KR100726158B1 - 백라이트 유닛용 발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛용 발광소자에 관한 것으로서, 본 발명은 기판과, 상기 기판 상에 이격 형성된 다수개의 전극패턴과, 상기 다수개의 전극패턴 상에 각각 실장되어 서로 전기적으로 연결된 다수개의 발광칩과, 상기 다수개의 발광칩을 함께 봉지하는 몰딩부와, 상기 기판을 수납하는 상부가 개방된 케이스를 포함하고, 상기 케이스의 상단부는 몰딩부와 동일한 형상으로 돌출형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 발광소자를 제공한다. 본 발명은 기판에 발광칩을 배열하여 제조공정 단축 및 비용을 절감할 수 있고, 발광소자 제작 시 기판의 크기를 최소화하여 백라이트 유닛의 크기를 최소화할 수 있는 백라이트 유닛용 발광소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 발광소자의 지향각을 최적화함으로써, 휘도 균일도를 상승시킬 수 있는 백라이트 유닛용 발광소자를 제공할 수 있다.
발광소자, 백라이트유닛, 발광칩, 몰딩부, 기판

Description

백라이트 유닛용 발광소자{LUMINOUS ELEMENT FOR BACKLIGHT UNIT}
도 1은 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 발광소자의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 발광소자의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
100: 기판 120: 전극패턴
140: 발광칩 160: 배선
180: 몰딩부 200: 케이스
220: 커넥터
본 발명은 발광소자에 대한 것으로서, 자세하게는 기판에 다수개의 발광칩이 실장된 백라이트 유닛용 발광소자에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 경량, 박형, 저전력구동, 풀-컬러, 고해상도 구현 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 확대되고 있는 실정이다. 현재 액정표시장치는 컴퓨터, 노트북, PDA, 전화기, TV, 오디오/비디 오기기 등에서 사용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 광의 투과량이 조절되어 액정표시장치의 패널에 원하는 화상을 표시한다.
이와 같은 액정표시장치는 자체적으로 발광을 하지 못하기 때문에 백라이트와 같은 광원이 필요하게 된다. 이러한 액정표시장치용 백라이트는 광원의 위치에 따라 에지형(edge type) 방식과 직하형(direct type) 방식의 두 종류가 있다.
에지형 방식은 액정표시패널의 가장자리에 광원을 설치하여, 광원으로부터 발생된 광이 액정표시패널의 하부에 위치한 투명한 도광판을 통해 액정표시패널에 조사되는 방식이다. 이는 광의 균일성이 좋고, 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하고, 일반적으로, 중형 및 소형의 액정표시패널에 광을 조사하는데 통상 사용된다. 한편, 직하형 방식은 액정표시패널의 하부에 다수의 광원을 두어 액정표시패널의 전면을 직접 조사하는 방식이다. 이는 높은 휘도를 확보할 수 있고, 일반적으로 대형 및 중형의 액정표시패널에 광을 조사하는데 통상적으로 사용된다.
이때, 상기 백라이트 유닛의 광원으로는 전계발광램프(Electroluminescent Lamp, EL), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL) 등이 사용될 수 있다.
여기서, 발광 다이오드를 사용하는 종래의 에지형 방식 백라이트 유닛은 통상 다수개의 사이드뷰형 발광소자를 따로 제작하고, 상기 다수개의 사이드뷰형 발광소자를 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuits Board, FPCB), FR-4, 금속심 인쇄회로기판(Metal Core Printed Circuits Board, MCPCB) 등의 기판 상에 장착 한다.
그러나 상기와 같은 구조는 조립공정이 복잡하고 어려우며, 따로 제작된 발광소자를 기판에 장착하기 위해 공정시간 및 비용이 발생한다. 즉, 발광칩을 실장하기 위한 기판과, 상기 기판 상에 실장된 발광칩을 포함하는 발광소자를 따로 준비된 회로기판에 배열해야 하므로 회로기판 추가에 따른 비용이 증가된다. 또한, 추가된 회로기판은 각각의 발광소자를 배열하기 위한 공간이 필요하므로 이에 따라 백라이트 유닛 전체의 크기가 증가하는 문제점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 기판에 발광칩을 배열하여 제조공정 단축 및 비용을 절감할 수 있는 백라이트 유닛용 발광소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 발광소자 제작 시 기판의 크기를 최소화하여 백라이트 유닛의 크기를 최소화할 수 있는 백라이트 유닛용 발광소자를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 발광소자의 지향각을 최적화함으로써, 발광소자의 휘도 균일도를 상승시킬 수 있는 백라이트 유닛용 발광소자를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판과, 상기 기판 상에 이격 형성된 다수개의 전극패턴과, 상기 다수개의 전극패턴 상에 각각 실장되어 서로 전기적으로 연결된 다수개의 발광칩과, 상기 다수개의 발광칩을 함께 봉지하는 몰딩부와, 상기 기판을 수납하는 상부가 개방된 케이스를 포함하고, 상기 케이스의 상단부는 몰딩부와 동일한 형상으로 돌출형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 발광소자를 제공한다.
