JP4855845B2 - 発光ダイオードパッケージ製造方法、バックライトユニット及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、発光ダイオードで発生した熱を効率的に放熱させて、バックライトの性能を向上させた発光ダイオードパッケージ製造方法、バックライトユニット及び液晶表示装置に関する。
液晶表示装置とは、二つのガラス板の間に液晶を注入し、上下ガラス板に設けられた電極に電源を印加して、液晶分子配列を変化させることで、映像を表示する装置のことをいう。前記液晶表示装置は、大きく液晶パネル、駆動部、バックライトユニットで構成される。
ＣＲＴ、ＰＤＰ、ＦＥＤとは違って、液晶表示装置は、液晶パネルだけでは発光できないので、外部の光源を必要とする。よって、前記液晶パネルの画面に光を均一に照射する装置として、バックライトアセンブリがさらに設けられる。
前記バックライトアセンブリは、ランプの位置によって、ランプが液晶表示装置の背面から前面に向かって光を投射する直下タイプと、ランプが導光板(Light Guide Plate)の隣に位置して、光が導光板を経て前面に向かうサイドタイプとで区分できる。
前記バックライトアセンブリのランプの種類には、ＥＬ(Electroluminescent)、発光ダイオード(Light Emitting Diodes：ＬＥＤ)、冷陰極管(Cold Cathode Fluorescence Lamp：ＣＣＦＬ)などがある。
最近、発光ダイオード(ＬＥＤ)は、液晶表示装置バックライトアセンブリの光源として脚光を浴びているが、発光ダイオードは、ＥＬ、冷陰極管より長い寿命を有しており、５Ｖ ＤＣで作動するので、別途のインバータを必要としない。但し、発光ダイオードを保護するために、電流を制御する回路が備えられる。発光ダイオードは、光の３原色である赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)、青色(Ｂ)を含めた単色から、より多様な分野に応用できる白色光(Ｗ)の発光ダイオードが具現されている。
以下、添付の図面を参照して、液晶表示装置用バックライトユニット及びその製造方法を説明する。
図１は、従来技術に係る液晶表示装置を図示した断面図である。
図１に図示されたように、液晶表示装置は、映像をディスプレイする液晶パネル１０と、光を提供するバックライトユニットと、前記バックライトユニットを収納する下部ケース１４を備えている。
図１に図示されたように、液晶表示装置は、映像をディスプレイする液晶パネル１０と、光を提供するバックライトユニットと、前記バックライトユニットを収納する下部ケース１４を備えている。
前記バックライトユニットは、光を発散する複数の発光ダイオード１５と、前記発光ダイオード１５を制御する基板１３と、前記液晶パネル１０の反対側から漏れ出る光を反射する反射板１２と、前記光を均一に拡散させる光学シート類１１とを含む。 ここで、前記発光ダイオードは１５、光の３原色である赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)、青色(Ｂ)を含めた発光ダイオード、或いは、白色(Ｗ)の発光ダイオードの中からどちらか一つからなっている。
尚、前記発光ダイオード１５が備えられる液晶表示装置の場合には、前記発光ダイオード１５を制御し、電源を供給する基板１３が備えられる。
前記光学シート類１１は、前記発光ダイオード１５の像(image)が見える現象を防止するために、前記発光ダイオード１５から一定の間隔を維持するように配置されている。
前記のような従来の液晶表示装置で、発光ダイオード１５から発散される光は、光学シート類１１を経て液晶パネル１０に伝達される。
図２は、図１の従来技術に係る液晶表示装置の発光ダイオードパッケージを詳細に図示した図面である。
図２に図示されたように、発光ダイオードパッケージ５０は、最下端に形成される基板３３と、前記基板３３の上部に形成される絶縁層３２と、前記絶縁層の上部に形成される電極パターン２８とを含み、前記電極パターン２８間の電気的干渉を防止する所定の空間２９が、それぞれの電極パターン２８の間に形成され、前記発光ダイオード１５が実装される前記電極パターン２８の上部に、熱伝導性接着剤３０が付着される。
