WO2017131360A2 - 희토류 금속 산화물이 첨가된 led 패키지를 적용한 백라이트 유닛 - Google Patents

희토류 금속 산화물이 첨가된 led 패키지를 적용한 백라이트 유닛 Download PDF

Info

Publication number
WO2017131360A2
WO2017131360A2 PCT/KR2017/000291 KR2017000291W WO2017131360A2 WO 2017131360 A2 WO2017131360 A2 WO 2017131360A2 KR 2017000291 W KR2017000291 W KR 2017000291W WO 2017131360 A2 WO2017131360 A2 WO 2017131360A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rare earth
earth metal
metal oxide
led
backlight unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/000291
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2017131360A3 (ko
Inventor
류정곤
김영식
고다현
임서영
Original Assignee
주식회사 효성
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 효성 filed Critical 주식회사 효성
Publication of WO2017131360A2 publication Critical patent/WO2017131360A2/ko
Publication of WO2017131360A3 publication Critical patent/WO2017131360A3/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/247—Carbonates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/90—Methods of manufacture
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48257—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item

Definitions

  • the present invention relates to a backlight unit (Back Light Unite, hereinafter referred to as 'BLU') to which a light emitting diode (LED) package in which rare earth metal oxide is added is applied. More specifically, the present invention relates to an LED package containing an encapsulating resin and a rare earth metal oxide of an LED package having improved light extraction efficiency, and a BLU to which the same is applied.
  • 'BLU' Back Light Unite
  • LED light emitting diode
  • LED which is a light emitting device
  • LED is a kind of semiconductor used to send and receive signals by converting electricity into infrared rays or light using characteristics of compound semiconductors, and is used in home appliances, remote controls, electronic displays, indicators, and various automation devices.
  • LED is also applied to the display.
  • LCDs liquid crystal displays
  • AMOLEDs unlike self-emitting AMOLEDs, they do not emit light by themselves, so a separate light source is required. This is called a BLU.
  • the BLU serves to illuminate the display image evenly so that the display image is visible from the back of the LCD which does not emit light.
  • This BLU uses a direct-lit BLU, a method of evenly arranging the LED BLU behind the LCD panel, and uses the LED BLU at the left and right corners to distribute the light from the LED evenly throughout the screen.
  • Edge type (Edge-lit BLU) is a method that reflects the reflection, but the edge type is more advantageous for slimming, which is a recent issue.
  • the present invention is to reduce the light guide plate in the BLU, while maintaining the amount of light, and to increase the efficiency (light efficiency) of the light entering the light guide plate, to adjust the angle of incidence (angle of light emitted) from the LED package to the light guide plate, It is an object of the present invention to provide a BLU to which an LED package to which rare earth metal oxide nanoparticles are added, which can exhibit high luminance of BLU by improving efficiency.
  • a BLU is obtained by applying an LED package to which rare earth metal oxide nanoparticles are added.
  • the manufacture of the LED package to which the rare earth metal oxide nanoparticles are added comprises a first step of applying an adhesive to the lead frame; A second step of mounting the individual LED chips on the lead frame; A third step of attaching the lead frame to the LED chip by using a wire such as a gold wire to be electrically connected; And a fourth step of covering the encapsulant to which the rare earth metal oxide nanoparticles are added in order to protect the LED chip and the wire and to adjust the orientation angle.
  • the rare earth metal oxide nanoparticles are added to the encapsulant is a particle produced by the thermal decomposition of the rare earth metal salt and the organic material typically forms an LED encapsulation layer, such as epoxy resin or silicone resin. It is manufactured by adding to the resin which can be made.
  • the rare earth metal oxide nanoparticles have a refractive index of 1.5 ⁇ n ⁇ 2.5, and the size of the particles is preferably in the range of 10 nm to 1 ⁇ m.
  • BLU to which the LED package to which the rare earth metal oxide nano-spherical particles of the present invention is applied can adjust the direction angle, and thus can increase the luminous efficiency.
  • the direction angle is possible by applying rare earth metal oxide spherical particles, and the light incidence efficiency is a relative amount of light emitted through the light guide plate relative to the light emitted from the LED bar.
  • light incident from the LED bar to the light guide plate is 100. This value is not%, due to the gap between the LED bar and the light guide plate, the difference in the refractive index, and the difference in the light directivity angle entering the light guide plate. In the present invention, it was confirmed that the light incident efficiency increased by about 1% by decreasing the directivity angle from 120 degrees to 110 degrees.
  • 1 is a SEM photograph of spherical rare earth metal oxide nanoparticles added to an LED package according to the present invention.
  • Figure 2 illustrates the structure of the LED package to which the spherical rare earth metal oxide nanoparticles according to the present invention is applied.
  • FIG. 3 illustrates the structure of the LED bar to which the LED package of FIG.
  • FIG. 4 illustrates a structure of a BLU equipped with the LED bar of FIG. 3.
  • the BLU is made by applying an LED package to which rare earth metal oxide nanoparticles are added as shown in FIG. 1.
  • the LED package 100 to which the rare earth metal oxide nanoparticles are added is the first to apply the adhesive to the lead frame 120 of the ceramic substrate 110 as illustrated in FIG. Step process; A second step of mounting the individual LED chips 130 on the lead frame 120; A third step of attaching the lead frame 120 to the LED chip 130 using a bonding wire 140 such as a gold wire to be electrically connected; And a fourth step of covering the encapsulant 210 to which the rare earth metal oxide nanoparticles 220 are added in order to protect the LED chip 130 and the bonding wire 140 and to adjust the direction angle.
