KR20110138966A - 발광다이오드 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드에 관한 것으로, 특히 빛의 지향각이 향상된 발광다이오드에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 LED의 렌즈 표면에 거칠기를 갖도록 형성하는 것이다.
이를 통해, LED칩으로부터 발생된 빛을 산란시켜, 컬러스폿 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 휘도 얼룩(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

발광다이오드 및 이의 제조방법{Light emitting diode and method of fabricating the same}
본 발명은 발광다이오드에 관한 것으로, 특히 빛의 지향각이 향상된 발광다이오드에 관한 것이다.
최근, 광원으로 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비한 발광다이오드(light emitting diode : LED)의 사용이 증가하고 있다. 이러한 LED는 다양한 조명용도로 활용되고 있는데, 전자제품의 디스플레이부에서부터 각종 표시기구, 차량의 조명 장치 등으로 사용범위가 점차 증가되고 있는 실정이다.
특히, LED는 일반 조명용 형광램프를 대체하기 위하여 백색광을 인위적으로 만들어 내기도 하며, 이렇게 백색광을 구현하는 LED는 액정표시장치(liquid crystal display)의 백라이트 유닛으로서 각광을 받고 있다.
도 1은 백색광을 구현하는 일반적인 LED의 단면도이다.
도시한 바와 같이, LED(10)는 크게 빛을 발하는 LED칩(20)과 이를 덮는 렌즈(60)를 포함한다.
이들 각각에 대해 자세히 살펴보면 먼저, LED칩(20)은 방열슬러그(30) 상에 안착되며 방열슬러그(30)는 하우징(housing)역할의 케이스(40)에 의해 둘러진다.
케이스(40)에는 LED칩(20)과 와이어(80) 등을 통해서 전기적으로 연결된 한쌍의 양/음극 전극리드(50a, 50b)가 마련되어 케이스(40) 외부로 노출되어 있다.
한쌍의 양/음극 전극리드(50a, 50b)는 LED칩(20)의 발광을 위해 외부에 마련된 작동전류를 공급하는 전류공급수단(미도시)과 전기적으로 연결된다.
그리고 이러한 케이스(40)의 상부로는 LED칩(20)과 방열슬러그(30)의 반사면과 와이어(80) 등을 덮어 보호함과 동시에 LED칩(20)으로부터 발생된 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈(60)가 위치한다.
이때, 렌즈(60)는 실리콘(미도시)과 형광체(70)가 혼합되어 이루어지며, 이를 통해 특정 색상의 광을 발생시키게 된다. 일예로 LED칩(20)이 청색광을 발생하고, 렌즈(60)에 혼합된 형광체(70)가 황색형광체 일 경우, LED(10)로부터 궁극적으로 발생되는 광은 백색광이 된다.
이에, LED칩(20)에 전류가 인가되면 빛이 방출되는데, 방출된 빛과 렌즈(60)에 혼합된 형광체(70)에 의해 발광된 빛이 혼합되어 백색광이 외부로 출사되게 된다.
이러한 LED(10)는 다수개가 구비되어, 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임(color mixing)을 통해 균일한 면광원을 구현하게 된다.
한편, 이러한 LED(10)는 렌즈(60)의 구조적인 특성상 방출되는 빛이 LED(10) 상부의 중앙으로 집중되는 특징으로 인해 중앙부는 밝지만 주변이 어두운 컬러스폿(color spot) 현상을 발생시킨다.
이렇게 컬러스폿 현상이 발생될 경우, 다수개의 LED(10)를 통해 면광원을 구현하는 과정에서, 이웃하는 LED(10) 사이에는 LED(10) 상부의 중앙부에 비해 낮은 휘도를 갖는 암부가 발생하게 된다.
이로 인하여, LED 무라(mura) 현상이 발생하게 되고, 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제를 야기시키게 된다.
이러한, 문제점을 방지하기 위해서는 LED(10)의 개수를 늘려 서로 이웃하는 LED(10)의 사이영역을 줄여야 하나, 이는 재료비용 상승과 소비전력을 증가시키게 되는 문제점을 야기하게 된다.
