KR20170002783A - 발광 다이오드 패키지와 그의 제조 방법, 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정 표시 장치 - Google Patents

발광 다이오드 패키지와 그의 제조 방법, 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 효율이 향상되고 넓은 광 지향각을 갖는 발광 다이오드 패키지와 그의 제조 방법, 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정 표시 장치를 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 광 추출 부재의 광 출광면으로 정의되는 제 1 면과 반대되는 제 2 면에 배치된 발광 다이오드 칩, 광 추출 부재의 제 2 면을 지지하면서 발광 다이오드 칩에 연결된 리드 프레임, 및 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 광의 파장을 다른 파장으로 변환하여 방출하는 파장 변환 부재를 포함할 수 있다.

Description

발광 다이오드 패키지와 그의 제조 방법, 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정 표시 장치{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 발광 다이오드 패키지와 그의 제조 방법, 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(Light Emitting Didoe)는 전기 에너지를 광으로 변환하는 반도체 소자로서 기존의 형광등 또는 백열등을 대체하여 전자제품의 표시부, 각종 표시기구, 및 차량의 조명 장치에 널리 사용되고 있다.
특히, 발광 다이오드는 기존의 형광등에 비해 긴 수명, 빠른 응답특성, 적은 소비전력 및 소형화가 가능하다는 장점으로 인하여 액정 표시 장치의 광원으로 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광 다이오드 패키지는 일정 간격으로 이격되면서 서로 나란한 제 1 및 제 2 리드 전극(10, 20), 제 1 및 제 2 리드 전극(10, 20)의 가장자리 부분에 마련되어 발광 공간을 정의하는 몰드 프레임(30), 전도성 페이스트(45)에 의해 제 1 리드 전극(10) 및/또는 제 2 리드 전극(20)에 본딩되어 발광 공간에 배치된 발광 다이오드 칩(light emitting diode chip; 40), 발광 다이오드 칩(40)의 상면 일측에 마련된 제 1 단자(42)를 제 1 리드 전극(10)에 연결하는 제 1 와이어(50), 발광 다이오드 칩(40)의 상면 타측에 마련된 제 2 단자(42)를 제 2 리드 전극(20)에 연결하는 제 2 와이어(60), 및 발광 다이오드 칩(40)과 제 1 및 제 2 와이어(50, 60)를 덮도록 발광 공간에 충진된 봉지층(encapsulation layer; 70)으로 이루어질 수 있다.
발광 다이오드 칩(40)은 봉지층(70)의 전면(前面)에 마련된 출광면(72)으로 광을 방출하는 에피 칩(Epi Chip)일 수 있으며, 예를 들어, 청색 광을 방출하는 청색 에피 칩일 수 있다. 봉지층(70)은 형광체(Phosphor; 72)를 포함하도록 형성된다.
이러한 종래의 발광 다이오드 패키지는 제 1 및 제 2 리드 전극(10, 20)에 인가되는 구동 전원에 따라 발광 다이오드 칩(40)의 발광에 의해 제 1 컬러 광(CL1) 이 방출되고, 발광 다이오드 칩(40)의 1차 발광에 의해 방출되는 제 1 컬러 광(CL1) 중 일부는 봉지층(70)에 혼합되어 있는 형광체(72)에 의한 광 흡수와 2차 발광에 의해 제 2 컬러 광(미도시)으로 변환되어 봉지층(70)의 출광면(74)으로 방출되고, 제 1 컬러 광(CL1) 중 나머지는 형광체에 의해 산란되어 출광면(74)으로 방출된다. 이에 따라, 종래의 발광 다이오드 패키지는 제 1 컬러 광(CL1)과 제 2 컬러 광의 혼합에 의해 백색 광을 방출하게 된다. 여기서, 제 1 컬러 광(CL1)은 청색 광이 될 수 있으며, 제 2 컬러 광은 황색 광이 될 수 있다.
이와 같은, 종래의 발광 다이오드 패키지는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 발광 다이오드 칩(40)에 의해 발생되는 제 1 컬러 광(CL1)이 제 1 단자(42) 및/또는 제 2 단자(44)와 제 1 및 제 2 와이어(50, 60)에 의해 흡수되어 광 손실이 발생된다.
둘째, 형광체의 2차 발광에 의해 발생되는 제 2 컬러 광 역시 제 1 단자(42) 및/또는 제 2 단자(44)와 제 1 및 제 2 와이어(50, 60)에 의해 흡수되어 광 손실이 발생된다.
셋째, 몰드 프레임의 내측 경사면의 기울기에 따른 광 지향각을 가지기 때문에 넓은 광 지향각을 가지는데 한계가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 광 효율이 향상되고 넓은 광 지향각을 갖는 발광 다이오드 패키지와 그의 제조 방법, 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정 표시 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 광 추출 부재의 광 출광면으로 정의되는 제 1 면과 반대되는 제 2 면에 배치된 발광 다이오드 칩, 광 추출 부재의 제 2 면을 지지하면서 발광 다이오드 칩에 연결된 리드 프레임, 및 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 광의 파장을 다른 파장으로 변환하여 방출하는 파장 변환 부재를 포함할 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 도광판의 입광부에 광을 조사하는 복수의 발광 다이오드 패키지를 갖는 발광 다이오드 어레이를 구비하며, 복수의 발광 다이오드 패키지는 광 추출 부재의 광 출광면으로 정의되는 제 1 면과 반대되는 제 2 면에 배치된 발광 다이오드 칩, 광 추출 부재의 제 2 면을 지지하면서 발광 다이오드 칩에 연결된 리드 프레임, 및 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 광의 파장을 다른 파장으로 변환하여 방출하는 파장 변환 부재를 포함할 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널과 액정 표시 패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛을 가지며, 백라이트 유닛은 도광판의 입광부에 광을 조사하는 복수의 발광 다이오드 패키지를 갖는 발광 다이오드 어레이를 구비하며, 복수의 발광 다이오드 패키지는 광 추출 부재의 광 출광면으로 정의되는 제 1 면과 반대되는 제 2 면에 배치된 발광 다이오드 칩, 광 추출 부재의 제 2 면을 지지하면서 발광 다이오드 칩에 연결된 리드 프레임, 및 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 광의 파장을 다른 파장으로 변환하여 방출하는 파장 변환 부재를 포함할 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명은 다음과 같은 효과 있다.
첫째, 발광 다이오드 칩의 제 1 및 제 2 단자와 전도성 와이어의 광 흡수에 의한 광 손실을 방지함으로써 발광 다이오드 패키지의 광 효율을 향상시키고, 발광 다이오드 패키지의 광 지향각을 넓힐 수 있다.
둘째, 발광 다이오드 패키지의 광 지향각을 넓힘으로써 도광판의 입광부에서 발생되는 핫 스팟 현상을 개선할 수 있으며, 도광판의 입광부와 발광 다이오드 패키지 사이의 간격을 감소시켜 입광부 베젤 폭을 감소시킬 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 선 II-II'의 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 일 예에 따른 광 추출 부재를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 다른 예에 따른 광 추출 부재를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 3에 도시된 발광 다이오드 칩을 설명하기 위한 사시도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 전면 휘도를 나타내는 시뮬레이션 도면이다.
도 8b는 비교 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 전면 휘도를 나타내는 시뮬레이션 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 예에 따른 백라이트 유닛의 일부 단면을 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 발광 다이오드 어레이와 도광판을 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 선 III-III'의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 선 VI-VI'의 단면도이다.
도 16a 내지 도 16h는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법에서, 광 추출 부재의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지와 그의 제조 방법, 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정 표시 장치의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 선 I-I'의 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 선 II-II'의 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는 광 추출 부재(110), 발광 다이오드 칩(120), 리드 프레임(130), 및 파장 변환 부재(140)를 포함한다.
상기 광 추출 부재(110)는 발광 다이오드 칩(120)으로부터 방출되는 광을 광 출광면, 즉 외부로 출광시킨다. 일 예에 따른 광 추출 부재(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 면(111), 제 1 면(111)과 반대되는 제 2 면(113), 및 적어도 2개의 측벽(115, 116)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 면(111)은 광 출광면으로 정의되는 것으로, 제 1 크기를 갖는다. 상기 제 2 면(113)은 제 1 면(111)의 제 1 크기보다 작은 제 2 크기를 갖는다.
상기 적어도 2개의 측벽(115, 116)은 상기 제 1 면(111)과 제 2 면(113) 사이에 경사지게 마련된다. 여기서, 제 1 면(111)과 나란하도록 상기 제 2 면(113)으로부터 연장되는 기준 라인(RL)과 측벽(115, 116) 사이의 각도(θ)는 예각으로 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 발광 다이오드 패키지(100)에 설정된 광 지향각을 만족시키기 위한 각도로 설정될 수 있다.
이와 같은, 일 예에 따른 광 추출 부재(110)는 제 1 크기의 제 1 면(111), 제 1 크기보다 작은 제 2 크기를 갖는 제 2 면(113), 경사진 2개의 단측벽(115), 및 경사진 2개의 장측벽(116)을 갖는 역 피라미드 구조로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 일 예에 따른 광 추출 부재(110)는 발광 다이오드 칩(120)에 인접한 제 2 면(113)으로부터 광 출광면인 제 1 면(111)으로 갈수록 점점 증가하는 단면적을 가짐으로써 발광 다이오드 칩(120)에서 방출되는 광이 외부로 방출되는 광 지향각을 증가시킨다.