이때, 상기 기판을 수직관통하는 홀이 형성되고, 상기 홀을 통해 기판의 하부로 전극패턴이 연장형성되고, 상기 기판의 하부에 연장형성된 전극패턴과 연결되고, 외부전원을 인가하기 위한 커넥터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광칩은 제 1 질화물 반도체층과 활성층 및 제 2 질화물 반도체층이 순차적으로 형성되고, 상기 다수개의 발광칩은 직렬연결된다.
상기 몰딩부는 기판의 상부 전체에 평탄하게 형성된 베이스 몰딩부와, 각각의 발광칩이 실장된 부분에 돌출 형성된 렌즈 몰딩부를 포함한다.
이때, 상기 몰딩부는 기판의 장축방향 단면이 반원일 수 있다.
삭제
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 발광소자의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선에서 취한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 발광소자를 살펴보면, 기판(100)과, 상기 기판(100)의 상부 및 하부에 형성된 전극패턴(120)과, 상기 전극패턴(120) 상에 실장된 발광칩(140)과, 상기 발광칩(140)과 전극패턴(120)을 연결하는 배선(160)을 포함한다. 이때, 상기 발광칩(140)과 배선(160)을 봉지하는 몰딩부(180)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판(100)의 하부에서 외부전원을 인가하기 위한 커넥터(220)와 상기 발광칩(140), 배선(160), 기판(100), 몰딩부(180)를 보호하고 수납하기 위해 일 방향으로 길게 형성된 케이스(200)를 포함할 수 있다.
상기 기판(100)은 발광칩(140)을 지지하고 외부전원을 발광칩(140)에 인가시키기 위한 전극패턴(120)이 형성된 얇은 절연성 판으로서, 본 발명의 기판(100)은 상부와 하부에 전극패턴(120)이 형성된다. 또한, 상부와 하부에 형성된 전극패턴(120)을 전기적으로 연결하기 위해 기판(100)을 수직관통하는 홀이 형성된다.
상기 전극패턴(120)은 기판(100)의 상부 및 하부에 형성되어 외부에서 인가된 전원을 발광칩(140)에 인가하기 위한 것으로서, 제 1 내지 제 5 전극패턴(120a ~ 120e)을 포함한다. 이때, 상기 제 1 내지 제 5 전극패턴(120a ~ 120e) 각각은 소정간격 이격되어 형성된다.
한편, 상기 제 1 및 제 5 전극패턴(120a, 120e)은 기판(100)을 수직관통하여 형성된 홀의 내주연을 도금을 하거나, 도전성 물질로 충진하여 기판(100)의 하부에서 전원을 인가할 수 있게 형성된다. 즉, 제 1 전극패턴(120a)의 일단부는 기판(100)의 상부에 형성되고, 제 1 전극패턴(120a)의 타단부는 기판(100)의 하부에서 커넥터(220)와의 연결을 용이하게 하기 위해 기판(100)의 하부에서 제 5 전극패턴(120e)이 형성된 위치 즉, 커넥터(220)가 설치될 기판(100)의 하부까지 연장형성된다. 이때, 상기 제 1 전극패턴(120a)의 일단부와 타단부는 기판(100)을 수직관통하는 홀에 형성된 도전성 물질에 의해 연결된다. 또한, 제 5 전극패턴(120e) 역시 일단부는 기판(100)의 상부에 형성되고, 제 5 전극패턴(120e)의 타단부는 기판(100)을 수직관통하는 홀을 통해 일단부와 연결되어 기판(100)의 하부에 형성된다.
