KR20200111511A - 트랜지스터 일체형 led 패키지 칩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소스 단자, 드레인 단자, 게이트 단자, LED 단자 및 회선 연결부를 포함하는 패드와, 상기 소스 단자에 소스가 연결되고 드레인 단자에 드레인이 연결되며, 게이트 단자에 게이트가 연결되는 트랜지스터와, 하부단자가 상기 LED 단자에 전기적으로 접속되고, 상부 단자가 회선 연결부를 통해 트랜지스터의 드레인에 연결되는 LED와, 상기 LED와 소정 간격 만큼 이격된 위치에 형성되어 상기 LED에서 발생되는 빛을 입사 받아 외부로 출력하는 오목렌지를 포함하는 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩을 제공할 수 있다.

Description

트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩{LED PACKAGE CHIP INCORPORATED TRANSISTOR}
본 발명은 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩에 관한 것이다.
일반적으로액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 다른 표시 장치에 비해 두께가 얇고 무게가 가벼우며, 구동 전압 및 소비 전력이 낮아서 널리 사용되고 있다. 그러나 액정 표시 장치는 자체적으로 발광을 하지 못하는 비발광 소자이므로 액정 표시 패널에 광을 공급하기 위한 별도의 백라이트를 필요로 한다.
액정 표시 장치의 백라이트 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등이 많이 사용된다. 냉음극 형광램프는 수은을 사용하기 때문에 환경 오염을 유발할 수 있고, 응답속도가 느리며, 색 재현성이 낮을 뿐만 아니라 LCD 패널의 경박단소화에도 적절하지 못한 단점을 가졌다.
반면에, 발광 다이오드는 환경 유해 물질을 사용하지 않아 친환경적이며, 임펄스 구동이 가능한 이점이 있다.
그리고 색 재현성이 우수하며, 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드의 광량을 조정하여 휘도, 색 온도 등을 임의로 변경할 수 있을 뿐만 아니라, LCD 패널의 경박단소화에 적합한 장점들을 가지므로, 최근 LCD 패널 등의 백라이트용 광원으로 많이 채용되고 있는 실정이다.
한편, 종래 널리 사용되고 있는 boost 방식의 LED 구동회로는 스위칭 MOSFET Q1이 접지 기준으로 연결되어 구동이 용이하고, LED 부하단에 역시 접지 기준으로 구동되는 dimming MOSFET Q2를 추가하여 LED를 빠른 속도로 단속하여 고해상도의 dimming을 간단히 구현할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, LED open이나 LED short에 대해 보호(protection) 동작이 필요하며 boost 방식의 특성상 입력 전류가 커서 전체적인 시스템 비용(cost)이 증가 한다는 문제가 있다.
고해상도의 디밍(dimming)이 필요하지 않은 경우에는 dimming MOSFET을 사용하지 않는 low-side buck 회로를 출력전류 피드백(feedback)이 없는 peak current control 방식으로 적용하여 LED 구동회로의 비용을 절감할 수 있다. 여기서, peak current control이란 일정한 주파수로 스위칭 MOSFET Q1을 ON 시키고 센싱된 전류가 지정된 기준 값 Iref에 이르면 스위칭 MOSFET을 OFF하는 방식을 뜻한다.
하지만, 이러한 방식은 부하 변동이나 입출력 조건 변동에 대해 출력전류의 평균값이 크게 변동하는 단점이 있으며, 이러한 문제는 스위칭 주기 내에서 인덕터 전류가 0으로 떨어지지 않는 CCM(Continuous conduction mode)에 비해 스위칭 주기 내에서 인덕터 전류가 0까지 떨어지는 DCM(Discontinuous conduction mode)의 경우 더욱 심각하다.
또한, DCM 대비 CCM에서는 MOSFET의 스위칭 손실이 커지고 보다 큰 L 값의 인덕터를 사용해야 하는 등 설계적으로 바람직하지 않은 문제점이 존재하였다.
대한민국 등록특허 제10-1942393호(2019.01.21. 등록)
본 발명은 트랜지스터를 통해 LED를 제어하고, LED의 발광에 따라 발생되는 빛의 효율성을 높여 명함 비를 높일 수 있는 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩을 제공한다.
상술한 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩은 소스 단자, 드레인 단자, 게이트 단자, LED 단자 및 회선 연결부를 포함하는 패드와, 상기 소스 단자에 소스가 연결되고 드레인 단자에 드레인이 연결되며, 게이트 단자에 게이트가 연결되는 트랜지스터와, 하부단자가 상기 LED 단자에 전기적으로 접속되고, 상부 단자가 회선 연결부를 통해 트랜지스터의 드레인에 연결되는 LED와, 상기 LED와 소정 간격 만큼 이격된 위치에 형성되어 상기 LED에서 발생되는 빛을 입사 받아 외부로 출력하는 오목렌지를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들에 따르면, 트랜지스터를 통해 LED를 제어하고, LED의 발광에 따라 발생되는 빛의 오목렌즈를 통해 외부로 출력함으로써, 명함 비를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 일체형 LED 패키지의 전체 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 일체형 LED 패키지가 형성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩의 전체 구조를 설명하기 위한 단면도이며, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩을 형성하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 5에에 도시된 바와 같이, 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩(100)은 오목렌즈(110), 트랜지스터(200), LED(300), 패드(400), 회로(500) 및 칩 마운트(600) 등을 포함할 수 있다.
트랜지스터(200)는 패드(400)의 게이트 단자(410)와 연결되는 게이트(210), 패드(400)의 소스 단자(420)와 연결되는 소스(220) 및 패드(400)의 LED 단자(430)와 연결되는 드레인(230)으로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터(200)는 CMOS 트랜지스터일 수 있다.
LED(300)는 일측 단자, 예컨대 하부 단자가 패드(400)의 LED 단자(430)에 전기적으로 접속되고, 타측 단자, 예컨대 상부 단자가 회로(500) 중 제 1 회선(510)을 통해 패드(400)의 회선 연결부(402)를 경유하여 트랜지스터(200)의 드레인(230)에 전기적으로 접속될 수 있다.
패드(400)는 트랜지스터(200)의 드레인(230)과 연결되고, LED(300)를 제 1 회선 연결부(402)를 통해 연결시키기 위한 회선 연결부(402), 트랜지스터(200)의 게이트(210)에 연결되는 게이트 단자(410), 트랜지스터(200)의 소스(220)에 연결되는 소스 단자(420) 및 LED(300)의 일측 단자에 전기적으로 접속되는 LED 단자(430) 등으로 구성될 수 있다.
또한, 패드(400)는 소스 단자(420) 및 LED 단자(430) 사이의 하층에 트랜지스터(300)가 장착될 수 있는 트랜지스터 장착부(401) 및 하면이 드레인(230)과 연결되고 상면이 제 1 회선(510)과 연결되는 회선 연결부(402) 등을 더 포함할 수 있다.
회로(500)는 LED(300)과 트랜지스터(200)의 드레인(230)을 연결시키는 제 1 회선(510)과 트랜지스터(200)의 게이트(210)와 게이트 단자(410)를 연결시키는 제 2 회선(520)으로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩(100)은 게이트 단자(410)를 통해 트랜지스터(200)의 게이트(210)에 전원을 인가하여 트랜지스터(200)를 동작시켜 드레인(230)과 연결되는 LED(300)를 동작시킬 수 있다.
칩 마운트(600)는 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩(100)을 지지하고 방열 프레임의 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 칩 마운트(600)는 트랜지스터(200)의 게이트(210) 부분이 오픈되도록 하면의 일부가 오픈된 형상을 갖는 제 1 마운트 및 LED 단자(430)의 상면에 부착되는 하면이 패쇄된 형상을 갖는 제 2 마운트로 구성될 수 있다.
칩 마운트(600)의 외측벽에는 빛을 반사시킬 수 있는 물질층을 가질 수 있다. 구체적으로, 제 1 마운트 중 회선 연결부(402)의 상면에 결합되는 외측벽 및 제 2 마운트의 LED(300)과 인접한 외측벽에는 빛을 반사시킬 수 있는 물질층을 포함할 수 있다. 이러한 물질층을 통해 LED(300)에서 발생되는 빛 중 양옆으로 퍼져나가는 빛은 반사되어 오목렌즈(110)에 입사시킬 수 있다.
트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩(100)은 오목렌즈(110)가 형성된 결합체와 칩 마운트(600)간의 결합을 위해 제 1, 2 홈부(120) 및 돌기부(140)를 더 포함할 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 칩
200 : 트랜지스터
300 : LED
400 : 패드
500 : 회로
600 : 칩 마운트

