KR20100092695A - 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 캐비티에 형성된 전극; 상기 전극과 전기적으로 연결된 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드로부터 방출된 광의 지향각 패턴에 대응되는 두께를 갖는 형광체층; 상기 형광체층 위에 형성된 투광성 수지층; 상기 투광성 수지층 위에 형성된 렌즈를 포함한다.
LED, 백라이트 유닛

Description

발광 다이오드 패키지{LGIHT EMITTING DIODE PACKAGE}
실시 예는 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube), 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(Liquid Crystal Display :LCD), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP : Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD : Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
액정표시장치는 대부분이 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에, LCD 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원 즉, 백라이트 유닛(BackLight unit)이 요구되고 있다.
실시 예는 캐비티에서의 형광체층의 두께에 따라 발광된 광의 패턴을 변화시켜 줄 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공한다.
실시 예는 형광체층의 두께에 비례하여 지향각 패턴을 넓게 변화시켜 줄 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지를 제공한다.
실시 예는 형광체층의 두께와 렌즈를 이용하여 지향각의 분포를 변화시켜 줄 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 캐비티에 형성된 전극; 상기 전극과 전기적으로 연결된 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드로부터 방출된 광의 지향각 패턴에 대응되는 두께를 갖는 형광체층; 상기 형광체층 위에 형성된 투광성 수지층; 상기 투광성 수지층 위에 형성된 렌즈를 포함한다.
실시 예는 라이트 유닛의 두께에 따라 대응되는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
실시 예는 패키지의 다양한 타켓 지향각 패턴에 대응되는 두께를 갖는 라이트 유닛을 사용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타낸 측 단면도이며, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도3은 도 1의 지향각 패턴을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 다이오드 패키지(100)는 복수개의 전극(111,112), 절연체(113), 발광 다이오드(120), 제1형광체층(130), 제1투광성 수지층(140), 사이드 방출 렌즈(150)를 포함한다.
상기 복수개의 전극(111,112)은 리드 프레임으로 구현될 수 있으며, 소정 깊이의 캐비티(115)를 갖고 서로 대응된 형태이다. 즉, 상기 전극(111,112)는 서로 오픈되며, 상기 캐비티(115)를 에워싸고 있는 형태로 배치될 수 있다. 상기 캐비티 측면(116)은 바닥면에 대해 수직한 축을 기준으로 외측 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 캐비티(115)의 개구부 형상은 원형 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 캐비티 바닥면의 형상은 원형 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있다. .
상기 전극(111,112)은 패키지 몸체로서, 상기 발광 다이오드(120)이 탑재되며 열 방출 및 패키지 지지 기능을 수행하게 된다. 실시 예는 리드 프레임 대신 FR-4(FLAME RETARDANT-4)로 구현할 수 있다.
상기 복수개의 전극(111,112) 사이에는 절연체(113)가 형성된다. 상기 절연체(113)는 복수개의 전극(111,112) 사이를 전기적으로 오프시켜 주는 기능을 수행한다.
상기 절연체(113)는 백색 절연 물질로 구현될 수 있으며, 상기 발광 다이오드(120)으로부터 방출된 광을 반사시켜 줄 수 있다. 또한 상기 절연체(113)는 상기 전극(111,112) 사이를 접착시켜 줄 수 있다.
상기 발광 다이오드(120)는 청색 LED 칩, 적색 LED 칩, 황색 LED 칩, UV LED 칩, 녹색 LED 칩 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드(120)는 복수개의 전극(111,112)에 와이어(122)로 연결되거나, 칩 타입에 맞게 다이 본딩 및 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용할 수 있다.
