KR101494705B1

KR101494705B1 - 멀티칩 엘이디 패키지

Info

Publication number: KR101494705B1
Application number: KR20080116312A
Authority: KR
Inventors: 김덕용
Original assignee: 주식회사 케이엠더블유
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2015-02-23
Also published as: KR20100057321A; WO2010058996A3; WO2010058996A2

Abstract

본 발명은 멀티칩 엘이디 패키지에 관한 것으로, PCB 기판의 배선패턴과 전기적으로 연결되는 엘이디칩과, 상기 엘이디칩이 삽입되는 삽입공간부를 제공하며, 그 엘이디칩으로부터 방출되는 광을 확산시켜 면발광을 이루는 확산판과, 상기 엘이디칩의 상부측에 위치하여, 상기 엘이디칩의 상부측 광량을 반사시키는 확산수단과, 상기 PCB 기판과 상기 확산판의 경계면에서 입사되는 광을 반사시키는 제1반사층과, 상기 PCB 기판에 형성된 다수의 관통홀에 삽입되는 돌출부를 구비하여, 상기 돌출부 상에 상기 엘이디칩이 실장되도록 하며, 상기 엘이디칩에서 발생하는 열을 직접 방열 시키는 금속방열판을 포함한다.

본 발명은 패키징되지 않은 LED칩을 확산판내에 위치되게 패키징함으로써 확산판이 빛의 균일한 분포와 확산기능을 동시에 할 수 있어 백라이트 유닛의 두께 및 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

엘이디, 백라이트, 확산판

Description

멀티칩 엘이디 패키지{Multi-chip LED package}

본 발명은 멀티칩 엘이디 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광의 손실을 최소화하며 균일한 면발광이 이루어지도록 하는 멀티칩 엘이디 패키지에 관한 것이다.

일반적으로 평판 디스플레이의 백라이트 유닛은, 다수의 엘이디칩 등의 광원에서 발생되는 백색의 광을 면발광시키는 장치로서, LED광원, 도광판, 다수의 확산필름 및 프리즘필름을 포함하여 면 발광을 이루고 있다.

종래 백라이트 유닛은 도광판과 다수의 확산필름을 사용하기 때문에 두께가 두껍고, 제조단가가 상승하는 문제점이 있었으며, 이와 같은 종래 백라이트 유닛은 등록특허 0790497호에 기재되어 있으며, 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 백라이트 장치의 개략적인 단면 구조를 나타내었다.

도 1을 참조하면, 종래의 백라이트 장치(100)는 반사판(140)이 부착된 커버버텀(150)의 하측면에 LED의 광원(120)이 삽입되어 광원(120)으로부터 빛이 입사되는 터널 형상의 입광부(111)가 형성되고, 입광부(111)를 중심으로 좌우 대칭적으로 브이 형상(V type)을 이루는 블록이 다수개로 연결되어 구성되는 도광판(110)이 안착되고, 도광판(110)의 각 입광부(111)에는 광원(120)이 삽입되며, 도광판(110)의 상측에는 각종 시트류(130)가 적층된 구조를 이루고 있다.

도광판(Light Guide Plate,110)은 광원(120)에서 발광된 빛을 유도하는 역할을 하는 것으로, 점광원인 LED를 면광원으로 바꿔주는 백라이트 장치(100)에서의 핵심 부품이며, 투명 아크릴수지인 PMMA(Polymethylmethacrylate)가 주로 사용된다. 반사판(140)은 광원(120)에서 방사되는 빛이 도광판(110)의 하부로 누출되는 것을 방지하여 백라이트의 상측으로 반사시키며, 각종 시트류(130)는 도광판(110) 표면으로부터 방출되는 빛을 집광 및 확산시켜 휘도를 균일화 하는 역할을 한다.