상기 제 2 내지 제 4 전극패턴(120b ~ 120d) 및 제 5 전극패턴(120e)의 일단부는 기판(100)의 상부에 형성되며, 제 2 내지 제 5 전극패턴(120b ~ 120e) 각각의 상부에는 제 1 내지 제 4 발광칩(140a ~ 140d)이 실장된다. 즉, 상기 제 2 전극패턴(120b) 상에는 제 1 발광칩(140a)이 실장되고, 제 3 전극패턴(120c) 상에는 제 2 발광칩(140b)이 실장된다. 또한, 제 4 전극패턴(120d) 상에는 제 3 발광칩(140c)이 실장되고, 제 5 전극패턴(120e)의 일단부 상에는 제 4 발광칩(140d)이 실장된다. 이때, 상기 제 1 내지 제 4 발광칩(140a ~ 140d) 각각은 상기 제 1 내지 제 4 전극패턴(120a ~ 120d)의 타측과 배선(160)에 의해 연결된다.
상기 배선(160)은 전극패턴(120)까지 공급된 외부전원을 발광칩(140)에 인가하기 위한 것으로서, 통상 금(Au) 또는 알루미늄(Al)과 같은 연성 및 도전성이 우수한 금속으로 형성된다. 또한, 상기 배선(160)은 제 1 내지 제 4 배선(160a ~ 160d)을 포함하며, 각각의 배선(160) 일단부는 외부 전원과 연결될 전극패턴(120)에 연결되고, 타단부는 발광칩(140)의 상부 전극에 연결된다.
즉, 상기 제 1 배선(160a)의 일단부는 기판(100) 상부면에 형성된 제 1 전극 패턴(120a)과 연결되고, 타단부는 제 2 전극패턴(120b) 상의 일측에 실장된 제 1 발광칩(140a)의 상부 전극과 연결된다. 상기 제 2 배선(160b)은 일단부가 제 1 발광칩(140a)이 실장된 제 2 전극패턴(120b)의 타측에 연결되고, 타단부는 제 3 전극패턴(120c)의 일측에 실장된 제 2 발광칩(140b)의 상부 전극과 연결된다. 또한, 상기 제 3 배선(160c)은 일단부가 제 2 발광칩(140b)이 실장된 제 3 전극패턴(120c)의 타측에 연결되고, 타단부는 제 4 전극패턴(120d)의 일측에 실장된 제 3 발광칩(140c)의 상부 전극에 연결된다. 상기 제 4 배선(160d)은 일단부가 제 3 발광칩(140c)이 실장된 제 4 전극패턴(120d)의 타측에 연결되고, 타단부는 제 5 전극패턴(120e)의 일측에 형성된 제 4 발광칩(140d)의 상부 전극과 연결된다.
종래 백라이트 유닛용 발광소자는 기판 상에 실장된 발광칩을 포함하는 다수개의 발광소자를 따로 제작하여 기판에 장착하였으나, 본 발명에서는 상기와 같이 기판(100) 상에 다수개의 발광칩(140)을 실장하여 하나의 발광소자로 제작함으로써, 조립공정이 간소화됨과 동시에 쉬워지며, 발광소자를 제작하는 공정시간 또한 단축된다. 또한, 이로 인해 종래 다수개의 발광소자를 장착하기 위한 공정비용이 없어지고, 발광칩이 실장될 기판만이 필요하므로 발광소자를 장착하기 위한 회로기판 추가에 따른 비용 또한 줄어든다. 더욱이, 발광칩이 실장될 기판 상에 직접 전극패턴을 형성하고 발광칩을 실장하므로, 최적화된 크기를 가진 발광소자를 제작할 수 있다.