특히, 다수의 LED(10)를 배열하여 액정표시장치(미도시)의 백라이트 유닛(미도시)의 광원으로 적용하는 경우에도 위와 같은 문제점을 방지하기 위해서는 LED(10)의 개수를 늘리거나, 광학시트(미도시)와 다수의 LED(10) 사이의 거리를 넓혀야 하나, 이는 경량 및 박형의 액정표시장치(미도시)를 구현할 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 효율이 향상된 LED를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 색편차가 발생하지 않는 다수의 LED를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 하며, LED 제작공정의 효율성을 향상시키고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판과; 상기 기판 상에 탑재된 LED칩과; 상기 기판 상에 위치하며, 상기 LED 칩을 덮어 보호하고 곡률을 갖는 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈는 상기 LED칩으로부터 발산되어 상기 렌즈를 투과하는 광이 상기 렌즈 표면에서 산란되도록, 상기 렌즈의 표면이 거칠기를 갖는 발광다이오드를 제공한다.
이때, 상기 렌즈는 에폭시 수지 또는 실리콘 중 선택된 하나와 형광체가 혼합된 돔(Dome) 형태이며, 상기 LED칩은 청색LED칩이며, 상기 형광체는 황색형광체이다.
그리고, 상기 LED칩은 UVLED칩이며, 상기 형광체는 적(R), 녹(G), 청색(B)의 형광체이며, 상기 기판은 방열슬러그 또는 PCB 중 선택된 하나이다.
또한, 본 발명은 기판과; 상기 기판 상에 탑재된 LED칩과; 상기 기판 상에 위치하며, 상기 LED 칩을 덮어 보호하고 곡률을 갖는 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈는 상기 LED칩으로부터 발산되어 상기 렌즈를 투과하는 광이 상기 렌즈 표면에서 산란되도록, 상기 렌즈의 표면이 거칠기를 갖는 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 상기 거칠기는 에칭(etching) 가공 또는 샌드 블라스트(send blast) 가공 중 선택된 하나의 방법을 통해 형성하는 발광다이오드 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 에칭 가공은 디스펜싱 또는 트랜스퍼 몰딩 공정을 통해 상기 LED칩 상부에 상기 렌즈를 형성한 후, 상기 렌즈 표면에 화학약품 처리를 하여, 상기 렌즈 표면을 부식시켜 형성하며, 상기 에칭 가공은 렌즈금형의 내측면에 화학약품 처리를 하여 거칠기를 형성한 뒤, 상기 렌즈금형을 통해 표면에 거칠기를 갖는 상기 렌즈를 형성한다.
그리고, 상기 샌드 블라스트 가공은 디스펜싱 또는 트랜스퍼 몰딩 공정을 통해 상기 LED칩 상부에 상기 렌즈를 형성한 후, 상기 렌즈 표면에 미세분말을 분사하는 샌딩(sending) 처리를 하여, 상기 렌즈 표면에 미세한 흠집을 만드며, 상기 샌드 블라스트 가공은 렌즈금형의 내측면에 샌딩(sending) 처리를 하여 거칠기를 형성한 뒤, 상기 렌즈금형를 통해 표면에 거칠기를 갖는 상기 렌즈를 형성한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 LED의 렌즈 표면에 거칠기를 갖도록 형성함으로써, LED칩으로부터 발생된 빛을 산란시켜, 컬러스폿 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 휘도 얼룩(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 백색광을 구현하는 일반적인 LED의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED칩의 단면구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3a ~ 3b와 도 4a ~ 4b는 종래의 LED와 본 발명의 실시예에 따른 LED의 조도를 비교하기 위한 사진.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED를 백라이트 유닛의 광원으로 사용하는 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 6a ~ 6c는 에칭 가공을 통해 렌즈 표면에 거칠기가 형성된 사진.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED의 단면구조이다.
도시한 바와 같이, LED(100)는 크게 빛을 발하는 LED칩(120)과 이를 덮는 렌즈(160)를 포함한다.
보다 구체적으로 먼저 LED칩(120)은 방열슬러그(130) 상에 안착되는데, 방열슬러그(130)는 LED칩(120)의 발광 시에 수반되는 고온의 열을 외부로 전도 배출하는 부분으로서 금속으로 이루어진다.
방열슬러그(130)는 LED칩(120)이 안착되도록, 표면으로부터 소정 깊이로 인입된 안착부(130a)를 갖도록 구비되며, 안착부(130a)의 가장자리를 따라 반사면(130b)을 갖는다.
