KR101076738B1 - 발광 다이오드 제조 방법 및 이를 이용한 발광 다이오드 - Google Patents

발광 다이오드 제조 방법 및 이를 이용한 발광 다이오드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 제조 방법 및 이를 이용한 발광 다이오드에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 색좌표가 틀어져 재고로 남게되는 발광 다이오드의 색좌표를 재설정할 수 있는 발광 다이오드 제조 방법 및 이를 이용한 발광 다이오드를 제공하는 데 있다. 이를 위해 발광칩이 실장된 인쇄회로 기판을 형광체가 혼합된 투명 수지로 몰딩하여 상기 발광칩을 덮는 렌즈부를 형성하는 발광다이오드 제조단계; 및 상기 렌즈부 외주면에 반사층을 증착하는 증착단계; 로 이루어지는 발광 다이오드 제조 방법 및, 인쇄회로 기판; 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되고, 상기 인쇄회로 기판에 실장된 발광칩; 상기 발광칩을 덥도록 상기 인쇄회로 기판의 일부와 결합되어 형성된 렌즈부; 및, 상기 렌즈부의 상부면에는 반사층; 으로 이루어지는 발광다이오드를 개시한다. 따라서, 본 발명은 색좌표가 틀어져 재고로 남게되는 발광 다이오드의 색좌표를 재설정하여 재고를 남기지 않는 효과가 있으며, 광지향각이 넓어져 액정표시장치에 실장되는 발광 다이오드의 갯수를 줄일 수 있게 되므로 액정표시 장치의 발광 다이오드 백라이트의 제작 비용을 감소시키는 효과가 있다.
백색 발광 다이오드, 반사층, 색좌표, 광지향각, 렌즈

Description

발광 다이오드 제조 방법 및 이를 이용한 발광 다이오드{FABLICATION METHOD OF LIGHT EMITTING DIODE AND LIGHT EMITTING DIODE USING THE SAME}
본 발명은 발광 다이오드 제조 방법 및 이를 이용한 발광 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색좌표 조절이 가능하며 지향각을 넓힐 수 있는 발광 다이오드 제조 방법 및 이를 이용한 발광 다이오드에 관한 것이다.
백색 발광 다이오드(White Light Emitting Diode;WLED)는 청색 혹은 자외선 발광 다이오드 칩에서 방출되는 광의 일부를 더 긴 파장으로 형광 변환하여 백색광을 방출하는 소자이다.
이러한 백색 발광 다이오드는 백색의 색좌표를 맞추기 위하여 발광 다이오드와 결합하는 렌즈에 형광체를 혼합하여 사용한다. 또한, 렌즈는 광원의 지향각을 넓게 퍼지게 하기 위해 사용하기도 한다.
그러나, 이러한 렌즈의 이용은 렌즈의 금형사출을 통하여 제조되기 때문에 제조 비용을 증가시키는 문제를 야기시킨다.
더불어, 렌즈는 발광칩에 결합되어 사용되기 때문에 백색 발광 다이오드의 전체적인 부피를 증가시키게 된다. 따라서, 렌즈와 결합된 백색 발광 다이오드는 액정표시장치(LCD)의 백라이트 대용으로 사용될 경우, 응용된 제품의 부피를 증가시키게 된다. 그러나, 상기한 바와 같이, 렌즈가 제품의 부피를 증가시킴에도 불구하고, 발광 다이오드의 휘도 및 분포도를 향상시키기 위해서 필수적으로 사용되고 있는 실정에 있다.
또한, 백색의 광으로 변환하기 위해 렌즈에 혼합되는 형광체는 렌즈 내부에 고른 분포 희석되지 않는 경우가 발생하여 백색의 광이 아닌 다른 색좌표를 갖는 광으로 변화시키는 문제를 유발시키게 된다. 따라서, 형광체의 혼합이 잘못된 렌즈를 이용하는 백색 발광 다이오드는 다른 용도로 사용될 경우에 대비하여 자재 창고에 그대로 방치되므로, 자재관리에 따른 비용의 부담을 증가시키게 된다.
더불어, 렌즈에 형광체가 고른 분포로 희석된 경우에도, 발광칩에서는 발생하는 광원의 파장 이외에 또 다른 미세한 파장을 발생시킬 수도 있다. 이 경우, 미세한 파장은 백색 발광 다이오드의 색좌표를 변화시키기도 한다.