  • the rare earth metal oxide nanoparticles 220 is added to the encapsulant 210 is a particle produced by thermal decomposition of the rare earth metal salt and the organic material, such as epoxy resin or silicone resin Usually, it is added to the polymer resin capable of forming the LED encapsulation layer.
  • the polymer resin may be used by selecting one or more of a phenol resin, an acrylic resin, a polystyrene resin, a polyurethane resin, and a benzoguanamine resin.
  • the rare earth metal oxide nanoparticles according to the present invention are as follows.
  • M is Sc, Y, La, Al, Lu, Ga, Zn, V, Zr, Ca, Sr, Ba, Sn, Mn, Bi, or Ac
  • a is 1 or 2
  • b is 0-2
  • c is 0-3
  • d is 0-3.
  • the rare earth metal oxide nanoparticles include at least one or more of the rare earth metals, and the refractive index of the particles is preferably 1.5 ⁇ n ⁇ 2.5, the size of the particles is set in the range of 10nm to 1 ⁇ m desirable.
  • the content of the rare earth metal oxide about 2% to 20% by weight is preferable for the entire encapsulant.
  • the properties of the LED blue chip, the x direction and the y direction direction angle, the relative luminous flux (lm), and the BLU relative brightness in the backlight unit to which the LED package is added are the following embodiments. And as it is considerably lowered as in comparison.
  • the powder may be prepared by impregnating an alkali metal salt, a + 2-valent metal salt, or a combination thereof as necessary in addition to the rare earth metal salt.
  • the refractive index of the particles in the rare earth metal oxide nanoparticles of the above formula is preferably 1.5 ⁇ n ⁇ 2.5, but if less than 1.5 or more than 2.5, there may be no effect of increasing light extraction efficiency. This is because the refractive index of a typical silicon encapsulant is about 1.5 and the refractive index of a GaN chip is about 2.4.
  • the particle size is preferably set in the range of 10nm to 1 ⁇ m. However, when the particle size is out of the range, the light extraction efficiency may decrease.
  • the range of the particle size may be a very important configuration in terms of light extraction efficiency. A more detailed description thereof will be understood with reference to the following Examples and Experimental Examples.
  • Figure 3 shows the LED bar 300, the direction angle is adjusted to a printed circuit board (Printed Circuit Boaed, hereinafter referred to as 'PCB', 310) and the LED mounted on the upper surface
  • 'PCB' printed circuit board
  • the LED package 100 is illustrated in a form in which the light emitting surface is upwardly disposed on the upper surface of the PCB, but may be mounted on the side if necessary.
  • the BLU used in the present invention exemplifies an edge type BLU, for example, and includes a light guide plate 430 and an LED bar 300 provided on one side of the light guide plate 430.
  • the LED bar is provided only on one side of the light guide plate 430, but may be provided on both sides as needed.
  • a bottom cover or mold frame 410 and a reflective plate or sheet 420, which is an optical subsidiary material, may be additionally provided below the light guide plate 430.
  • LED bar employed in this embodiment can be understood as a similar structure to the LED bar 300 of FIG. That is, the LED bar 300 includes a PCB 310 and a plurality of LED light sources mounted on an upper surface of the substrate, and the LED package 100 described above is applied as the LED light source.
  • the upper portion of the light guide plate 430 includes a plurality of optical sheets or diffusion and prism sheets 440, a top cover or a protective sheet 450.
  • it is actually a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) such as a fluorescent lamp that actually emits light inside the BLU, and when light is emitted from the lamp, a reflector or sheet 420 reflects light exiting below and reduces light loss.
  • CCFL cold cathode fluorescent lamp
  • the light emitting plate 430 receives light emitted from the upper layer of the lamp and uniformly distributes the light in all areas according to the screen size, and scatters the light exiting from the surface of the light guide plate 430 once again from the upper layer.
  • a plurality of optical sheets or diffusion sheets 440 are disposed in front of the light guide plate 430 to distribute the light evenly.
  • the light uniformly diffused according to the panel size passes through the optical sheet or prism sheet 440 and becomes brighter light.
  • the BLU is completed when the optical material is connected to an inverter, which is a drive device for driving a lamp mounted on the BLU in a mold frame in a top-down manner in which the optical material is piled up and down.
  • Silicone resin After the addition of Y (OH) CO 3 particles in (OE 6631 A and OE 6631 B 1 Mix 2 ratio) (80% by weight of a silicone-based resin, Y (OH) CO 3 20% by weight), it The homogenizer was put into a homogenizer to prepare an encapsulant composition.
  • the encapsulant composition was prepared by homogenizing a silicone-based resin (a mixture of OE 6631 A and OE 6631 B in a ratio of 1: 2) without using rare earth metal oxide nanoparticles in a homogenizer.
  • the sealing material composition of the said Examples 1-5 and the comparative example was mounted in the LED package provided with a blue LED (wavelength 450 nm) chip, and the luminance was measured.
  • the light emitting device package used is a light emitting source using a chip connected by die bonding on a lead frame. After the metal wire bonding is performed so that the light emitting device and the lead frame are electrically connected, the transparent sealing material is molded with an encapsulant in which the silicone resin and the inorganic nanoparticles are dispersed.
  • X-direction, y-direction direction angle, relative luminous flux (lm), BLU relative luminance measurement results are shown in Table 1 below.
  • LED package 110 substrate
  • encapsulant 220 rare earth metal oxide particles
  • LED bar 310 printed circuit board (PCB)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 광 추출 효율이 향상된 LED 패키지의 봉지용 수지와 희토류 금속 산화물이 첨가된 LED 패키지, 이를 적용한 BLU를 제공하기 위한 것이다.

