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KR20100057710A - 발광 다이오드 및 이를 포함하는 백라이트 유니트 - Google Patents

발광 다이오드 및 이를 포함하는 백라이트 유니트 Download PDF

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KR20100057710A
KR20100057710A KR1020080111070A KR20080111070A KR20100057710A KR 20100057710 A KR20100057710 A KR 20100057710A KR 1020080111070 A KR1020080111070 A KR 1020080111070A KR 20080111070 A KR20080111070 A KR 20080111070A KR 20100057710 A KR20100057710 A KR 20100057710A
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KR
South Korea
Prior art keywords
led
electrode
substrate
led chip
via holes
Prior art date
Application number
KR1020080111070A
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English (en)
Inventor
윤주영
강은정
강석원
Original Assignee
삼성전자주식회사
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.)
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Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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Priority to US12/416,660 priority patent/US20100117102A1/en
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Abstract

본 발명은 전면 및 상기 전면의 반대쪽에 위치하는 후면을 포함하는 기판; 그리고 상기 기판의 전면에 부착되는 LED 칩, 상기 기판의 전면과 후면을 관통하는 2개의 비아홀, 그리고 각각 상기 비아홀을 통해 전면에서 후면으로 뻗은 2 개의 금속 전극을 포함하는 LED 어셈블리를 포함하는 LED 세트에 있어서, 상기 LED 칩은 N-전극 및 P-전극을 포함하고, 상기 N-전극 및 P-전극은 각각 상기 금속 전극에 연결되고, 상기 금속 전극은 각각 상기 후면에 노출부를 갖는 LED 세트를 제공한다.
액정 표시 장치, LED, 어셈블리

Description

발광 다이오드 및 이를 포함하는 백라이트 유니트{LIGHT EMITTING DIODES AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME}
본 발명은 발광 다이오드 (Light Emitting Diode, LED) 에 관한 것, 보다 구체적으로는 액정 표시 장치 (Liquid Crystal Display, LCD) 의 백라이트 유니트의 광원으로 사용되는 LED 에 관한 것이다.
LCD 는 평판 디스플레이의 일형태로서, 절연 기판 사이에 위치하는 액정 물질을 사용하여 영상을 표시한다. LCD 는 가볍고 얇으며, 다른 형태의 디스플레이 장치에 비해 전력 소비가 적기 때문에, 예를 들어 TV, 모니터, 휴대 전화, 노트북 컴퓨터 등 다양한 전자기기에 널리 사용되고 있다.
음극선관 (Cathode Ray Tube, CRT), 플라즈마 디스플레이 (Plasma Display Panel, PDP) 등의 다른 디스플레이 장치와는 달리, LCD 에 사용되는 LCD 패널은 스스로 빛을 낼 수 없으며, 따라서, LCD 는 상기 패널에 빛을 공급할 수 있는 별도의 광원과, 상기 광원을 포함하는 백라이트 유니트를 필요로 한다.
도 1 을 참조하여 이를 보다 상세히 살피면, LCD 장치 (1) 는 LCD 패널 (10) 과 백라이트 유니트 (20) 를 포함하며, 상기 LCD 패널 (10) 은 백라이트 유니트 (20) 로부터 생성되어 LCD 패널을 통과하는 빛을 조절하여 영상을 표시한다.
LCD 패널 (10) 에 빛을 공급하는 백라이트 유니트 (20) 는 바텀 샤시 (21), 반사판 (22), 연성 인쇄 회로 기판 (FPC, 23) 에 위치하며 광원으로 역할하는 LED (240), 상기 LED 의 발광면이 향하는 도광판 (25), 몰드 프레임 (27), 그리고 광학 부재 (26) 를 포함한다. 상기 광학 부재는 광원으로부터의 빛을 균일하게 산란시키기 위한 확산판과, 빛을 굴절시키는 프리즘 시트를 포함할 수 있다.
