KR20110061421A - LED package and liquid crystal display device having same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 이용하여 액정표시패널에 광을 공급하는 발광 다이오드 패키지 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode package and a liquid crystal display device having the same, and more particularly, to a light emitting diode package for supplying light to a liquid crystal display panel using a plurality of light emitting diodes (LEDs). It relates to a liquid crystal display device.
일반적으로 발광 다이오드는 우수한 단색(單色)성 피크파장을 가지며 광효율이 우수하고 소형화가 가능하다는 장점을 가지므로, 다양한 디스플레이 장치 및 광원으로서 널리 사용되고 있다. 통상의 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드를 투명한 수지 포장부로 보호하는 형태를 갖는 구조를 갖는다.In general, light emitting diodes have excellent monochromatic peak wavelength, have excellent light efficiency, and can be miniaturized, and thus are widely used as various display devices and light sources. The conventional light emitting diode package has a structure having a form of protecting the light emitting diode with a transparent resin package.
현재 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)와 같은 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)의 백라이트 유닛(back light unit), 조명, 옥외 광고판 등에 주로 쓰이는 발광 다이오드 패키지는 기본적으로 저 소비전력, 친 환경 등의 이유로 그 소비가 증대되고 있다.Currently, LED packages mainly used for backlight units, lighting, outdoor billboards of flat panel displays (FPDs), such as liquid crystal displays (LCD), are basically low power consumption, The consumption is increasing for reasons of environment.
특히, 액정표시장치의 백라이트 유닛으로 이용되는 발광 다이오드 패키지는 고 효율, 저 소비전력 특성이 크게 부각되어 있으며 비용을 낮추기 위해 적은 개수의 발광 다이오드 패키지를 이용해 백라이트 유닛을 제작하고 있다.In particular, a light emitting diode package used as a backlight unit of a liquid crystal display device has a high efficiency and low power consumption characteristics, and a backlight unit is manufactured using a small number of light emitting diode packages to lower costs.
그러나, 발광 다이오드 패키지가 갖는 광량의 한계 때문에 백라이트 유닛에 사용되는 발광 다이오드 패키지의 개수를 감소시키는데 한계가 있으며, 이를 개선하기 위해 발광 다이오드 패키지의 구조를 변경하거나 고성능 발광 다이오드 칩을 사용해 발광 다이오드 패키지의 광량을 증가시키고 있다.However, there is a limit to reducing the number of light emitting diode packages used in the backlight unit due to the limited amount of light of the light emitting diode package. To improve this, the structure of the light emitting diode package may be changed or a high performance light emitting diode chip may be used to The amount of light is increasing.
도 1은 일반적인 발광 다이오드 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a general light emitting diode package.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 일반적인 발광 다이오드 패키지(50)는 발광 다이오드 칩(52)이 실장된 패키지 기판(51a, 51b)을 포함한다.As shown in the drawing, the
이때, 상기 발광 다이오드 칩(52)은 발광 다이오드(52b)와 상기 발광 다이오드(52b)가 플립칩 본딩(flip chip bonding)된 서브마운트 기판(52a)을 포함한다.In this case, the light
또한, 상기 패키지 기판(51a, 51b)은 제 1 전극구조물(53a)과 제 2 전극구조물(53b)이 형성된 하부 패키지 기판(51a)과 공동(cavity)이 마련된 상부 패키지 기판(51b)을 포함한다.In addition, the
상기 발광 다이오드 칩(52)의 양전극(미도시)은 상기 제 1 전극구조물(53a)과 제 2 전극구조물(53b)에 와이어(54)로 각각 연결될 수 있다. 상기 상부 패키지 기판(51b)에 마련된 공동 내부에는 상기 발광 다이오드 칩(52) 주위를 둘러싸는 수지 포장부(57)가 형성된다.The positive electrode (not shown) of the
이때, 상기 수지 포장부(57)는 그 내부에 분산된 다수의 형광체 입자(58) 및 투명한 구형입자(59)를 포함한다.At this time, the
상기 투명 구형입자(59)는 주위의 수지 포장부(57)의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는다. 이때, 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 투명 구형입자(59)는 빛을 집속(集束)시켜 광경로를 상부로 향하도록 제어하는 광학적 수단으로 작용할 수 있다.The transparent