Description

희토류 금속 산화물이 첨가된 LED 패키지를 적용한 백라이트 유닛
본 발명은 희토류 금속 산화물이 첨가된 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 칭함) 패키지(Pakage)를 적용한 백라이트 유닛(Back Light Unite, 이하 'BLU'라 칭함)에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 광 추출 효율이 향상된 LED 패키지의 봉지용 수지와 희토류 금속 산화물이 첨가된 LED 패키지, 이를 적용한 BLU에 관한 것이다.
세계적 에너지 절감 추세 및 화합물 반도체 기술발전에 따른 응용 고급화는 LED의 산업화를 빠르게 진전시키고 있다. 발광소자인 LED는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜 신호를 보내고 받는데 사용되는 반도체의 일종으로 가정용 전자제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종자동화 기기 등에 사용된다.
디스플레이(Display)에서도 LED가 적용되고 있다. 디스플레이는 대부분 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, 이하 'LCD'라 칭함)가 사용되고 있고, 자발광하는 아몰레드와는 달리 자체 발광을 하지 못하므로 별도의 광원이 필요한데 이를 BLU라 한다.
상기 BLU는 빛을 내지 못하는 LCD 뒷면에서 디스플레이 영상이 눈에 보일 수 있도록 고르게 빛을 비춰주는 역할을 한다. 이러한 BLU에는 LCD 패널 뒤에 LED BLU를 고르게 배치하는 방식인 직하형(Direct-lit BLU)과, 좌우 모서리에 LED BLU를 사용하여 이를 도광판[LED에서 발생하는 빛을 화면전체에 균일하게 뿌려주는 역할을 하는 판]에 반사시키는 방식인 에지형(Edge-lit BLU)이 있는데, 최근의 이슈인 슬림화를 위해서는 에지형이 더 유리한 실정이다.
더욱 슬림화를 위해서는 에지형에서 가장 큰 두께를 차지하는 도광판의 축소가 필요하다. 하지만 도광판을 줄임에 따라 LED 패키지의 사이즈가 줄어 결국 광량도 줄게 된다. 따라서 도광판을 줄이면서 광량을 유지할 수 있는 방안이 요구되고 있다. 결론적으로 도광판으로 들어가는 광의 효율(입광효율)을 증가하여야 할 필요성이 있다.
이에 본 발명은 BLU에서 도광판을 줄이면서 광량을 유지하고, 도광판으로 들어가는 광의 효율(입광효율)도 증가시킬 목적으로, LED 패키지에서 도광판으로 입사되는 지향각(빛이 나오는 각도)을 조절하고, 광의 효율을 향상시킴으로써 BLU의 높은 휘도를 나타낼 수 있는 희토류 금속 산화물 나노 입자가 첨가된 LED 패키지를 적용한 BLU를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 구현예에 따르면, 희토류 금속 산화물 나노 입자가 첨가된 LED 패키지를 적용하여서 된 BLU이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 희토류 금속 산화물 나노 입자가 첨가된 LED 패키지의 제조는 리드프레임에 접착제를 도포하는 제 1단계 공정; 상기 리드프레임에 낱개의 LED 칩을 장착시키는 제 2단계 공정; 전기적 연결이 되도록 금선과 같은 와이어를 사용하여 상기 리드프레임과 상기 LED 칩에 부착하는 제 3단계 공정; 및 LED 칩과 상기 와이어를 보호하고 지향각을 조절하기 위해서 희토류 금속 산화물 나노 입자가 첨가된 봉지재를 피복하는 제 4단계 공정으로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 희토류 금속 산화물 나노 입자가 첨가된 봉지재는 희토류 금속염과 유기 물질의 열적 분해에 의해 제조된 입자가 에폭시계 수지 또는 실리콘계 수지와 같은 통상적으로 LED 봉지층을 형성할 수 있는 수지에 첨가하여서 제조한 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 희토류 금속 산화물 나노 입자의 굴절률은 1.5≤n≤2.5이며, 입자의 크기는 10nm 내지 1㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 희토류 금속 산화물 나노 구형 입자가 적용된 LED 패키지를 적용한 BLU는 지향각의 조절이 가능하여 입광효율의 증가를 기대할 수 있다.