백라이트 유니트의 광원으로서, 음극선관 (Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL), 면광원 (Flat Fluorescent Lamp, FFL), 그리고 발광 다이오드를 예로 들 수 있다. 이들 중, LED 는 전력 소비, 휘도, 색재현성 등의 면에서 우수하며, 환경 오염을 일으키지 않으므로, 다양한 형태의 LCD 의 광원으로서 주목받고 있다.
그러나, 리드 프레임을 사용하는 종래 LED 패키지는, 일반적으로 에지형이며 LED 를 실장할 수 있는 공간이 좁은 휴대 전화 또는 노트북 컴퓨터 등의 중소형 제품에 사용되기에는 가격이 비싸며 크기 또한 크다.
도 2 (a) 및 (b) 를 참조하여, 종래의 LED 패키지 (240) 를 상세히 설명한다. 종래의 LED 패키지 (240) 는 기판 (241); 상기 기판 상에 위치하는 리드 프레임 (243); N-전극 및 P-전극 (도시되지 않음) 을 포함하며, 상기 기판 (241) 상에 장착되는 LED chip (242); 상기 두 개의 전극 각각을 리드 프레임 (243) 에 전기적으로 연결하는 와이어 (244); 상기 LED 칩 (242), 와이어 (244) 및 리드 프레임 (243) 을 고정시키고 보호하며, 렌즈로서 역할을 할 수 있는 몰딩재 (245); 상기 리드 프레임 (243) 을 수용하며, 몰딩재 (245) 를 위한 공간을 한정하는 패키 지 하우징 (246) 을 포함한다. 기판 (241) 및 하우징 (246) 은 일체로 형성될 수 있으며, 폴리-프탈-아미드 (Poly-Phthal-Amid, PPA) 또는 에폭시 수지로 형성될 수 있다.
도 2 (b) 에서 확인할 수 있는 바와 같이, lead frame (243) 이 LED 칩 (242) 으로부터 뻗어있으며, 이에 따라, 종래의 LED 패키지 (240) 는 기판 상에서 리드 프레임을 위한 많은 공간을 필요로 한다. 따라서, 단위 길이의 기판에서 적은 수의 LED 패키지만을 얻을 수 있으며, 이는, 기판 재료의 고가로 인하여 종래 LED 패키지의 높은 가격으로 이어진다.
나아가, 종래의 LED 패키지 (240) 는 패키지 하우징 (246) 에서 돌출한 리드 프레임 (243) 을 납땜함으로써 FPC (23) 에 장착된다. 따라서, 납땜을 위한 공간을 확보하기 위하여, 다수의 LED 패키지가 서로에게 충분히 근접하여 위치할 수 없으며, 이는 단위 길이의 FPC 에 장착될 수 있는 LED 패키지의 수를 제한한다.
보다 많은 수의 LED 패키지를 사용하는 것과, 다수의 LED 패키지를 보다 근접하게 위치시키고자 하는 요구가 존재한다. 예를 들어, 적녹청 LED (RGB LED) 의 조합을 사용하는 것은 백색 LED 만을 사용하는 것에 비해 색재현성에 있어서 우수하다. 그러나, 백색 LED 에 비해 RGB LED 는 휘도가 낮기 때문에, RGB LED 를 사용하는 경우, 충분한 휘도를 얻기 위하여 보다 많은 수의 LED 칩을 채용할 필요가 있다. 또한, LED 는 CCFL 과는 다른 점광원으로서, 바람직하지 않은 핫스팟 (hot spot) 의 문제를 반드시 수반하는데, 이는 다수의 LED 를 보다 촘촘히 배치함으로써 해결할 수 있다.