한편, 상기 발광칩(140)은 상부와 하부에 전극이 형성된 수직형 발광칩로서, 통상 제 1 질화물반도체층과, 상기 제 1 질화물반도체층 상에 형성된 활성층과, 상 기 활성층 상에 형성된 제 2 질화물반도체층을 포함하며 외부전원에 의해 발광된다. 또한, 상기 발광칩(140)은 전극패턴(120) 상에 일렬로 실장된 제 1 내지 제 4 발광칩(140a ~ 140d)을 포함하고, 각각의 발광칩(140)은 전극패턴(120) 상에 실장된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 상기 수직형 발광칩(140) 대신 동일 평면측에 전극이 형성된 수평형 발광칩을 사용할 수도 있다. 이때, 상기 수평형 발광칩과 전극패턴(120) 사이에는 절연체가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 수평형 발광칩과 전극패턴(120)의 연결은 2개의 배선을 사용하는 투-탭 와이어 구조(Two-tap wire structure)로 할 수 있다. 하지만, 제조단가 및 공정의 편의상 수직형 발광칩을 사용하여 수직형 발광칩과 전극패턴(120)을 하나의 배선으로 연결하는 원-탭 와이어 구조(One-tap wire structure)로 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서는 백라이트 유닛용 발광소자가 4개의 발광칩(140)을 갖는 것으로 설명되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이보다 더 적거나 많을 수도 있다.
상기 몰딩부(180)는 발광칩(140)과 배선(160)을 보호하고 렌즈로서의 기능도 함께 하기 위한 것으로서, 통상 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성된다. 본 발명에서 상기 몰딩부(180)는 발광칩(140)과 배선(160)을 덮는 형상으로 기판(100)의 상부 전체에 평탄하게 형성된 베이스 몰딩부와, 각각의 발광칩(140)이 실장된 부분에 렌즈형상으로 돌출 형성된 렌즈 몰딩부로 이루어진다. 이때, 렌즈 몰딩부는 백라이트 유닛용 발광소자의 장축방향 단면이 반원이 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 형상의 몰딩부에 의해 상기 발광칩(140)의 장축방향 지향각은 약 180도가 되며, 이로 인해 (도시되지 않은) 도광판 전체에 광이 고르게 퍼져 암부를 최소 화 할 수 있다.
상기 케이스(200)는 상부가 개방된 직육면체 상자 형상으로, 발광칩(140), 배선(160), 기판(100), 몰딩부(180)를 보호하고, 상기 구성물들을 수납하기 위한 것으로서, 절연성을 가진 수지로 제작된다.
이때, 상기 케이스(200)의 측벽은 몰딩부(180)와 발광칩(140) 및 배선(160)을 보호하며, 상기 케이스(200) 측벽의 상단부는 상기에서 설명한 몰딩부(180)와 동일하게 형성된다. 따라서, 발광칩(140)에서 출사되는 광의 단축방향 지향각은 (도시되지 않은) 도광판의 측면 단축 폭과 동일하게 되어 광 손실을 최소화할 수 있다. 또한, 이를 위해 상기 케이스(200)는 광이 투과될 수 없도록 불투명 수지로 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 케이스(200)의 하부는 기판(100)을 지지하고 보호하며 하부에 설치될 커넥터(220)를 지지한다.
상기 커넥터(220)는 외부에서 인가된 전원을 발광칩(140)에 인가하기 위한 것으로서, 기판(100)을 수직관통하여 형성된 제 1 및 제 5 전극패턴(120a, 120e)과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 커넥터(220)의 내부에는 금속 전극이 형성되어 제 1 및 제 5 전극패턴(120a, 120e)과 연결되고, 외부에는 금속 전극의 합선을 방지하고 보호하기 위해 절연성 수지로 둘러싼 형태로 형성된 커넥터 외부 케이스가 형성된다. 또한, 상기 커넥터(220)의 하부 즉, 커넥터(220)가 연결된 기판(100)의 대향측에는 외부단자를 연결하기 위해 수지를 형성하지 않는 것이 바람직하다. 한편, 상기 커넥터(220)는 케이스(200)와 동일한 재질로 제작될 수 있다. 또한, 상기 커넥터(220)의 외부 케이스를 형성하지 않고, 상기 케이스(200)의 하부에 커넥터(220) 외부 케이스를 일체형으로 형성할 수도 있다.
다음은 상술한 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 발광소자의 제조방법에 대해 간략히 살펴보고자 한다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛용 발광소자는 우선, 상부 및 하부에 전극패턴(120)이 형성된 기판(100)을 준비한다. 이때, 상기 기판(100)의 상부에는 제 1 내지 제 5 전극패턴(120a ~ 120e)이 이격되어 형성된다. 또한, 제 1 및 제 5 전극패턴(120a, 120e)은 기판(100)에 수직관통되어 형성된 홀의 내부를 도전성 물질로 충진하거나 내주연을 도금하여 기판(100)의 하부까지 연장형성된다.
