KR101249071B1 - 발광소자 패키지 어셈블리 및 이를 구비한 백라이트 유닛 - Google Patents

발광소자 패키지 어셈블리 및 이를 구비한 백라이트 유닛 Download PDF

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주식회사 루멘스
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Abstract

본 발명은 성능을 열화시키지 않으면서 디스플레이장치의 크기를 소형화할 수 있는 발광소자 패키지 어셈블리 및 이를 구비하는 백라이트 유닛을 위하여, 캐비티(cavity)를 가지고 상기 캐비티 주위의 상면에 회로 배선이 노출된 인쇄 회로 기판(PCB); 및 상기 캐비티 내에 안착되며, 리드프레임의 일부가 몰딩재 상단에 노출되어 상기 회로 배선과 전기적으로 연결된, 발광소자 패키지;를 구비하는, 발광소자 패키지 어셈블리 및 이를 구비하는 백라이트 유닛을 제공한다.

Description

발광소자 패키지 어셈블리 및 이를 구비한 백라이트 유닛{Light emitting device package assembly and backlight unit comprising the same}
본 발명은 발광장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 발광소자 패키지 어셈블리 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 발광소자는 전자장치, 예컨대 액정표시장치에서 백라이트 유닛의 광원으로 사용되고 있다. 이러한 발광소자가 패키징된 발광소자 패키지는 인쇄 회로 기판 상에 장착되어 발광소자 패키지 어셈블리를 형성하며, 백라이트 유닛은 이와 같이 형성된 발광소자 패키지 어셈블리와 도광판을 구비한다. 액정표시장치의 소형화, 슬림화 및 성능개선을 위하여 백라이트 유닛의 구조에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
그러나 이러한 종래의 백라이트 유닛에는 도광판이 발열에 의하여 부피가 팽창하면서 발광소자 패키지 어셈블리와 불균일하게 맞닿게 되어 백라이트 유닛의 성능을 열화시키는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 도광판과 발광소자 패키지 어셈블리의 간격을 충분히 이격시킬 수는 있으나 액정표시장치의 크기가 커지는 또 다른 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 백라이트 유닛의 성능을 열화시키지 않으면서 액정표시장치의 크기를 소형화할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 캐비티(cavity)를 가지고 상기 캐비티 주위의 상면에 회로 배선이 노출된 인쇄 회로 기판(PCB); 및 상기 캐비티 내에 안착되며, 리드프레임의 일부가 몰딩재 상단에 노출되어 상기 회로 배선과 전기적으로 연결된, 발광소자 패키지;를 구비하는, 발광소자 패키지 어셈블리가 제공된다.
상기 발광소자 패키지는 상기 리드프레임; 상기 리드프레임 상에 배치된 발광소자; 및 상기 리드프레임에 결합되고, 상기 발광소자에서 발생된 광이 방출될 개구를 갖는, 몰딩재;를 구비할 수 있으며, 상기 리드프레임은 상기 몰딩재의 상면으로 신장되어 상기 몰딩재 상단에 노출될 수 있다.
상기 발광소자 패키지의 상면과 상기 인쇄 회로 기판의 상면은 동일한 레벨일 수 있다.
상기 인쇄 회로 기판의 상면은 상기 발광소자 패키지의 상면보다 레벨이 더 낮을 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 반사시트; 상기 반사시트 상에 배치되거나 상기 반사시트 상부에 배치된 도광판; 및 상기 도광판으로 광을 조사하도록 배치된, 상기 발광소자 패키지 어셈블리;를 구비하고, 상기 도광판과 상기 발광소자 패키지 어셈블리의 상면에 노출된 상기 리드프레임은 서로 맞닿도록 배치된, 백라이트 유닛이 제공된다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 백라이트 유닛의 성능을 열화시키지 않으면서 액정표시장치의 크기를 소형화할 수 있는 백라이트 유닛을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 도해하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 도해하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지 어셈블리를 형성하는 단계를 도해하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지 어셈블리를 도해하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어셈블리를 도해하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도해하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도해하는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(1)를 살펴보면, 리드프레임(10), 발광소자(20) 및 몰딩재(40, 50)를 구비한다.
리드프레임(10)은 제1리드(11)와 제2리드(12)를 포함한다. 물론 이 외의 리드를 더 포함할 수도 있다. 예컨대 리드프레임(10)은 후술하는 발광소자(20)가 배치될 다이패드와, 이 다이패드와 이격된 제1리드 및 제2리드를 포함할 수도 있다.