이러한 요구는 노트북 컴퓨터, 핸드폰 등에 사용되는 중소형 LCD 에서 더욱 절실하다. 왜냐하면, 중소형의 LCD 는 그 자체가 대체로 값이 싸며, LED 패키지를 위한 공간을 조금밖에 할애할 수 없기 때문이다. 그러나, 앞서 살핀 바와 같은 특징을 갖는 종래의 LED 패키지는 이와 같은 요구를 충족시킬 수 없으며, 따라서, 중소형의 LCD 에서 광원으로서 종래의 LED 패키지를 사용하는 것은 제한적일 수 밖에 없다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 실시예는 저렴하며, 작은 크기의 LED 세트를 제공한다. 또한, 본 발명의 실시예는 에지형 백라이트 유니트에서 단위 길이의 FPC 에 보다 많은 수의 LED 세트를 장착할 수 있도록 도와주는, 상기 저렴하고 작은 LED 세트의 장착 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 실시예는 기판과 LED 어셈블리를 포함하는 LED 세트를 제공한다. LED 어셈블리는 LED 칩, 2개의 비아홀 및 2개의 금속 전극을 갖는다. 상기 LED 칩은 상기 기판의 전면에 부착된다. 2개의 비아홀은 상기 전면과, 상기 기판의 전면 반대쪽에 있는 후면을 관통하며, 2개의 금속 전극은 상기 비아홀을 통해 전면으로부터 후면까지 뻗는다. LED 칩은 N-전극 및 P-전극을 포함하고, N-전극 및 P-전극 각각은 금속 전극에 전기적으로 연결되며, 그리고 금속 전극각각은 상기 후면에 노출부를 갖는다.
본 발명의 일실시예는 하나 이상의 광학부재, 도광판, 가요성 인쇄 회로 기판, 그리고 LED 세트를 포함하는 백라이트 유니트를 제공한다. 상기 도광판은 상기 광학시트 하부에 위치하며 입사면을 포함한다. 가요성 인쇄 회로 기판 (FPC) 은 상기 도광판 근처에 위치한다. LED 세트는 기판과 LED 어셈블리를 포함하며, LED 어셈블리는 LED 칩, 2개의 비아홀, 그리고 2개의 금속 전극을 포함한다. LED 칩은 기판의 전면에 부착된다. 2개의 비아홀은 전면과, 기판의 전면 반대쪽에 위치하는 후면을 관통하며, 2개의 금속 전극은 전면에서 후면까지 비아홀을 통해 뻗는다. LED 칩은 N-전극과 P-전극을 포함하며, N-전극과 P-전극은 각각 전기적으로 금속 전극에 연결된다. 상기 금속 전극 각각은 후면에 노출부를 갖는다. LED 칩은 도광판의 입사면을 향하며, 금속전극의 노출부는 납땜에 의해 각각 FPC 에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 실시예는, LED 어셈블리의 LED 칩이 도광판을 향하도록 기판과 인 쇄 회로 기판상의 LED 어셈블리를 갖는 LED 세트를 위치시키고, LED 세트를 LED 칩의 반대쪽에 있는 후면에서 FPC 에 납땜하여, 본 발명에 따른 LED 세트를 장착하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 실시예에서는, 본 발명에 따른 LED 세트를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 2개의 비아홀이 기판을 관통하도록 형성하고, 금속 전극의 일부가 기판의 후면에서 노출되도록 2개의 금속 전극을 상기 비아홀에 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 후면의 반대쪽에 위치하는 기판의 전면에 LED 칩을 부착시키고, LED 칩의 P-전극과 N-전극을 각각 금속 전극에 연결시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 LED 세트는 LED 세트의 측면에서 돌출된 리드 프레임을 갖지 않기 때문에, 단위 길이의 기판에서 종래 LED 패키지에 비해 보다 많은 수의 LED 세트를 얻을 수 있게 하며, 종래 LED 패키지에 비해 저렴한 LED 세트의 제공을 가능하게 한다. 나아가, 당업자에게 알려진 다른 재료의 사용이 가능하나, FR-4 와 같이 저렴한 기판의 사용을 통해 LED 세트의 제조 비용을 낮출 수 있다. 한편, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 세트와 장착 방법은 LED 세트가 서로 근접하여 위치될 수 있게 하며, LED 세트의 다양한 변형을 가능하게 한다.