이와 같이 상기 종래 기술에 따르면 수지 포장부(57) 내부에 새로운 광학적 수단으로서 주위 수지보다 높은 굴절률을 갖는 투명 구형입자(59)를 분산시킴으로써 발광 다이오드 칩(52)으로부터 방출되는 빛을 원하는 상부 방향으로 향해 보다 집속되어 진행시킬 수 있다.As described above, according to the related art, by dispersing transparent
그러나, 상기 투명 구형입자(59)의 분산 정도에 따라 광 추출 효율이 달라질 수 있으며, 도시된 바와 같이 투명 구형입자(59)는 형광체 입자(58)와 같이 분산되며 상기 투명 구형입자(59)를 통해 상부 방향으로 집속된 광이 다시 형광체 입자(58)에 의해 다른 방향으로 분산될 수 있어 투명 구형입자(59)에 의한 광 추출 효과는 극히 미비하다고 볼 수 있다.However, light extraction efficiency may vary depending on the degree of dispersion of the transparent
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 냉음극 형광램프의 환경 규제에 따른 문제점이 없는 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting diode package and a method of manufacturing the same, which are free from problems caused by environmental regulations of cold cathode fluorescent lamps.
본 발명의 다른 목적은 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 빛의 내부 전반사 및 반사에 의한 광손실을 감소시키도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode package and a method for manufacturing the same, which reduce light loss due to total internal reflection and reflection of light emitted from the light emitting diode chip.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 발광 다이오드 패키지를 구비한 액정표시장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having the light emitting diode package.
본 발명의 또 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Further objects and features of the present invention will be described in the configuration and claims of the invention which will be described later.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 발광 다이오드 패키지는 제 1 전극구조물과 제 2 전극구조물을 갖는 패키지 기판; 상기 제 1 전극구조물과 제 2 전극구조물에 전기적으로 접속되도록 상기 패키지 기판상에 실장되는 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩을 밀봉하는 투명 수지로 형성된 고 굴절률의 제 2 수지 포장부; 상기 제 2 수지 포장부 위에 도포되는 투명한 제 1 수지 포장부; 및 상기 제 1 수지 포장부 내에 분산되는 형광체 분말을 포함한다.In order to achieve the above object, the LED package of the present invention comprises a package substrate having a first electrode structure and a second electrode structure; A light emitting diode chip mounted on the package substrate to be electrically connected to the first electrode structure and the second electrode structure; A second refractive index packaging part formed of a transparent resin sealing the light emitting diode chip; A transparent first resin packing part coated on the second resin packing part; And a phosphor powder dispersed in the first resin packaging part.
본 발명의 다른 발광 다이오드 패키지는 제 1 전극구조물과 제 2 전극구조물 을 갖는 패키지 기판; 상기 제 1 전극구조물과 제 2 전극구조물에 전기적으로 접속되도록 상기 패키지 기판상에 실장되는 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩을 밀봉하는 투명 수지로 형성된 고 굴절률의 제 2 수지 포장부; 상기 제 1 수지 포장부 내에 분산되는 형광체 분말; 및 상기 제 2 수지 포장부 위에 도포되는 투명한 제 1 수지 포장부를 포함한다.Another light emitting diode package of the present invention includes a package substrate having a first electrode structure and a second electrode structure; A light emitting diode chip mounted on the package substrate to be electrically connected to the first electrode structure and the second electrode structure; A second refractive index packaging part formed of a transparent resin sealing the light emitting diode chip; Phosphor powder dispersed in the first resin packaging part; And a transparent first resin packing part coated on the second resin packing part.