일 예에 따른 광 추출 부재(110)는 단측벽(115) 및 장측벽(116) 각각에 마련된 광학 패턴(115a)을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 광학 패턴(115a)은 발광 다이오드 칩(120)으로부터 측벽(115, 116)으로 입사되는 광을 제 1 면(111) 쪽으로 반사시켜 제 1 면(111)의 출광 량을 증가시킨다. 예를 들어, 광학 패턴(115a)은 측벽(115, 116)으로부터 볼록하거나 오목하게 패터닝된 렌즈 패턴과 프리즘 패턴일 수 있다.
상기 광 추출 부재(110)는 투명한 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 실리콘 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 광 추출 부재(110)는 발광 다이오드 칩(120)으로부터 입사되는 광을 내부적으로 반사 및 굴절시켜 광 출광면을 통해 파장 변환 부재(140)에 입사시킨다.
일 예에 따른 광 추출 부재(110)는 제 2 면(113)에 마련된 홈부(117)를 더 포함한다. 상기 홈부(117)는 일정한 깊이를 가지도록 제 2 면(113)으로부터 제 1 면(111) 쪽으로 오목하게 마련되고, 발광 다이오드 칩(120)을 수납함과 아울러 발광 다이오드 칩(120)의 각 측면들을 감싼다. 이러한 홈부(117)는 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)에 배치되는 발광 다이오드 칩(120)의 얼라인을 용이하게 하며, 발광 다이오드 칩(120)의 측면 쪽으로 방출되는 광이 측벽(115, 116)에 의해 반사되어 광 출광면 쪽으로 진행될 수 있도록 한다.
다른 예에 따른 광 추출 부재(110)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 면(111), 제 2 면(113), 경사진 2개의 단측벽(115), 및 수직한 2개의 장측벽(116a)을 갖는 등변 사다리꼴 구조를 가질 수 있다. 상기 경사진 2개의 단측벽(115)에는 상기 광학 패턴(115a)이 마련될 수 있다.
다시 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 발광 다이오드 칩(120)은 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)에 배치되어 리드 프레임(130)으로부터 공급되는 구동 전원에 따라 여기 광(excitation light), 즉 제 1 컬러 광을 방출한다. 예를 들어, 상기 발광 다이오드 칩(120)은 청색 광을 방출하는 청색 발광 다이오드 칩일 수 있다.
일 예에 따른 발광 다이오드 칩(120)은, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(121), 버퍼층(122), 제 1 반도체층(123), 활성층(124), 제 2 반도체층(125), 제 1 단자(126), 제 2 단자(127), 및 반사층(128)을 포함한다.
상기 기판(121)은 사파이어(Al2O3), 실리콘카바이트(SiC), 아연산화물(ZnO), 실리콘(Si), 또는 갈륨비소(GaAs) 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 사파이어의 경우, 비교적 GaN계 반도체 물질의 성장이 용이하며 고온에서 안정하기 때문에 청색 또는 녹색 발광소자용 기판으로 주로 사용된다. 이에 따라, 기판(121)은 사파이어 기판일 수 있다. 이러한 기판(121)은 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)에 부착되거나, 제 2 면(113)에 마련된 홈부(117) 바닥면에 부착될 수 있다.
상기 버퍼층(122)은 기판(121)과 제 1 반도체층(123) 간의 격자 상수 차이를 줄이기 위해 기판(121)과 제 1 반도체층(123) 사이에 형성되는 것으로서, GaN 또는 AlN의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 반도체층(123)은 버퍼층(122) 상에 형성되어 활성층(124)에 전자를 제공한다. 일 예에 따른 제 1 반도체층(123)은 n-GaN계 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, n-GaN계 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN 등이 될 수 있다. 여기서, 제 1 반도체층(123)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Si, Ge, Se, Te, 또는 C 등이 사용될 수 있다.
상기 활성층(124)은 제 1 반도체층(123) 상에 형성되어 광을 방출한다. 여기서, 활성층(124)은 제 1 반도체층(123)의 일측 가장자리 부분을 제외한 나머지 부분에 형성된다. 이러한, 활성층(124)은 우물층과 우물층보다 밴드 갭이 높은 장벽층을 갖는 다중 양자 우물(MQW; Multi Quantum Well) 구조를 갖는다. 예를 들어, 청색 발광 다이오드 칩은 InGaN/GaN 등의 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.
상기 제 2 반도체층(125)은 활성층(124) 상에 형성되어 활성층(124)에 정공을 제공한다. 일 예에 따른 제 2 반도체층(125)은 p-GaN계 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, p-GaN 계 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN 등이 될 수 있다. 여기서, 제 2 반도체층(124)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Mg, Zn, 또는 Be 등이 이용될 수 있다.
상기 제 2 반도체층(125) 상에는 투명 전극층(미도시)이 추가로 형성될 수 있다. 상기 투명 전극층은 비교적 높은 에너지 밴드 갭을 갖는 제 2 반도체층(125)과의 접촉저항을 감소시킨다. 이러한 투명 전극층은 활성층(124)에서 생성되는 광이 상부로 방출될 수 있도록 투광성 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 단자(126)는 활성층(123) 상에 형성된다. 여기서, 제 1 단자(126)는 리드 프레임(130)과 마주하는 발광 다이오드 칩(120)의 일면에 마련될 수 있다. 이러한 제 1 단자(126)는 Ti, Cr, Al, 및 Au 중에서 선택된 어느 하나 물질 또는 2이상의 합금 물질로 이루어진 단층 구조 또는 복층 구조로 형성될 수 있다.
상기 제 2 단자(127)는 메사 식각(mesa etching)에 의해 활성층(123)에 의해 덮이지 않고 노출된 제 1 반도체층(123)의 일측 가장자리 부분에 형성된다. 여기서, 제 2 단자(127)는 제 1 단자(126)와 단차지면서 리드 프레임(130)과 마주하도록 발광 다이오드 칩(120)의 일면과 이격되는 타면에 마련된다. 이러한 제 2 단자(127)는 Ti, Cr, Al, 및 Au 중에서 선택된 어느 하나 물질 또는 2이상의 합금 물질로 이루어진 단층 구조 또는 복층 구조로 형성될 수 있다.
상기 반사층(128)은 활성층(123)과 제 1 단자(126) 사이에 개재되어 활성층(123)에서 발생되는 광을 기판(121) 쪽으로 반사시켜 발광 다이오드 칩(120)의 출광 효율을 향상시킨다. 여기서, 반사층(128)은 적어도 하나의 비아 홀을 가지며, 제 1 단자(126)는 반사층(128)을 관통하여, 즉, 비아 홀을 통해 활성층(123)에 전기적으로 연결된다. 일 예에 따른 반사층(128)은 반사 효율의 향상을 위해, 분산 브라그 반사체(Distributed Bragg Reflector) 구조를 가질 수 있으며, SiO2 및 TiO2의 적층 구조를 가질 수 있다. 이러한 반사층(128)은 100nm 이하의 두께로 형성될 수 있다.
이와 같은, 일 예에 따른 발광 다이오드 칩(120)은 상하 반전된 형태를 가지도록 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)에 마련된 홈부(117)에 삽입된다. 즉, 일 예에 따른 발광 다이오드 칩(120)의 기판(121)은 광 추출 부재(110)의 홈부(117)에 삽입되어 접착 부재(119)에 의해 홈부(117)의 바닥면에 부착될 수 있다. 이에 따라, 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 및 제 2 단자(126, 127) 각각은 광 추출 부재(110)의 홈부(117)에 의해 외부로 노출된다.
상기 리드 프레임(130)은 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)을 지지하고 발광 다이오드 칩(120)에 연결된다. 이러한 리드 프레임(130)은 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 및 제 2 단자(126, 127)에 구동 전원을 공급한다. 일 예에 따른 리드 프레임(130)은 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)과 마주하도록 서로 이격되면서 나란한 제 1 및 제 2 리드 전극(132, 134)을 포함한다.
상기 제 1 리드 전극(132)은 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 단자(126)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제 1 리드 전극(132)은 전도성 페이스트(133)를 이용한 다이 본딩 공정(die bonding process)에 의해 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 단자(126)에 전기적으로 연결된다. 제 1 리드 전극(132)은 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113) 일측과 발광 다이오드 칩(120)을 지지하고, 외부로부터 공급되는 제 1 구동 전원을 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 단자(126)에 공급한다. 여기서, 본 발명은 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 단자(126)를 제 2 단자(127)보다 상대적으로 넓은 크기로 형성하고, 다이 본딩 공정을 통해 제 1 리드 전극(132)과 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 단자(126)을 전기적으로 연결함으로써 발광 다이오드 칩(120)의 활성층(123)에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있으며, 발광 다이오드 칩(120)과 리드 프레임(130) 간의 부착력을 증가시킬 수 있다.