발광소자(20)는 리드프레임(10) 상에 배치되는데, 예컨대 도면에 도시된 것과 같이 제2리드(12) 상에 배치될 수 있다. 발광소자(20)는 전기 신호를 인가받아 광을 방출하는 소자로서 다양한 전자 장치의 광원으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 발광소자(20)는 화합물 반도체의 다이오드로 구성될 수 있고, 이러한 발광소자(20)는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)로 불릴 수 있다. 이러한 발광 다이오드는 화합물 반도체의 물질에 따라서 다양한 색상의 광을 방출할 수 있다.
이러한 발광소자(20)는 제1리드(11) 및/또는 제2리드(12)와 전기적으로 연결될 수 있는데, 도전성 접착부재를 이용하여 전기적으로 연결될 수도 있고 와이어링을 통해 전기적으로 연결될 수도 있다. 도 1에서는 발광소자(20)가 본딩 와이어(25)를 통해 제1리드(11)와 제2리드(12) 각각에 전기적으로 연결되는 것으로 도시하고 있다.
몰딩재(40, 50)는 리드프레임(10)에 결합되어 발광소자 패키지의 전체적인 외형을 형성할 수 있다. 몰딩재(40, 50)는 발광소자(20)에서 발생된 광이 방출될 개구(30)를 갖는다. 도면에서는 발광소자(20)에서 발생된 광이 +x 방향으로 진행되도록 할 수 있는 개구(30)를 몰딩재(40, 50)가 갖는 경우를 도시하고 있다. 개구(30)를 정의하는 몰딩재(50)의 측벽은 리드프레임(10)의 상면에 기울어진 각을 형성하여 테이퍼(taper) 형상을 가질 수도 있으나, 이에 한정되지 않으며 리드프레임(10)의 상면에 수직일 수도 있다.
몰딩재(40, 50)는 트랜스퍼 몰딩법 등을 통해 수지로 형성될 수 있다. 물론 몰딩재(40, 50)는 트랜스퍼 몰딩법 외에도 인젝션 몰딩, 사출성형 등을 통해 형성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 몰딩재로 사용할 수 있는 수지로는 에폭시 등을 들 수 있다.
발광소자(20)를 외부 습기 등으로부터 보호하기 위하여, 개구(30)의 적어도 일부 또는 개구(30)의 전부에 발광소자(20)를 덮는 투광성 충전재(充塡材, 35)가 필요에 따라 구비될 수 있다. 충전재(35)에는 형광체가 혼입되어 개구(30)에 전체적으로 또는 부분적으로 채워질 수 있다. 또는, 개구(30)의 일부에 형광체가 혼합된 충전재가 부분적으로 채워지고, 개구(30)의 나머지에 형광체 없는 (투명) 충전재가 별도로 채워질 수도 있다.
리드프레임(10)은 몰딩재(50)의 내부를 관통하여 몰딩재(50)의 상단에 노출되도록 연장될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 변형된 실시예에서, 리드프레임(10)은 몰딩재(50)의 내부를 관통하지 않고 몰딩재(40)의 측면 상으로 신장하고 몰딩재(50)의 측면 상으로 계속 수직하게 신장하여 몰딩재(50)의 상단에 노출될 수도 있다.
리드프레임(10)의 상면은 몰딩재(50)의 상면과 레벨이 동일하도록 배치될 수 있다. 이 경우 발광소자 패키지(1)의 상면은 단차가 없이 평평한 상면을 구현할 수 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 살펴보면, 몰딩재(50)의 상면은 리드프레임(10)의 상면보다 레벨이 더 낮도록 배치될 수 있다. 이 경우 발광소자 패키지(1)의 상면은 리드프레임(10)에 의해 단차가 형성된 상면을 구현할 수 있다. 그 외에 리드프레임(10), 발광소자(20) 및 몰딩재(40, 50) 등에 관한 구체적인 설명은 도 1을 참조하여 설명한 것과 동일하므로, 여기서는 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지 어셈블리를 형성하는 단계를 도해하는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지 어셈블리를 도해하는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어셈블리를 도해하는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 캐비티(cavity, 75)를 가지고 캐비티(75) 주위의 상면에 도전성 물질로 형성된 회로 배선(72)이 노출된 인쇄 회로 기판(PCB, 70)을 준비한다. 인쇄 회로 기판(70)의 몸체부(74)는 예를 들어 FR4와 같은 절연성의 물질로 형성될 수 있다. 인쇄 회로 기판(70)의 몸체부(74) 하에는 도전성 물질로 형성된 지지층(76)이 더 형성될 수 있다. 지지층(76)은 발광소자 패키지(1)을 안착한 후 지지하는 역할 및/또는 발광소자 패키지(1)에서 방출되는 열을 외부로 분산하는 히트싱크의 역할도 담당할 수 있다.
인쇄 회로 기판(70)의 캐비티(75) 내에 발광소자 패키지(1)를 안착하여 발광소자 패키지 어셈블리(100)를 구현한다. 발광소자 패키지(1)의 폭(w1)은 인쇄 회로 기판(70)의 캐비티(75)의 폭(w2) 이하인 것이 바람직하다. 발광소자 패키지 어셈블리(100)에서 인쇄 회로 기판(70)의 회로 배선(72)은 발광소자 패키지(1)의 리드프레임(10)과 전기적으로 연결되도록 배치된다. 예를 들어, 발광소자 패키지(1)의 몰딩재(50) 상단에 노출된 리드프레임(10)은 인쇄 회로 기판(70)의 회로 배선(72)과 전기적으로 연결된다. 발광소자 패키지(1)의 높이(h1)와 인쇄 회로 기판(70)의 캐비티(75)의 높이(h2)의 상대적인 크기에 따라 리드프레임(10)과 회로 배선(72)이 연결되는 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