즉, 상기 백색 발광 다이오드는 렌즈와 혼합되는 형광체와 발광칩에서 발생되는 미세한 파장에 의해 원하는 색상의 색좌표를 갖지 못하고 제조되는 경우가 매우 많다.
더욱이, 액정표시장치(LCD)의 산업이 급성장함에 따른 백라이트용 백색 발광다이오드의 채택이 증가하는 시점에서, 상기한 바와 같은 문제를 안고 있는 백라이트용 백색 발광다이오드는 순백에 까가운 색좌표 특성을 요구하는 액정표시장치(LCD)에서 일부만이 사용되고 있다. 따라서, 상기한 렌즈를 이용하는 백라이트용 백색 발광다이오드는 재고부담을 가중시키는 문제를 안고 있다.
또한, 렌즈를 미사용시에는 좁은 지향각으로 인해서 액정표시장치에 소요되는 백라이트용 백색 발광다이오드의 갯수가 너무나 많이 들어가게 되는 문제가 발생하여 액정표시장치의 생산비용을 증가시키게 된다.
본 발명의 기술적 과제는 색좌표가 틀어져 재고로 남게되는 발광 다이오드의 색좌표를 재설정할 수 있는 발광 다이오드 제조 방법 및 이를 이용한 발광 다이오드를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 광지향각이 넓어지는 발광 다이오드 제조 방법 빛 이를 이용한 발광 다이오드를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 다이오드 제조 방법은 발광칩이 실장된 인쇄회로 기판을 형광체가 혼합된 투명 수지로 몰딩하여 상기 발광칩을 덮는 렌즈부를 형성하는 발광다이오드 제조단계; 및 상기 렌즈부 외주면에 반사층을 증착하는 증착단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발광다이오드 제조단계는 발광 다이오드 패키지를 형성하기 위한 기판을 준비하는 기판 준비단계; 상기 인쇄회로 기판에 발광칩을 실장하는 발광칩 실장단계; 및 상기 발광칩이 실장된 인쇄회로 기판을 금형에 넣어 형광체가 혼합된 투명의 고분자 수지로 몰딩(molding)하는 기판몰딩단계; 를 포함하여 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 반사층은 물리적 기상 증착(PVD) 방법에 의해 증착될 수 있다. 여기서, 상기 반사층은 상기 렌즈부의 외곽표면에 적층하여 형성하는 반사막 및, 상기 반사막의 표면에 적층하여 형성하는 보호막을 포함하여 형성할 수 있다.
이 경우, 상기 반사막은 Al2O3층, Ag 및 Al-Nd 가운데 어느 하나의 재질로 형성하고, 상기 보호막은 ZrO2, TiO 또는 TiO2 가운데 어느 하나의 재질로 형성할 수 있다.
또한, 상기 반사막과 보호막 사이에는 굴절막을 적층하여 형성할 수 있으며, 이 경우의 굴절막은 SiO2 또는 SiO 의 재질로 형성할 수 있다.
한편, 상기 발광칩은 청색 또는 자외선 광을 발생하도록 하고, 상기 렌즈부는 실리콘과 형광체가 포함된 고분자수지를 혼합하여 형성할 수 있다.
다른 한편, 상기 발광다이오드 제조 방법은 상기 증착단계 이후에 상기 반사층을 통과한 광원의 파장을 판별하여 상기 반사층의 파장이 색좌표를 벗어나는 경우, 상기 반사층의 상부에 복수 개의 반사층을 증착하는 색좌표 조절단계를 더 포함하여 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 반사층은 적층 갯수가 3개 내지 10개의 갯수로 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다.
또 다른 한편, 상기한 발광 다이오드 제조 방법을 이용한 발광 다이오드는 인쇄회로 기판; 상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되고, 상기 인쇄회로 기판에 실장되는 발광칩; 상기 발광칩을 덥도록 상기 인쇄회로 기판의 일부와 결합되어 형성되는 렌즈부; 및, 상기 렌즈부의 상부면에 형성되는 반사층; 을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사층은 상기 렌즈부의 외곽표면에 형성되는 반사막; 및 상기 반사막의 표면에 적층되어 형성되는 보호막; 을 포함하여 형성될 수 있다. 이 경 우, 상기 반사막은 Al2O3층, Ag 및 Al-Nd 가운데 어느 하나의 재질로 형성되고, 상기 보호막은 ZrO2, TiO 또는 TiO2 가운데 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사층은 상기 반사막과 상기 보호막 사이에 적층되어 형성되는 굴절막; 을 더 포함하여 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 굴절막은 SiO2 또는 SiO 의 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사층은 3개 내지 10개로 형성되며, 상기 3개 내지 10개의 반사층은 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다.