상기 제 2 리드 전극(134)은 발광 다이오드 칩(120)의 제 2 단자(127)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제 2 리드 전극(134)은 전도성 와이어(135)를 이용한 리버스 와이어 본딩 공정(reverse wire bonding process)에 의해 발광 다이오드 칩(120)의 제 2 단자(127)에 전기적으로 연결된다. 이러한 제 2 리드 전극(134)은 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113) 타측을 지지하고, 외부로부터 공급되는 제 2 구동 전원을 발광 다이오드 칩(120)의 제 2 단자(127)에 공급한다.
상기 리버스 와이어 본딩 공정은 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113) 아래에서 서로 나란한 제 1 및 제 2 리드 전극(132, 134) 사이에 마련된 와이어링 공간에 전도성 와이어(135)를 배치하고, 전도성 와이어(135)의 일단을 제 2 리드 전극(134)에 본딩한 다음, 전도성 와이어(135)의 타단을 발광 다이오드 칩(120)의 제 2 단자(127)에 본딩함으로써 전도성 와이어(135)를 통해 발광 다이오드 칩(120)의 제 2 단자(127)과 제 2 리드 전극(134)을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 리드 전극(132, 134)은 발광 다이오드 칩(120)의 방열을 위해, 열전도율이 높은 Al 또는 Ag/Cu로 이루어질 수 있다.
추가적으로, 상기 전도성 와이어(135)에는 반사 물질이 코팅되어 있을 수 있다. 이러한 반사 물질은 전도성 와이어(135)에 입사되는 광을 반사시킴으로써 전도성 와이어(135)의 광 흡수로 인한 광 손실을 최소화한다. 여기서, 반사 물질은 반사성 수지, 예를 들어 화이트 실리콘 또는 화이트 페이스트 UV 수지로 이루어질 수 있다. 나아가, 상기 반사 물질은 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 단자(126) 및/또는 제 2 단자(127)에도 코팅됨으로써 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 단자(126) 및/또는 제 2 단자(127)의 광 흡수로 인한 광 손실을 최소화한다.
한편, 상기 제 2 리드 전극(134)은 와이어 본딩 공정 대신에 제 1 리드 전극(132)과 동일한 다이 본딩 공정에 의해 발광 다이오드 칩(120)의 제 2 단자(127)에 연결될 수도 있지만, 이를 위해서는 발광 다이오드 칩(120)의 구조가 변경되어야 한다. 즉, 제 2 리드 전극(134)과 발광 다이오드 칩(120)의 제 2 단자(127)를 다이 본딩하기 위해서는 제 2 단자(127)를 제 1 단자(126)의 높이까지 형성하기 위한 추가 공정이 필요하고, 동일 평면 상에 위치한 제 1 및 제 2 단자(126, 127)를 절연하는 절연막을 추가로 형성하는 공정이 필요하게 된다. 이에 따라, 본 발명은 다이 본딩 공정과 와이어 본딩 공정을 선택적으로 이용하는 하이브리드 본딩 공정을 통해 발광 다이오드 칩(120)의 특별한 구조 변경 없이 발광 다이오드 칩(120)을 리드 프레임(130)에 전기적으로 연결함으로써 발광 다이오드 칩(120)을 리드 프레임(130) 간의 접착력과 방열 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 파장 변환 부재(140)는 발광 다이오드 칩(120)으로부터 방출되는 광의 파장을 다른 파장으로 변환하여 방출한다. 즉, 파장 변환 부재(140)는 광 추출 부재(110)의 제 1 면(111), 보다 구체적으로는 광 출광면에 부착되고, 형광 물질(142)을 통해 광 추출 부재(110)로부터 입사되는 제 1 컬러 광을 흡수하여 파장이 변환된 제 2 컬러 광을 방출함으로써 발광 다이오드 패키지(100)에서 제 1 및 제 2 컬러 광의 혼합에 의해 백색 광이 방출되도록 한다. 여기서, 상기 파장 변환 부재(140)는 광 추출 부재(110)의 제 1 면(111) 전체에 부착되기 때문에 광 추출 부재(110)로부터 입사되는 광을 전면 방향 및 측면 방향으로 출광시킴으로써 발광 다이오드 패키지(100)의 광 지향각을 더욱 증가시킨다. 또한, 형광 물질(142)은 광 추출 부재(110)에 포함되지 않고 파장 변환 부재(140)에 포함되기 때문에 본 발명은 파장 변환 부재(140)에서 균일한 제 2 컬러 광을 방출할 수 있고, 이를 통해 발광 다이오드 패키지(100)에서 균일한 백색 광을 방출할 수 있다.
일 예에 따른 파장 변환 부재(140)는 형광 물질(142)을 포함하는 형광체 시트일 수 있다. 상기 형광체 시트는 광 추출 부재(110)의 제 1 면(111)에 부착되어 발광 다이오드 칩(120)으로부터 방출되어 광 추출 부재(110)의 내부 반사 및 굴절을 통해 입사되는 제 1 컬러 광을 흡수하고 재발광하여 제 2 컬러 광을 방출한다. 예를 들어, 발광 다이오드 칩(120)이 430nm 내지 480nm의 청색 파장을 발광하는 청색 발광 다이오드 칩일 경우, 형광체 시트는 청색 파장의 광에 의해 여기되어 방출되는 파장이 황색(yellow)인 황색 형광 물질을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 형광체 시트는 형광 물질(142)을 포함하는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지 등의 투명한 접착제로 제작되어 광 추출 부재(110)의 제 1 면(111)에 부착되거나 코팅될 수 있다.
다른 예에 따른 형광체 시트는 세라믹과 형광 물질의 혼합물을 소결하여 시트 형상으로 제작되어 광 추출 부재(110)의 제 1 면(111)에 부착될 수 있다.
추가적으로, 파장 변환 부재(140)는 한 종류의 형광 물질(142)뿐 아니라, 필요에 따라 공지된 다양한 파장변환용 형광 물질이 추가로 혼합될 수도 있다.
다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는 광 반사 부재(150)를 더 포함할 수 있다.
일 예에 따른 광 반사 부재(150)는 광 추출 부재(110)의 단측벽(115) 및 장측벽(116)을 둘러싸도록 마련되어 광 추출 부재(110)의 측벽(115, 116)으로 입사되는 광을 반사시킴으로써 광 추출 부재(110)의 광 손실을 방지하여 광 추출 부재(110)의 광 추출 효율을 증가시킨다.
다른 예에 따른 광 반사 부재(150)는 광 추출 부재(110)의 단측벽(115)을 둘러싸도록 마련되어 광 추출 부재(110)의 단측벽(115)으로 입사되는 광을 반사시킴으로써 광 추출 부재(110)의 광 손실을 방지하여 광 추출 부재(110)의 광 추출 효율을 증가시킨다.
상기 광 반사 부재(150)는 화이트 실리콘 또는 화이트 페이스트 UV 수지로 이루어질 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는 밀봉 부재(160)를 더 포함할 수 있다.
상기 밀봉 부재(160)는 리버스 와이어 본딩 공정을 위해 서로 이격된 제 1 및 제 2 리드 전극(132, 134) 사이에 마련된 와이어링 공간에 충진되어 상기 와이어링 공간 및 전도성 와이어(135)를 밀봉한다. 이러한 밀봉 부재(160)는 상기 와이어링 공간에 대한 수분 침투를 방지하면서 전도성 와이어(135)를 은폐시킨다. 일 예에 따른 밀봉 부재(160)는 에폭시(epoxy), 즉 화이트 에폭시로 이루어질 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는, 리드 프레임(130)을 통해 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 및 제 2 단자(126, 217)에 구동 전원이 인가되면, 발광 다이오드 칩(120)의 발광에 의해 백색 광을 외부로 방출한다. 즉, 발광 다이오드 칩(120)이 발광하게 되면, 발광 다이오드 칩(120)으로부터 방출되는 제 1 컬러 광은 형광 물질을 포함하지 않는 광 추출 부재(110)의 내부 반사 및 굴절되어 광 추출 부재(110)의 광 출광면을 통해 파장 변환 부재(140)에 입사되고, 파장 변환 부재(140)에 입사되는 일부의 제 1 컬러 광은 파장 변환 부재(140)의 형광 물질에 의해 제 2 컬러 광으로 파장 변환되어 외부로 출광되고, 파장 변환 부재(140)에 입사되는 나머지 제 1 컬러 광은 파장 변환 부재(140)를 그대로 통과하여 외부로 출광된다. 이에 따라, 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는 파장 변환 부재(140)의 상면과 측면으로부터 외부로 출광되는 제 1 컬러 광과 제 2 컬러 광의 혼합에 의해 백색 광을 방출하게 된다.
도 8a는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 전면 휘도를 나타내는 시뮬레이션 도면이며, 도 8b는 비교 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 전면 휘도를 나타내는 시뮬레이션 도면이다.
먼저, 상기 시뮬레이션에서 1mm 크기의 발광 다이오드 칩 및 동일한 형광 물질을 갖는 본 발명과 비교 예 각각에 따른 발광 다이오드 패키지를 사용하였다.
도 8a에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 칩(120)에서 방출되는 광이 제 1 및 제 2 단자(126, 127)와 전도성 와이어(135)에 의해 흡수되지 않고 광 추출 부재(110)의 내부 반사 및 굴절을 통해 파장 변환 부재(140)를 통해 외부로 방출됨으로써 상대적으로 넓은 지향각을 갖는 것을 알 수 있다. 이러한 본 발명 에 따른 발광 다이오드 패키지의 경우, 0.8mm의 반치 폭(HW1)을 갖는 것으로 측정되었다.