특히 종래의 백라이트 장치(100)에서 도광판(110)은 하측면에 광원(120)이 삽입되어 광원(120)으로부터 빛이 입사되는 터널 형상의 입광부(111)가 형성되고, 입광부(111)를 중심으로 좌우 대칭적으로 브이(V) 형상을 이루는 블록이 다수개로 연결된 상태로 구성되어 있다. 따라서 광원(120)이 도광판(110)에 대해 직하형으로 배치되어 높은 휘도를 발하여 대화면의 액정표시장치에도 사용할 수 있으며, 휘도의 균일도를 위한 광원(120)과 도광판(110) 사이의 간격이 요구되지 않아 백라이트 장치(100)의 두께를 줄일 수 있다.

또한 광원(120)이 위치하는 도광판(110)의 상측면에는 광확산 패턴(113)이 형성되어 상측으로 방출되는 빛을 더욱 균일하도록 하고, 도광판(110)의 하측면에는 광산란 패턴(112)이 형성되어 광원(120)으로부터 입사되는 빛을 효율적으로 산란시켜 면광원으로 전환시키도록 한다.

그러나 이와 같은 종래 백라이트 장치는 광원으로 패키징된 LED 소자를 이용하고 있는데, 이 LED소자는 패키징 과정에서 측면 반사판을 이용하여 일정각도 이내의 광만을 방출되도록 하기 때문에 모든 방향의 광을 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

또는 이미 패키징된 상태이기 때문에 집적화에 한계가 있는 문제점이 있었다.

그리고 도광판과 다수의 확산필름을 사용하기 때문에 보다 박형의 백라이트를 제공할 수 없으며, 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한 백라이트 장치와는 별도로 백라이트 구동회로를 다른 기판에 제조해야 하고, 그 백라이트 구동회로와 백라이트 장치를 전기적으로 연결해야 하기 때문에 구조가 복잡하고 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.

그리고 엘이디칩의 구동시 발생하는 열을 방출하는 구조의 형성이 어려우며, 방열구조를 마련하더라도 그 방열구조가 기판에 접촉되기 때문에 방열효과가 저하되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는,

패키징되지 않은 LED칩이 확산판내에 위치되게 하고 LED칩의 상측에 LED칩의 상부측으로 발광되는 빛을 반사시키기 위한 확산수단을 구성함으로써 확산판이 빛을 균일하게 분포시키는 도광판의 기능과 빛을 확산시키는 확산기능을 하도록 한 멀티칩 엘이디 패키지를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 패키징되지 않은 LED칩이 돌출된 금속 방열판위에 직접 실장되게 하고 확산판내에 위치되게 함으로서 발광되는 모든 방향 빛을 활용할 수 있는 멀티칩 엘이디 패키지를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 패키징되지 않은 LED칩이 확산판내에 위치되게 패키징 함으로서 집적도를 향상시킬 수 있는 멀티칩 엘이디 패키지 백라이트 유닛을 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 LED칩이 금속 방열판위에 직접 실장되게 함으로써 방열효과를 향상시킬 수 있는 멀티칩 엘이디 패키지를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 한 개의 PCB기판에 LED 배선패턴 및 구동회로를 일체화할 수 있는 멀티칩 엘이디 패키지를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은,

PCB 기판의 배선패턴과 전기적으로 연결되는 엘이디칩과, 상기 엘이디칩이 삽입되는 삽입공간부를 제공하며, 그 엘이디칩으로부터 방출되는 광을 확산시켜 면발광을 이루는 확산판과, 상기 엘이디칩의 상부측에 위치하여, 상기 엘이디칩의 상부측 광량을 반사시키는 확산수단과, 상기 PCB 기판과 상기 확산판의 경계면에서 입사되는 광을 반사시키는 제1반사층과, 상기 PCB 기판에 형성된 다수의 관통홀에 삽입되는 돌출부를 구비하여, 상기 돌출부 상에 상기 엘이디칩이 실장되도록 하며, 상기 엘이디칩에서 발생하는 열을 직접 방열 시키는 금속방열판을 포함한다.