즉, 지향각은 희토류 금속 산화물 구형 입자를 도포함으로써 가능하고, 입광효율은 LED 바(Bar)에서 나오는 광량 대비 도광판을 통해 나오는 광량의 상대량으로서, 일반적으로 LED 바에서 도광판으로 입사되는 광은 100%가 아닌 값을 나타내는데 이는 LED 바와 도광판의 갭, 굴절률의 차이, 도광판으로 들어오는 광 지향각 차이 등의 원인 때문이다. 본 발명에서는 지향각을 120도에서 110도로 10도 감소시킴으로써 입광효율이 약 1%증가하는 것을 확인할 수 있었다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 패키지에 첨가되는 구형의 희토류 금속 산화물 나노입자의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 구형의 희토류 금속 산화물 나노 입자가 적용된 LED 패키지의 구조를 예시한 것이다.
도 3은 도 2의 LED 패키지가 적용되어 지향각을 조절한 LED 바의 구조를 예시한 것이다.
도 4는 도 3의 LED바가 장착된 BLU의 구조를 예시한 것이다.
이와 같은 본 발명을 다음에서 상세하게 설명하기로 하며, 다음의 구현예 또는 실시예는 단지 예시하기 위한 것으로 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 한 구현예에 따르면, BLU는 도 1에 나타낸 바와 같은 희토류 금속 산화물 나노 입자가 첨가된 LED 패키지를 적용하여서 된 것이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기의 희토류 금속 산화물 나노 입자가 첨가된 LED 패키지(100)는 도 2에 예시한 바와 같이 세라믹 기판(110)의 리드프레임(120)에 접착제를 도포하는 제 1단계 공정; 상기 리드프레임(120)에 낱개의 LED 칩(130)을 장착시키는 제 2단계 공정; 전기적 연결이 되도록 금선과 같은 본딩 와이어(140)를 사용하여 상기 리드프레임(120)과 상기 LED 칩(130)에 부착하는 제 3단계 공정; 및 LED 칩(130)과 상기 본딩 와이어(140)를 보호하고 지향각을 조절하기 위해서 희토류 금속 산화물 나노 입자(220)가 첨가된 봉지재(210)를 피복하는 제 4단계 공정으로 제조된다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 희토류 금속 산화물 나노 입자(220)가 첨가된 봉지재(210)는 희토류 금속염과 유기 물질의 열적 분해에 의해 제조된 입자가 에폭시계 수지 또는 실리콘계 수지와 같은 통상적으로 LED 봉지층을 형성할 수 있는 고분자 수지에 첨가된 것이다. 상기 고분자 수지는 상기 수지외에 페놀계 수지, 아크릴 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리 우레탄 수지, 및 벤조구아나민 수지 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 희토류 금속 산화물 나노 입자는 아래와 같다.
[화학식 1]
Ma(OH)b(CO3)cOd
여기서, M은 Sc, Y, La, Al, Lu, Ga, Zn, V, Zr, Ca, Sr, Ba, Sn, Mn, Bi 또는 Ac이고,
a는 1, 또는 2, b는 0 내지 2, c는 0 내지 3, d는 0 내지 3이다.
다만, b 및 c는 동시에 0이 아니다.
본 발명에 의하면, 상기 희토류 금속 산화물 나노 입자는 희토류 금속 중에서 적어도 하나 이상을 포함하며, 입자의 굴절률은 1.5≤n≤2.5로 하는 것이 바람직하고, 입자의 크기는 10nm 내지 1㎛의 범위로 설정하는 바람직하다.
희토류 금속 산화물의 함량과 관련하여, 봉지재 전체에 대해 약 2중량% 내지 20중량%가 바람직하다. 희토류 금속 산화물의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 이를 첨가한 LED 패키지를 적용한 백라이트 유닛에서 LED 블루 칩, x방향, y방향 지향각 및 상대 광속(lm), BLU 상대 휘도의 물성이 이하의 실시예 및 비교에서와 같이 상당히 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.
본 발명의 또 다른 구현예로는 상기 희토류 금속염 외에 필요에 따라 알칼리 금속염, +2가 금속염 또는 이들의 조합물을 함께 함침시켜서 분말을 제조할 수도 있다.