이와 달리, 도 8b에서 알 수 있듯이, 비교 예에 따른 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 칩에서 방출되는 광이 제 1 및 제 2 단자와 전도성 와이어에 의해 흡수될 뿐만 아니라 몰드 프레임의 내측 경사면의 기울기에 따라 상대적으로 좁은 광 지향각을 갖는 것을 알 수 있다. 이러한 비교 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 경우, 0.6mm의 반치 폭(HW2)을 갖는 것으로 측정되었다.
이상과 같은, 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는 발광 다이오드 칩(120)의 기판(121)이 광 출광면을 갖는 광 추출 부재(110)의 하면에 부착되고, 광 추출 부재(110)의 광 출광면에 파장 변환 부재(140)가 마련됨으로써 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 및 제 2 단자(126, 127)와 전도성 와이어(135)의 광 흡수에 의한 광 손실이 방지되어 광 효율이 향상되면서 넓은 광 지향각을 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도로서, 이는 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지에서 발광 다이오드 칩을 2개로 구성한 것이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지(200)는 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2), 제 1 및 제 2 발광 다이오드 칩(120-1, 120-2), 리드 프레임(230), 및 파장 변환 부재(240)를 포함한다.
상기 제 1 광 추출 부재(110-1)는 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)으로부터 방출되는 광을 광 출광면, 즉 외부로 출광시킨다. 일 예에 따른 제 1 광 추출 부재(110-1)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 면(111), 제 1 면(111)과 반대되는 제 2 면(113), 및 적어도 2개의 측벽(115, 116)을 포함하는 것으로, 이는 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 광 추출 부재(110)와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 2 광 추출 부재(110-2)는 제 1 광 추출 부재(110-1)의 일측 단측벽에 접하도록 제 1 광 추출 부재(110-1)의 장축 길이 방향(x)을 따라 나란하게 배치된다. 이러한 제 2 광 추출 부재(110-2)는 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)으로부터 방출되는 광을 광 출광면, 즉 외부로 출광시킨다. 일 예에 따른 제 2 광 추출 부재(110-2)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 면(111), 제 1 면(111)과 반대되는 제 2 면(113), 및 적어도 2개의 측벽(115, 116)을 포함하는 것으로, 이는 상기 제 1 광 추출 부재(110-1)의 일측 단측벽에 접하도록 배치되는 것을 제외하고는 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각은 제 2 면(111)으로부터 오목하게 마련된 홈부(117)를 포함한다.
상기 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)은 제 1 광 추출 부재(110-1)의 제 2 면(113)에 배치되어 리드 프레임(130)으로부터 공급되는 구동 전원에 따라 여기 광(excitation light), 즉 제 1 컬러 광을 방출하는 것을 제외하고는 이는 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 발광 다이오드 칩(120)과 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)은 제 1 광 추출 부재(110-1)의 제 2 면(113)에 마련된 홈부(117)에 삽입 배치될 수 있다. 이때, 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)의 기판(121)은 홈부(117)의 바닥면에 부착될 수 있다.
상기 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)은 제 2 광 추출 부재(110-2)의 제 2 면(113)에 배치되어 리드 프레임(130)으로부터 공급되는 구동 전원에 따라 여기 광(excitation light), 즉 제 1 컬러 광을 방출하는 것을 제외하고는 이는 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 발광 다이오드 칩(120)과 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)은 제 2 광 추출 부재(110-2)의 제 2 면(113)에 마련된 홈부(117)에 삽입 배치될 수 있다. 이때, 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)의 기판(121)은 홈부(117)의 바닥면에 부착될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 발광 다이오드 칩(120-1, 120-2) 사이의 피치(pitch)는 발광 다이오드 패키지(200)에 설정된 광 지향각에 대응되도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드 패키지(200)의 광 지향각은 제 1 및 제 2 발광 다이오드 칩(120-1, 120-2) 사이의 피치가 증가할수록 증가할 수 있다.
상기 리드 프레임(230)은 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각의 제 2 면(113)을 지지하고 제 1 및 제 2 발광 다이오드 칩(120-1, 120-2)에 연결된다. 즉, 상기 리드 프레임(230)은 제 1 및 제 2 발광 다이오드 칩(120-1, 120-2)에 연결되어 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각의 제 2 면(113)을 덮는다. 이러한 리드 프레임(230)은 제 1 및 제 2 발광 다이오드 칩(120-1, 120-2) 각각의 제 1 및 제 2 단자(126, 127)에 구동 전원을 공급한다. 일 예에 따른 리드 프레임(230)은 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)과 마주하도록 서로 이격되면서 나란한 제 1 내지 제 3 리드 전극(232, 234, 236)을 포함한다.
상기 제 1 리드 전극(232)은 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)의 제 1 단자(126)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제 1 리드 전극(232)은 전도성 페이스트를 이용한 다이 본딩 공정(die bonding process)에 의해 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)의 제 1 단자(126)에 전기적으로 본딩되는 것을 제외하고는 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제 1 리드 전극(132)과 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 2 리드 전극(234)은 제 1 와이어링 공간을 사이에 두고 제 1 리드 전극(232)과 나란하도록 배치되어 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)의 제 1 단자(126)에 전기적으로 연결되면서 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)의 제 2 단자(127)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제 2 리드 전극(234)은 전도성 페이스트를 이용한 다이 본딩 공정(die bonding process)에 의해 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)의 제 1 단자(126)에 전기적으로 본딩되고, 제 1 전도성 와이어(135a)를 이용한 리버스 와이어 본딩 공정(reverse wire bonding process)에 의해 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)의 제 2 단자(127)에 전기적으로 연결된다.
상기 제 3 리드 전극(236)은 제 2 와이어링 공간을 사이에 두고 제 2 리드 전극(234)과 나란하도록 배치되어 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)의 제 2 단자(127)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제 3 리드 전극(236)은 제 2 전도성 와이어(135b)를 이용한 리버스 와이어 본딩 공정(reverse wire bonding process)에 의해 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)의 제 2 단자(127)에 전기적으로 연결된다.
추가적으로, 상기 제 1 및 제 2 전도성 와이어(135a, 125b) 각각에는 반사 물질이 코팅되어 있을 수 있다. 나아가, 상기 반사 물질은 제 1 및 제 2 발광 다이오드 칩(120-1, 120-2) 각각의 제 1 단자(126) 및/또는 제 2 단자(127)에도 코팅될 수 있다.
상기 파장 변환 부재(240)는 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각의 제 1 면(111), 즉 광 출광면 전체에 부착된다. 이러한 파장 변환 부재(240)는 형광 물질(142)을 포함하도록 형성되고, 형광 물질(142)을 통해 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2)의 광 출광면을 통해 입사되는 제 1 컬러 광을 흡수하여 파장이 변환된 제 2 컬러 광을 방출한다. 이러한 파장 변환 부재(240)는 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각의 제 1 면(111)을 모두 덮도록 배치되는 것을 제외하고는, 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 파장 변환 부재(140)와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지(200)는 광 반사 부재(250)를 더 포함할 수 있다.
상기 광 반사 부재(250)는 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각의 단측벽(115)을 둘러싸거나, 단측벽(115) 및 장측벽(미도시)을 둘러싸도록 마련된다. 즉, 광 반사 부재(250)는 외부로 노출되는 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각의 측벽을 덮도록 형성됨과 아울러 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 사이의 공간을 밀봉하도록 형성된다. 이러한 광 반사 부재(250)는 되어 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각으로 입사되는 광을 반사시킴으로써 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각의 광 추출 효율을 증가시킨다.
추가적으로, 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지(200)는 밀봉 부재(260)를 더 포함할 수 있다.
상기 밀봉 부재(260)는 리버스 와이어 본딩 공정을 위하여, 제 1 및 제 2 리드 전극(232, 234) 사이에 마련된 제 1 와이어링 공간, 및 제 2 및 제 3 리드 전극(234, 236) 사이에 마련된 제 2 와이어링 공간 각각에 충진됨으로써 제 1 및 제 2 와이어링 공간과 제 1 및 제 2 전도성 와이어(135a, 135b)를 밀봉한다. 이러한 밀봉 부재(260)는 제 1 및 제 2 와이어링 공간에 대한 수분 침투를 방지하면서 제 1 및 제 2 전도성 와이어(135a, 135b)를 은폐시킨다. 일 예에 따른 밀봉 부재(260)는 에폭시(epoxy), 즉 화이트 에폭시로 이루어질 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지(200)는 2개의 발광 다이오드 칩(120-1, 120-2)을 포함함으로써 하나의 발광 다이오드 칩(120)을 갖는 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지(100) 대비 상대적으로 증가된 광 지향각을 가질 수 있으며, 제 1 및 제 2 발광 다이오드 칩(120-1, 120-2) 사이의 피치에 의해 파장 변환 부재(140)의 전면 광량 비율과 측면 광량 비율이 원하는 비율로 최적화될 수 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 3개 이상의 광 추출 부재, 3개 이상의 발광 다이오드 칩, 및 3개 이상의 광 추출 부재 각각의 제 1 면을 모두 덮는 파장 변환 부재를 포함할 수 있다. 이 경우, 3개 이상의 발광 다이오드 칩 각각은 전술한 바와 같이, 광 추출 부재 각각의 제 2 면에 배치되거나 광 추출 부재 각각의 제 2 면에 마련된 홈부에 삽입되어 배치되고, 다이 본딩 공정과 리버스 와이어 본딩 공정에 의해 리드 프레임에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도로서, 이는 도 2 내지 도 7에 도시된 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지에서 파장 변환 부재의 배치를 변경하여 구성한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 파장 변환 부재 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 다른 예에 따른 파장 변환 부재(140)는 발광 다이오드 칩(120)으로부터 방출되는 광의 파장을 다른 파장으로 변환하여 광 추출 부재(110)로 방출한다. 즉, 상기 파장 변환 부재(140)는 광 추출 부재(110)와 발광 다이오드 칩(120) 사이에 개재되어 발광 다이오드 칩(120)으로부터 방출되는 제 1 컬러 광을 제 2 컬러 광으로 파장 변환하여 광 추출 부재(110)로 방출한다. 이러한 파장 변환 부재(140)는 발광 다이오드 칩(120)의 기판(121)에 부착되고, 접착 부재(119)에 의해 광 추출 부재(110)의 제 2 면에 마련된 홈부(117)의 바닥면에 부착된다. 여기서, 파장 변환 부재(140)는 전술한 바와 동일한 형광 물질을 포함하는 형광체 시트로 이루어질 수 있다.