이후, 상기 제 2 내지 제 5 전극패턴(120b ~ 120e) 상에 따로 제작된 제 1 내지 제 4 발광칩(140a ~ 140d)을 각각 실장한다. 또한, 상기 각각의 발광칩(140a ~ 140d)과 제 1 내지 제 4 전극패턴(120a ~ 120d)를 와이어 접합 공정으로 제 1 내지 제 4 배선(160a ~ 160d)으로 연결한다.
즉, 상기 제 1 배선(160a)의 일단부는 기판(100) 상부면에 형성된 제 1 전극패턴(120a)에 연결하고, 타단부는 제 2 전극패턴(120b) 상의 일측에 실장된 제 1 발광칩(140a)의 상부 전극에 연결한다. 상기 제 2 배선(160b)은 일단부가 제 1 발광칩(140a)이 실장된 제 2 전극패턴(120b)의 타측에 연결하고, 타단부는 제 3 전극패턴(120c)의 일측에 실장된 제 2 발광칩(140b)의 상부 전극에 연결한다. 또한, 상기 제 3 배선(160c)은 일단부가 제 2 발광칩(140b)이 실장된 제 3 전극패턴(120c) 의 타측에 연결하고, 타단부는 제 4 전극패턴(120d)의 일측에 실장된 제 3 발광칩(140c)의 상부 전극에 연결한다. 상기 제 4 배선(160d)은 일단부가 제 3 발광칩(140c)이 실장된 제 4 전극패턴(120d)의 타측에 연결하고, 타단부는 제 5 전극패턴(120e)의 일측에 형성된 제 4 발광칩(140d)의 상부 전극에 연결한다.
다음으로, 따로 제작된 커넥터(220)를 기판(100)의 하부에 형성된 제 1 및 제 5 전극패턴(120a, 120e)과 연결하고, 기판(100)을 수납하는 케이스(200)를 형성한다.
이후, 상기 기판(100)의 상부에 발광칩(140)이 실장된 부분이 돌출된 케이스(200)를 형성하고, 케이스(200)의 상부 사이 전체에 액상의 실리콘 수지 또는 에폭시 수지인 몰딩액을 일정량 주입한다. 이때, 상기 몰딩액은 케이스(200) 상부의 형상에 따라 발광칩(140)이 실장된 부분에서 돌출된 렌즈형상이 된다. 상기 몰딩액을 주입한 후 일정온도 일정시간 방치하여 발광칩(140)과 배선(160)을 봉지하는 몰딩부(180)를 형성하여 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 발광소자를 완성한다.
한편, 상술한 실시예에서는 케이스(200)를 형성하고 몰딩부(180)를 형성하는 것으로 되어 있으나, 이에 한정되지 않고 몰딩부(180)를 형성한 후 케이스(200)를 형성할 수도 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 기판에 발광칩을 배열하여 제조공정 단축 및 비용을 절감할 수 있고, 발광소자 제작 시 기판의 크기를 최소화하여 백라이트 유닛의 크기를 최소화할 수 있는 백라이트 유닛용 발광소자를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 발광소자의 지향각을 최적화함으로써, 휘도 균일도를 상승시킬 수 있는 백라이트 유닛용 발광소자를 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 기판과,
    상기 기판 상에 이격 형성된 다수개의 전극패턴과,
    상기 다수개의 전극패턴 상에 각각 실장되어 서로 전기적으로 연결된 다수개의 발광칩과,
    상기 다수개의 발광칩을 함께 봉지하는 몰딩부와,
    상기 기판을 수납하는 상부가 개방된 케이스를 포함하고,
    상기 케이스의 상단부는 몰딩부와 동일한 형상으로 돌출형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판을 수직관통하는 홀이 형성되고, 상기 홀을 통해 기판의 하부로 전극패턴이 연장형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 발광소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기판의 하부에 연장형성된 전극패턴과 연결되고, 외부전원을 인가하기 위한 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광칩은 제 1 질화물 반도체층과 활성층 및 제 2 질화물 반도체층이 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 발광소자.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수개의 발광칩은 직렬연결된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 발광소자.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩부는 기판의 상부 전체에 평탄하게 형성된 베이스 몰딩부와, 각각의 발광칩이 실장된 부분에 돌출 형성된 렌즈 몰딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 발광소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 몰딩부는 단면이 반원인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 발광소자.
  8. 삭제
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