이 반사면(130b)은 LED칩(120)이 안착되는 안착부(130a)를 둘러싸도록 구비되는 것이 바람직하며, LED칩(120)으로부터 측면 방향으로 출사되는 광을 상부로 반사시켜 발광 효율을 더욱 좋게 하도록 한다.
이러한 방열슬러그(130)는 하우징(housing)역할의 케이스(140)에 의해 둘러지며, 케이스(140)에는 LED칩(120)과 와이어(180) 등을 통해서 전기적으로 연결된 한쌍의 양/음극 전극리드(150a, 150b)가 마련되어 케이스(140) 외부로 노출되어 있다.
이때, LED칩(120)의 발광을 위한 전원(+)과 접지전원(-)을 공급하는 전류공급수단(미도시)이 외부에 마련되어, 양극 및 음극리드(150a, 150b)와 전기적으로 연결된다.
그리고 이러한 케이스(140)의 상부로는 LED칩(120)을 비롯한 방열슬러그(130)의 반사면(130b)과 와이어(180) 등을 덮어 보호함과 동시에 LED칩(120)으로부터 발생된 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈(160)가 위치한다.
이때, 렌즈(160)는 에폭시 수지(미도시) 또는 실리콘(미도시)과 형광체(170)가 혼합되어 이루어지며, 이를 통해 특정 색상의 광을 발생시키게 된다. 이러한 렌즈(160)는 트랜스퍼 몰딩 또는 디스펜싱 공정을 통해 LED칩(120)을 덮도록 도포되며 미리 설정된 두께만큼 도포된다.
여기서, 에폭시 수지(미도시)는 상대적으로 큰 경도값에 의해 LED칩(120)과 양극 및 음극리드(150a, 150b)를 전기적으로 연결하는 와이어(180)의 단선 유발 및 에폭시 수지(미도시)에 의한 단파장 가시광선의 광 흡수에 따른 광속저하 또는 황색화(yellowing) 등을 야기하게 된다.
이에, 최근에는 경도가 작고 복원력이 커서 와이어(180)의 단선 발생을 감소시키며, 장시간 사용에 따른 황색화 경향을 보이지 않는 실리콘(미도시)을 많이 사용하고 있다.
그리고, 형광체(170)는 LED칩(120)이 청색LED칩일 경우 황색형광체로써, 황색형광체는 530 ~ 570nm파장을 주파장으로 하는 세륨(Ce)이 도핑된 이트륨(Y) 알루미늄(Al) 가넷인 YAG:Ce(T3Al5O12:Ce)계열 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, LED칩(120)이 UVLED칩일 경우 형광체(170)는 적(R), 녹(G), 청색(B)의 삼색의 형광체로 이루어지며, 적(R), 녹(G), 청색(B)의 형광체(240)의 배합비를 조절함으로써 발광색을 선택할 수 있다.
이때, 적색(R)의 형광체는 611nm 파장을 주파장으로 하는 산화이트륨(Y2O3)과 유로피움(EU)의 화합물로 이루어진 YOX(Y2O3:EU)계열 형광체이며, 녹색(G)의 형광체는 544nm 파장을 주파장으로 하는 인산(Po4)과 란탄(La)과 테르븀(Tb)의 화합물인 LAP(LaPo4:Ce,Tb)계열 형광체이며, 청색(B)의 형광체는 450nm 파장을 주파장으로 하는 바륨(Ba)과 마그네슘(Mg)과 산화알루미늄 계열의 물질과 유로피움(EU)의 화합물인 BAM blue(BaMgAl10O17:EU)계열 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서 주파장이란 적(R), 녹(G), 청색(B) 각각에서 가장 높은 휘도를 발생하는 파장을 그 형광체의 주 파장이라고 한다.
이에, LED칩(120)으로 한쌍의 리드프레임(150a, 150b)을 통해 전원(+)과 접지전원(-)이 공급되면, LED칩(120)은 발광하게 되고, 이렇게 LED칩(120)으로부터 방출되는 빛의 일부는 렌즈(160)의 형광체(170)를 여기시켜, 형광체(170)에 의해 발광된 빛과 혼합되어 백색광을 발하게 되고, 백색광은 렌즈(160)를 통해 외부로 출사하게 된다.