상기 화학식의 희토류 금속 산화물 나노 입자에서 입자의 굴절률은 1.5≤n≤2.5로 하는 것이 바람직한데, 만일 1.5 미만, 또는 2.5를 초과할 경우에는 광 추출 효율 증가 효과가 없을 수 있다. 통상적인 실리콘 봉지재의 굴절율이 약 1.5 내외이고, GaN 칩의 굴절율은 약 2.4 내외이기 때문이다. 또한 상기 입자의 크기는 10nm 내지 1㎛의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 하지만, 입경 크기가 상기 범위를 벗어날 경우에는 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 또한, 파장이나 입자의 종류에 따라 다소의 차이는 있지만, 입경 크기에 따른 광추출 효율의 최적의 범위가 존재하기 때문에, 입경크기의 범위는 광 추출 효율 측면에서 매우 중요한 구성이 될 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 설명은, 후술할 실시예 및 실험예를 참조하여 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 한 구현예에 의하면, 도 3은 지향각을 조절한 LED 바(300)를 도시한 것으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Boaed, 이하 'PCB'라 칭함, 310)과 그 상면에 실장된 LED 광원으로서의 복수의 LED 패키지(100)를 포함한다. 도 3에 의하면 LED 패키지(100)는 상기 PCB의 상면에서 광방출면이 위로 향하도록 실장된 형태로 예시되어 있으나, 필요하다면 측면으로 실장될 수도 있다.
지향각을 조절한 LED 바를 장착한 BLU의 구조가 도 4에 예시되어 있다. 도 4에 의하면, 본 발명에서 사용하는 BLU는 예를 들어 에지형 BLU를 예시한 것으로, 도광판(430)과 상기 도광판(430)의 한 측면에 제공되는 LED 바(300)를 포함하고 있다. 도 4에서는 도광판(430)의 한 측면에만 LED 바가 제공되어 있으나, 필요에 따라서는 추가적으로 양측면에 모두 제공될 수도 있다. 상기 도광판(430)의 하부에는 바탐커버(Bottom Cover) 또는 몰드 프레임(410), 광학부자재인 반사판 또는 시트(420)가 추가적으로 제공될 수 있다. 본 구현예에서 채용된 LED 바는 도 3의 LED 바(300)와 유사한 구조로 이해할 수 있다. 즉, 상기 LED 바(300)는 PCB(310)과 그 기판 상면에 실장된 복수의 LED 광원을 포함하며, LED 광원으로는 상술한 LED 패키지(100)가 적용된다.
상기 도광판(430)의 상부에는 복수의 광학시트 또는 확산 및 프리즘 시트(440), 탑 커버 또는 보호 시트(450)로 구성되어 있다. 즉, BLU 내부에서 실제로 빛을 발하는 것은 바로 형광등과 같은 냉음극형광램프(CCFL)로서, 이 램프에서 빛이 발산되면 그 하층에는 아래로 빠져나가는 빛을 반사시키며 광 손실을 줄이는 반사판 또는 시트(420)가 놓여 있고, 램프의 상층에는 발산되는 빛을 받아들여 화면크기에 따라 전 영역에 빛을 균일하게 분포시키는 도광판(430)과 그 위층에서 다시 한번 도광판(430) 표면으로부터 빠져 나오는 빛을 산란시켜 도광판(430) 전면에 빛이 골고루 퍼지게 하는 복수의 광학시트 또는 확산시트(440)가 위치하고 있다. 이렇게 패널 크기에 따라 균일하게 확산된 빛은 광학시트 또는 프리즘 시트(440)를 통과하면서 더욱 선명한 밝기의 빛이 된다. 이와 같은 광학 자재가 위 아래로 쌓이는 탑다운 방식으로 몰드 프레임에 BLU에 장착된 램프를 구동하기 위한 드라이브 장치인 인버터와 연결하면 BLU가 완성된다.
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 들어 보다 더 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 의도가 아님을 분명히 해둔다.
실시예
실시예 1
증류수 100mL에 2g 이트륨 질산염 수화물, 40g 우레아를 용해한 후, 30 분간 충분히 교반하면서 혼합하였다. 교반한 후, 질산과 수산화암모늄의 염기를 통해 pH를 5.5 내지 5.6로 조절하였다. 상기 혼합 용액을 90℃에서 가열하며 1시간 교반한 후 여과, 증류수 세척을 3회 실시하였다. 세척 완료된 Y(OH)CO3 입자를 70℃오븐에서 3시간 건조하여 500nm 크기의 Y(OH)CO3입자를 수득하였다. 실리콘계 수지(OE 6631 A 와 OE 6631 B를 1:2 비율로 섞은 것)에 Y(OH)CO3입자를 첨가한 후(실리콘계 수지 98중량%, Y(OH)CO3 2중량%), 이를 호모게나이저에 넣어 균질화 시켜 봉지재 조성물을 제조하였다.
실시예 2