본 발명의 발광 다이오드 패키지의 제조방법은 제 1 전극구조물과 제 2 전극구조물이 형성된 하부 패키지 기판과 공동이 마련된 상부 패키지 기판을 형성하는 단계; 상기 공동이 마련된 상부 패키지 기판 내의 상기 제 1 전극구조물 상면에 발광 다이오드 칩을 실장 하는 단계; 상기 상부 패키지 기판에 마련된 공동 내부에 상기 발광 다이오드 칩을 밀봉하는 투명 수지로 형성된 1.45 ~ 2.2의 고 굴절률의 제 2 수지 포장부를 도팅 방식으로 형성하는 단계; 및 상기 제 2 수지 포장부 위에 투명한 제 1 수지 포장부를 도포하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a light emitting diode package according to the present invention includes forming an upper package substrate having a cavity and a lower package substrate having a first electrode structure and a second electrode structure formed thereon; Mounting a light emitting diode chip on an upper surface of the first electrode structure in the upper package substrate provided with the cavity; Forming a second resin packaging part having a high refractive index of 1.45 to 2.2 formed of a transparent resin sealing the light emitting diode chip in a cavity provided in the upper package substrate; And applying a transparent first resin package on the second resin package.
본 발명의 발광 다이오드 패키지를 구비한 액정표시장치는 액정표시패널; 및 상기 액정표시패널에 광을 공급하며, 제 1 전극구조물과 제 2 전극구조물을 갖는 패키지 기판, 상기 제 1 전극구조물과 제 2 전극구조물에 전기적으로 접속되도록 상기 패키지 기판상에 실장되는 발광 다이오드 칩, 상기 발광 다이오드 칩을 밀봉하는 투명 수지로 형성된 1.45 ~ 2.2의 고 굴절률의 제 2 수지 포장부, 상기 제 2 수지 포장부 위에 도포되는 투명한 제 1 수지 포장부 및 상기 제 1 수지 포장부 내에 분산되는 형광체 분말로 이루어진 복수의 발광 다이오드 패키지를 포함한다.A liquid crystal display device having a light emitting diode package according to the present invention includes a liquid crystal display panel; And a light emitting diode chip configured to supply light to the liquid crystal display panel, the package substrate having a first electrode structure and a second electrode structure, and to be electrically connected to the first electrode structure and the second electrode structure. A second resin packaging part having a high refractive index of 1.45 to 2.2 formed of a transparent resin for sealing the light emitting diode chip, a transparent first resin packaging part applied on the second resin packaging part, and dispersed in the first resin packaging part It includes a plurality of light emitting diode package made of phosphor powder.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 및 이를 구비한 액정표시장치는 냉음극 형광램프에서와 같은 환경 규제에 따른 문제점이 없어 점차 강화되는 환경 규제에 적절히 대응할 수 있는 이점이 있다.As described above, the light emitting diode package and the liquid crystal display device having the same according to the present invention do not have the problems caused by environmental regulations such as in the cold cathode fluorescent lamps, and thus have an advantage that they can cope with environmental regulations that are gradually strengthened.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 및 이를 구비한 액정표시장치는 발광 다이오드 칩과 외부 포장부 사이에 약 1.45 ~ 2.2의 고 굴절률의 수지 포장부를 추가하여 발광 다이오드 칩에서 발생되는 빛의 내부 전반사 및 반사에 의한 광손실을 감소시킴으로써 발광 다이오드 칩의 광효율을 향상시키는 효과를 제공한다. 그 결과 적은 개수의 발광 다이오드 칩을 이용하여 기존과 같은 성능의 광원을 제작할 수 있어 비용이나 소비전력 측면에서 매우 유리한 이점을 제공한다.In addition, the light emitting diode package and the liquid crystal display device having the same according to the present invention is a total internal reflection of the light generated from the light emitting diode chip by adding a high refractive index resin packaging of about 1.45 ~ 2.2 between the light emitting diode chip and the outer packaging portion; By reducing the light loss due to reflection provides an effect of improving the light efficiency of the LED chip. As a result, a light source having the same performance as that of the conventional LED can be manufactured using a small number of light emitting diode chips, thereby providing a very advantageous advantage in terms of cost and power consumption.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 및 이를 구비한 액정표시장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a light emitting diode package and a liquid crystal display device having the same according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도로써, 도면에는 액정표시패널 하부에 어레이 형태로 발광 다이오드 패키지가 형성되어 있는 직하형 발광 다이오드 백라이트 구조를 예를 들어 나타내고 있다.FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a liquid crystal display according to the present invention. In the drawings, a direct type LED backlight structure in which an LED package is formed in an array form is shown below.