한편, 상기 렌즈부는 반구형으로 형성되는 반구형부; 상기 발광칩을 덥도록 인쇄회로 기판의 일부와 결합되어 형성되고, 상기 반구형부와 일체형으로 결합되는 판형부; 를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사층은 상기 반구형부의 중심선이 통과하는 영역의 일부에 형성되고, 상기 반사층의 면적은 상기 반구형부의 면적의 50% 내지 90% 사이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 발광칩은 청색 또는 자외선을 발생시키고, 상기 렌즈부는 실리콘과 형광체가 혼합된 투명의 고분자 수지로 형성되며, 상기 반사층은 상기 발광칩에서 발생되는 청색 또는 자외선 광을 상기 인쇄회로 기판의 상부면으로 반사시킬 수 있다.
본 발명은 색좌표가 틀어져 재고로 남게되는 발광 다이오드의 색좌표를 재설 정하여 재고를 남기지 않는 효과가 있다.
본 발명은 광지향각이 넓어져 액정표시장치에 실장되는 발광 다이오드의 갯수를 줄일 수 있게 되므로, 액정표시 장치의 발광 다이오드 백라이트의 제작 비용을 감소시키는 효과가 있다.
이하, 도면을 첨부하여 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법 및 이를 이용한 발광 다이오드에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예들에서는 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용하기로 하며, 동일한 구성요소의 중복되는 설명은 가능한 하지 않기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법의 순서도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 발광 다이오드 제조단계의 순서도이다. 도 1c 및 도 1e는 도 1b의 발광 다이오드 제조단계에 따른 공정도이다. 도 1f는 도 1a의 증착단계에 대한 공정도이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법은 발광 다이오드 제조단계(S10) 및 증착단계(S20)를 포함하여 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법은 색좌표 조절단계(S30)를 더 포함하여 형성된다.
상기 발광 다이오드 제조단계(S10)는 도 1b에서 보는 바와 같이 기판 준비단계(S11), 발광칩 실장단계(S12) 및, 기판몰딩단계(S13)를 포함하여 형성된다. 이러 한 발광 다이오드 제조단계(S10)는 도 1d에서 보는 바와 같이 발광칩(113)이 실장된 인쇄회로 기판(110)을 투명 수지로 몰딩하여 발광칩(113)을 덮는 렌즈부(120)를 형성하는 단계이다.
먼저, 상기 기판 준비단계(S11)는 발광 다이오드 패키지를 형성하기 위한 기판을 준비하는 단계이다. 도 1c를 보면, 기판 준비단계(S11)에 의해 형성되는 인쇄회로 기판(110)은 절연 기판(111) 및, 인쇄회로 패턴(112)을 포함하여 형성된다. 상기 절연 기판(111)은 베이클라이트 수지와 같은 내열성의 수지로 형성되고, 인쇄회로 패턴(112)은 절연 기판(111)의 상부면과 하부면에 열 압착등의 결합 방법으로 결합되어 형성된다. 또한, 인쇄회로 패턴(112)에는 전도성 향상 또는 솔더링 결합력 향상을 위해서 표면에 도금이 시행될 수 있다. 또한, 인쇄회로 기판의 중심 상부면에는 발광칩(113)이 수용되기 위한 컵 형상의 홈이 형성된다. 이러한 홈은 반사컵(111a)이라 불리우며, 발광칩(113)의 측면광들을 반사시켜 상부 방향으로 보내는 역할을 한다. 여기서, 인쇄회로 패턴(112)은 제 1 인쇄회로 패턴(112) 및 제 2 인쇄회로 패턴(112)을 포함하여 형성될 수 있다. 제 1 인쇄회로 패턴(112)은 반사컵(111a)의 내부면에서 절연 기판(111)의 중앙을 관통하여 절연 기판(111)의 하부면까지 형성된다. 제 2 인쇄회로 패턴(112)은 절연 기판(111)의 상부면에서 절연 기판(111)의 측면을 따라 절연 기판(111)까지 연결된다.