図２に図示されたように、発光ダイオードパッケージ５０は、最下端に形成される基板３３と、前記基板３３の上部に形成される絶縁層３２と、前記絶縁層の上部に形成される電極パターン２８とを含み、前記電極パターン２８間の電気的干渉を防止する所定の空間２９が、それぞれの電極パターン２８の間に形成され、前記発光ダイオード１５が実装される前記電極パターン２８の上部に、熱伝導性接着剤３０が付着される。
そして、前記発光ダイオードパッケージ５０は、熱伝導性接着剤３０上部のボディ部２４と、前記ボディ部２４の両側に形成された端子部２５と、前記ボディ部２４上側に固定される発光チップ２１と、前記発光チップ２１の上部に形成されて、光透過率を調節するシリコン２２と、前記シリコン２２を包む形態で備えられて、前記ボディ部２４に固定されるプラスチックレンズ２３とを含む。
さらに、前記発光ダイオードパッケージ５０は、端子部２４と電極パターン２８との連結のために、電極接着物２７と端子接着物２６とを含む。
さらに、前記発光ダイオードパッケージ５０は、端子部２４と電極パターン２８との連結のために、電極接着物２７と端子接着物２６とを含む。
以下、このような従来技術の発光ダイオードパッケージ製造方法を簡略に説明する。まず、前記基板３３の上側に絶縁層３２を形成し、前記絶縁層３２の上部に電気的信号を印加するための電極パターン２８を形成する。ここで、前記電極パターン２８間の電気的干渉を防止するために、エッチング工程などで所定の空間２９を形成する。
次に、前記ボディ部２４が実装される電極パターン２８領域の上部に、前記熱伝導性接着剤３０を付着する。そして、前記ボディ部２４から引き出される端子部２５が連結される電極パターン２８領域に、電極接着物２７と端子接着物２６を実装し、ソルダー(solder)工程を用いて端子部２５と電極パターン２８とを連結する。
しかし、前記のような従来技術の発光ダイオードパッケージ５０は、ソルダー工程を行なうとき、熱伝導性接着剤３０の低い熱伝導性のため発熱できないことから、シリコン２２とプラスチックレンズ２３の変形が頻繁に発生する。
したがって、変形したシリコン２２とプラスチックレンズ２３により光の強度差が発生して、不均一な輝度により画像品質が低下する問題がある。
したがって、変形したシリコン２２とプラスチックレンズ２３により光の強度差が発生して、不均一な輝度により画像品質が低下する問題がある。
本発明は、熱伝導の高い金属物質を電極パターン上部に形成することで、発光ダイオードパッケージの放熱効果を極大化し、ソルダー工程の後にプラスチックレンズとシリコンの固定及び注入工程を行なうことで、変形を防止して、均一な輝度を具現できる発光ダイオードパッケージ製造方法を提供することにその目的がある。
なお、本発明によって発光ダイオードパッケージが実装されて、光効率を向上させたバックライトユニット及び液晶表示装置を提供することにその目的がある。
なお、本発明によって発光ダイオードパッケージが実装されて、光効率を向上させたバックライトユニット及び液晶表示装置を提供することにその目的がある。
前記の目的を達成するために、本発明に係る発光ダイオードパッケージは、基板上部に形成された電極パターンと、前記電極パターン上に形成された電極接着物と、前記基板上部に形成された放熱層と、前記放熱層上に接着されたボディ部と、前記ボディ部上に形成された発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップと連結されて、前記電極接着物と接着された端子部と、を含むことを特徴とする。
本発明に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、発光ダイオードチップと端子部を備えたボディ部を準備する工程と、基板上部に電極パターンを形成する工程と、前記電極パターンと前記端子部とをソルダーリングする工程と、前記ボディ部上部にレンズを結合する工程と、を含むことを特徴とする。