이때, 렌즈(160)는 LED칩(120) 각각으로부터 발생된 빛의 방사각을 제어하며, 구면 유형별로 방사각 140ㅀ정도를 나타내는 돔 형상의 하이-돔 에미터(high dome Emitter) 타입, 방사각 110ㅀ정도를 나타내며 하이-돔 에미터 타입에 비해 낮은 돔 형상을 나타내는 로우-돔 에미터(Low Dome Emitter) 타입 등 목적에 따라서 그 형태는 자유로울 수 있다.
특히, 본 발명의 LED(100)는 렌즈(160) 표면이 거칠기를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 거칠기는 렌즈(160) 표면의 정밀함을 나타내는 요철의 정도를 의미한다.
이를 통해, LED칩(120)으로부터 발생된 빛이 렌즈(160)를 투과하는 과정에서, 빛이 렌즈(160) 표면에서 산란되도록 할 수 있다. 따라서, LED(100)로부터 방출되는 빛의 지향각을 넓게 구현할 수 있다.
이렇게 빛의 지향각을 넓게 구현함으로써, LED(100)로부터 방출되는 빛이 LED(100) 상부의 중앙으로 집중되는 것을 방지할 수 있어, 컬러스폿(color spot) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 다수의 LED(100)를 광원으로 적용하는 경우, 다수의 LED(100) 간의 색섞임(color mixing)을 증가시키게 되고, 이를 통해 휘도 얼룩(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치(미도시)의 표시품질의 저하 문제가 발생하는 것을 방지하게 된다.
또한, 백라이트 유닛의 두께를 감소시킬 수 있게 된다.
여기서, 백라이트 유닛의 두께 감소는 LED(100) 에서 출사되는 빛의 지향각이 넓어짐으로써, 광학시트(미도시)와 LED(100) 간의 이격거리를 보다 최소화할 수 있기 때문에 백라이트 유닛의 두께 감소가 가능한 것이다.
도 3a ~ 3b와 도 4a ~ 4b는 종래의 LED와 본 발명의 실시예에 따른 LED의 조도를 비교하기 위한 사진으로, 도 3a 및 도 4a는 일반적인 LED의 조도를 나타낸 사진이며, 도 3b 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 LED의 조도를 나타낸 사진이다.
도 3a의 사진을 참조하면, 중앙부의 조도가 가장자리의 조도에 비해 유독 밝은 것을 확인할 수 있다. 이를 컬러스폿 현상이라 한다.
이렇게 컬러스폿 현상이 발생될 경우, 다수개의 LED를 통해 평면광을 구현하는 과정에서, 도 4a에 도시한 바와 같이 이웃하는 LED 사이에는 LED 상부의 중앙부에 비해 낮은 휘도를 갖는 암부가 발생하게 되고, 이를 통해 휘도 얼룩(mura) 현상이 발생하게 되고, 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제를 야기시키게 된다.
이에 반해, 렌즈의 표면에 거칠기를 갖도록 한 본 발명의 실시예에 따른 LED의 조도를 측정한 도 3b의 사진을 참조하면, 컬러스폿 현상이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.
따라서, LED의 렌즈 표면에 거칠기를 갖도록 함으로써, 컬러스폿 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 도 4b에 도시한 바와 같이 이를 통해 휘도 얼룩(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제가 발생하는 것을 방지하게 된다.
또한, 백라이트 유닛의 두께를 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED를 백라이트 유닛의 광원으로 사용하는 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치(200)는 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판으로 구성된 액정패널(210)과, 액정패널(210)의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛(220)이 구비된다.
이때, 액정패널의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 이나 테이프케리어패키지(tape carrier package : TCP) 같은 연결부재(216)를 매개로 인쇄회로기판(218)이 연결된다.
이러한 백라이트 유닛(220)과 액정패널(210)은 서포트메인(240)에 의해 가장자리가 둘러지며, 액정패널(210)의 상면 가장자리 및 측면을 두르는 탑커버(260)와 백라이트 유닛(220)의 배면을 두르는 커버버툼(250)이 서포트메인(240)에 결합되어, 백라이트 유닛(220)과 액정패널(210)은 모두 일체로 모듈화된다.