상기 캐비티(115)에는 제1형광체층(130)이 형성되며, 상기 제1형광체층(130)은 투광성 수지에 적색 형광체, 녹색 형광체, 황색 형광체, 적색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1형광체층(130)의 두께(T1)는 상기 캐비티(115)의 깊이(T)의 1/4 높이로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 T1는 상기 캐비티(115)의 바닥면에서 캐비티 깊이(T)에 비해 1/4 두께로 형성된다. 상기 투광성 수지는 실리콘 또는 에폭시를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1형광체층(130) 위에는 제1투광성 수지층(140)이 형성되며, 상기 제1투광성 수지층(140)은 상기 제1형광체층(130) 위에서 상기 캐비티(115) 표면까지 형성될 수 있다. 상기 제1투광성 수지층(140)은 실리콘 또는 에폭시를 포함할 수 있다.
상기 제1투광성 수지층(140)의 두께는 상기 제1형광체층(130)의 두께에 따라 달라질 수 있으며, 표면이 오목 렌즈 형상, 플랫한 형상, 볼록 렌즈 형상 중 어느 한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1투광성 수지층(140)의 위 및 캐비티(115) 외측에는 사이드 방출 렌 즈(150)가 형성된다. 상기 사이드 방출 렌즈(150)는 예컨대, 사이드 방향을 광을 방출하는 특성을 갖는 렌즈로 구현될 수 있으며, 그 외주면 형상이 원형 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 사이드 방출 렌즈(150)의 외주면 형상은 상기 캐비티(115)의 개구부 형상과 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 사이드 방출 렌즈(150)는 투명한 수지 재료를 이용하여 트랜스퍼 몰딩 방식으로 소정 형상을 갖도록 제조될 수 있다.
상기 사이드 방출 렌즈(150)의 직경은 캐비티(115)의 개구부 직경보다 크게 형성되어, 상기 사이드 방출 렌즈(150)의 외측은 상기 캐비티(115)의 개구부 외측에 위치한 전극(111,112)의 상면 위에 배치된다.
상기 사이드 방출 렌즈(150)는 베이스부(151), 굴절부(152), 반사부(153)를 포함하며, 상기 베이스부(151)는 광이 입사되며, 상기 굴절부(152)는 소정 곡률을 갖는 곡면 형태, 반구 형태, 도넛 형태 등으로 형성되며, 상기 반사부(153)는 상기 굴절부(152)의 내측 중심 영역에서 소정 깊이를 갖는 역 뿔 형상으로 형성될 수 있다.
상기 베이스부(151)의 내측은 상기 투광성 수지층(140)과 접촉되며, 외측 둘레는 상기 전극(111,112)의 상면과 접촉된다. 상기 베이스부(151)의 외주면 형상은 원형상 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있다.
상기 굴절부(152)는 상기 베이스부(151)의 외측 둘레와 상기 반사부(153) 사이에 배치되며, 입사된 광을 굴절시켜 측 방향으로 방출시켜 주게 된다. 상기 굴절부(152)는 곡면 또는/및 사선 형태의 경사면으로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 굴 절부(152)는 서로 다른 곡률을 갖는 복수개의 곡면이 서로 연결되는 형상이거나, 사선으로 경사진 평면으로 형성될 수 있다. 또한 상기 베이스부(151)의 외측 둘레와 상기 굴절부(152) 사이에는 소정 각도로 기울어진 평면(즉, 경사면)이 더 배치될 수 있다.
상기 반사부(153)는 상기 입사광을 상기 굴절부(152)와 상기 베이스부(151) 중 적어도 어느 한 방향으로 전 반사시켜 주게 된다. 상기 반사부(153)에서 상기 굴절부(152)와 상기 반사부(151) 중심 사이의 면이 소정 곡률 반경을 갖는 곡면으로 형성될 수 있으며, 상기 곡면으로 입사된 광은 전 반사된다.
이러한 발광 다이오드 패키지(100)는 발광 다이오드(120)에서 광이 방출되면, 상기 방출된 광의 일부는 상기 제1형광체층(130)에 흡수되어 다른 광으로 방출되며, 상기 방출된 광들은 제1투광성 수지층(140)를 통해 상기 사이드 방출 렌즈(150)를 거쳐 외부로 방출되고 서로 혼색된다. 이때 상기 사이드 방출 렌즈(150)는 베이스부(151)를 통해 광을 입사받고, 상기 굴절부(152)는 상기 베이스부(151)를 통해 입사되거나 상기 반사부(153)에 의해 전반사된 광을 굴절시켜 측 방향으로 방출시키거나 전극(111,112) 위로 반사시켜 줄 수 있다.