증류수 100mL에 2g 이트륨 질산염 수화물, 40g 우레아를 용해한 후, 30 분간 충분히 교반하면서 혼합하였다. 교반한 후, 질산과 수산화암모늄의 염기를 통해 pH를 5.5 내지 5.6로 조절하였다. 상기 혼합 용액을 90℃에서 가열하며 1시간 교반한 후 여과, 증류수 세척을 3회 실시하였다. 세척 완료된 Y(OH)CO3 입자를 70℃오븐에서 3시간 건조하여 500nm 크기의 Y(OH)CO3입자를 수득하였다. 실리콘계 수지(OE 6631 A 와 OE 6631 B를 1:2 비율로 섞은 것)에 Y(OH)CO3입자를 첨가한 후(실리콘계 수지 96중량%, Y(OH)CO3 4중량%), 이를 호모게나이저에 넣어 균질화 시켜 봉지재 조성물을 제조하였다.
실시예 3
증류수 100mL에 2g 이트륨 질산염 수화물, 40g 우레아를 용해한 후, 30 분간 충분히 교반하면서 혼합하였다. 교반한 후, 질산과 수산화암모늄의 염기를 통해 pH를 5.5 내지 5.6로 조절하였다. 상기 혼합 용액을 90℃에서 가열하며 1시간 교반한 후 여과, 증류수 세척을 3회 실시하였다. 세척 완료된 Y(OH)CO3 입자를 70℃오븐에서 3시간 건조하여 500nm 크기의 Y(OH)CO3입자를 수득하였다. 실리콘계 수지(OE 6631 A 와 OE 6631 B를 1:2 비율로 섞은 것)에 Y(OH)CO3입자를 첨가한 후(실리콘계 수지 95중량%, Y(OH)CO3 5중량%), 이를 호모게나이저에 넣어 균질화 시켜 봉지재 조성물을 제조하였다.
실시예 4
증류수 100mL에 2g 이트륨 질산염 수화물, 40g 우레아를 용해한 후, 30 분간 충분히 교반하면서 혼합하였다. 교반한 후, 질산과 수산화암모늄의 염기를 통해 pH를 5.5 내지 5.6로 조절하였다. 상기 혼합 용액을 90℃에서 가열하며 1시간 교반한 후 여과, 증류수 세척을 3회 실시하였다. 세척 완료된 Y(OH)CO3 입자를 70℃오븐에서 3시간 건조하여 500nm 크기의 Y(OH)CO3입자를 수득하였다. 실리콘계 수지(OE 6631 A 와 OE 6631 B를 1:2 비율로 섞은 것)에 Y(OH)CO3입자를 첨가한 후(실리콘계 수지 90중량%, Y(OH)CO3 10중량%), 이를 호모게나이저에 넣어 균질화 시켜 봉지재 조성물을 제조하였다.
실시예 5
증류수 100mL에 2g 이트륨 질산염 수화물, 40g 우레아를 용해한 후, 30 분간 충분히 교반하면서 혼합하였다. 교반한 후, 질산과 수산화암모늄의 염기를 통해 pH를 5.5 내지 5.6로 조절하였다. 상기 혼합 용액을 90℃에서 가열하며 1시간 교반한 후 여과, 증류수 세척을 3회 실시하였다. 세척 완료된 Y(OH)CO3 입자를 70℃오븐에서 3시간 건조하여 500nm 크기의 Y(OH)CO3입자를 수득하였다. 실리콘계 수지(OE 6631 A 와 OE 6631 B를 1:2 비율로 섞은 것)에 Y(OH)CO3입자를 첨가한 후(실리콘계 수지 80중량%, Y(OH)CO3 20중량%), 이를 호모게나이저에 넣어 균질화 시켜 봉지재 조성물을 제조하였다.
비교예
실시예 1에서와 같이 희토류 금속 산화물 나노 입자를 사용하지 않고 실리콘계 수지(OE 6631 A 와 OE 6631 B를 1:2 비율로 섞은 것)를 호모게나이저에 넣어 균질화 시켜 봉지재 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예의 봉지재 조성물을, 청색 LED(파장 450 ㎚) 칩을 구비하는 LED 패키지 내에 실장하여, 휘도 측정하였다. 사용된 발광 소자 패키지는 리드 프레임 위에 다이 본딩으로 연결되어 있는 칩을 발광원으로 한다. 발광 소자와 리드프레임이 전기적으로 연결이 되도록 금속 와이어 본딩을 한 후, 상기 투명 봉지 재료인 실리콘 수지와 무기 나노 입자가 분산되어 있는 봉지재로 몰딩되어 있는 구성이다. 이와 같은 본 발명에 따른 500nm 희토류 금속 산화물 나노 입자를 봉지재 전체를 기준으로 하여 0%, 2%, 4%, 5%, 10%, 20%를 첨가한 LED 패키지를 적용한 백라이트 유닛에서 LED 블루 칩, x방향, y방향 지향각 및 상대 광속(lm), BLU 상대 휘도의 측정결과를 다음 표 1에 표시하였다.
Figure PCTKR2017000291-appb-T000001
이상에서 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: LED 패키지 110: 기판
120: 리드 프레임 130: LED 칩
140: 본딩 와이어 150: 리플렉터
210: 봉지재 220: 희토류 금속 산화물 입자
300: LED 바 310: 인쇄 회로 기판(PCB)
400: 백라이트 유닛 410: 버틈커버
420: 반사판 430: 도광판
440: 복수 광학시트 450: 탑커버