이때, 커버버툼(250)의 서로 대향하는 양단 가장자리로 결합되는 한 쌍의 바(bar) 형태의 사이드서포트(270)를 포함하는데, 이를 제외한 커버버툼(250)의 나머지 두 가장자리는 이들과 높이를 같이하도록 비스듬하게 절곡 상승되어 그 내부로 백라이트 유닛(220)가 안착될 수 있는 소정공간을 형성한다.
그리고 이 같은 소정공간 내에 안착되는 백라이트 유닛(220)은 커버버툼(250)의 내면을 따라 배열되는 PCB(221)와, 이들 각각에 실장되는 다수의 LED(100)로 이루어진다.
또한, 백라이트 유닛(220)은 다수의 LED(100)가 통과할 수 있는 복수개의 관통홀(223)이 구성되어 다수의 LED(100)를 제외한 PCB(221)와 커버버툼(250) 내면 전체를 덮는 백색 또는 은색의 반사시트(222)를 포함한다.
반사시트(222)의 관통홀(223)을 통해 노출된 LED(100) 상부에는 다수의 LED(100)와 각각 대응되는 반사도트(225)가 부착된 투명윈도우(224)가 구성되며, 이의 상부로 휘도의 균일도를 위한 확산판(226)과 복수개의 광학시트(227)가 개재된다.
여기서, 본 발명의 다수의 LED(100)에서 발산되는 백색광이 색섞임(color mixing)을 통해 균일한 면광원을 구현하여, 액정패널(210)을 향해 조사된다.
이때, 본 발명의 각각의 LED(100)는 렌즈(도 2의 160) 표면이 거칠기를 갖도록 형성되어, LED칩(도 2의 120)으로부터 발생된 빛이 렌즈(도 2의 160)를 투과하는 과정에서, 빛이 렌즈(도 2의 160) 표면에서 산란된다.
따라서, LED(100)로부터 방출되는 빛의 지향각을 넓게 구현할 수 있다. 이렇게 빛의 지향각을 넓게 구현함으로써, LED(100)로부터 방출되는 빛이 LED(100) 상부의 중앙으로 집중되는 것을 방지할 수 있어, 컬러스폿(color spot) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 다수의 LED(100) 간의 색섞임(color mixing)을 증가시키게 되고, 이를 통해 휘도 얼룩(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치(200)의 표시품질의 저하 문제가 발생하는 것을 방지하게 된다.
또한, LED(100)에서 출사되는 빛의 지향각이 넓어짐으로써, 반사도트(225)가 부착된 투명윈도우(224)와 LED(100) 간의 이격거리를 보다 최소화할 수 있기 때문에 백라이트 유닛(220)의 두께를 감소시킬 수 있게 된다.
이때 투명윈도우(224)의 반사도트(225)의 역할은 다수의 LED(100)에서 출사된 직선광을 반사 및 확산시킴으로써 보다 균일한 면광원을 구현함과 동시에 색섞임을 가중시키는 것으로, 이를 위한 반사도트(225)는 백색 또는 은색의 시트 물로 제조될 수 있고, 적어도 하나의 LED(100)와 일대일 대응될 수 있다.
또한, 다수의 광학시트(227)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트를 등을 포함하며, DBEF(dual brightness enhancement film)라 불리는 반사형 편광필름 등 각종 기능성 시트가 포함될 수 있다.
다수의 LED(100)가 실장되는 PCB(221)는 방열기능을 구비한 메탈코어인쇄회로기판(Metal Core Printed Circuit Board)으로, MCPCB(221) 배면에는 방열판(미도시)을 마련하여 각각의 LED(100)로부터 열을 전달받아 외부로 방출할 수 있도록 할 수 있다.
따라서, 다수의 LED(100)로부터 발산된 백색광은 반사도트(225)가 부착되어진 투명윈도우(224)와 확산판(226)과 다수의 광학시트(227)를 차례로 통과한 후 액정패널(210)로 입사되고, 이를 이용하여 액정패널(210)은 비로소 고휘도 화상을 외부로 표시할 수 있다.
따라서, 다수개의 LED칩(도 2의 120)에 전류가 인가되면 빛을 방출하게 되고, 방출된 빛은 렌즈(도 2의 160)의 형광체(도 2의 170)의 의해 발광된 빛과 혼합되어 백색광을 발하게 된다.