상기 파장 변환 부재(140)는 발광 다이오드 칩(120)의 제조 공정시, 기판(121)의 후면에 부착되고, 발광 다이오드 칩(120)의 컷팅 공정시 발광 다이오드 칩(120)과 함께 커팅됨으로써 발광 다이오드 칩(120)의 기판(121)에 마련될 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 또 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지는 전술한 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지와 동일한 효과를 가지면서, 파장 변환 부재(140)를 광 추출 부재(110)에 부착하는 공정이 생략되어 제조 공정이 단순화될 수 있다.
추가적으로, 도 9에 도시된 본 발명의 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지에서, 파장 변환 부재(240)는 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2)의 제 1 면에 부착되지 않고, 제 1 광 추출 부재(110-1)의 제 2 면과 제 1 발광 다이오드 칩(120a) 사이에 개재되고, 제 2 광 추출 부재(110-2)의 제 2 면과 제 2 발광 다이오드 칩(120b) 사이에 개재될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 예에 따른 백라이트 유닛의 일부 단면을 나타내는 단면도이며, 도 12는 도 11에 도시된 발광 다이오드 어레이와 도광판을 나타내는 사시도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 백라이트 유닛(500)은 도광판(510), 발광 다이오드 어레이(520), 반사 시트(530), 및 광학 시트류(540)를 포함한다.
상기 도광판(510)은 적어도 일측면에 마련된 입광부(512)를 포함하도록 사각 플레이트 형태를 갖는다. 이러한 도광판(510)은 입광부(512)로부터 입사되는 광을 상면 방향으로 출사시키기 위한 광학 패턴(미도시)을 포함한다.
상기 발광 다이오드 어레이(520)는 발광 다이오드 패키지를 이용하여 도광판(510)의 입광부(512)에 광을 조사한다. 일 예에 따른 발광 다이오드 어레이(520)는 인쇄 회로 기판(522) 및 복수의 발광 다이오드 패키지(524)를 포함할 수 있다.
상기 인쇄 회로 기판(522)은 도광판(510)의 입광부(512)와 마주보도록 도광판(510)의 일측면에 배치된다. 이러한 인쇄 회로 기판(522)은 복수의 발광 다이오드 패키지(524) 각각의 애노드 단자에 애노드 전원을 공급하기 위한 애노드 전원 라인(미도시)과 복수의 발광 다이오드 패키지(524) 각각의 캐소드 단자에 캐소드 전원을 공급하기 위한 캐소드 전원 라인(미도시)을 포함한다.
상기 복수의 발광 다이오드 패키지(524) 각각은 인쇄 회로 기판(522)에 일정한 간격으로 실장되어 도광판(510)의 입광부(512)에 광을 조사한다. 이러한 복수의 발광 다이오드 패키지(524) 각각은 도 2 내지 도 9를 참조하여 전술한 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(100, 200)와 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 복수의 발광 다이오드 패키지(524) 각각의 리드 프레임(130, 230; 도 2 또는 도 9 참조)은 표면 실장 기술에 의해 인쇄 회로 기판(522)의 애노드 전원 라인과 캐소드 전원 라인에 각각 연결된다. 이에 따라, 복수의 발광 다이오드 패키지(524) 각각은 애노드 전원과 캐소드 전원에 의해 발광하여 도광판(510)의 입광부(512)에 광을 조사한다.
상기 반사 시트(530)는 도광판(510)의 하부를 덮도록 배치된다. 이러한 반사 시트(530)는 도광판(510)의 하면을 통과하여 입사되는 광을 도광판(510)의 내부 쪽으로 반사시킴으로써 광의 손실을 최소화한다.
상기 광학 시트류(540)는 도광판(510)의 상에 배치되어 도광판(510)으로부터 출사되는 광의 휘도 특성을 향상시키는 역할을 한다. 예를 들어, 광학 시트류(540)는 하부 확산 시트, 프리즘 시트, 및 상부 확산 시트를 포함하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 확산 시트, 프리즘 시트, 이중 휘도 강화 필름(dual brightness en-hancement film), 및 렌티귤러 시트 중에서 선택된 2개 이상의 적층 조합으로 이루어질 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 일 예에 따른 백라이트 유닛(500)은 복수의 발광 다이오드 패키지(524) 각각이 향상된 광 효율과 넓은 광 지향각을 가짐으로써 도광판(510)의 입광부(512)에서 발생되는 핫 스팟 현상이 최소화될 수 있으며, 광 효율이 향상될 수 있고, 이로 인하여, 도광판(10)의 입광부(12)와 발광 다이오드 패키지(22) 사이의 간격이 감소되어 입광부 베젤 폭이 감소될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 백라이트 유닛(500)은 복수의 발광 다이오드 패키지(524) 각각의 넓은 광 지향각으로 인하여 필요로 하는 발광 다이오드 패키지(524)의 개수가 감소되어 제조 비용이 감소될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 예에 따른 백라이트 유닛(500)은 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 광 경로 변경 부재(550)를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 광 경로 변경 부재(550) 각각은 복수의 발광 다이오드 패키지(524) 사이사이마다 배치되도록 인쇄 회로 기판(522)에 부착된다. 예를 들어, 복수의 광 경로 변경 부재(550) 각각은 인접한 제 1 및 제 2 발광 다이오드 패키지(524) 각각의 측면, 예를 들어 파장 변환 부재(140)의 측면으로 출광되어 입사되는 광의 진행 경로를 도광판(510)의 입광부(512) 쪽으로 변환함으로써 도광판(510)의 입광부(512)에서의 핫 스팟 현상을 더욱 방지한다.
일 예에 따른 복수의 광 경로 변경 부재(550) 각각은 접착 부재(560)에 의해 인쇄 회로 기판(522)에 부착되는 하면(551), 상기 제 1 발광 다이오드 패키지(524)의 측면으로부터 출광되어 입사되는 광을 도광판(510)의 입광부(512) 쪽으로 반사시키는 제 1 반사면(552), 및 제 2 발광 다이오드 패키지(524)의 측면으로부터 출광되어 입사되는 광을 도광판(510)의 입광부(512) 쪽으로 반사시키는 제 2 반사면(554)을 포함한다. 이러한 복수의 광 경로 변경 부재(550) 각각은 제 1 및 제 2 반사면(554)이 하면(551)으로부터 동일한 각도로 경사진 삼각 형태의 단면을 가질 수 있다.
복수의 광 경로 변경 부재(550) 각각의 높이는 인접한 제 1 및 제 2 발광 다이오드 패키지(524) 각각의 측면으로부터 입사되는 광을 도광판(510)의 입광부(512)로 진행시키면서 도광판(510)의 입광부(512)에서의 핫 스팟 현상을 방지하기 위하여 발광 다이오드 패키지(524)의 높이와 동일하거나 높게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 삼각 형태의 단면을 갖는 광 경로 변경 부재(550)의 꼭지점은 발광 다이오드 패키지(524)의 높이와 동일한 수평 선상에 위치하거나 발광 다이오드 패키지(524)의 높이보다 더 높게 위치할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 15는 도 14에 도시된 선 VI-VI'의 단면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(610), 백라이트 유닛(620), 가이드 프레임(630), 수납 케이스(640), 패널 구동 회로부(650), 외곽 커버(660), 및 전면 부분 커버(670)를 포함한다.
상기 액정 표시 패널(610)은 액정층을 사이에 두고 대향 합착된 하부 기판(611)과 상부 기판(613)으로 구성되며, 백라이트 유닛(620)으로부터 조사되는 광을 이용하여 소정의 영상을 표시한다.