前記基板と前記ボディ部との間に放熱層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする。
前記絶縁層は、ボディ部と対応する部分が除去されて、前記基板を露出することを特徴とする。
本発明の他の実施例に係るバックライトユニットは、基板上部に形成された電極パターン、前記電極パターン上に形成された電極接着物、前記基板上部に形成された放熱層、前記放熱層上に接着されたボディ部、前記ボディ部上に形成された発光ダイオードチップ、前記発光ダイオードチップと連結されて、前記電極接着物と接着された端子部を含む発光ダイオードパッケージと、前記発光ダイオードパッケージから発生する光を拡散させる光拡散手段と、を含むことを特徴とする。
本発明のまた他の実施例に係る液晶表示装置は、第１、２基板と、その間に形成された液晶層を含む液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射するバックライトユニットを備える液晶表示装置において、前記バックライトユニットは、前記基板上部に形成された電極パターン、前記電極パターン上に形成された電極接着物、前記基板上部に形成された放熱層、前記放熱層上に接着されたボディ部、前記ボディ部上に形成された発光ダイオードチップ、前記発光ダイオードチップと連結されて、前記電極接着物と接着された端子部を含む発光ダイオードパッケージと、前記発光ダイオードパッケージから発生する光を拡散させる光拡散手段と、を含むことを特徴とする。
ここで、前記放熱層は、熱伝導性の高い金属物質であり、前記放熱層は、前記基板と接触し、前記絶縁層は、物理的なポリシング(Polishing)工程で除去され、前記放熱層は、前記ボディ部と直接コンタクトされるように形成することを特徴とする。
本発明は、発光ダイオードボディ部の下部及び電極パターンの上部に金属物質が形成されて、放熱強化を極大化し、ソルダー工程の後にプラスチックレンズとシリコンの固定及び注入工程を行なって、変形を防止することができる。したがって、本発明に係る発光ダイオードパッケージ及びバックライトは、均一な輝度を具現する効果がある。
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例を具体的に説明する。
図３Ａ乃至図３Ｇは、本発明に係る一実施例であって、液晶表示装置発光ダイオードパッケージの製造方法を図示した図面である。
図３Ａに図示されたように、最下端にセラミック材質の基板１１３が、前記基板１３３上部に絶縁層１３２が、前記絶縁層上部に電極パターン１２８及び所定の空間１２９が、前記電極パターン１２８上部に放熱層１３０及び電極接着物１２６が形成されている。
前記セラミックには、例えば、アルミナなどがある。
前記アルミナは、耐熱性、耐化学性及び機械的強度が優れており、放射線放出が少ないという長所を有している。
前記セラミックには、例えば、アルミナなどがある。
前記アルミナは、耐熱性、耐化学性及び機械的強度が優れており、放射線放出が少ないという長所を有している。
ここで、前記絶縁層１３２は、外部の物理的化学的浸食から発光ダイオード素子を保護し、前記発光ダイオード素子から照射される光を通過させるように、透明な材質で形成される。一般的に絶縁層１３２の材質としては、エポキシまたは、Ｓｉ系列の透明性樹脂を使用する。
そして、前記絶縁層１３２は、放熱効果を極大化するために、熱伝導性の良い物質を使用する。
そして、前記絶縁層１３２は、放熱効果を極大化するために、熱伝導性の良い物質を使用する。
製造工程は、まず、前記基板１３３上部に絶縁層１３２を形成し、前記絶縁層上部に金属膜を形成してから、パターニング工程で電極パターン１２８を形成する。このとき、前記電極パターン１２８間に、電気的干渉及びショート不良が発生しないように、所定の間隔で離隔した空間１２９を形成する。
そして、前記電極パターン１２８上に、放熱特性を向上させるために、放熱層１３０を形成するが、前記放熱層１３０は、基板上の絶縁層の所定領域に形成され、この領域に発光チップ１２１が実装されたボディ部１２４が接着される。
なお、両側の電極パターン１２８上部に、電極接着物１２６を形成する。