상기 반사부(153)는 역 원뿔 형상으로 형성되어, 베이스부(151)를 통해 입사된 광을 측 방향으로 전반사시켜 주며, 상기 전반사된 광은 상기 굴절부(152)로 진행하거나 상기 캐비티 외주변의 전극(111,112)으로 진행하게 된다.
상기 사이드 방출 렌즈(150) 아래의 전극(111,112)은 상기 반사된 광을 반사시켜 줌으로써, 상기 반사광은 상기 전극(111,112)과 상기 굴절부(152)에 의해 반 사 또는 재 반사되어 그 임계각이 변화되어 외부로 방출되게 된다.
상기 사이드 방출 렌즈(150)에 의해 방출된 광은 도 3과 같은 지향각 패턴을 형성되며, 상기 지향각 패턴은 수직 방향(90°) 보다는 사이드 방향(0°, 180°)으로 넓게 분포되는 특성을 갖는다. 상기 지향각 패턴은 상기 제1형광체층(130)에 비례하여 형성될 수 있는데, 예컨대, 상기 제1형광체층(130)의 두께가 상대적으로 얇은 경우, 상기 지향각 패턴은 사이드 방향으로 분포된다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타낸 측 단면도이며, 도 5는 도 4의 지향각 패턴을 나타낸 도면이다. 상기 제2실시 예를 설명함에 있어서, 상기 제1실시 예와 동일한 부분에 대해서는 동일 부호로 처리하며 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 발광 다이오드 패키지(100A)는 제2형광체층(131)의 두께(T2)를 캐비티(115) 깊이(T)에 비해 2/4(=T2)까지의 높이로 형성시켜 준다. 상기 제2형광체층(131)의 두께(T2)에 의해 제2투광성 수지층(141)의 두께는 도 1에 비해 얇아질 수 있다.
상기 제2형광체층(131)의 두께가 증가하게 되므로, 도 5와 같은 지향각 패턴을 갖는다. 상기 지향각 패턴은 상기 제2형광체층(131)의 두께에 대응되는 패턴으로서, 도 3의 지향각 패턴보다는 좀더 넓은 지향각을 갖고 수직 방향으로 상향된 분포로 형성된다.
도 6은 제3실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타낸 측 단면도이며, 도 7는 도 6의 지향각 패턴을 나타낸 도면이다. 상기 제3실시 예를 설명함에 있어 서, 상기 제1 및 제2실시 예와 동일한 부분에 대해서는 동일 부호로 처리하며 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 발광 다이오드 패키지(100B)는 제3형광체층(132)의 두께(T3)를 캐비티(115) 바닥에서 3/4 높이까지 형성시켜 준다. 상기 제3형광체층(132)의 두께(T3)에 의해 제3투광성 수지층(142)의 두께는 도 5에 비해 얇아질 수 있다.
상기 제3형광체층(132)의 두께(T3)는 캐비티 깊이(T)의 3/4 정도까지 형성되므로, 도 7과 같은 지향각 패턴을 갖는다. 상기 지향각 패턴은 상기 제3형광체층(132)의 두께(T3)에 대응되는 패턴으로서, 도 5의 지향각 패턴보다는 좀더 넓은 지향각을 갖고 수직 방향으로 상향된 분포로 형성된다.
도 8은 도 1을 이용한 라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 라이트 유닛(200)은 기판(160) 위에 발광 다이오드 패키지(100)가 탑재되며, 상기 발광 다이오드 패키지(100) 위에는 광학 시트(확산 시트, 프리즘 시트)(170)이 배치된다. 상기 발광 다이오드 패키지(100)는 상기 기판(160)의 리드 패턴(161,162)에 본딩되고, 복수개가 어레이된다.