상기 발광칩 실장단계(S12)는 도 1d에서 보는 바와 같이 인쇄회로 기판에 발광칩(113)을 실장하는 단계이다. 발광칩(113)은 직류 전압을 공급받아 전기에너지를 광에너지로 변환시키는 능동소자이다. 이러한 발광칩(113)은 발광 다이오드와 같은 발광 소자를 구비하며, 청색 혹은 자외선광을 발생시키는 역할을 한다. 이 경우, 발광칩(113)은 도 1d에서 보는 바와 같이, 인쇄회로 기판(110)에 형성된 반사컵(111a)에 안착시키고, 인쇄회로 패턴(112)과 발광칩(113)을 와이어 본딩 방법에 의해 본딩 와이어(114)를 형성한다. 따라서, 발광칩(113)은 본딩 와이어(114)에 의해 인쇄회로 패턴(112)부터 공급되는 전력을 인가받아 발광될 수 있다.
상기 기판몰딩단계(S13)는 발광칩(113)이 실장된 인쇄회로 기판(110)을 금형에 넣어 고분자 수지로 몰딩(molding)하는 단계이다. 그러면, 도 1e에서 보는 바와 같이, 인쇄회로 기판(110)의 상부에 발광칩(113)을 덮는 렌즈부(120)가 형성된다. 이 경우, 렌즈부(120)는 발광칩(113)에서 발생되는 광의 파장이 주로 백색의 파장을 발생시키도록 실리콘과 형광체가 포함된 고분자수지를 혼합하여 형성된다. 또한, 렌즈부(120)는 발광칩(113)을 덥도록 인쇄회로 기판(110)의 일부와 결합되어 형성된다. 이러한 몰딩방법은 트랜스퍼 몰딩(Transfer Molding) 기법으로 불리우며, 발광칩(113)과 렌즈부(120) 사이의 계면을 최대한 밀착되도록 하여 발광칩(113)에서 발생하는 광의 손실을 최소화한다.
상기 증착단계(S20)는 도 1f에서 보는 바와 같이, 렌즈부(120) 외주면에 반사층(130)을 증착하는 단계이다. 상기 반사층(130)은 물리적 기상 증착(PVD)에 의해 증착된다. 이러한 반사층(130)은 반사막(131), 굴절막(132) 및, 보호막(133)을 포함하여 형성된다. 상기 반사막(131)은 렌즈부(120)의 상부면에 물리적 기상 증착 방법으로 증착된다. 반사막(131)은 발광칩(113)에서 발생되는 광의 일부를 반사시키는 역할을 하므로 반사 기능이 있는 재질로 형성될 수 있다. 상기 굴절막(132)은 반사막(131)의 상부면에 물리적 기상 증착 방법을 통해 증착된다. 여기서, 굴절막(132)은 반사막(131)을 통과한 광의 굴절율을 변경시켜 반사층(130)의 광지향각을 넓히는 역할을 하므로, 반사막(131)에서 투광되는 광을 굴절시키는 재질로 형성될 수 있다. 상기 보호막(133)은 굴절막(132)의 상부면에 물리적 기상 증착 방법을 통해 증착된다. 이러한 보호막(133)은 렌즈부(120) 표면의 경도를 향상시켜 반사막(131)이 산화되거나 스크래치가 형성되는 것을 방지하는 역할을 하므로, 반사막(131)보다 경도가 강한 재질로 형성될 수 있다.
특히, 상기 반사막(131)은 반사층(130)의 광반사율을 조절하기 위하여 Al2O3, Ag 및 Al-Nd 가운데 어느 하나의 재질로 이루어 질 수 있으며, 이들 물질 중 상대적으로 제조 단가가 적은 Al2O3층으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 굴절막(132)은 광의 굴절율을 변경하여 광지향각을 넓히기 위하여 투명한 SiO2 또는 SiO과 같은 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 이 경우 굴절막(132)은 광 지향각을 넓히기 위하여 필요에 따라 반사막(131)과 보호막(133) 사이에 선택적으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 보호막(133)은 발광 칩에서 입사되는 광의 광반사율 및 광투과율을 조절하기 위하여 ZrO2 , TiO 및 TiO2 가운데 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. 더불어, 보호막(133)의 상부에는 반사층의 광 반사율 및 광투과율을 조절하기 위하여 MgF2 층이 더 형성될 수 있다.