なお、両側の電極パターン１２８上部に、電極接着物１２６を形成する。
このとき、前記電極接着物１２６上に端子接着物を形成して、端子部１２５と電極パターン１２８を連結することもできる。
前記放熱層１３０と前記電極接着物１２６は、同一な物質で形成でき、ソルダーリング物質からなることができる。
前記ソルダーリング物質には、鉛を含むソルダーペーストまたは鉛を含まないソルダーペースト、例えば、錫系列金属を含むソルダーペーストなどがある。
なお、前記放熱層と前記電極接着物とは、互いに異なる物質で形成されることができ、前記電極接着物は前記ソルダーリング物質で形成し、前記放熱層はＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film)、導電性ボールを含むペーストなどからなることができる。
次に、図３Ｂ及び図３Ｃに図示されたように、前記電極接着物１２６が前記電極パターン１２８上に形成され、前記所定の領域に放熱層１３０が形成されたら、発光チップ１２１を備えたボディ部１２４を前記放熱層１３０に配置し、前記端子部１２５は、前記ボディ部１２４が配置される電極パターン１２８と所定間隔離隔した電極パターン１２８上に配置される。
前記ボディ部１２４を実装する方式は、前記ボディ部１２４を放熱層１３０に位置させた後、前記ボディ部の下面と前記放熱層を接触させ、前記ボディ部１２４の両側に引き出された端子部１２５を前記電極接着物１２６に接触させるソルダーリング工程を行なう。
ここで、ソルダーリング工程は、１００℃以上の高温で行なわれ、このとき端子部１２５とボディ部１２４で発生する熱は、前記端子部１２５を介して前記ボディ部１２４に伝導され、前記ボディ部１２４に伝導された熱は、前記放熱層１３０を介して放出される。
このとき、前記放熱層１３０を介して放出される熱は、前記基板１３３に伝導されて放出されることもできる。
そして、図３Ｄに図示されたように、前記ソルダーリング工程が行なわれた後、前記ボディ部１２４上にプラスチックレンズ１２３を付着して固定する工程が行なわれる。
前記ソルダーリング工程で発生した熱は、放熱層１３０を介して全て放出されたので、前記プラスチックレンズ１２３には変形が起こらないようになる。
前記プラスチックレンズ１２３の内部に、充填物質としてシリコンまたはエポキシなどを注入するために、一側に微細なホールが形成されている。
図３Ｅに図示されたように、基板１３３、絶縁層１３２、電極パターン１２８、所定の空間１２９、放熱層１３０、電極接着物１２６、発光ダイオード単品、プラスチックレンズ１２３を順次に実装してから、前記プラスチックレンズ１２３内部に、前記ホールを介してシリコン注入器１３５でシリコン１２２を注入する。
前記シリコンまたはエポキシのように、プラスチックレンズ内部に注入された物質は、キュアリング工程を経て、光または熱により硬化されるので、前記プラスチックレンズのホールは、別途の封止工程を経ないことが可能である。
そして、図３Ｆに図示されたように、基板１３３、絶縁層１３２、電極パターン１２８、所定の空間１２９、放熱層１３０、電極接着物１２６、発光ダイオード単品、プラスチックレンズ１２３、シリコン１２２を順次に実装及び注入して、発光ダイオードパッケージを完成する。
前記のような本発明に係る液晶表示装置の発光ダイオードパッケージ１１５は、ボディ部と基板との間に、熱伝導性の高い放熱層を形成し、前記ボディ部を基板にソルダーリングする工程の後、前記プラスチックレンズを前記ボディ部上部に付着することで、ソルダーリングの時だけでなく、駆動の時にも、前記発光ダイオードボディ部１２４と発光チップ１３１で発生する熱が、前記放熱層１３０を介して放熱でき、前記シリコン１２２とプラスチックレンズ１２３の変形を防止することができる。
したがって、発光ダイオードで発生した熱を、より広い面積で放熱することができるので、多数の発光装置を用いて高密度で発光ダイオードを組み合わせることができ、発光面をより大面積で構成できるという長所がある。
前記のように放熱層を備えた発光ダイオードパッケージは、高い光効率を有するため、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板が合着された液晶パネルに光を供給するバックライトユニットとして使用できる。