상기 발광 다이오드 패키지(100)와 상기 광학 시트(170) 사이의 거리(D)는 도 3의 지향각 패턴에 의해 결정된다. 즉, 상기 지향각 패턴이 사이드 방향으로 분포하므로, 상기 광학 시트(170)와의 거리(D)를 낮추더라도, 핫 스폿과 같은 문제가 발생되지 않게 된다. 이 경우, 상기 라이트 유닛(200)의 두께는 상기 패키지(100)의 지향각 패턴에 의해 달라질 수 있다.
상기와 같은 방식으로 도 4 및 도 6의 패키지(100A,100B)를 적용할 경우, 각 패키지의 지향각 패턴에 따라 상기 광학 시트(170)와의 거리를 조절할 수 있으며, 상기 라이트 유닛(200)의 두께를 조절할 수 있다.
실시 예의 도 1 내지 도 8을 참조하면, 발광 다이오드 패키지(100,100A,100B) 내의 캐비티(115)에 형성된 형광체층(130,131,132)의 두께에 비례하여 지향각 패턴을 변화시켜 줌으로써, 라이트 유닛(200)의 두께에 대응되는 패키지(100,100A,100B)를 제공할 수 있다. 예컨대, 도 1의 패키지(100)는 사이드 지향각 패턴에 의해 라이트 유닛(200)의 광학 시트(예: 확산 시트)(170)와의 거리가 10mm 이하인 환경에 적용될 수 있으며, 도 4의 패키지(100A)는 라이트 유닛(200)의 광학 시트(170)와의 거리가 25mm 이하인 환경에 적용될 있으며, 도 6의 패키지(100B)는 라이트 유닛(200)의 광학 시트(170)와의 거리가 35mm 이하인 환경에 적용될 수 있다.
실시 예의 기술사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시 예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 지향각 패턴을 나타낸 도면이다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 측 단면도이다.
도 5는 도 4의 지향각 패턴을 나타낸 도면이다.
도 6은 제3실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 측 단면도이다.
도 7은 도 6의 지향각 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1을 이용한 라이트 유닛을 나타낸 측 단면도이다.

Claims (9)

  1. 캐비티에 형성된 전극;
    상기 전극과 전기적으로 연결된 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드로부터 방출된 광의 지향각 패턴에 대응되는 두께를 갖는 형광체층;
    상기 형광체층 위에 형성된 투광성 수지층;
    상기 투광성 수지층 위에 형성된 렌즈를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 적어도 두 개의 리드 프레임을 포함하고, 상기 리드 프레임 사이에 형성된 절연체를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 형광체층은 상기 캐비티 깊이의 1/4두께, 2/4두께 및 3/4 두께 중 적어도 하나로 형성되는 발광 다이오드 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지향각 패턴은 상기 형광체층의 두께에 비례하여 상 방향으로 넓어지는 패턴을 갖는 발광 다이오드 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지향각 패턴은 상기 형광체층의 두께에 비례하여 사이드 지향각에서 상향 지향각으로 패턴이 변화되는 발광 다이오드 패키지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 형광체층의 두께에 비례하여 광학 시트와의 거리가 멀어지는 발광 다이오드 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 투광성 수지층으로 광을 입사받는 베이스부; 상기 입사광의 일부를 굴절시켜 측면으로 출사시켜 주기 위한 곡면 형태의 굴절부; 상기 굴절부의 중심 영역 상에 역 원뿔 형태로 형성되고 상기 입사광을 상기 굴절부 및 상기 전극의 상면으로 전 반사시켜 주는 반사부를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티의 측면은 상기 캐비티 바닥면에 수직한 축을 기준으로 외측 방향으로 경사진 발광 다이오드 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티의 표면 형상은 원 형상 또는 다각형 형상이며, 상기 렌즈의 형상은 상기 캐비티보다 크게 형성되는 발광 다이오드 패키지.
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