상기 하부 기판(611)은 박막 트랜지스터 어레이 기판으로서, 복수의 게이트 라인(미도시)과 복수의 데이터 라인(미도시)에 의해 교차되는 화소 영역마다 형성된 복수의 화소(미도시)를 포함한다. 각 화소는 게이트 라인과 데이터 라인에 접속된 박막 트랜지스터(미도시), 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극, 및 화소 전극에 인접하도록 형성되어 공통 전압이 공급되는 공통 전극을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 하부 기판(611)의 하측 가장자리 부분에는 각 신호 라인에 접속되어 있는 패드부(미도시)가 마련되고, 상기 패드부는 패널 구동부(650)와 연결된다. 또한, 상기 하부 기판(611)의 좌측 또는/및 우측 가장자리 부분에는 액정 표시 패널(610)의 게이트 라인에 게이트 신호를 공급하기 위한 게이트 구동 회로(미도시)가 형성되어 있다. 게이트 구동 회로는 각 게이트 라인에 접속되도록 각 화소의 박막 트랜지스터 제조 공정과 함께 형성된다.
상기 상부 기판(613)은 하부 기판(611)에 형성된 각 화소 영역에 중첩되는 개구 영역을 정의하는 화소 정의 패턴, 및 개구 영역에 형성된 컬러 필터를 포함한다. 이러한 상부 기판(613)은 실런트(sealant)에 의해 액정층을 사이에 두고 하부 기판(611)과 대향 합착되어 하부 기판(611)의 패드부를 제외한 나머지 하부 기판(611)의 전체를 덮는다.
상기 하부 기판(611)과 상부 기판(613) 중 적어도 하나는 액정의 프리틸트 각을 설정하기 위한 배향막(미도시)이 형성된다. 상기 액정층은 하부 기판(611) 및 상부 기판(613) 사이에 개재되는 것으로, 각 화소마다 화소 전극에 인가되는 데이터 전압과 공통 전압에 의해 형성되는 횡전계에 따라 액정 분자들이 수평 방향으로 배열되는 액정으로 이루어진다.
상기 하부 기판(611)의 후면에는 제 1 편광축을 갖는 하부 편광 부재(615)가 부착되어 있고, 상기 상부 기판(613)의 전면(前面)에는 제 1 편광축과 교차하는 제 2 편광축을 갖는 상부 편광 부재(617)이 부착되어 있다.
이와 같은, 액정 표시 패널(610)은 각 화소별로 인가되는 데이터 전압과 공통 전압에 의해 각 화소마다 형성되는 전계에 따라 액정층을 구동함으로써 액정층의 광 투과율에 따라 소정의 컬러 영상을 표시하게 된다.
상기 백라이트 유닛(620)은 액정 표시 패널(610)의 후면에 광을 조사한다. 일 예에 따른 백라이트 유닛(620)은 도광판(510), 발광 다이오드 어레이(520), 반사 시트(530), 및 광학 시트류(540)를 포함하는 것으로, 이러한 백라이트 유닛(620)은 도 11 내지 도 13에 도시된 백라이트 유닛(500)과 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 가이드 프레임(630)은 사각띠 형태로 형성되어 액정 표시 패널(610)의 후면 가장자리 부분을 지지된다. 이러한 가이드 프레임(630)은 액정 표시 패널(610)의 후면 가장자리 부분을 지지하는 패널 지지부, 및 패널 지지부로부터 수직하게 형성되어 수납 케이스(640)의 각 측면을 감싸는 가이드 측벽을 포함한다. 여기서, 가이드 프레임(640)의 패널 지지부는 양면 테이프, 열 경화성 수지, 또는 광 경화성 수지와 같은 접착 부재(635)를 통해 액정 표시 패널(610)의 후면 가장자리 부분과 물리적으로 결합될 수 있다.
상기 수납 케이스(640)는 백라이트 유닛(620)을 수납하고, 가이드 프레임(630)을 지지한다. 일 예에 따른 수납 케이스(640)는 백라이트 유닛(620)을 지지하는 바닥면, 및 바닥면의 끝단으로부터 수직하게 벤딩되어 가이드 프레임(630)의 패널 지지부를 지지하는 케이스 측벽을 포함할 수 있다. 상기 수납 케이스(640)의 케이스 측벽 중 도광판(510)의 입광부에 대응되는 케이스 측벽에는 상기 발광 다이오드 어레이(520)의 인쇄 회로 기판(522)이 부착될 수 있다.
상기 패널 구동 회로부(650)는 하부 기판(611)에 마련된 패드부에 연결되어 액정 표시 패널(610)의 각 화소를 구동함으로써 액정 표시 패널(610)에 소정의 컬러 영상을 표시한다. 일 예에 따른 패널 구동 회로부(650)는 복수의 연성 회로 필름(651), 데이터 구동 집적 회로(653), 표시용 인쇄 회로 기판(655), 및 타이밍 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 복수의 연성 회로 필름(651) 각각은 필름 부착 공정에 의해 하부 기판(611)의 패드부와 표시용 인쇄 회로 기판(655)에 부착되는 것으로, TCP(Tape Carrier Package) 또는 COF(Chip On Flexible Board 또는 Chip On Film)로 이루어질 수 있다. 이러한 복수의 연성 회로 필름(651) 각각은 액정 표시 패널(610)의 하측 가장자리를 둘러싸도록 벤딩되어 가이드 프레임(630)의 후면에 배치된다.
상기 데이터 구동 집적 회로(653)는 복수의 연성 회로 필름(651) 각각에 실장되어 연성 회로 필름(651)를 통해 패드부에 연결된다. 이러한 데이터 구동 집적 회로(653)는 타이밍 제어부로부터 공급되는 화소별 화소 데이터와 데이터 제어 신호를 수신하고, 데이터 제어 신호에 따라 화소별 화소 데이터를 아날로그 형태의 데이터 신호로 변환하여 패드부를 통해 해당하는 데이터 라인에 공급한다.
상기 표시용 인쇄 회로 기판(655)은 복수의 연성 회로 필름(651)에 연결된다. 표시용 인쇄 회로 기판(655)은 액정 표시 패널(610)의 각 화소에 영상을 표시하기 위해 필요한 신호를 데이터 구동 집적 회로(653) 및 게이트 구동 회로에 제공하는 역할을 한다. 이를 위해, 표시용 인쇄 회로 기판(655)에는 각종 신호 배선, 각종 전원 회로(미도시), 및 메모리 소자(미도시) 등이 실장된다.
상기 타이밍 제어부는 표시용 인쇄 회로 기판(655)에 실장되어 외부의 구동 시스템(미도시)으로부터 공급되는 타이밍 동기 신호에 응답해 구동 시스템으로부터 입력되는 디지털 영상 데이터를 액정 표시 패널(610)의 화소 배치 구조에 알맞도록 정렬하여 화소별 화소 데이터를 생성하고, 생성된 화소별 화소 데이터를 데이터 구동 집적 회로(653)에 제공한다. 또한, 타이밍 제어부는 타이밍 동기 신호에 기초해 데이터 제어 신호와 게이트 제어 신호 각각을 생성하여 데이터 구동 집적 회로(653) 및 게이트 구동 회로 각각의 구동 타이밍을 제어한다.
부가적으로, 상기 타이밍 제어부는 에지형 로컬 디밍 기술을 통해 백라이트 유닛(620)의 발광 다이오드 패키지들(524)을 부분적으로 제어함으로써 액정 표시 패널(610)의 영역별 휘도를 개별적으로 제어할 수도 있다.
상기 외곽 커버(660)는 액정 표시 장치의 최외곽 후면과 측면을 구성하는 것으로, 수납 케이스(640)의 후면을 지지하면서 가이드 프레임(630)과 액정 표시 패널(610)의 각 측면을 둘러싼다. 이를 위해, 외곽 커버(660)는 수납 케이스(640)의 후면을 지지하는 커버 플레이트, 및 커버 플레이트의 끝단으로부터 수직하게 벤딩되어 가이드 프레임(630)과 액정 표시 패널(610)의 각 측면을 둘러싸는 커버 측벽을 포함한다. 여기서, 커버 측벽의 상측부는 액정 표시 패널(610)의 전면(前面)을 제외한 액정 표시 패널(610)의 각 측면을 둘러쌈으로써 액정 표시 패널(610)의 전면(前面) 전체를 액정 표시 장치의 전방으로 노출시킨다.
추가적으로, 상기 패널 구동 회로부(650)와 연결되는 액정 표시 패널(610)의 하측 가장자리 부분을 제외한 나머지 상측과 좌우측 가장자리 부분은 별도의 기구물에 의해 가려지지 않기 때문에 액정 표시 패널(610)의 상측면과 좌측면 및 우측면에서 발생되는 빛샘과 측면 보호를 위해 액정 표시 패널(610)의 상측면과 좌측면 및 우측면에는 일정 두께의 측면 실링 부재(미도시)가 추가로 마련될 수 있다. 상기 측면 실링 부재는 열 경화성 또는 광 경화성 수지로 이루어져 액정 표시 패널(610)의 상측면과 좌측면 및 우측면에 일정 두께로 도포하는 도포 공정과 도포 공정 직후에 수행되는 경화 공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 전면 부분 커버(670)는 액정 표시 패널(610)의 하측 가장자리 부분을 덮도록 외곽 커버(660)와 조립된다. 즉, 패널 구동 회로부(650)와 연결된 액정 표시 패널(610)의 패드부는 상기 외곽 커버(660)에 의해 가려지지 않고 액정 표시 장치의 전방에 노출된다. 상기 전면 부분 커버(670)는 액정 표시 패널(610)의 하측 가장자리 부분, 패드부, 패널 구동 회로부(650), 및 외곽 커버(660)의 커버 측벽을 덮음으로써 액정 표시 패널(610)의 패드부와 패널 구동 회로부(650)를 은폐시킨다. 이에 따라, 본 발명은 전면 부분 커버(670)에 의해 덮이는 액정 표시 패널(610)의 하측 가장자리 부분을 제외한 나머지 액정 표시 패널(610)의 전면(前面)을 단차 없는 평면으로 구현함으로써 액정 표시 장치의 미감을 개선할 수 있다.