したがって、前記本発明の発光ダイオードパッケージを光源とし、前記発光ダイオードパッケージ上部に光拡散手段を配置して、前記液晶パネルに光を供給する。
図４Ａ乃至図４Ｆは、本発明に係る他の実施例であって、液晶表示装置発光ダイオードパッケージの製造方法を順番に図示した図面である。
図４Ａに図示されたように、基板１３３上部に絶縁層１３２を形成し、前記絶縁層を選択的に除去して、放熱層形成領域を設ける。
前記放熱層形成領域は、発光ダイオードのボディ部が配置される領域と対応する領域とすることが好ましい。
前記放熱層形成領域は、前記基板を露出させる。
前記放熱層形成領域は、発光ダイオードのボディ部が配置される領域と対応する領域とすることが好ましい。
前記放熱層形成領域は、前記基板を露出させる。
前記絶縁層上部に金属膜を形成してから、パターニング工程によって、電極パターン１２８を形成する。
そして、前記放熱層形成領域には、放熱特性を向上させるために、放熱層１３０が形成されるが、前記放熱層１３０は、前記放熱層形成領域により露出された基板と接触する。そして、前記放熱層１３０は、前記発光チップ１２１が実装されたボディ部１２４が固定されるように接着する。
なお、前記両側の電極パターン１２８上部に、電極接着物１２６を形成する。
なお、前記両側の電極パターン１２８上部に、電極接着物１２６を形成する。
このとき、前記電極接着物１２６上に端子接着物を形成して、端子部１２５と前記電極パターン１２８を連結することもできる。
前記放熱層１３０と前記電極接着物１２６は、同一な物質で形成でき、ソルダーリング物質からなることができる。
前記ソルダーリング物質としては、鉛を含むソルダーペーストまたは鉛を含まないソルダーペースト、例えば、錫系列金属を含むソルダーペーストなどがある。
なお、前記放熱層と前記電極接着物は、互いに異なる物質で形成でき、前記電極接着物は前記ソルダーリング物質で形成し、前記放熱層はＡＦ(Anisotropic Conductive Film)、導電性ボールを含むペーストなどからなることができる。
図４Ｂ乃至図４Ｅは、前述した図３Ｂ乃至図３Ｅを参照する。
図４Ｆに図示されたように、発光ダイオードパッケージ１１５は、基板１３３、絶縁層１３２、電極パターン１２８、所定の空間１２９、放熱層１３０、電極接着物１２６、発光ダイオード単品、プラスチックレンズ１２３、シリコン１２２を順次に実装及び注入し、前記プラスチックレンズ１２３のシリコン１２２注入ホールを形成して完成する。
ここで、前記発光ダイオード単品は、ボディ部１２４と、端子部１２５と、発光チップ１２１とを含む。
ここで、前記発光ダイオード単品は、ボディ部１２４と、端子部１２５と、発光チップ１２１とを含む。
前記基板１３３上に選択的に部分除去された絶縁層１３２を形成する方法には、エッチング方法、ポリシング方法、プリンティング方法などがあり、パターンを形成できる様々な方法を使用することができる。
前記エッチング方法は、フォトレジストパターンのようなエッチングマスクを用いて、前記絶縁層の一部を除去する方法である。
前記ポリシング方法は、基板上に形成された絶縁層を、部分的にポリシング手段を用いて、物理的に除去する方法である。
前記プリンティング方法は、一部除去された絶縁層を、前記基板上にプリンティングして形成する方法である。
そして、前記絶縁層１３２上に形成された電極パターン１２８は、前記絶縁層１３２を選択的に部分除去してから形成することもでき、基板１３３上に絶縁層１３２、電極物質を順番に形成してから、電極パターン１２８を形成し、前記絶縁層１３２を部分的に除去する工程を行うこともできる。
前記のような発光ダイオードパッケージ１１５は、放熱層１３０と基板１３３と接触して、熱の伝導を極大化することができる。
したがって、本発明に係る液晶表示装置は、発光ダイオードのボディ部１２４の下部及び電極パターン１２８の上部に放熱層１３０を形成して、発光ダイオードから発生する熱を基板１３３に伝導して、放熱効果を極大化することができる。