앞선 기재의, 그리고 다른 본 발명의 목적 및 장점은 다음의 도형을 참조하 여 상세하게 설명하는 실시예를 통해 보다 명확해질 것이다.
이제, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 LED 세트를 도시한다. LED 세트 (340) 은 기판 (341) 및 LED 어셈블리를 포함한다. LED 어셈블리는, 예를 들어 에폭시 또는 실리콘 접착제를 포함하는 접착제 (344) 를 사용하여 기판 (341) 의 전면 (343) 에 부착되는 LED 칩 (342), 기판 (341) 의 전면 (343) 과 후면 (346) 을 관통하는 2 개의 비아홀 (345), 그리고 각각 비아홀 (345) 을 통해 전면 (343) 으로부터 후면 (346) 으로 뻗는 2 개의 금속 전극 (347) 을 포함한다. LED 칩 (342) 은 N-전극 및 P- 전극의 두 전극 (348) 을 포함하며, 이들은 각각 금속 전극 (347) 에 전기적으로 연결된다. 이들은 와이어 (349) 를 통해 연결될 수 있다. 각 금속 전극 (348) 의 일부는 후면 (346) 에서 노출되며, 상기 일부는 상기 LED 세트 (340) 이 장착되는 FPC (23) 에 연결된다.
LED 세트는 상기 칩 (342) 및 와이어 (349) 를 고정시키고 보호하는 렌즈 (350) 을 포함할 수 있다. 상기 렌즈 (350) 는 투명한 실리콘재로 형성될 수 있으며, 구형, 타원형 (oval), 육면체형 등 다양한 형상일 수 있다.
LED 칩 (342) 은 백색, 적색, 녹색 및 청색 LED 칩을 포함할 수 있다.
도 4 (a) 및 (b) 를 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. LED 세트 (440; 540) 는 기판 (441; 541) 및 다수의 LED 어셈블리 (440a, 440b, 440c; 540a, 540b, 540c) 를 포함한다. 다수의 LED 어셈블리 각각은 LED 칩 (442a, 442b, 442c; 542a, 542b, 542c), 두 개의 금속 전극 (447a, 447b, 447c; 547a, 547b, 547c), 그리고 LCD 칩 (442a, 442b, 442c; 542a, 542b, 542c) 의 전극 (도시되지 않음) 과 금속 전극 (447a, 447b, 447c; 547a, 547b, 547c) 을 전기적으로 연결하는 와이어 (도시되지 않음) 를 포함한다. 상기 형태의 LED 세트는, 도 5를 참조하여 이하에서 설명되는 바와 같이, LED 어셈블리의 폭이 작고 FPC (23) 에 접착되는 리드프레임을 위한 공간을 양측에 요구하지 않기 때문에, 각 LED 어셈블리 (442a, 442b, 442c; 542a, 542b, 542c) 는 서로에 가깝게 위치할 수 있다. 따라서, 이 LED 세트에서는, 리드 프레임을 갖는 종래의 LED 패키지에 비해, 작은 단위 길이의 기판에 보다 많은 수의 LED 칩이 장착될 수 있다.
LED 세트 (440; 540) 는 다수의 LED 어셈블리를 포함할 수 있다. LED 세트 (440; 540) 은 백색의 LED 칩만을 포함할 수도, 적색, 녹색, 그리고 청색의 LED 칩을 포함할 수 있다.
LED 세트 (440) 는 투명한 실리콘재와 같은 몰딩재에 의해 형성될 수 있는 렌즈를 포함할 수 있으며, 상기 렌즈 (450) 는 모든 LED 칩 (442a, 442b, 442c) 을 덮을 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서는, LED 세트 (540) 는 각각이 하나의 LED 칩 (542a, 542b, 542c) 을 덮는 다수의 렌즈 (550a, 550b, 550c) 를 포함할 수 있다. 렌즈 (450; 550a, 550b, 550c) 는 그 단면이 반원, 반타원, 직사각형을 갖는 반원통형상, 또는 다른 형상일 수 있다.