본 발명은 패키징되지 않은 LED칩이 확산판내에 위치되게 하고 LED칩의 상측에 LED칩의 상부측으로 발광되는 빛을 반사시키기 위한 확산수단을 구성함으로써 확산판이 빛을 균일하게 분포시키는 도광판의 기능과 빛을 확산시키는 확산기능을 동시에 하도록 함으로써 별도의 확신시트가 필요없거나 또는 그 수를 줄일 수 있어 백라이트 유닛의 두께 및 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 LED칩에서 발광되는 모든 방향 빛을 활용할 수 있으며, 집적도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 LED칩이 금속 방열판위에 직접 실장되게 함으로써 방열효과를 향상시킬 수 있고, 엘이디칩들을 구동하는 회로를 PCB기판과 그 방열판의 사이에 형성하여 백라이트 유닛의 제조비용을 더욱 절감할 수 있는 효과가 있다.

상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 평판 디스플레이의 백라이트 유닛의 바람직한 실시예에 따른 단면 구성도이다.

도 2를 참조하면 본 발명 멀티칩 엘이디 패키지의 바람직한 실시예는, 상면에 다수의 홈과 배선패턴이 형성된 PCB 기판(10)과,

다수의 돌출부(71)가 형성되고 그 돌출부(71)는 상기 PCB 기판(10)의 상기 다수의 홈에 삽입되는 금속방열판(70)과,

상기 금속방열판(70)의 돌출부(71) 상부에 실장되어 전원의 공급에 따라 광을 방출하는 엘이디칩(20)과,

상기 엘이디칩(20)과 상기 PCB 기판(10)의 배선패턴을 연결하는 와이어(30)와,

상기 PCB 기판(10)의 상부에 접합되며, 상기 엘이디칩(20) 및 와이어(30)가 삽입되는 삽입공간부(41)가 마련된 확산판(40)과,

상기 엘이디칩(20)의 상부측 상기 삽입공간부(41)에 위치하여 엘이디칩(10)의 위치에 따른 광량의 차이를 보상하는 확산수단인 원추형 반사부재(50)와,

상기 확산판(40)과 PCB 기판(10)이 접촉되는 부분에서 상기 원추형 반사부 재(50)에 의해 반사된 광을 확산판(40)측으로 반사시키는 반사층(60)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 평판 디스플레이의 백라이트 유닛의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, PCB 기판(10)은 상면에 다수의 홈이 형성되어 있고, 그 홈과 홈 사이에는 배선패턴이 형성되어 있다.

그리고 상기 금속방열판(70)의 돌출부(71)가 그 PCB 기판(10)의 저면측에서 그 홈에 삽입되어 PCB 기판(10)의 상부측으로 돌출되도록 한다.

상기 엘이디칩(20)은 그 금속방열판(70)의 돌출부(71)상에 직접 접합 고정시키고, 와이어(30)를 본딩하여 상기 PCB 기판(10)의 상부에 마련된 배선패턴에 전기적으로 연결한다.

이와 같이 본 발명은 엘이디칩(20)이 금속방열판(70)에 집적 실장되는 구조로 열을 방출하는 효율을 높일 수 있게 된다.

이와 함께 저면에 삽입공간부(41)가 마련된 확산판(40)을 준비한다. 상기 삽입공간부(41)는 원통형의 공간부이거나, 다면체형의 공간부일 수 있다.

즉, 상기 확산판(40)의 저면부의 삽입공간부(41)로 상기 엘이디칩(20)과 와 이어(30)가 삽입될 수 있는 구조이다.

또한, 확산판(40)이 PCB 기판(10)에 접합될 때 서로 접하는 부분의 확산판(40)에는 반사층(60)이 형성된다.

그리고, 상기 삽입공간부(41)의 상면에는 하향의 첨점부(꼭지점)가 위치하며, 경사면에서 광을 반사시키는 원추형 반사부재(50)가 부착된다.

이후, 상기 삽입공간부(41)에 봉지재를 충진한 후, 그 확산판(40)의 반사층(60)과 PCB 기판(10)이 접하도록 접합한다.

