KR20070117865A - 발광 유닛 제작 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

발광 유닛 제작 장치 및 방법이 개시된다. 이 장치는, 발광부가 위치하는 제1금형과, 제1금형과 결합하며, 발광부와 대응하는 위치에 적어도 하나 이상의 렌즈 형상 틀을 포함하는 제2금형과, 제1금형과 제2금형 사이의 공간에 들어가는 물질의 주입구 및 주입구에서부터 렌즈 형상 틀까지 연결된 물질의 이동통로를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 발광 유닛 제작 장치를 이용하여 다이렉트 몰딩 공정에 의한 렌즈 및 발광 다이오드의 봉지를 일체로 형성할 수 있다.
다이렉트 몰딩, 발광 다이오드, 렌즈, 봉지

Description

발광 유닛 제작 장치 및 방법{Apparatus and method for manufacturing Light Emitting Unit}
도 1은 종래의 발광 다이오드와 렌즈를 부착하는 방식을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치의 일 실시예의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치의 다른 실시예의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치의 또 다른 실시예의 구성도이다.
도 5는 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치에서 액상물질의 이동통로의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치에서 기판보호부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
21, 31, 41, 51, 61, 61' : 제1금형 211, 311, 411, 611, 611' : 발광부
22, 32, 42, 62, 62' : 제2금형
221, 321, 421, 621, 621' : 렌즈 형상 틀
23, 33, 43, 53, 63, 63' : 주입구 24, 34, 44, 54, 64, 64' : 이동통로
65, 65' : 기판보호부
본 발명은 발광 다이오드를 이용한 발광 유닛에 관한 것으로서, 특히, 다이렉트 몰딩 공정을 위한 발광 유닛 제작 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 수광형 평판 디스플레이의 일종인 액정표시장치(Liquid Crystal Display;LCD)는 자체적인 발광 능력이 없으므로, 외부로부터의 조사된 조명광을 선택적으로 투과시킴에 의하여 화상을 형성한다. 이를 위하여 액정표시장치의 배면에는 광을 조명하는 광원부가 필요하며 이를 백라이트 유닛(Back Light Unit;BLU)이라고 한다.
또한, 이 백라이트 유닛은 액정패널 전면에 걸쳐 균일광을 조명할 것이 요구된다. 따라서, 발광체가 발광 다이오드(Light Emitting Diode;LED)일 경우 렌즈(Lens)를 이용하여 조명광의 휘도 분포를 균일하게 할 필요가 있다. 따라서, 이를 위해, 발광 다이오드에 렌즈를 설치할 필요가 있었다.
발광 다이오드에 렌즈를 설치하는 방법으로 종래에는 에폭시(Epoxy)나 피씨(polycarbonate;PC) 계열의 수지로 렌즈를 사출하여, 발광 다이오드에 붙이는 방법을 이용하였다.
이런, 종래의 발광 다이오드와 렌즈 부착 방식은 도 1과 같이 렌즈와 발광 다이오드를 합치는 방식이며, 발광부의 봉지 물질(encapsulate material)(12)로 실리콘(silicone)을 사용하기 때문에, 에폭시나 피씨 계열로 렌즈(11)를 부착하는 경우, 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.
첫째, 만약 에폭시로 렌즈를 형성할 경우 실리콘과 에폭시는 접착력을 가지지 못하기 때문에 두 물질 사이에 공기층이 형성되게 된다. 따라서, 공기층이 형성될 경우, 발광 다이오드 칩에서 나오는 광선들은 렌즈까지 직접 진행하지 못하고, 전반사에 의해 봉지 물질에서 많은 경로로 진행하기 때문에 최종적으로 발광 다이오드 바깥으로 출사하는 광선의 수는 작아지게 되며, 그로 인하여 광량값이 작게 되어 실제로 밝기가 떨어지게 된다.
또한, 에폭시의 경우 고온에 장시간 있을 경우 황변 현상이 발생하여, 에폭시 렌즈가 누렇게 색이 변하게 되어, 광량을 떨어뜨리는 주된 원인이 된다.
둘째, 피씨 계열로 사출한 렌즈를 부착하게 되는 경우에도, 실리콘과 피씨 사이의 계면은 발생하며, 그로 인하여 광량 저하 현상이 발생한다.