도 4를 참조하여 발광소자 패키지 어셈블리(100)의 일 실시예를 살펴보면, 발광소자 패키지(1)의 상면과 인쇄 회로 기판(70)의 상면은 동일한 레벨을 가진다. 이러한 구조는 도 3에서 발광소자 패키지(1)의 높이(h1)와 인쇄 회로 기판(70)의 캐비티(75)의 높이(h2)가 동일할 때 구현될 수 있다.
도 5를 참조하여 발광소자 패키지 어셈블리(100)의 다른 실시예를 살펴보면, 인쇄 회로 기판(70)의 상면은 발광소자 패키지(1)의 상면보다 더 낮은 레벨을 가질 수 있다. 이러한 구조는 도 3에서 발광소자 패키지(1)의 높이(h1)가 인쇄 회로 기판(70)의 캐비티(75)의 높이(h2)보다 더 클 때 구현될 수 있다.
도 3 내지 도 5에서 개시된 발광소자 패키지 어셈블리(100)는 인쇄 회로 기판(70) 내에 형성된 캐비티(75) 내에 발광소자 패키지(1)를 삽입하여 구현하므로 캐비티(75)의 높이만큼 발광소자 패키지 어셈블리(100)의 전체 높이를 감소시킬 수 있다. 이와 비교하여 캐비티가 형성되지 않은 인쇄 회로 기판 상에 발광소자 패키지를 배치하는 경우 발광소자 패키지 어셈블리의 전체 높이는 인쇄 회로 기판의 높이와 발광소자 패키지의 높이의 합이므로 전체 높이가 감소될 여지가 없다.
한편, 도 3 내지 도 5에서 개시된 발광소자 패키지(1)는 도 1에 도시된 발광소자 패키지(1)를 적용하였으나 이에 한정되지 않으며 도 2에 도시된 발광소자 패키지(1)를 적용할 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 근거하여 명백하다.
이하에서는 이러한 발광소자 패키지 어셈블리(100)를 구비한 백라이트 유닛(200)을 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도해하는 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도해하는 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 프레임(110)과, 프레임(110)의 일부분 상의 반사시트(115)와, 반사시트(115) 상의 도광판(120)과, 프레임(110)의 다른 부분 상에 배치되되 도광판(120)으로 광을 조사하도록 배치된, 전술한 바와 같은 실시예 및/또는 그 변형예에 따른 발광소자 패키지 어셈블리(100)를 구비한다.
도광판(120)과 발광소자 패키지 어셈블리(100)는 서로 맞닿도록 배치되며, 특히 도광판(120)과 발광소자 패키지 어셈블리(100)의 리드프레임(10)이 서로 맞닿도록 배치될 수 있다.
백라이트 유닛의 발광소자 패키지 어셈블리에서 도광판 내로 광을 방출할 시, 발광소자 패키지 어셈블리에서 발생하는 발열로 인하여 도광판의 부피가 증가할 수 있다. 이를 감안하여 종래의 백라이트 유닛의 경우 발광소자 패키지 어셈블리와 도광판을 사전설정된 간격만큼 이격시켜 배치한다. 만일 상호 밀착되도록 배치시키면, 도광판의 발광소자 패키지 어셈블리의 발광소자 패키지에 대응하는 부분은 발광소자 패키지에 접촉하고, 도광판의 다른 부분은 발광소자 패키지들 사이에 대응하기에 발광소자 패키지에 접촉하지 않게 된다. 이에 따라 발광소자에서 광과 함께 열을 방출할 시 도광판의 발광소자 패키지 어셈블리의 발광소자 패키지에 대응하는 부분은 발광소자 패키지에 접촉하기에 부푸는 것이 억제되지만, 도광판의 다른 부분은 부풀게 된다. 그 결과 도광판(120)의 부피가 불균일하게 팽창한다는 문제점이 발생할 수 있다.
그러나 본 실시예에 따른 백라이트 유닛의 경우 발광소자 패키지가 인쇄회로기판의 캐비티 내에 위치하기에 발광소자 패키지 어셈블리(100)의 광 방출 방향의 면(예컨대 도 4의 +x 방향의 면)이 대략 평평하도록 할 수 있다. 그 결과 상기 면이 도광판(120)의 측면과 서로 맞닿아 배치되도록 하여, 발열 현상으로 도광판(120)의 부피가 불균일하게 팽창하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
나아가, 발광소자 패키지(1)가 인쇄 회로 기판(70) 내에 삽입되어 배치되어 발광소자 패키지 어셈블리(100)의 높이를 실질적으로 감소시킬 수 있으며, 도광판(120)과 발광소자 패키지 어셈블리(100)가 이격되어 배치되지 않으므로, 액정표시장치에서 광이 방출되지 않는 암영 영역(dead space)의 폭(d)을 효과적으로 줄일 수 있어 액정표시장치의 소형화 및 슬림화에 기여할 수 있다.
도 6 및 도 7은 액정패널(미도시)의 측면 외곽에 발광소자를 배치하고 투명한 도광판을 이용하여 광원으로부터의 빛을 액정패널 전면(全面)으로 입사시키는 에지형 방식의 백라이트 유닛을 도시하였다. 그러나 도광판과 발광소자 패키지 어셈블리를 직접 맞닿도록 배치한다는 본 발명의 기술적 사상은 액정패널의 배면(背面)에 광원을 배치하여 액정패널의 전면(全面)을 직접 조광하는 직하형 방식의 백라이트 유닛에도 적용할 수 있음은 당업자의 수준에서 명백하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1 : 발광소자 패키지
100 : 발광소자 패키지 어셈블리
200 : 백라이트 유닛
120 : 도광판
10 : 리드프레임
70 : 인쇄 회로 기판
115 : 반사시트
110 : 프레임