다만, 본 발명이 상기 직하형 발광 다이오드 백라이트 구조에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 액정표시패널의 측면에 발광 다이오드 패키지가 설치된 사이드형 발광 다이오드 백라이트 구조에도 적용 가능하다.However, the present invention is not limited to the direct type LED backlight structure, and the present invention is also applicable to the side type LED backlight structure in which the LED package is installed on the side of the LCD panel.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(100)는 액정표시패널(101)과 상기 액정표시패널(101)에 광을 공급하는 복수의 발광 다이오드 패키 지(150)로 이루어진 백라이트(140)로 구성된다.As shown in the drawing, the liquid
상기 액정표시패널(101)은 유리와 같이 투명한 제 1 기판(110)과 제 2 기판(105) 및 그 사이의 형성된 액정층(미도시)으로 이루어지는데, 상기 제 1 기판(110)은 박막 트랜지스터와 화소전극이 형성되는 박막 트랜지스터 기판이고 상기 제 2 기판(105)은 컬러필터층이 형성되는 컬러필터 기판이다.The liquid
또한, 상기 제 1 기판(110)의 측면에는 구동회로부(120)가 구비되어 상기 제 1 기판(110)에 형성된 박막 트랜지스터와 화소전극에 각각 신호를 인가하게 된다.In addition, a
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제 1 기판(110)에는 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인과 데이터라인이 종횡으로 배열되고, 각각의 화소영역에는 박막 트랜지스터가 구비되어 상기 게이트라인을 따라 외부로부터 주사신호가 인가됨에 따라 구동하게 된다. 또한, 상기 화소영역에는 각각 화소전극이 형성되어 상기 박막 트랜지스터가 구동됨에 따라 상기 데이터라인을 따라 외부로부터 화상신호가 입력된다.In this case, although not shown in the drawing, a plurality of gate lines and data lines defining a plurality of pixel regions are vertically and horizontally arranged on the
또한, 상기 제 2 기판(105)에는 화상비표시영역으로 광이 투과하는 것을 차단하는 블랙매트릭스와 실제 컬러를 구현하는 컬러필터층이 형성되게 되며, 이와 같이 구성된 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(105) 사이에 액정층이 형성된다.In addition, the
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a light emitting diode package according to a first embodiment of the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(150)는 제 1 전극구조물(153a)과 제 2 전극구조물(153b)을 갖는 패키지 기판(151a, 151b), 상기 제 1 전극구조물(153a)과 제 2 전극구조물(153b)에 전기적으로 접속되도록 상기 패키지 기판(151a, 151b)상에 실장되는 발광 다이오드 칩(152), 상기 발광 다이오드 칩(152)을 밀봉하는 투명 수지로 형성된 고 굴절률의 제 2 수지 포장부(157b), 상기 제 2 수지 포장부(157b) 위에 도포되는 투명한 제 1 수지 포장부(157a) 및 상기 제 1 수지 포장부(157a) 내에 분산되는 형광체 분말(158)을 포함한다.As shown in the figure, the
이때, 상기 발광 다이오드 칩(152)은 발광 다이오드(152b)와 상기 발광 다이오드(152b)가 플립칩 본딩된 서브마운트 기판(152a)을 포함한다.In this case, the light
또한, 상기 패키지 기판(151a, 151b)은 상기 제 1 전극구조물(153a)과 제 2 전극구조물(153b)이 형성된 하부 패키지 기판(151a)과 공동이 마련된 상부 패키지 기판(151b)을 포함한다.In addition, the
이때, 상기 제 1 전극구조물(153a)과 제 2 전극구조물(153b)은 하부 패키지 기판(151a) 상면에 한하여 도시되어 있으나, 당업자에게 자명한 바와 같이 패키지의 외부연결을 위해 하면의 전극패드와 비아홀(via hole) 등을 통해 연결된 구조일 수 있다.In this case, the
상기 발광 다이오드 칩(152)의 양전극(미도시)은 상기 제 1 전극구조물(153a)과 제 2 전극구조물(153b)에 와이어(154)로 각각 연결될 수 있다. 상기 상부 패키지 기판(151b)에 마련된 공동 내부에는 상기 발광 다이오드 칩(152) 주위를 둘러싸는 상기 제 1 수지 포장부(157a)가 형성되며, 상기 제 1 수지 포장부(157a)는 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 그 혼합물과 같은 투명한 수지로 이루어질 수 있다.The positive electrode (not shown) of the