또한, 발광 다이오드의 경우, 모듈(Module)로 적용시, 리플로우(Reflow) 공정에 의하여 발광 다이오드를 모듈(Module)화하여 제품이 완성되는데, 피씨 렌즈의 경우 열가소성 수지로 이루어지기 때문에 최고 160℃ 이상의 온도에서는 렌즈의 형상이 녹아서 변형이 발생한다. 즉, 리플로우 공정은 온도가 약 270℃까지 올라가기 때문에 피씨(PC) 렌즈의 경우 제품화 하는데 문제점을 가지게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 렌즈와 봉지 사이에 생기는 계면 현상을 근본적으로 해결하여, 광량을 최대화 할 수 있는 발광 유닛 제작 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치는, 발광부가위치하는 제1금형과, 제1금형과 결합하며, 발광부와 대응하는 위치에 적어도 하나 이상의 렌즈 형상 틀을 포함하는 제2금형과, 제1금형과 제2금형 사이의 공간에 들어가는 물질의 주입구 및 주입구에서부터 렌즈 형상 틀까지 연결된 물질의 이동통로로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 다른 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 방법은, 발광부가 위치하는 제1금형과 렌즈 형상 틀을 포함하는 제2금형을 결합하는 단계와, 제1금형과 제2금형의 온도를 상승시키는 단계와, 주입구를 통해 액상의 렌즈 형성 물질을 주입하는 단계 및 액상 물질을 경화시기는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치의 구성 및 동작을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치의 일 실시예의 구성도로서, 제1금형(21), 제2금형(22), 주입구(23), 이동통로(24)로 구성된다.
도 2에 도시된 제1금형(21)에는 발광부(211)가 위치한다. 발광부(211)는 리드프레임을 포함한 발광 다이오드 패키지 일 수도 있고, 인쇄회로기판(printed circuit board;PCB) 상에 위치한 와이어가 연결된 발광 다이오드 칩 또는 플립 칩 형태의 발광 다이오드 칩일 수 있다.
또한, 발광부는 리드프레임을 포함한 다수의 발광 다이오드 패키지들 또는 인쇄회로기판 상에 위치한 다수의 발광 다이오드 칩들인 것이 바람직하다.
이는, 발광 다이오드마다 렌즈를 각각 따로 성형하는 것이 아니라, 다수의 리드프레임을 포함한 발광 다이오드 패키지들 또는 인쇄회로기판 상에 위치한 발광 다이오드 칩들의 위치에 대응하여 렌즈를 한꺼번에 성형함으로써 생산성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
한편, 제2금형(22)은 렌즈 형상 틀(221)을 포함한다. 여기서, 렌즈 형상 틀은 다양한 모양을 가진 렌즈 형상 틀인 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 3은 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치의 다른 실시예의 구성도로서, 다양한 모양을 가진 렌즈 형상 틀(321)을 포함하는 발광 유닛 제작 장치를 나타내고 있다.
이는, 여러 렌즈를 한번에 같은 금형으로 성형하기 때문에 렌즈 형상을 여러 개로 만들어서 다양한 빛의 조합을 만들 수 있기 때문이다.
또한, 주입구(23)는 제1금형(21)과 제2금형(22) 사이의 공간, 즉, 렌즈 형상 틀(221) 내부와 발광부(211)를 제외한 공간을 액상 물질로 채우기 위해 사출기와 연결된다.
마지막으로, 액상 물질의 이동통로는(24)는 주입구(23)와 렌즈 형상 틀(221)을 연결한다.
한편, 주입구(23)와 이동통로(24)는 도 2에서와 같이 제2금형(22)이 아니라 제1금형(21)에 위치할 수 있다.
예를 들어, 도 4는 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치의 또 다른 실시예의 구성도로서, 주입구(43)와 이동통로(44)가 제1금형(41)에 위치하는 발광 유닛 제작 장치를 나타내고 있다.
또한, 이동통로(24)는 주입구(23)에서부터 각각의 렌즈 형상 틀(221)까지의 길이가 모두 동일한 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 5는 발광 유닛 제작 장치에서 액상물질의 이동통로의 일 실시예를 나타내는 도면으로서, 주입구(53)와 이동통로(54)가 제1금형(51)에 위치하는 경우 액상 물질의 이동거리가 동일한 것을 나타내고 있다. 여기서, 도 5는 인쇄회로기판이 제1금형에 위치하는 경우 물질의 이동통로를 나타내는 제1금형의 단면도이다.
이는, 사출기를 통해 액상 물질이 주입구에 주입되면 이동통로를 따라 액상 물질이 이동하게 되는데, 여기서, 액상 물질은 주입구로부터 동일한 압력으로 주입될 것이고, 만약, 각각의 렌즈 형상 틀까지의 이동통로의 길이가 다르다면 액상 물질의 주입이 균일하게 이루어지기 어렵기 때문이다.
또한, 발광부가 인쇄회로기판 상의 발광 다이오드 칩들인 경우에 인쇄회로기판에는 회로를 구성하기 위하여 전선이 인쇄되어 있다. 이 경우, 제1금형과 제2금형이 결합할 때, 수 톤(ton) 정도의 압력이 가해지게 되어, 제1금형의 인쇄회로기판 상에 인쇄되어 있는 전선이 끊어질 우려가 있다.
따라서, 금형의 압력에 의해 인쇄회로기판 상의 전선이 끊어지는 것을 방지 하기 위하여, 렌즈 형상 틀의 테두리 측에 원형의 신축성이 있는 기판보호부 또는 인쇄회로기판 상에 원형의 기판보호부를 구비하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 도 6은 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치에서 기판보호부의 일 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 6의 (a)와 같이 발광부의 위치에 대응하여 렌즈 형상 틀(621)의 테두리 측에 신축성이 있는 기판보호부(65) 또는 도 6의 (b)와 같이 렌즈 형상 틀(621')의 테두리에 대응하는 위치에 인쇄회로기판 상에 기판보호부(65')가 있는 것을 나타내고 있다.