이때 상술한 구조의 백라이트 유닛(220)은 통상 직하라이트(direct light) 방식이라 불리는데, 목적에 따라 도광판(미도시)을 더욱 구비하여, LED(100)가 도광판(미도시)의 일측에 위치하도록 함으로써, LED(100)로부터 발산된 빛이 도광판(미도시)을 통해 액정패널(210)을 향해 면광원을 구현하도록 하는 사이드라이트(side light) 방식도 가능하다.
그리고, 본 발명의 LED(100)는 LED칩(도 2의 120)을 방열슬러그(도 2의 130) 상에 안착시킨 후, 방열슬러그(도 2의 130) 외부로 노출되는 양/음극 전극리드(도 2의 150a, 150b)와 와이어(도 2의 180)를 통해 전기적으로 연결되는 구조를 일예로 설명하였으나, LED칩(도 2의 120)을 직접 인쇄회로기판(221) 상에 실장하고, 와이어(도 2의 180)를 매개로 전기적으로 연결하는 COB(Chip On Board)타입 또한 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 LED의 렌즈 표면에 거칠기를 형성하는 방법을 설명하도록 하겠다. 거칠기를 형성하는 방법은 에칭(etching) 가공, 샌드 블라스트 가공 중에서 선택될 수 있다.
에칭 가공은 화학약품에 의한 부식현상을 응용한 가공 방법으로서, 디스펜싱 또는 트랜스퍼 몰딩 공정을 통해 LED칩 상부에 렌즈를 형성한 후, 렌즈의 표면에 화학약품 처리를 직접 함으로써, 렌즈의 표면을 부식시킴으로써 그 표면이 거칠기를 갖도록 할 수 있으며, 이때 사용되는 화학약품으로는 염화칼슘, 염산, 황산 등이 사용될 수 있다.
또는 트랜스퍼 몰딩 공정을 통해 렌즈를 형성하는 과정에서, 렌즈 표면이 거칠기를 갖도록 형성할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 렌즈금형의 표면에 에칭 가공을 통해 거칠기를 형성한 후, 이의 렌즈금형을 통해 렌즈를 형성하는 것이다.
즉, 렌즈금형은 방열슬러그 상에 LED칩을 둘러싸서 렌즈를 형성하기 위한 홈을 포함하는 형상으로, 홈에 몰딩 컴파운드 수지를 채우기 위한 형상을 더 포함한다.
이러한 렌즈금형의 홈 내측면에는 에칭 가공을 통해 그 표면이 부식되어, 거칠기가 형성되어 있다.
따라서, 렌즈금형을 LED칩 상부에 덮은 후에 렌즈금형의 홈에 고온의 몰딩 컴파운드 수지를 주입하여 렌즈금형의 홈을 채운 후, 트랜스퍼 몰딩을 수행하여 렌즈를 형성한 후 주입된 수지를 경화시킨다.
이후, 렌즈금형을 제거하는데, 이때, LED칩 상부에 형성된 렌즈는 렌즈금형의 내측면에 형성된 거칠기에 의해 그 표면이 거칠기를 갖도록 형성된다.
이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 LED를 완성하게 된다.
도 6a ~ 6c는 에칭 가공을 통해 렌즈 표면에 거칠기가 형성된 사진이다.
도 6a는 렌즈 표면에 샌드페이퍼의 넘버 1400에 해당하는 거칠기가 형성된 사진이며, 도 6b는 렌즈 표면에 샌드페이퍼의 넘버 1000에 해당하는 거칠기가 형성된 사진이다. 그리고 도 6c는 렌즈 표면에 샌드페이퍼의 넘버 800에 해당하는 거칠기가 형성된 사진이다.
사진을 보면 알 수 있듯이, 에칭 가공을 통해 렌즈 표면이 거칠기를 갖도록 형성할 수 있다.
이때, 에칭 가공의 시간 및 에칭액의 선택에 따라 렌즈 표면의 깊이와 그 크기를 적절히 선택할 수 있어, 렌즈 표면의 거칠기를 조절할 수 있다.
또한, 에칭 가공 외의 다른 방법으로는 렌즈의 표면에 샌딩(sending) 처리를 통해 표면을 거칠게 형성하는 샌드 블라스트(send blast) 가공이 있다.
