KR20100077864A - 발광소자 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사이드뷰형의 발광소자 패키지에서 발광칩에서 발광된 광의 가로 폭방향 지향각을 광학적으로 넓힐 수 있는 발광소자 패키지에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 발광소자 패키지는 적어도 하나 이상의 발광칩과; 서로 이격되어 상기 발광칩과 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 리드프레임과; 상기 발광칩에서 발광된 광이 출사되는 광출사구 및 리플렉부가 형성된 패키지 본체와; 상기 리플렉터부의 내부에 충진되어 상기 발광칩을 봉지하는 몰딩부를 포함하고, 상기 광출사구는 가로 폭이 세로 폭보다 상대적으로 길게 형성되는 슬릿형상으로 이루어지고, 상기 광출사구의 가로 폭방향 양측에는 상기 리플렉터부와 상기 몰딩부 사이에 상기 몰딩부의 굴절귤보다 높은 굴절률을 갖는 굴절층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

발광 다이오드, 발광칩, 사이드뷰, 광원

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}

본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사이드뷰형의 발광소자 패키지에서 발광칩에서 발광된 광의 가로 폭방향 지향각을 광학적으로 넓힐 수 있는 발광소자 패키지에 관한 것이다.

일반적으로 발광소자 패키지에는 다양한 발광칩이 사용되는데, 예를 들어 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광되는 현상을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)가 사용된다. 발광 다이오드로는 GaAsP 등을 이용한 적색 발광 다이오드, GaP 등을 이용한 녹색 발광 다이오드, InGaN/AlGaN 더블 헤테로(double hetero) 구조를 이용한 청색 발광 다이오드 등이 있다.

발광소자 패키지는 칩의 종류, 패키지의 형상 또는 광의 출사 방향에 따라 다양한 형식으로 제조된다. 예를 들어 칩(chip)형, 램프(lamp)형, 탑뷰(topview)형, 사이드뷰(sideview)형 등이 제조되어 사용되고 있으며, 최근에는 LCD(Liquid Crystal Display) 제품의 슬림화 및 저전력화에 따라 LCD 모듈의 백라이드유닛 광원으로 사용되는 사이드뷰형의 발광소자 패키지의 수요가 증가되고 있다.

도 1은 일반적인 발광소자 패키지를 보여주는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 발광소자 패키지가 광원으로 사용되는 백라이트 유닛의 요부를 보여주는 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 사이드뷰형의 발광소자 패키지(10)는 하우징(1a)과 리플렉터(1b)로 구성되는 패키지 본체(1)와, 상기 하우징(1a) 상에 서로 이격되어 형성되는 한 쌍의 리드프레임(2,3)과, 상기 한 쌍의 리드프레임(2,3)에 실장되거나 와이어(5)를 통하여 전기적으로 연결되는 발광칩(4)과, 상기 발광칩(4)을 봉지하도록 상기 리플렉터(1b)의 내측에 형성되는 몰딩부(6)를 포함한다.

이러한 사이드뷰형의 발광소자 패키지(10)는 일반적으로 전자장치에 구비되는 백라이트 유닛의 광원으로 사용된다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 발광소자 패키지(10)는 백라이트 유닛의 도광판(20)의 측면에 소정 간격으로 이격되어 다수개가 구비된다. 근래에는 발광소자 패키지(10) 단품의 광도를 향상시키는 기술이 진보됨에 따라 백라이트 유닛으로 사용되는 광원의 전체 휘도값은 쉽게 증가시킬 수 있지만, 발광소자 패키지(10) 단품의 광지향각이 제한되기 때문에 일정크기의 도광판(20)에 사용되는 발광소자 패키지(10) 단품의 개수를 줄이는 것은 쉽지 않았다. 만약 일정크기의 도광판(20)에 사용되는 발광소자 패키지(10) 단품의 개수를 줄이는 경우에는 발광소자 패키지(10) 간의 거리가 멀어지면서 암부가 발생되는 문제점이 발생된다.

그래서, 발광소자 패키지의 광지향각을 향상시키기 위하여 리플렉터부의 가로 폭방향 측벽을 없애는 방법, 리플렉터부의 내주면 각도를 조절하는 방법 또는 광출사구에 별도의 렌즈를 장착하는 방법이 제안되어 사용되고 있다.

