스틱 렌즈의 일측에는 실리콘을 주입할 수 있는 홀이 형성되며,
    상기 절연층은 투명성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 세라믹은 알류미나인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 방열층은 상기 알류미나와 접촉되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연층은 물리적인 폴리싱(Polishing)공정으로 제거되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 액정층을 사이에두고 상하부기판이 합착된 액정패널;
    세라믹 상부에 절연층, 전극패턴, 방열층 및 발광칩을 구비한 바디부를 구비한 발광다이오드 패키지; 및
    상기 발광다이오드 패키지로 부터 발생되는 광원을 확산시키는 광확산수단을 포함하고,
    상기 발광 다이오드 패키지는,
    상기 전극패턴과 상기 발광칩을 구비한 바디부를 전기적으로 연결하는 단자부; 및
    상기 바디부 상부에만 형성되는 플라스틱 렌즈를 더 포함하고,
    상기 방열층은 상기 바디부와 직접 콘택되고,
    상기 전극패턴은 상기 절연층과 상기 방열층 사이에 형성되며,
    상기 단자부는 상기 바디부에서 인출되며,
    상기 플라스틱 렌즈의 일측에는 실리콘을 주입할 수 있는 홀이 형성되며,
    상기 절연층은 투명성 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 세라믹은 알류미나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 방열층은 상기 알류미나와 접촉되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 절연층은 물리적인 폴리싱(Polishing)공정으로 제거되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
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