なお、ソルダー工程の後、プラスチックレンズ１２３とシリコン１２２の固定及び注入工程を行なって、プラスチックレンズ１２３とシリコン１２２の変形を防止する。さらに、変形していないプラスチックレンズ１２３とシリコン１２２により、均一な輝度を有する液晶表示装置を具現することができる。
前述したように、本発明は、発光ダイオードボディ部の下部に、金属物質を含む放熱層が形成されて、放熱効果を極大化し、ソルダー工程の後にプラスチックレンズとシリコンの固定及び注入工程を行なって、変形を防止する。したがって、均一な輝度を具現できるという長所がある。
図５及び図６は、本発明に係るまた他の実施例であって、発光ダイオードパッケージで、放熱層の実施例を示す図面である。
図５を参照すると、前記放熱層は、導電性ボール１５１を含むペーストで形成される。
したがって、ボディ部は、導電性ボールを含むペーストにより、基板上部に接着固定される。
したがって、ボディ部は、導電性ボールを含むペーストにより、基板上部に接着固定される。
図６を参照すると、前記放熱層は、ＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film)のような導電性フィルムで形成されて、前記ボディ部を基板上部に接着させる。
このように、前記ボディ部と基板との間に、熱伝導性の高い放熱層を形成し、前記ボディ部１２４と端子部１２５を基板１３３にソルダーリングする工程の後、前記プラスチックレンズ１２３を前記ボディ部１２４上部に付着することで、ソルダーリングの時だけでなく駆動の時にも、前記発光ダイオードボディ部１２４と発光チップ１３１で発生する熱が、前記放熱層１３０を介して放熱されることができ、前記シリコン１２２とプラスチックレンズ１２３の変形を防止することができる。
以上、説明した内容を通して、通常の知識を有する者であれば、本発明の技術思想から逸脱しない範囲で、多様な変更及び修正が可能なはずである。
１１５：発光ダイオードパッケージ
１２１：発光チップ
１２２：シリコン
１２３：プラスチックレンズ
１２４：ボーディ部
１２５：端子部
１２６：端子接着物
１２８：電極パターン
１２９：所定の空間
１３０：放熱層
１３２：絶縁層
１３３：アルミナ
１３５：シリコン注入器
１２１：発光チップ
１２２：シリコン
１２３：プラスチックレンズ
１２４：ボーディ部
１２５：端子部
１２６：端子接着物
１２８：電極パターン
１２９：所定の空間
１３０：放熱層
１３２：絶縁層
１３３：アルミナ
１３５：シリコン注入器
Claims (3)
- 発光ダイオードチップと端子部を備えたボディ部を準備する工程と、
基板上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に互いに同一の層に形成された第１の電極パターン及び第２の電極パターンを含む電極パターンを形成する工程と、
前記第２の電極パターン上にソルダーリング物質からなる電極接着物を形成するとともに前記第１の電極パターン上に前記電極接着物と同一の物質からなる放熱層を形成する工程と、
前記第２の電極パターンと前記端子部、及び前記第１の電極パターンと前記ボディ部をソルダーリングする工程と
を含み、
前記ソルダーリングする工程の後に、前記ボディ部上にレンズを結合する工程を含み、
前記端子部は前記ボディ部の両側から引出され、前記絶縁層の上部に所定の空間を置いて形成されて前記第２の電極パターンと接触し、前記レンズは前記発光ダイオードチップが形成された前記ボディ部の上面を覆うように形成され、前記ボディ部は前記放熱層及び前記発光ダイオードチップとそれぞれ直接接触されていることを特徴とする発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記基板がセラミック材質からなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ製造方法。
- 前記セラミックがアルミナであることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
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