하지만, 리플렉터부의 가로 폭방향 측벽을 없애는 방법은 출사되는 광이 분산되어 광효율을 낮추는 역효과가 나타났고, 리플렉터부의 내주면 각도를 조절하는 방법은 광지향각의 향상에 구조적인 한계가 있었으며, 렌즈를 장착하는 방법에는 렌즈의 장착에 따른 공정 추가와 렌즈의 추가 설치에 따라 패키지 본체의 크기를 크게 하는 형상 변경이 불가피하였다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 사이드뷰형의 발광소자 패키지에서 가로 폭방향의 광지향각을 광학적으로 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지를 제공한다.

본 발명에 따른 발광소자 패키지는 적어도 하나 이상의 발광칩과; 서로 이격되어 상기 발광칩과 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 리드프레임과; 상기 발광칩에서 발광된 광이 출사되는 광출사구를 둘러싸는 리플렉부가 형성된 패키지 본체와; 상기 리플렉터부의 내부에 충진되어 상기 발광칩을 봉지하는 몰딩부를 포함하고, 상기 광출사구는 가로 폭이 세로 폭보다 상대적으로 길게 형성되는 슬릿형상으로 이루어지고, 상기 광출사구의 가로 폭방향 양측에는 상기 리플렉터부와 상기 몰딩부 사이에 상기 몰딩부의 굴절귤보다 높은 굴절률을 갖는 굴절층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 몰딩부는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지로 형성되고, 상기 굴절층은 실리콘 수지 또는 에폭시 수지에 실리콘 또는 에폭시의 굴절률보다 굴절률이 높은 첨가물질이 균일하게 혼입되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 굴절층은 상기 광출사구의 가로 폭방향 양측에 다수개의 굴절층으로 이루어지고, 상기 다수개의 굴절층은 가로 폭방향의 외측에 형성되는 굴절층의 굴절 귤이 가로 폭방향의 내측에 형성되는 굴절층의 굴절귤보다 높은 것을 특징으로 한다.

상기 리플렉터부의 가로 폭방향 양측 내주면은 광출사구의 단면적이 외부방향으로 점점 넓어지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 패키지 본체의 가로 폭방향 양측에 발광칩에서 발광되는 광의 출사방향을 굴절시키는 굴절층을 형성하여 패키지 본체의 크기변화 없이도 발광소자 패키지의 가로 폭방향 광지향각을 광학적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 리플렉터부의 가로 폭방향 측벽을 형성하고, 그 내주면에 굴절층을 형성함에 따라 굴절층에 출사광의 광지향을 향상시키는 동시에 리플렉터부에 의해 출사광의 분산을 방지하여 광효율의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 발광소자 패키지 단품의 광지향각을 넓힐 수 있어, 발광소자 패키지를 백라이트 유닛으로 사용하는 경우에, 일정 크기의 도광판에 사용되는 발광소자 패키지 단품의 개수를 낮출 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 발광 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 평면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 발광소자 패키지(100)는 발광칩(110)과; 서로 이격되어 상기 발광칩(110)과 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 리드프레임(130,140)과; 상기 발광칩(110)에서 발광된 광이 출사되는 광출사구(123a)를 둘러싸는 리플렉터부(123)가 형성된 패키지 본체(120)와; 상기 리플렉터부(123)의 내부에 충진되어 상기 발광칩(110)을 봉지하는 몰딩부(160)를 포함한다. 그리고, 상기 광출사구(123a)의 가로 폭방향 양측에는 상기 리플렉터부(123)와 상기 몰딩부(160) 사이에 상기 몰딩부(160)의 굴절귤보다 높은 굴절률을 갖는 굴절층(170)이 형성된다.

발광칩(110)은 외부전원의 인가에 의해 광을 발생시키는 수단으로, 적외선 영역에서부터 자외선 영역의 빛을 발광하는 칩 중에서 선택적으로 채택 가능하다. 예를 들어 수직형 발광 다이오드가 사용될 수 있다. 이때 상기 발광칩은 다양한 색상의 구현을 위하여 적어도 하나 이상의 발광칩이 조합되어 사용될 수 있다.