상기한 바와 같은 재질로 형성될 수 있는 상기 반사층(130)의 총 두께는 300 내지 5000 옴스트롱 사이로 형성될 수 있다.
여기서, 반사층(130)은 형광체로 형성되는 렌즈부(120)의 상부면에 형성하는 것이 바람직하다. 만약, 반사층(130)이 렌즈부(120)의 측면에 형성되는 경우, 측면 방향의 광 지향각이 감소하게 되므로, 동일한 밝기를 내기 위한 단위 면적당 발광 다이오드의 갯수가 증가하게 되어 액정표시 장치의 제조 단가가 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 반사막(131), 굴절막(132) 및, 보호막(133)으로 이루어지는 반사층은 복수 개가 적층되어 형성될 수 있다. 도 1g를 더 참조하면, 반사층은 제 1 반사층(130a), 제 1 반사층(130a)의 상부면에 증착되어 형성되는 제 2 반사층(130b), 제 2 반사층(130b)에 상부면에 증착되어 형성되는 제 3 반사층(130c), 제 3 반사층(130c)의 상부의 상부면에 증착되어 형성되는 제 4 반사층(130d), 제 4 반사층(130d)의 상부면에 증착되어 형성되는 제 4 반사층(130e), 제 5 반사층(130e)의 상부면에 증착되어 형성되는 제 6 반사층(130f), 제 6 반사층(130f)의 상부면에 증착되어 형성되는 제 7 반사층(130g) 및, 제 7 반사층(130g)의 상부면에 증착되어 형성되는 제 8 반사층(130h)으로 이루어져 있다. 여기서, 각각의 반사층들은 상기한 바와 같은 반사막(131), 굴절막(132) 및, 보호막(133)이 순차적으로 적층되어 이루어질 수 있다. 상기한 바와 같이, 증착단계(S20)에서의 반사층은 광반사율 및 광투과율의 조절로 발광 다이오드의 광 지향각을 넓히기 위하여 상기한 바와 같이 다층의 적층 순서를 가질 수 있으며, 상기와 같은 재질로 이루어질 수 있다. 여기 서, 증착단계(S20)에서는 복수 개의 발광 다이오드를 지그에 배열한 상태에서 복수 개의 발광 다이오드의 렌즈부 표면에 일괄적으로 반사층을 형성할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법에 따른 작용 및 효과를 설명하기로 한다.
먼저, 도 1f를 참조하면, 발광칩(113)에서 반사되는 광이 반사층(130)에 반사되어 외부로 나가는 경로를 나타내고 있다. 도 1f에 도시된 바와 같이, 발광칩(113)에서 발생되는 청색 혹은 좌외선광은 반사층(130)에 의해 인쇄회로 기판(110)의 상부면으로 반사된 후, 인쇄회로 기판(110)의 상부면에서 다시 반사되어 렌즈부(120)의 측면쪽으로 빠져 나가게 된다. 이 경우, 광은 렌즈부(120)의 형광체를 다시 한번 거치게 되면서 백색이외의 파장의 세기들이 감소된다. 따라서, 렌즈부(120)를 통과하는 광들은 백색이외의 다른 파장을 적게 발생시키게 되므로, 반사층(130)을 포함하는 발광 다이오드는 액정표시장치의 백라이트에서 원하는 백색을 구현할 수 있게 된다.