Claims (5)

10nm내지 1㎛의 희토류 금속 산화물 나노 입자가 봉지재 전체에 대해 2중량% 내지 20중량% 첨가된 봉지재가 도포된 LED 패키지를 적용하여서 된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서, 상기 희토류 금속 산화물 나노 입자가 첨가된 봉지재는 희토류 금속염과 유기 물질의 열적 분해에 의해 제조된 입자가 에폭시계 수지 또는 실리콘계 수지와 같은 통상적으로 LED 봉지층을 형성할 수 있는 수지에 첨가된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서, 상기한 희토류 금속 나노 입자는 다음의 화학식 1의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
[화학식 1]
Ma(OH)b(CO3)cOd
여기서, M은 Sc, Y, La, Al, Lu, Ga, Zn, V, Zr, Ca, Sr, Ba, Sn, Mn, Bi 또는 Ac이고, a는 1, 또는 2, b는 0 내지 2, c는 0 내지 3, d는 0 내지 3이다.
다만, b 및 c는 동시에 0이 아니다.
제1항에 있어서 상기 희토류 금속 산화물 나노 입자의 굴절률은 1.5≤n≤2.5 의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
리드프레임에 접착제를 도포하는 제 1단계 공정; 상기 리드프레임에 낱개의 LED 칩을 장착시키는 제 2단계 공정; 본딩 와이어를 사용하여 상기 리드프레임과 상기 LED 칩을 전기적으로 연결하는 제 3단계 공정; 및 LED 칩과 상기 와이어를 보호하고 지향각을 조절하기 위해서 10nm 내지 1㎛의 희토류 금속 산화물 나노 입자가 봉지재 전체에 대해 2 내지 20 중량% 첨가된 봉지재를 피복하는 제 4단계 공정;으로 제조되는 LED 패키지를 포함하는 백라이트 유닛의 제조방법.
PCT/KR2017/000291 2016-01-29 2017-01-09 희토류 금속 산화물이 첨가된 led 패키지를 적용한 백라이트 유닛 WO2017131360A2 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0011998 2016-01-29
KR20160011998 2016-01-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2017131360A2 true WO2017131360A2 (ko) 2017-08-03
WO2017131360A3 WO2017131360A3 (ko) 2018-08-02