패키지 본체(120)는 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(130,140)이 설치되는 하우징(121)부와, 상기 발광칩(110)의 실장 영역을 한정하고, 발광칩(110)에서 발생된 광의 출사 방향을 결정하는 광출사구(123a)를 형성하는 리플렉터부(123)로 구성된다. 이때 광출사구(123a)는 상기 리플렉터부(123)에 의해 둘러쌓여서 형성된다. 그리고, 상기 광출사구(123a)는 가로 폭의 길이(d1)가 세로 폭의 길이(d2)보다 상대적으로 길게 형성되는 슬릿형상으로 이루어진다.

그리고, 상기 리플렉터부(123)의 가로 폭방향 양측벽은 내주면이 경사지게 형성된다. 이때 상기 리플렉터부(123)의 양측벽의 내주면은 광출사구(123a)의 단면적이 외부방향으로 점점 넓어지도록 경사지는 것이 바람직하다. 그래서, 예를들어 도 2에 도시된 바와 같이 리플렉터부(123)의 양측벽의 단면이 직각삼각형의 형상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 그래서, 발광칩(110)에서 발광된 광이 리플렉터부(123)의 양측벽의 내주면에 반사되고, 광출사구(123a)를 통하여 출사될때 광의 지향각이 구조적으로 최대가 되면서, 광이 분산되는 것을 출사방향으로 모아준다.

상기 리플렉터부(123)는 상기 하우징부(121)와 일체로 제조되도록 사출공정을 통하여 구성된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 리플렉터부(123)와 하우징부(121)를 별도로 제조한 다음 접합시켜 구성할 수 있을 것이다. 물론 하우징부(121)과 리플렉터부(123)는 발광소자 패키지(100)의 용도에 따라 다양하게 변경되어 제조될 수 있다.

제 1 및 제 2 리드프레임(130,140)은 상기 발광칩(110)이 실장되거나 와이어(150)를 통하여 전기적으로 연결됨에 따라 발광칩(110)에 외부전원을 인가하기 위한 수단으로서, 상기 하우징부(121)와 리플렉터부(123)의 경계면 또는 결합면에 서로 이격되어 구비된다. 본 실시예에서는 제 1 리드프레임(130)에 상기 발광칩(110)이 실장되고, 발광칩(110)와 연결된 와이어(150)가 제 2 리드프레임(140)에 연결된다.

몰딩부(160)는 발광칩(110)을 봉지하고 상기 발광칩(110)과 연결된 배선, 예를 들어 와이어(150)을 고정시키기 위한 것으로서, 실리콘 수지 또는 에폭시 수지 와 같은 물질을 상기 리플렉터부(123)의 내부에 주입하여 형성한다. 예를 들어 실리콘 수지로 형성되는 몰딩부(160)의 굴절률은 약 1.4 ~ 1.5이다. 이때 몰딩부(150)에는 발광칩(110)에서 발광되는 광의 파장을 변환시켜 다양한 색상을 구현하기 위한 다양한 형광물질이 선택적으로 혼입될 수 있다.

굴절층(170)은 상기 리플렉터부(123)의 가로 폭방향 양측벽의 내주면과 상기 몰딩부(160) 사이에 형성되어 상기 발광칩(110)에서 발생된 광 중에서 리플렉터부(123)의 가로 폭방향 양측으로 출사되는 광의 지향각을 조절하는 수단이다. 상기 굴절층(170)은 굴절률이 상기 몰딩부(160)의 굴절률보다 높은 재료로 형성함에 따라, 상기 발광칩(110)에서 발생된 광이 몰딩부(160)로 통과한 다음, 굴절층(170)으로 입사되는 경우 스피넬의 법칙에 따라 광이 굴절되어 가로 폭방향의 광지향각이 넓어지도록 한다.

이때 상기 굴절층(170)은 상기 몰딩부(160)를 형성하는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지에 실리콘 또는 에폭시의 굴절률보다 굴절률이 높은 첨가물질을 균일하게 혼입시켜서 굴절층(170)의 굴절률이 몰딩부(160)의 굴절률보다 높은 값이 되도록 한다. 이때 상기 첨가물질은 예를들어 굴절률이 약 1.7 정도인 알루미나가 사용될 수 있다. 이렇게 상기 굴절층(170)을 통한 광의 굴절각도는 굴절층(170)에 첨가되는 첨가물질의 종류를 변경하여 굴절층(170)의 굴절률을 설정함에 따라 조절할 수 있다.

또한, 상기 굴절층(170)을 통해 굴절되는 광의 굴절각도는 굴절층(170)의 두께 및 기울기를 조절하여 조절할 수 있다.