더불어, 발광칩(113)에서 발생되는 광은 반사층(130)에 의해서 반사되어 렌즈부(120)의 측면방향으로 넓게 퍼지게 된다. 따라서, 발광 다이오드는 반사층(130)에 의해 광지향각이 넓어지게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법은 단위 면적당 발광 다이오드의 밝기를 증가시키게 되므로, 액정표시장치에 실장되는 발광 다이오드의 갯수를 줄일 수 있어 제조 비용을 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 방법은 도 1a에 도시된 바와 같이 색좌표 조절 단계(S30)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 색좌표 조절단계(S30)는 증착단계(S20) 이후에 진행된다. 이러한 색좌표 조절단계(S30)는 증착단계(S20)에서 광의 광지향각을 넓기히 위해서 반사층(130)을 형성했음에도 불구하고, 원하는 색좌표에서 벗어난 발광 다이오드들만을 선별하여 색좌표를 재조정하는 단계이다. 즉, 색좌표 조절단계(S30)는 반사층(130)을 통과한 광원의 파장을 판별하고, 반사층(130)의 파장이 색좌표를 벗어나는 경우, 반사층(130)의 상부에 다른 반사층들을 적어도 하나 이상 증착하는 단계이다. 이 경우, 반사층들은 도 1g를 참조하여 설명한 바와 같이, 복수 개의 반사층을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다.
여기서, 도 1h를 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 반사층을 형성한 발광 다이오드의 파장별 반사율 그래프와 그에 따른 색좌표가 도시되었다.
도 1h의 좌측 그래프는 광지향각을 넓히기 위하여 발광다이오드에 반사층을 형성함에도 불구하고 반사층의 반사율이 전 파장에 대해 동일한 상태의 파장별 그래프이고, 우측 그래프는 광지향각을 넓히기 위하여 발광다이오드에 반사층을 형성함에도 불구하고 색좌표가 백색을 벗어난 상태의 색좌표 그래프이다.
이러한 경우, 상기한 색좌표 조절 단계(S30)를 적용하면 백색의 색좌표를 갖는 발광 다이오드를 제조할 수 있다. 즉, 도 1g를 참조하여 예를 들어 설명한 바와 같이, 복수 개의 반사층을 순차적으로 적층하는 방법을 통해 파장별 반사율을 조절 하게 된다.
여기서, 도 1i를 보면, 도 1h에 도시된 특성을 갖는 발광 다이오드에 8 개의 반사층을 순차적으로 적층하였을 경우의 파장별 반사율 그래프 및 색좌표 그래프이다.
도 1i의 좌측 그래프에서는 반사층이 녹색 파장의 반사율을 증가시키고, 청색 파장의 반사율을 감소시키는 것을 알 수 있다. 따라서, 발광 다이오드는 도 1i의 우측그래프에서 같이 색좌표가 조절되어 백색의 파장을 방출하는 발광 다이오드를 형성할 수 있다.
상기한 바와 같이, 색좌표 조절 단계(S30)에서는 반사층(130)의 상부에 또 다른 반사층들을 순차적으로 적층하여 백색의 파장만을 방출하는 발광 다이오드를 형성할 수 있다. 즉, 색좌표 조절단계(S30)에서는 백라이트가 요구하는 색좌표에서 벗어난 발광 다이오드 즉, 재고 상태에 있는 발광 다이오드의 색좌표를 조절하여 발광 다이오드의 재고량을 현저히 감소 시킬 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드는 인쇄회로 기판(110), 발광칩(113), 렌즈부(220) 및 반사층(230)을 포함하여 형성된다. 여기서, 인쇄회로(110) 기판 및 발광칩(113)은 전술한 있으므로, 중복되는 설명은 하지 않기로 한다.
상기 렌즈부(220)는 반구형부(221)와 판형부(222)를 포함하여 형성된다. 여 기서, 렌즈부(220)는 형광체가 투명한 사출형 수지와 혼합되어 형성된다.
상기 반구형부(221)는 그 형상이 대략 반구형으로 형성된다.
상기 판형부(222)는 발광칩(113)을 덮도록 인쇄회로 기판(110)의 일부와 결합되어 형성된다. 또한, 판형부(222)는 반구형부(221)의 하부 평면과 결합하여 반구형부(221)와 일체형으로 형성된다.
상기 반사층(230)은 렌즈부(220)의 반구형부(221)의 구 표면에 증착되어 형성된다. 반사층(230)은 반구형부(221)의 구 표면을 따라 거의 일정한 두께로 증착되어 형성된다. 이 경우, 반사층(230)은 복수 개의 층으로 구성되며, 각각의 반사층(230)은 반사막, 및 보호막을 포함하여 형성되고, 굴절막을 더 포함하여 형성될 수 있다. 여기서, 반사층(230)은 도 1f 또는 도 1g를 참조하여 설명하였던 재질 및 적층순서로 형성될 수 있다.