이와 같은, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 백라이트 유닛(620)에 포함된 발광 다이오드 패키지(524)의 향상된 광 효율과 넓은 광 지향각으로 인하여 도광판(510)의 입광부(512)에서 핫 스팟 현상이 최소화됨으로써 화질이 향상될 수 있으며, 액정 표시 패널(610)의 하측 가장자리 부분을 제외한 나머지 액정 표시 패널(610)의 상면이 외부로 노출됨에 따라 향상된 미감을 갖는다.
도 16a 내지 도 16h는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면으로서, 이는 도 2 내지 도 7에 도시된 본 발명의 일 예에 따른 발광 다이오드 패키지에 대한 제조 방법일 수 있다.
도 16a 내지 도 16h를 참조하여, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 16a에 도시된 바와 같이, 스테이지(710) 상에 광 추출 부재용 물질(110a)을 도포한다. 여기서, 광 추출 부재용 물질(110a)는 실리콘, 예를 들어, 화이트 클리어 실리콘일 수 있다.
이어서, 도 16b에 도시된 바와 같이, 금형(730)을 이용하여 광 추출 부재용 물질(110a)을 성형함으로써 제 1 크기의 제 1 면(111)과 제 1 크기보다 작은 제 2 크기를 갖는 제 2 면(113) 및 경사진 적어도 2개의 측벽(115)을 포함하는 광 추출 부재(110)를 제작한다. 예를 들어, 광 추출 부재(110)는 피라미드 구조 또는 등변 사다리꼴 구조를 가질 수 있다. 상기 금형(730)은 광 추출 부재(110)의 형상 구조와 반대되는 형상 구조를 갖는 피라미드 구조 또는 등변 사다리꼴 구조를 갖는 패턴부(732)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 패턴부(732)는 광 추출 부재(110)의 제 1 면(111)과 동일한 크기를 갖는 개구부, 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)과 동일한 크기를 갖는 내부 바닥면(732a), 광 추출 부재(110)의 측벽(115)과 동일하게 경사진 경사면(732b)을 포함할 수 있다.
추가적으로, 상기 금형(730)의 패턴부(732)는 내부 바닥면(732a)으로부터 개구부 쪽으로 사각 기둥 형태로 돌출된 돌출부(732c)를 더 포함한다. 이러한 돌출부(732c)를 포함하는 금형(730)을 이용하여 광 추출 부재용 물질(110a)을 성형하게 되면, 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)에는 돌출부(732c)에 대응되는 홈부(117)가 마련되게 된다.
그리고, 상기 금형(730)의 패턴부(732)는 경사면(732b)에 마련된 광학 패턴 돌기(732d)를 더 포함한다. 이러한 광학 패턴 돌기(732d)를 포함하는 금형(730)을 이용하여 광 추출 부재용 물질(110a)을 성형하게 되면, 광 추출 부재(110)의 측벽(115)에는 광학 패턴 돌기(732d)에 대응되는 광학 패턴(115a)이 마련되게 된다.
그런 다음, 도 16c에 도시된 바와 같이, 광 추출 부재(110)의 측벽(115)과 마주하는 수직 측벽을 갖는 측벽 금형(750)을 스테이지(710) 상에 배치한다.
이어서, 상기 광 추출 부재(110)의 측벽(115)과 측벽 금형(750)의 수직 측벽 사이의 공간에 광 반사 물질을 충진하여 경화시킴으로써 광 추출 부재(110)의 측벽(115)에 광 반사 부재(150)를 형성한다.
그런 다음, 도 16d에 도시된 바와 같이, 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)에 발광 다이오드 칩(120)을 배치한다. 즉, 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)에 마련된 홈부(117)의 바닥면에 발광 다이오드 칩(120)을 부착한다. 이때, 발광 다이오드 칩(120)의 기판(121; 도 7 참조)은 접착 부재(119)에 의해 상기 홈부(117)의 바닥면에 부착되고, 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 및 제 2 단자(126, 127)는 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113) 외부로 노출된다.
그런 다음, 도 16e에 도시된 바와 같이, 스테이지(710)에서 발광 다이오드 칩(120)이 부착된 광 추출 부재(110)를 분리한 후, 광 추출 부재(110)의 제 1 면(111) 전체에 파장 변환 부재(140)를 부착한다. 여기서, 파장 변환 부재(140)는 형광 물질을 포함하는 형광체 시트일 수 있다.
한편, 도 16a 내지 도 16d에서 상기 스테이지(710)는 상기 파장 변환 부재(140)로 대체될 수 있다.
그런 다음, 도 16f에 도시된 바와 같이, 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)에 리드 프레임을 배치하고, 전도성 페이스트(133)를 이용한 다이 본딩 공정(die bonding process)을 통해 리드 프레임의 제 1 리드 전극(132)을 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 단자(126)에 본딩함으로써 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 단자(126)를 제 1 리드 전극(132)에 전기적으로 연결한다.
그런 다음, 도 16g에 도시된 바와 같이, 와이어링 공간을 이용하여 전도성 와이어(135)를 사용한 리버스 와이어 본딩 공정(reverse wire bonding process)을 통해 리드 프레임의 제 2 리드 전극(134)을 발광 다이오드 칩(120)의 제 2 단자(127)에 와이어 본딩함으로써 발광 다이오드 칩(120)의 제 2 단자(127)를 제 2 리드 전극(134)에 전기적으로 연결한다.
그런 다음, 도 16h에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 리드 전극(132, 134) 사이의 와이어링 공간에 밀봉 부재(160)를 충진하고 경화시킴으로써 와이어링 공간을 밀봉하면서 전도성 와이어(135)를 은폐시키는 밀봉 부재(160)를 형성한다. 여기서, 밀봉 부재(160)는 에폭시(epoxy), 즉 화이트 에폭시로 이루어질 수 있다.
마지막으로, 상기 밀봉 부재(160)까지 형성되면, 제 1 면(111)에 파장 변환 부재(140)가 부착되고, 제 2 면(113)에 리드 프레임이 부착된 광 추출 부재(110)를 상하 반전시킴으로써 발광 다이오드 패키지의 제조 공정을 완료한다.
이상과 같은, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법에 따르면, 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 칩(120)의 기판이 광 출광면을 갖는 광 추출 부재(110)의 하면에 부착되고, 광 추출 부재(110)의 광 출광면에 파장 변환 부재(140)가 부착됨으로써 발광 다이오드 칩(120)의 제 1 및 제 2 단자(126, 127)와 전도성 와이어(135)의 광 흡수에 의한 광 손실이 방지되어 광 효율이 향상되면서 넓은 광 지향각을 가질 수 있다.
추가적으로, 도 16d 및 도 16e에서, 상기 파장 변환 부재(140)는 광 추출 부재(110)의 제 1 면(111) 전체에 부착되지 않고, 발광 다이오드 칩(120)에 부착되어 접착 부재(119)에 의해 상기 홈부(117)의 바닥면에 부착될 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법에서, 광 추출 부재의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17a 내지 도 17c를 참조하여, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법에서, 광 추출 부재의 다른 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 17a에 도시된 바와 같이, 스테이지(710)(또는 파장 변환 부재) 상에 광 추출 부재용 물질(110a)을 도포한다. 여기서, 광 추출 부재용 물질(110a)는 실리콘, 예를 들어, 화이트 클리어 실리콘일 수 있다.
그런 다음, 도 17b에 도시된 바와 같이, 포토리소그라피 공정을 통해 광 추출 부재용 물질(110a)을 패터닝함으로써 제 1 크기의 제 1 면(111)과 제 1 크기보다 작은 제 2 크기를 갖는 제 2 면(113) 및 경사진 적어도 2개의 측벽(115)을 포함하는 광 추출 부재(110)를 제작한다. 예를 들어, 광 추출 부재(110)는 피라미드 구조 또는 등변 사다리꼴 구조를 가질 수 있다.
그런 다음, 도 17c에 도시된 바와 같이, 레이저(Laser)를 이용하여 광 추출 부재(110)의 제 2 면(113)으로부터 일정한 깊이를 갖는 홈부(117)를 마련한다.
그런 다음, 도 16c 내지 도 16h에 도시된 바와 동일한 공정을 수행하여 발광 다이오드 패키지를 제조한다.
한편, 도 9에 도시된 본 발명의 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지는 도 16a 내지 도 16h에 도시된 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법과 동일한 방법으로 제조될 수 있다. 이하, 도 9에 도시된 본 발명의 다른 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각에 대응되는 제 1 및 제 2 패턴부를 갖는 금형을 이용한 성형 공정을 통해 광 추출 부재용 물질을 성형하거나, 포토리소그래피 공정과 레이저 공정을 통해 광 추출 부재용 물질을 패터닝하여 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2)를 마련한다.