이와 같이 패킹징된 LED가 아닌 LED칩(20)을 확산판내에 위치시킨 후, 패키징하는 구조에서는 LED칩(20)에서 방출되는 모든 방향의 빛을 활용할 수 있어 광 효율을 개선할 수 있다.

그러나 일반적으로 엘이디칩(20)은 상향으로의 광방출량이 측면으로의 광방출량에 비해 많다. 따라서 원추형 반사부재(50)를 사용하여 엘이디칩(20)에서 상향으로 방출되는 광을 측면측으로 반사시킴으로써 확산판(40)에서 면방출되는 광량을 보다 일정하게 할 수 있다.

이때, 하면으로 입사된 광은 다시 반사층(60)에서 반사가 이루어지며, 그 확산판(40) 내에서 확산되어 보다 균일한 면발광 특성을 나타낸다.

상기 반사층에는 반사효율을 향상시키기 위해 브이(V)형상의 다수의 돌기를 형성시킬 수도 있다.

상기와 같이 엘이디칩(20)을 확산판(40)내에 위치시킨 상태로 패키징하고, 엘이디칩(20)에서 방출되는 모든 방향의 빛을 활용하며, 엘이디칩(20)의 상측으로 발광되는 빛을 확산수단에 의해 반사시킴으로써 보다 밝고 균일한 면광원을 얻을 수 있어, 확산시트가 필요 없거나 또는 그 수를 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예의 구성도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예는, 상기 도 2의 실시예의 구조에서, 상기 금속방열판(70)과 PCB 기판(10)이 접촉되는 부분의 금속방열판(70)의 일부에 홈(72)을 형성하고, 그 PCB 기판(10)의 저면측에 위치하는 엘이디 구동회로부(80)를 설치할 수 있다. 그 엘이디 구동회로부(80)는 전기적으로 상기 PCB 기판(10)의 상면에 마련된 배선패턴과 연결되는 것이며, 별도의 기판에 구동회로부를 만들지 않고 엘이디칩(20)이 형성되는 PCB 기판(10)의 저면에 단일 구조로 형성할 수 있다.

이와 같이 구동회로부(80)와 엘이디칩(20)을 일체화된 구조로 형성하면 제조비용을 절감할 수 있으며, 보다 박형의 백라이트를 제공할 수 있게 된다.

도 4는 상기 확산판(40)의 다른 실시예의 구성도이다.

도 4를 참조하면 상기 확산판(40)의 삽입공간부(41)의 상면을 중앙부의 단차가 더 낮은 원추형으로 가공하여 형성하거나 또는 형성된 그 원추형 면에 반사층(42)을 형성한 것으로, 도 2에서 설명한 원추형 반사부재(50)를 별도로 가공하여 부착하지 않는 구조이다.

이때, 상기 반사층은 증착 또는 코팅 등에 의해 형성할 수 있다.

도 5는 상기 확산판(40)의 또 다른 실시예의 구성도이다.

도 5를 참조하면 상기 확산판(40)의 또 다른 실시예는, 확산판(40)의 상면에 원추형홈(43)을 형성하거나, 그 원추형홈(43)의 일부 또는 전부에 확산수단인 원추형 반사부재(44)를 삽입고정하거나, 그 원추형홈(43)의 일부 또는 전부에 확산수단인 반사층(45)을 형성한 것이다.

상기 도 4와 도 5에 도시한 확산판(40)의 다른 실시예들도 도 2를 참고하여 설명한 실시예와 같이 그 반사층(42, 45) 또는 원추형 반사부재(44)를 사용하여 엘이디칩(20)의 위치에 따른 광량의 차이를 보상하는 구조를 가진다.

또한 이와 같은 구성에서도 상기 도 2과 도 3를 참조하여 설명한 형태의 금속방열판(70)과 엘이디 구동회로부(80)를 적용할 수 있음은 당연하다.

그리고 상기 확산수단에 해당하는 원추형 반사부재 및 원추형 홈 등은 사각형 또는 오각형 등 다각형상으로 구성할 수도 있다.