한편, 반사층(230)은 반구형부(221) 구표면의 중심선이 통과하는 영역의 일부에 형성된다. 이러한 이유는 발광칩(113)에서 발생되는 광이 반사층(230)에서 반사되어 반사층(230)이 형성되지 않은 반구형부(221)의 측면 방향으로 향하게 함으로써, 광의 퍼짐도를 향상시키기 위해서이다.
이 경우, 반사층(230)의 면적은 반구형부(221)의 면적의 50% 내지 90% 사이로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 반사층(230)의 면적이 반구형부(221)의 면적의 50% 보다 적게 형성하는 경우에는 반사층(230)의 면적이 적어지게 되므로, 백색 파장이외의 다른 파장은 반사층(230)을 거치지 못하고 렌즈부(220)를 그대로 투과할 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드는 백색이외의 파장을 방출하여 색좌표가 틀 어질 수 있다. 또한, 반사층(230)의 면적이 반구형부(221)의 면적의 90%보다 크게 형성되는 경우에는 발광칩(113)에서 발생되는 광이 렌즈부(220) 외부로 통과하지 못하게 되어 발광 다이오드의 발광효율이 떨어질 수 있다.
또한, 반사층(230)은 복수 개가 적층되어 형성될 수 있으며, 3개 내지 10개가 적층되어 형성되는 것이 바람직하다.
이에 대해 도 2a를 보면, 반사층(230)은 제 1 반사층(231), 제 2 반사층(232) 및, 제 3 반사층(233)을 포함하여 형성된다. 이 경우, 제 1 반사층(231)은 렌즈부(220)의 반구형부(221)에 증착되며, 제 2 반사층(232)는 제 1 반사층(231)의 상부면에 증착되고, 제 3 반사층(233)은 제 2 반사층(232)의 상부면에 증착된다. 여기서, 제 1 반사층(231), 제 2 반사층(232) 및, 제 3 반사층(233) 각각은 도 1f를 참조하여 설명한 바와 같이, 반사막, 굴절막 및, 보호막이 순차적으로 적층되어 형성된다. 이러한 반사층(230)을 가지는 발광다이오드는 도 2b에서 보는 바와 같이, 발광 다이오드의 광지향각이 대략 145도로 형성된다. 비교예로서, 반사층이 형성되지 않은 발광 다이오드는 도 2c에서 보는 바와 같이, 대략 135도의 광지향각을 갖게된다.
또한, 비교예로서, 도 2d를 참조하면, 5개의 반사층을 적층하여 형성한 발광다이오드의 광지향각이 도시되어 있다. 도 2d에서 보는 바와 같이, 반사층을 5개 형성한 발광 다이오드는 광지향각이 168도 정도를 형성한다.
또한, 도 2e를 보면, 8개의 반사층을 적층하여 형성한 발광 다이오드의 광지향각이 도시되어 있다. 도 2e에서 보는 바와 같이, 반사층을 8개 형성한 발광 다이 오드는 광지향각이 약 175도를 형성한다.
또한, 도 2f를 보면, 10개의 반사층을 적층하여 형성한 발광 다이오드의 광지향각이 도시되어 있다. 도 2f에서 보는 바와 같이, 반사층을 10개 형성한 발광 다이오드는 광지향각이 약 185도를 형성한다.
상기한 실험예에서 보는 바와 같이, 상기 반사층(230)은 발광다이오드의 광지향각을 넓히기 위해서 광의 반사율을 조절하여 3개 내지 10로 적층하여 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 반사층(230)은 3개보다 적게 형성되는 경우, 광지향각이 넓게 퍼지지 않게 되어 액정표시 장치의 백라이트용 발광 다이오드로 적합하지 않게 될 수 있다. 또한, 반사층은 적층 층수가 10개를 넘어 형성하는 경우, 제조 시간이 길어져 생산 효율이 낮아질 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법의 순서도.
도 1b는 도 1a에 도시된 발광 다이오드 제조 단계의 순서도.
도 1c 및 도 1e는 도 1b의 발광 다이오드 제조단계에 따른 공정도.
도 1f는 도 1a의 증착단계에 대한 공정도.
도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법의 응용예를 도시한 부분 단면도.