도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략 단면도로서, 굴절층의 두께 및 기울기를 변경한 실시예를 보여준다. 도 5a에 도시된 바와같이 굴절층(170a)의 두께를 두껍게 하여 광의 지향각을 넓게 조절하거나, 굴절층(170a)과 몰딩부(160) 계면의 기울기 각도(θ1)를 크게 하여 광의 지향각을 넓게 조절한다.

그리고, 상기 굴절층(170)을 서로 다른 굴절률을 갖는 다수개의 층으로 형성하여 광의 지향각을 보다 폭 넓게 조절할 수 있다.

도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략 단면도로서, 굴절층을 서로 다른 굴절률을 갖는 제 1 굴절층(171) 및 제 2 굴절층(173)으로 형성한다. 이때 상기 제 1 굴절층(171)의 굴절률은 몰딩부(160)의 굴절률보다 높고, 상기 제 2 굴절층(173)의 굴절률은 상기 제 2 굴절층(173)의 굴절률보다 높도록 형성한다. 그래서 발광칩(110)에서 발광된 광이 몰딩부(160), 제 1 굴절층(171) 및 제 2 굴절층(173)을 순차적으로 통과하면서 광의 가로 폭방향 지향각이 점점 넓어지도록 한다.

이렇게 광출사구(123a)의 가로 폭방향 양측 단부에 광의 지향각을 넓혀주는 굴절층(170)을 형성함에 따라 발광칩(110)에서 발광된 광의 가로 폭방향 지향각을 광학적으로 넓히는 동시에, 분산되는 광을 리플렉터부(123)의 가로 폭방향 양측벽을 통하여 모아줌에 따라 광의 지향각은 넓히면서도 광효율을 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 발광소자 패키지가 광원으로 사용되는 백라이트 유닛을 보여주는 개략적인 구성도로서, 발광소자 패키지(100)를 백라이트 유닛의 도광 판(20)에 설치하는 경우에, 발광소자 패키지(100)의 가로 폭방향 광지각이 넓어진만큼 발광소자 패키지(100) 단품의 상호 이격거리를 넓힐 수 있어 일정 크기의 도광판(20)에 사용되는 발광소자 패키지(100)의 단품 개수를 줄일 수 있다.

도 1는 일반적인 발광소자 패키지를 보여주는 개략 단면도이고,

도 2는 도 1의 발광소자 패키지가 광원으로 사용되는 백라이트 유닛을 보여주는 개략적인 구성도이며,

도 3은 본 발명에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략 단면도이며,

도 4는 본 발명에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 평면도이고,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략 단면도이며,

도 6은 본 발명에 따른 발광소자 패키지가 광원으로 사용되는 백라이트 유닛을 보여주는 개략적인 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 발광소자 패키지 110: 발광칩

120: 패키지 본체 130,140: 리드프레임

160: 몰딩부 170: 굴절층

Claims (4)

1. 적어도 하나 이상의 발광칩과;

   서로 이격되어 상기 발광칩과 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 리드프레임과;

   상기 발광칩에서 발광된 광이 출사되는 광출사구 및 리플렉부가 형성된 패키지 본체와;

   상기 리플렉터부의 내부에 충진되어 상기 발광칩을 봉지하는 몰딩부를 포함하고,

   상기 광출사구는 가로 폭이 세로 폭보다 상대적으로 길게 형성되는 슬릿형상으로 이루어지고, 상기 광출사구의 가로 폭방향 양측에는 상기 리플렉터부와 상기 몰딩부 사이에 상기 몰딩부의 굴절귤보다 높은 굴절률을 갖는 굴절층이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 몰딩부는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지로 형성되고,

   상기 굴절층은 실리콘 수지 또는 에폭시 수지에 실리콘 또는 에폭시의 굴절률보다 굴절률이 높은 첨가물질이 균일하게 혼입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 굴절층은 상기 광출사구의 가로 폭방향 양측에 다수개의 굴절층으로 이루어지고,

   상기 다수개의 굴절층은 가로 폭방향의 외측에 형성되는 굴절층의 굴절귤이 가로 폭방향의 내측에 형성되는 굴절층의 굴절귤보다 높은 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 리플렉터부의 가로 폭방향 양측 내주면은 광출사구의 단면적이 외부방향으로 점점 넓어지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.

Images