Claims (5)

  1. 하부에 위치하며 도전성 물질로 형성된 지지층과, 상기 지지층의 일부가 노출되도록 하는 캐비티(cavity)가 형성된 몸체부와, 상기 몸체부의 상기 캐비티 주위의 상면에 노출된 회로 배선을 갖는, 인쇄 회로 기판(PCB); 및
    상기 지지층에 컨택하도록 상기 캐비티 내에 안착되며, 리드프레임의 일부가 몰딩재 상단에 노출되어 상기 회로 배선과 전기적으로 연결된, 발광소자 패키지;
    를 구비하는, 발광소자 패키지 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자 패키지는
    상기 리드프레임;
    상기 리드프레임 상에 배치된 발광소자; 및
    상기 리드프레임에 결합되고, 상기 발광소자에서 발생된 광이 방출될 개구를 갖는, 몰딩재;를 구비하고,
    상기 리드프레임은 상기 몰딩재의 상면으로 신장되어 상기 몰딩재 상단에 노출되는, 발광소자 패키지 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자 패키지의 상면과 상기 인쇄 회로 기판의 상면은 동일한 레벨인, 발광소자 패키지 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판의 상면은 상기 발광소자 패키지의 상면보다 레벨이 더 낮은, 발광소자 패키지 어셈블리.
  5. 반사시트;
    상기 반사시트 상에 배치되거나 상기 반사시트 상부에 배치된 도광판; 및
    상기 도광판으로 광을 조사하도록 배치된, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 발광소자 패키지 어셈블리;를 구비하고,
    상기 도광판과 상기 발광소자 패키지 어셈블리의 상면에 노출된 상기 리드프레임은 서로 맞닿도록 배치된, 백라이트 유닛.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62262447A (ja) 1986-05-09 1987-11-14 Matsushita Electronics Corp 半導体パツケ−ジとその実装方法
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KR101049488B1 (ko) * 2010-06-28 2011-07-15 주식회사 루멘스 측면 발광형 발광소자 패키지 및 백라이트 모듈

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