기판 (341, 441, 541) 은 예를 들어, 저렴하고, 기계적으로 LED 어셈블리를 ㅈ지지할 수 있는 FR-4 로 만들어질 수 있다.
이제, 도 3 및 도 5 를 참조하여, 중소형 LCD 모듈에 채용되는 에지형 백라 이트 유니트 (20) 에서 본 발명의 실시예에 따른 LED 세트를 장착하는 방법을 설명한다. LED 패키지 (240) 과는 달리, 금속 전극 (347) 은 후면 (346) 에 노출부를 갖는다. 본 발명의 실시예에서, 렌즈 (350) 는 도광판 (25) 을 향하며, 금속 전극 (347) 의 노출부는 FPC 의 도전성 패턴 (도시되지 않음) 에 납땜된다. 즉, 납땜이 기판의 후면 (346) 에서 이루어진다. 따라서, 다수의 LED 세트 (340) 가 서로서로 인접하여 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법의 사용은, 다수의 LED 어셈블리 (440a, 440b, 440c; 540a, 540b, 540c) 가 연속하여 인접하게 배치된 LED 세트 (450; 550) 의 사용을 가능케 한다.
본 발명의 실시예는, 적어도 하나의 광학 부재 (26), 광학 시트 (26) 의 하부에 배치되며 입사면을 갖는 도광판 (25), 도광판 (25) 근처에 배치되는 FPC (23), 그리고 LED 세트 (340) 을 포함하는 백라이트 유니트를 제공한다. LED 칩 (342) 은 도광판 (25) 의 입사면을 향하며, 금속 전극 (347) 의 노출부는 각각 납땜을 통해 FPC 에 각각 전기적으로 연결된다.
백라이트 유니트 (20) 은 하나의 LED 칩 (342) 을 포함하는 LED 세트 (340) 및/또는 하나 이상의 LED 칩 (442a, 442b, 442c; 542a, 542b, 542c) 을 포함하는 하나 이상의 LED 세트 (440; 540) 을 포함할 수 있다.
LED 칩 (342; 442a, 442b, 442c; 542a, 542b, 542c) 은 백색, 적색, 녹색, 및 청색 LED 칩을 포함할 수 있다.
본 발명의ㅣ 실시예는 본 발명에 따른 LED 세트 (340) 을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 기판 (341) 을 관통하는 2 개의 비아홀 (345) 을 형성하는 단계, 2 개의 금속 전극 (347) 의 일부가 기판 (341) 의 후면 (346) 에 노출되도록, 2 개의 금속 전극 (347) 을 2 개의 비아홀 (345) 에 위치시키는 단계, 그리고, 후면 (346) 의 반대쪽에 있는 기판 (341) 의 전면 (343) 에 LED 칩 (342) 를 부착하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 LED 칩 (342) 의 두 전극 (348) 을 금속 전극 (347) 에 각각 연결하는 단계를 더 포함한다.
실시예를 이용하여 본 발명을 설명하였으나, 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 청구범위 기재 사항에 의해 권리범위가 정해져야 하며, 상기 범위 내에서 다양한 변형, 치환 등이 가능함은 자명하다.
도 1 은 LCD 모듈의 전개사시도이다.
도 2a 는 LED 패키지의 단면도이며, 도 2b 는 LED 패키지의 평면도이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 LED 세트의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명의 실시예에 따른 LED 세트를 도시하는 단면도이다.
도 5 는 도 1 의 X-X 선을 따른 단면도로서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 세트가 본 발명에 따른 장착 방법을 사용하여 FPC 에 장착되는 것을 도시한다.