도 1h는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 반사층을 형성한 발광 다이오드의 파장별 반사율 그래프와 그에 따른 색좌표.
도 1i는 도 1h에 도시된 특성을 갖는 발광 다이오드에 8개의 반사층을 순차적으로 적층하였을 경우의 파장별 반사율 그래프 및 색좌표 그래프.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도.
도 2b는 도 2a에 도시된 발광 다이오드의 광지향각을 도시한 그래프.
도 2c는 반사층이 형성되지 않은 발광 다이오드의 광지향각을 도시한 그래프.
도 2d는 5개의 반사층을 적층하여 형성한 발광 다이오드의 광지향각을 도시한 그래프.
도 2e는 8개의 반사층을 적층하여 형성한 발광 다이오드의 광지향각을 도시한 그래프.
도 2f는 10개의 반사층을 적층하여 형성한 발광 다이오드의 광지향각을 도시 한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 ; 인쇄회로 기판 111 ; 절연 기판
112 ; 인쇄회로 패턴 113 ; 발광칩
114 ; 본딩 와이어 119a ; 반사컵
120, 220 ; 렌즈부 130, 230 ; 반사층
221 ; 반구형부 222 ; 판형부

Claims (19)

  1. 발광칩이 실장된 인쇄회로 기판을 형광체가 혼합된 투명 수지로 몰딩하여 상기 발광칩을 덮는 렌즈부를 형성하는 발광다이오드 제조단계; 및
    상기 렌즈부 외주면에 상기 렌즈부의 외곽표면에 적층되어 형성되는 반사막 및 상기 반사막의 표면에 적층되어 형성되는 보호막을 포함하는 반사층을 증착하는 증착단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사막은 Al2O3층, Ag 및 Al-Nd 가운데 어느 하나의 재질로 형성하고,
    상기 보호막은 ZrO2, TiO 또는 TiO2 가운데 어느 하나의 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사막과 보호막 사이에 굴절막을 적층하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 굴절막은 SiO2 또는 SiO 의 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광칩은 청색 또는 자외선 광을 발생시키고,
    상기 렌즈부는 실리콘과 형광체가 포함된 고분자수지를 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착단계 이후에
    상기 반사층을 통과한 광원의 파장을 판별하여 상기 반사층의 파장이 색좌표를 벗어나는 경우, 상기 반사층의 상부에 복수 개의 반사층을 증착하는 색좌표 조절단계; 를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 반사층은 적층 갯수가 3개 내지 10개로 형성되고,
    상기 3개 내지 10개의 반사층을 순차적으로 적층하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조 방법.
  11. 인쇄회로 기판;
    상기 인쇄회로 기판과 전기적으로 연결되고, 상기 인쇄회로 기판에 실장되는 발광칩;
    상기 발광칩을 덥도록 상기 인쇄회로 기판의 일부와 결합되어 형성되는 렌즈부; 및,
    상기 렌즈부의 상부면에 형성되는 반사층을 상기 렌즈부의 외곽표면에 형성되는 반사막 및 상기 반사막의 표면에 적층되어 형성되는 보호막을 포함하도록 구성하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 반사막은 Al2O3층, Ag 및 Al-Nd 가운데 어느 하나의 재질로 형성되고,
    상기 보호막은 ZrO2, TiO 또는 TiO2 가운데 어느 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 반사막과 상기 보호막 사이에 적층되어 형성되는 굴절막; 을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 굴절막은 SiO2 또는 SiO 의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 반사층은 3개 내지 10개로 형성되며, 상기 3개 내지 10개의 반사층은 순차적으로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 렌즈부는
    반구형으로 형성되는 반구형부;
    상기 발광칩을 덥도록 인쇄회로 기판의 일부와 결합되어 형성되고, 상기 반구형부와 일체형으로 결합되는 판형부; 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 반구형부의 중심선이 통과하는 영역의 일부에 형성되고,
    상기 반사층의 면적은 상기 반구형부의 면적의 50% 내지 90% 사이로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 발광칩은 청색 또는 자외선을 발생시키고,
    상기 렌즈부는 실리콘과 형광체가 혼합된 투명의 고분자 수지로 형성되며,
    상기 반사층은 상기 발광칩에서 발생되는 청색 또는 자외선 광을 상기 인쇄회로 기판의 상부면으로 반사시키는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
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