Claims (2)

  1. 광원용 LED와,
    절연막 상부에 형성되거나 상기 절연막의 내부 일부를 식각하여 형성된 영역에 실장되는 트랜지스터와,
    상기 트랜지스터의 소스와 연결되고 상기 절연막의 하면 일부분까지 연결되는 소스 패드와,
    상기 광원용 LED와 절연막 사이에 형성되어 상기 절연막의 하면 다른 일부분까지 연결되는 LED 패드와,
    상기 절연막의 하면에 형성된 소스 패드와 LED 패드 사이 영역에 형성되고 상기 트랜지스터의 게이트와 제 2 회로선을 통해 연결되어 상기 게이트에 소정의 전원을 공급하기 위한 게이트 패드와,
    상기 트랜지스터의 드레인 상부에 형성되고 제 1 회로선을 통해 상기 드레인과 광원용 LED를 연결시키는 드레인 패드와,
    상기 광원용 LED 및 트랜지스터를 전체를 덮는 광 투과형 물질층과,
    상기 광원용 LED에 대응되는 부분에 형성된 광 투과형 물질층의 상부 일부를 반원 형태로 식각하여 형성된 오목 렌즈를 포함하는 트랜지스터 일체헝 LED 패키지 칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩은,
    상기 드레인 패드 및 LED 패드의 상부 일부가 드러나도록 상기 광 투과형 물질층을 패터닝하여 형성된 홀의 내부에 광 반사형 물질을 매립하여 형성된 광 반사벽을 더 포함하는 트랜지스터 일체형 LED 패키지 칩.
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