또한, 제1금형과 제2금형이 결합할 때 인쇄회로기판 상의 전선이 제2금형의 렌즈 형상 틀에 의해 끊어지는 것을 방지하기 위해서, 도 6의 (a)에서의 기판보호부(65)는 신축성이 있는 고무 재질일 수 있으며, 도 6의 (b)에서의 기판보호부(65')는 인쇄회로기판 상의 전선의 높이보다 높게 원형의 요철로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 발광 유닛 제조 방법을 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 7은 본 발명에 의한 발광 유닛 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트로서, 발광부(211, 311, 411)가 위치하는 제1금형(21,31,41)과 렌즈 형상 틀(221, 321, 421)을 포함하는 제2금형(22,32,42)을 결합한다(단계 71).
여기서, 단계 71에서 발광부는 리드프레임을 포함한 발광 다이오드 패키지일 수도 있고, 인쇄회로기판 상에 위치한 와이어가 연결된 발광 다이오드 칩 또는 플립 칩 형태의 발광 다이오드 칩일 수 있다.
다음으로, 제1금형과 제2금형의 온도를 상승시킨다(단계 72).
이는, 주입구를 통해 들어가는 액상의 렌즈 형성 물질이 이동통로에서 경화되는 것을 방지하기 위하여 미리 금형의 온도를 상승시키기 위해서이다.
그 다음으로, 주입구를 통해 액상의 렌즈 형성 물질을 주입한다(단계 73).
여기서, 단계 73에서 주입구를 통해 들어가는 액상의 렌즈 형성 물질로는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지인 것이 바람직하다. 이는, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지는 열경화성 수지이기 때문에 금형의 높은 온도에 변형이 일어나는 것을 방지하기 위해서이다.
마지막으로, 단계 73에서 주입된 액상 물질을 경화시킨다(단계 74).
이후, 제1금형과 제2금형을 분리하면 다이렉트 몰딩 공정에 의한 발광부의 봉지와 렌즈를 일체로 형성한 발광 유닛을 완성하게 된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 발광 유닛 제작 장치 및 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 다이렉트 몰딩에 의한 렌즈 및 봉지 성형에 따른 렌즈 부착 작업 생략에 의해 생산성이 향상된다.
둘째, 리드프레임 또는 인쇄회로기판에서 한번에 여러 렌즈를 성형함에 따라 생산성이 향상된다.
셋째, 봉지 물질과 렌즈 물질을 한번에 성형함에 따라 광속값이 증가한다.
넷째, 금형에 의한 다양한 렌즈 형상의 구현 및 같은 리드 프레임 또는 인쇄회로기판에서의 다양한 렌즈 형상의 구현이 가능하다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (9)

  1. 발광부가 위치하는 제1금형;
    상기 제1금형과 결합하며, 상기 발광부와 대응하는 위치에 적어도 하나 이상의 렌즈 형상 틀을 포함하는 제2금형;
    상기 제1금형과 제2금형 사이의 공간에 들어가는 물질의 주입구; 및
    상기 주입구에서부터 상기 렌즈 형상 틀까지 연결된 상기 물질의 이동통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 유닛 제작 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이동통로의 길이는
    모두 동일한 것을 특징으로 하는 발광 유닛 제작 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 형상 틀은
    서로 다른 형상인 것을 특징으로 하는 발광 유닛 제작 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 발광부는
    리드프레임을 포함한 적어도 하나 이상의 발광 다이오드 패키지들인 것을 특징으로 하는 발광 유닛 제작 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 발광부는
    인쇄회로기판 상에 위치하고, 와이어가 연결되거나 플립 칩 형태의 적어도 하나 이상의 발광 다이오드 칩들인 것을 특징으로 하는 발광 유닛 제작 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 발광 유닛 제작 장치는
    상기 발광부와 대응하는 위치에 상기 렌즈 형상 틀의 테두리 측을 따라 신축성이 있는 기판보호부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 유닛 제작 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 발광 유닛 제작 장치는
    상기 렌즈 형상 틀의 테두리에 대응하는 위치에 상기 인쇄회로기판 상에 기판보호부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 유닛 제작 장치.
  8. 제 1 항의 발광 유닛 제작 장치를 이용한 발광 유닛 제작 방법에 있어서,
    (a) 발광부가 위치하는 상기 제1금형과 렌즈 형상 틀을 포함하는 상기 제2금형을 결합하는 단계;
    (b) 상기 제1금형과 제2금형의 온도를 상승시키는 단계;
    (c) 상기 주입구를 통해 액상의 렌즈 형성 물질을 주입하는 단계; 및
    (d) 상기 액상 물질을 경화시기는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 유닛 제작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서,
    상기 물질은 실리콘 수지 또는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 발광 유닛 제작 방법.
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