이어서, 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각의 측벽을 덮으면서 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 사이의 공간을 밀봉하는 광 반사 부재(250)를 형성한다.
이어서, 제 1 광 추출 부재(110-1)의 홈부(117)에 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)을 삽입 배치하고, 제 2 광 추출 부재(110-2)의 홈부(117)에 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)을 삽입 배치한다.
이어서, 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1, 110-2) 각각의 제 1 면(111) 전체에 파장 변환 부재(240)를 부착한다.
이어서, 전도성 페이스트(133)를 이용한 다이 본딩 공정(die bonding process)을 통해 리드 프레임의 제 1 리드 전극(232)을 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)의 제 1 단자(126)에 본딩하고, 리드 프레임의 제 2 리드 전극(234)을 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)의 제 1 단자(126)에 본딩한다.
이어서, 와이어링 공간을 이용한 리버스 와이어 본딩 공정(reverse wire bonding process)을 통해, 제 1 전도성 와이어(135a)를 리드 프레임의 제 2 리드 전극(234)과 제 1 발광 다이오드 칩(120-1)의 제 2 단자(127)에 와이어 본딩하고, 제 2 전도성 와이어(135b)를 리드 프레임의 제 3 리드 전극(236)과 제 2 발광 다이오드 칩(120-2)의 제 2 단자(127)에 와이어 본딩한다.
그런 다음, 밀봉 부재(260)를 제 1 내지 제 3 리드 전극(232, 234, 236) 사이사이의 와이어링 공간에 충진하고 경화시킴으로써 와이어링 공간을 밀봉하면서 제 1 및 제 2 전도성 와이어(135a, 135b)를 은폐시킨다.
마지막으로, 상기 밀봉 부재(260)까지 형성되면, 제 1 면(111)에 파장 변환 부재(240)가 부착되고, 제 2 면(113)에 리드 프레임이 부착된 제 1 및 제 2 광 추출 부재(110-1. 110-2)를 상하 반전시킴으로써 발광 다이오드 패키지(200)의 제조 공정을 완료한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200: 발광 다이오드 패키지 110: 광 추출 부재
120: 발광 다이오드 칩 130: 리드 프레임
140: 파장 변환 부재 150: 광 반사 부재
160: 밀봉 부재 500, 620: 백라이트 유닛
510: 도광판 520: 발광 다이오드 어레이
522: 인쇄 회로 기판 524: 발광 다이오드 패키지
550: 광 경로 변경 부재 610: 액정 표시 패널
630: 가이드 프레임 640: 수납 케이스
660: 외곽 커버 670: 전면 부분 커버

Claims (21)

  1. 광 출광면으로 정의되는 제 1 면, 및 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면을 갖는 적어도 하나의 광 추출 부재;
    상기 광 추출 부재의 제 2 면에 배치된 적어도 하나의 발광 다이오드 칩;
    상기 광 추출 부재의 제 2 면을 지지하고 상기 발광 다이오드 칩에 연결된 리드 프레임; 및
    상기 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 광의 파장을 다른 파장으로 변환하여 방출하는 파장 변환 부재를 포함하는, 발광 다이오드 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 추출 부재는 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 사이에 경사진 적어도 2개의 측벽을 포함하며,
    상기 광 추출 부재의 제 2 면은 상기 제 1 면보다 작은 면적을 갖는, 발광 다이오드 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 추출 부재는 상기 제 2 면에 마련된 홈부를 더 포함하며,
    상기 발광 다이오드 칩은 상기 홈부에 삽입된, 발광 다이오드 패키지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 추출 부재의 측벽을 덮는 광 반사 부재를 더 포함하는, 발광 다이오드 패키지.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 추출 부재는 상기 측벽에 마련된 광학 패턴을 더 포함하는, 발광 다이오드 패키지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 서로 이격되어 상기 리드 프레임과 연결되는 제 1 및 제 2 단자를 가지며,
    상기 리드 프레임은,
    상기 발광 다이오드 칩의 제 1 단자에 전기적으로 연결된 제 1 리드 전극; 및
    상기 제 1 리드 전극으로부터 이격되어 상기 발광 다이오드 칩의 제 2 단자에 전기적으로 연결된 제 2 리드 전극을 포함하는, 발광 다이오드 패키지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 리드 전극은 전도성 페이스트에 의해 상기 발광 다이오드 칩의 제 1 단자에 전기적으로 연결되고,
    상기 제 2 리드 전극은 전도성 와이어에 의해 상기 발광 다이오드 칩의 제 2 단자에 전기적으로 연결되는, 발광 다이오드 패키지.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은,
    기판 상에 마련된 버퍼층;
    상기 버퍼층 상에 마련된 제 1 반도체층;
    상기 제 1 반도체층 상에 마련된 활성층;
    상기 활성층 상에 마련된 제 2 반도체층;
    상기 제 2 반도체층 상에 마련된 반사층;
    상기 반사층 상에 마련되고 상기 반사층을 관통하여 상기 제 2 반도체층에 연결된 제 1 단자; 및
    상기 제 1 단자와 이격되도록 상기 제 1 반도체층의 상면에 마련되어 상기 제 1 반도체층에 연결된 제 2 단자를 포함하는, 발광 다이오드 패키지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전도성 와이어와 상기 제 1 및 제 2 단자 중 적어도 하나에는 반사 물질이 코팅된, 발광 다이오드 패키지.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 파장 변환 부재는 형광 물질을 포함하며,
    상기 파장 변환 부재는 상기 광 추출 부재의 제 1 면에 부착되거나 상기 광 추출 부재와 상기 발광 다이오드 칩 사이에 개재된, 발광 다이오드 패키지.
  11. 입광부를 갖는 도광판;
    상기 도광판의 입광부에 광을 조사하는 발광 다이오드 어레이; 및
    상기 도광판 상에 배치된 광학 시트류를 구비하고,
    상기 발광 다이오드 어레이는,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 복수의 발광 다이오드 패키지; 및
    상기 복수의 발광 다이오드 패키지가 일정한 간격으로 실장된 인쇄 회로 기판을 포함하는, 백라이트 유닛.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드 패키지 사이사이에 배치되도록 상기 인쇄 회로 기판에 마련되고, 상기 인접한 발광 다이오드 패키지의 측면으로부터 방출되어 입사되는 광을 상기 도광판의 입광부로 진행시키는 광 경로 변경 부재를 더 포함하는, 백라이트 유닛.
  13. 액정 표시 패널;
    상기 액정 표시 패널을 지지하는 가이드 프레임;
    상기 가이드 프레임을 지지하는 수납 케이스; 및
    상기 수납 케이스에 수납되어 상기 액정 표시 패널에 광을 조사하는 제 11 항에 기재된 백라이트 유닛을 포함하는, 액정 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 복수의 발광 다이오드 패키지 사이사이에 배치되도록 상기 인쇄 회로 기판에 마련되고, 상기 인접한 발광 다이오드 패키지의 측면으로부터 방출되어 입사되는 광을 상기 도광판의 입광부로 진행시키는 광 경로 변경 부재를 더 포함하는, 액정 표시 장치.
  15. 광 출광면으로 정의되는 제 1 면, 및 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면을 갖는 적어도 하나의 광 추출 부재를 마련하는 단계;
    상기 광 추출 부재의 제 2 면에 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 부착하는 단계; 및
    상기 광 추출 부재의 제 2 면에 리드 프레임을 배치하고 상기 발광 다이오드 칩을 상기 리드 프레임에 연결하는 단계를 포함하는, 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광 추출 부재는 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 사이에 경사진 적어도 2개의 측벽을 포함하며,
    상기 광 추출 부재의 제 2 면은 상기 제 1 면보다 작은 면적을 갖는, 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 광 추출 부재를 마련하는 단계는 상기 제 2 면에 적어도 하나의 홈부를 마련하는 단계를 포함하고,
    상기 발광 다이오드 칩은 상기 홈부에 삽입된, 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 광 추출 부재의 측벽에 광 반사 부재를 마련하는 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
  19. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 광 추출 부재를 마련하는 단계는 상기 측벽에 광학 패턴을 마련하는 단계를 포함하는, 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
  20. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 서로 이격되어 상기 리드 프레임과 연결되는 제 1 및 제 2 단자를 가지며,
    상기 리드 프레임은 제 1 및 제 2 리드 전극을 가지며,
    상기 발광 다이오드 칩을 상기 리드 프레임에 연결하는 단계는,
    전도성 페이스트를 이용하여 상기 발광 다이오드 칩의 제 1 단자를 상기 제 1 리드 프레임에 전기적으로 연결하는 단계; 및
    전도성 와이어를 이용하여 상기 발광 다이오드 칩의 제 2 단자를 상기 제 2 리드 프레임에 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는, 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
  21. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    형광 물질을 포함하는 파장 변환 부재를 상기 광 추출 부재의 제 1 면에 부착하는 단계 및 상기 파장 변환 부재를 상기 발광 다이오드 칩과 상기 광 추출 부재 사이에 배치하는 단계 중 어느 한 단계를 더 포함하는, 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
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