Family

ID=59398145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/000291 WO2017131360A2 (ko) 2016-01-29 2017-01-09 희토류 금속 산화물이 첨가된 led 패키지를 적용한 백라이트 유닛

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW201739841A (ko)
WO (1) WO2017131360A2 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4855869B2 (ja) * 2006-08-25 2012-01-18 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
KR100855556B1 (ko) * 2006-12-22 2008-09-01 주식회사 루멘스 발광다이오드
KR100900620B1 (ko) * 2007-02-20 2009-06-02 삼성전기주식회사 백색 발광 장치
JP2015005606A (ja) * 2013-06-20 2015-01-08 スタンレー電気株式会社 光電子デバイス
KR101571974B1 (ko) * 2014-06-12 2015-12-07 주식회사 효성 희토류 금속 산화물 입자를 포함하는 녹색 led 패키지

Also Published As

Publication number Publication date
TW201739841A (zh) 2017-11-16
WO2017131360A3 (ko) 2018-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101604339B1 (ko) 광 변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 표시장치
CN108291141B (zh) 窄带红色磷光体
US20190348580A1 (en) Light emitting device
US9318668B2 (en) Phosphor and light emitting device having the same
TWI690750B (zh) 量子點顯示裝置
TWI621690B (zh) Method for manufacturing coated phosphor and coated phosphor
CN102144307A (zh) 发光二极管封装件和具有该发光二极管封装件的背光单元
WO2016086416A1 (zh) 一种量子点背光模组以及显示装置
KR20110124140A (ko) 녹색 발광 형광체 입자, 녹색 발광 형광체 입자의 제조 방법, 색변환 시트, 발광 장치 및 화상 표시 장치 조립체
CN1932370A (zh) 照明设备和具有该照明设备的显示设备
US20090162667A1 (en) Lighting device having backlighting, illumination and display applications
US20140002770A1 (en) Method for manufacturing fluorescent powder substrate and liquid crystal module using fluorescent powder substrate
TW201143158A (en) Light emitting diode package structure
CN103650184A (zh) 照明装置
CN106483704B (zh) 偏振器和包括该偏振器的液晶显示装置
CN109545943B (zh) 发光件的制造工艺与发光件
WO2017156902A1 (zh) 量子点背光模组及液晶电视
CN206739014U (zh) Led发光组件、灯条及背光模组
CN109343278A (zh) 背光模组和显示装置
CN102809090B (zh) 背光单元
CN109557714A (zh) 光源装置及显示装置
CN109426034A (zh) 液晶显示装置
CN203275836U (zh) 显示装置
CN109285469A (zh) 一种面光源显示模组
CN209447794U (zh) 高色域量子点灯条及背光模组

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17744482

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17744482

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2