이의 샌드 블라스트 가공 또한 디스펜싱 또는 트랜스퍼 몰딩 공정을 통해 LED칩 상부에 렌즈를 형성한 후, 렌즈의 표면에 샌딩 처리하여 그 표면이 거칠기를 갖도록 할 수 있으며, 샌드 블라스트 가공은 렌즈 표면에 기계적으로 미세분말을 뿌려서 미세한 흠집을 만들어 줌으로써 거칠기를 형성한다.
그리고, 샌드 블라스트 가공 또한 트랜스퍼 몰딩 공정을 통해 렌즈를 형성하는 과정에서, 렌즈금형의 내측면에 거칠기를 형성하여, 이를 통해 렌즈 표면이 거칠기를 갖도록 할 수 있다.
샌드 블라스트 가공 또한 샌딩 처리하는 시간 및 모래의 사이즈 등의 선택에 따라 렌즈 표면의 깊이와 그 크기를 적절히 선택할 수 있어, 렌즈 표면의 거칠기를 조절할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 LED는 렌즈 표면에 거칠기를 갖도록 형성함으로써, LED칩으로부터 발생된 빛을 산란시켜, 컬러스폿 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 휘도 얼룩(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : LED, 120 : LED칩, 130 : 방열슬러그, 140 : 케이스
150a, 150b : 양/음극 전극리드, 160 : 렌즈, 170 : 형광체
180 : 와이어

Claims (10)

  1. 기판과;
    상기 기판 상에 탑재된 LED칩과;
    상기 기판 상에 위치하며, 상기 LED 칩을 덮어 보호하고 곡률을 갖는 렌즈
    를 포함하며, 상기 렌즈는 상기 LED칩으로부터 발산되어 상기 렌즈를 투과하는 광이 상기 렌즈 표면에서 산란되도록, 상기 렌즈의 표면이 거칠기를 갖는 발광다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈는 에폭시 수지 또는 실리콘 중 선택된 하나와 형광체가 혼합된 돔(Dome) 형태인 발광다이오드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 LED칩은 청색LED칩이며, 상기 형광체는 황색형광체인 발광다이오드.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 LED칩은 UVLED칩이며, 상기 형광체는 적(R), 녹(G), 청색(B)의 형광체인 발광다이오드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 방열슬러그 또는 PCB 중 선택된 하나인 발광다이오드.
  6. 기판과; 상기 기판 상에 탑재된 LED칩과; 상기 기판 상에 위치하며, 상기 LED 칩을 덮어 보호하고 곡률을 갖는 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈는 상기 LED칩으로부터 발산되어 상기 렌즈를 투과하는 광이 상기 렌즈 표면에서 산란되도록, 상기 렌즈의 표면이 거칠기를 갖는 발광다이오드의 제조방법에 있어서,
    상기 거칠기는 에칭(etching) 가공 또는 샌드 블라스트(send blast) 가공 중 선택된 하나의 방법을 통해 형성하는 발광다이오드 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 에칭 가공은 디스펜싱 또는 트랜스퍼 몰딩 공정을 통해 상기 LED칩 상부에 상기 렌즈를 형성한 후, 상기 렌즈 표면에 화학약품 처리를 하여, 상기 렌즈 표면을 부식시켜 형성하는 발광다이오드 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 에칭 가공은 렌즈금형의 내측면에 화학약품 처리를 하여 거칠기를 형성한 뒤, 상기 렌즈금형를 통해 표면에 거칠기를 갖는 상기 렌즈를 형성하는 발광다이오드 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 샌드 블라스트 가공은 디스펜싱 또는 트랜스퍼 몰딩 공정을 통해 상기 LED칩 상부에 상기 렌즈를 형성한 후, 상기 렌즈 표면에 미세분말을 분사하는 샌딩(sending) 처리를 하여, 상기 렌즈 표면에 미세한 흠집을 만드는 발광다이오드 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 샌드 블라스트 가공은 렌즈금형의 내측면에 샌딩(sending) 처리를 하여 거칠기를 형성한 뒤, 상기 렌즈금형을 통해 표면에 거칠기를 갖는 상기 렌즈를 형성하는 발광다이오드 제조방법.
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