그리고 상기 금속 방열판에 적어도 한 개 이상의 엘이디 칩을 접합하고 그에 대응하는 확산판을 구비함으로써 멀티칩 패키지가 가능하게 할 수 있다.

도 1은 종래 백라이트 유닛의 구성도이다.

도 2는 본 발명 평판 디스플레이의 백라이트 유닛 바람직한 실시예의 구성도이다.

도 3은 본 발명 평판 디스플레이의 백라이트 유닛의 다른 실시예의 구성도이다.

도 4는 도 2 및 도 3의 실시예에서 확산판의 다른 실시예의 구성도이다.

도 5는 도 2 및 도 3의 실시예에서 확산판의 다른 실시예의 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:PCB 기판 20:엘이디칩

30:와이어 40:확산판

41:삽입공간부 42, 45, 60:반사층

43, 50:원추형 반사부재 70:금속방열판

71:돌출부 80:엘이디 구동회로부

Claims

PCB 기판의 배선패턴과 전기적으로 연결되는 엘이디칩;

상기 엘이디칩이 삽입되는 삽입공간부를 제공하며, 그 엘이디칩으로부터 방출되는 광을 확산시켜 면발광을 이루는 확산판;

상기 엘이디칩의 상부측에 위치하여, 상기 엘이디칩의 상부측 광을 반사시키는 확산수단;

상기 PCB 기판과 상기 확산판의 경계면에서 입사되는 광을 반사시키는 제1반사층;

상기 PCB 기판은 관통홀이 마련되어 있으며,

상기 PCB 기판에 형성된 다수의 관통홀에 삽입되는 돌출부를 구비하여, 상기 돌출부 상에 상기 엘이디칩이 실장되도록 하며, 상기 엘이디칩에서 발생하는 열을 직접 방열 시키는 금속방열판을 포함하되,

상기 엘이디칩은, 상기 금속방열판의 돌출부 상면에 실장되고, 상기 확산판내에 위치한 상태로 봉지재에 의해 고정되기 때문에 방출되는 모든 방향의 빛을 활용할 수 있고 별도의 측면 반사판의 집광 작용 없이 처음부터 확산하며,

상기 금속방열판과 상기 PCB 기판의 접촉부분의 상기 금속방열판에는 홈이 마련되어 있으며, 그 홈에 대응하는 위치의 상기 PCB 기판의 저면에는 상기 엘이디칩을 구동하는 구동회로가 마련된 것을 특징으로 하는 멀티칩 엘이디 패키지.
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제1항에 있어서,

상기 금속 방열판의 돌출부에는 적어도 한 개 이상의 엘이디 칩이 집적되어 본딩되는 것을 특징으로 하는 멀티칩 엘이디 패키지.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 확산수단은,

상기 삽입공간부의 상면에 일면이 접촉되며, 상기 엘이디칩측으로 첨점이 위치하는 원추형 또는 다각형의 반사부재인 것을 특징으로 하는 멀티칩 엘이디 패키지.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 확산수단은,

상기 삽입공간부 상면의 중앙에 첨점부를 가지는 원추형 또는 다각형의 면으로 형성한 것을 특징으로 하는 멀티칩 엘이디 패키지.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 확산수단은,

상기 삽입공간부의 상면이 중앙에 첨점부를 가지는 원추형의 면일 때, 그 원추형 면의 일부 또는 전부에 형성되어진 제2반사층인 것을 특징으로 하는 멀티칩 엘이디 패키지.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 확산수단은,

확산층의 상면에 원추형홈 또는 다각형홈을 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 멀티칩 엘이디 패키지.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 확산수단은,

확산층의 상면에 마련된 원추형홈 또는 다각형홈의 일부 또는 전부에 삽입고정되는 반사부재인 것을 특징으로 하는 멀티칩 엘이디 패키지.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 확산수단은,

확산층의 상면에 마련된 원추형 또는 다각형홈의 일부 또는 전부에 형성되어진 제3반사층인 것을 특징으로 하는 멀티칩 엘이디 패키지.