Claims (18)

  1. 전면 및 상기 전면의 반대쪽에 위치하는 후면을 포함하는 기판; 그리고
    상기 기판의 전면에 부착되는 LED 칩, 상기 기판의 전면과 후면을 관통하는 2개의 비아홀, 그리고 각각 상기 비아홀을 통해 전면에서 후면으로 뻗은 2 개의 금속 전극을 포함하는 LED 어셈블리를 포함하는 LED 세트에 있어서,
    상기 LED 칩은 N-전극 및 P-전극을 포함하고, 상기 N-전극 및 P-전극은 각각 상기 금속 전극에 연결되고, 상기 금속 전극은 각각 상기 후면에 노출부를 갖는 LED 세트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 어셈블리는 상기 N-전극과 상기 P-전극을 상기 금속 전극에 연결하는 와이어를 더 포함하는 LED 세트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 칩 상부에 위치하는 렌즈를 더 포함하는 LED 세트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 렌즈는 투명한 실리콘 재질로 만들어지는 LED 세트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 세트는 다수의 LED 어셈블리를 포함하는 LED 세트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 LED 어셈블리는 적색, 녹색, 그리고 청색의 LED 칩을 포함하는 LED 세트.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 LED 어셈블레에 포함된 모든 LED 칩을 덮는 렌즈를 더 포함하는 LED 세트.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 렌즈는 단면이 반원, 반타원 또는 직사각형인 반원통형인 LED 세트.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 LED 칩 각각을 덮는 다수의 렌즈를 더 포함하는 LED 세트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 FR-4 로 만들어지는 LED 세트.
  11. 적어도 하나의 광학 부재,
    상기 광학 부재 하부에 위치하며, 입사면을 갖는 도광판,
    상기 도광판 근처에 위치하는 가요성 인쇄 회로 기판, 그리고
    전면 및 상기 전면의 반대쪽에 위치하는 후면을 포함하는 기판; 그리고 상기 기판의 전면에 부착되는 LED 칩, 상기 기판의 전면과 후면을 관통하는 2개의 비아홀, 그리고 각각 상기 비아홀을 통해 전면에서 후면으로 뻗은 2 개의 금속 전극을 포함하는 LED 어셈블리를 포함하는 LED 세트에 있어서, 상기 LED 칩은 N-전극 및 P-전극을 포함하고, 상기 N-전극 및 P-전극은 각각 상기 금속 전극에 연결되고, 상기 금속 전극은 각각 상기 후면에 노출부를 갖는 LED 세트를 포함하는 백라이트 유니트에 있어서,
    상기 LED 칩은 상기 도광판의 입사면을 향하며, 상기 N-전극 및 P-전극의 노출부는 상기 가요성 인쇄 회로 기판에 각각 연결되는 백라이트 유니트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 LED 세트는 다수의 LED 어셈블리를 갖는 LED 세트.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 LED 어셈블리는 적색, 녹색 그리고 청색 LED 칩을 갖는 LED 세트.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 다수의 LED 어셈블리에 포함된 모든 LED 칩을 덮는 렌즈를 더 포함하는 LED 세트.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 LED 칩 각각을 덮는 다수의 렌즈를 더 포함하는 LED 세트.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판은 FR-4 로 만들어지는 LED 세트.
  17. LED 어셈블리에 포함된 LED 칩이 도광판을 향하도록, 기판과 LED 어셈블리를 포함하는 LED 세트를 가요성 인쇄 회로 기판 상에 위치시키는 단계,
    상기 LED 칩의 반대쪽인 상기 기판의 후면에서, 상기 LED 세트를 상기 가요성 인쇄 회로 기판에 납땜하는 단계를 포함하는 LED 세트의 장착 방법.
  18. 기판을 관통하는 2 개의 비아홀을 형성하는 단계,
    상기 기판의 후면에서 그 일부가 노출되도록 2 개의 금속 전극 각각을 상기 비아홀에 고정시키는 단계,
    두 개의 전극을 포함하는 LED 칩을 상기 기판의 전면에 부착하는 단계, 및
    상기 LED 칩의 두 전극을 상기 2 개의 금속 전극에 각각 연결하는 단계를 포함하는 LED 세트의 제조 방법.
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