전술한 바와 같이 상기 제 1 수지 포장부(157a)는 그 내부에 분산된 다수의 형광체 분말(158)을 포함한다. 상기 형광체 분말(158)은 발광 다이오드의 파장 광을 다른 파장 광으로 변환시키는 작용을 하며, 주로 백색광을 얻고자 할 때에 사용될 수 있다.As described above, the first
이때, 예를 들어 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 상기 발광 다이오드(152b)는 청색 발광소자로 이루어질 수 있으며, 상기 형광체 분말(158)은 노란색 형광체로 이루어지거나 또는 녹색 형광체와 적색 형광체가 혼합된 층으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제 1 수지 포장부(157a) 내로 광이 입사됨에 따라 상기 형광체 분말(158)은 노란색 또는 적, 녹색의 광을 방출할 수 있게 되고, 상기 노란색 또는 적, 녹색의 광은 상기 청색 발광소자에서 발광되는 청색의 광과 혼합되어 백색광이 출력되게 된다.In this case, for example, the
여기서, 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(150)는 상기 발광 다이오드 칩(152)에서 방출되는 빛의 내부 전반사 및 반사에 의한 광손실을 감소시키기 위해 상기 발광 다이오드 칩(152)과 제 1 수지 포장부(157a) 사이에 약 1.45 ~ 2.2의 고 굴절률의 제 2 수지 포장부(157b)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 제 2 수지 포장부(157b)는 발광 다이오드 칩(152)을 밀봉하는 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 그 혼합물과 같은 투명한 수지로 형성되며, 그 굴절률은 약 1.45 ~ 2.2의 값을 가지는데, 이는 상기 형광체 분말(158)이 분산된 제 1 수지 포장부(157a)(~1.41)보다 높은 굴절률을 가지며 상기 발광 다이오드 칩(152)의 사파이어 기판(sapphire substrate)(~2.7)보다는 낮은 굴절률을 갖는다.Here, the
이때, 상기 제 2 수지 포장부(157b)는 상기 발광 다이오드 칩(152)을 밀봉할 수 있는 모든 형태로 형성할 수 있으며, 기본적으로 타원 반구 또는 반구 형태를 가질 수 있다.In this case, the second
또한, 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 수지 포장부(157b)는 고 굴절률의 투명 수지를 도팅(dotting)방식으로 도포함으로써 렌즈(lens) 형태로 삽입하는 것에 비해 단순한 공정으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the second
이하, 도면을 참조하여 상기 본 발명에 따른 제 2 수지 포장부에 의해 발광 다이오드 칩에서 방출되는 빛의 내부 전반사 및 반사에 의한 광손실이 감소되는 현상을 상세히 설명한다.Hereinafter, a phenomenon in which light loss due to total internal reflection and reflection of light emitted from the light emitting diode chip by the second resin packaging part according to the present invention is reduced will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4a 및 도 4b는 발광 다이오드 칩에서 발생하는 내부 전반사 및 반사에 의한 광손실을 설명하기 위한 예시도이다.4A and 4B are exemplary diagrams for describing light loss due to total internal reflection and reflection occurring in a light emitting diode chip.
이때, 상기 도 4a는 일반적인 발광 다이오드 칩에서 발생하는 내부 전반사 및 반사에 의한 광손실을 설명하기 위한 예시도이며, 상기 도 4b는 본 발명에 따른 제 2 수지 포장부에 의해 발광 다이오드 칩에서 발생하는 내부 전반사 및 반사에 의한 광손실이 감소되는 현상을 설명하기 위한 예시도이다.In this case, Figure 4a is an exemplary view for explaining the light loss due to internal total reflection and reflection generated in a general light emitting diode chip, Figure 4b is generated in the light emitting diode chip by the second resin packaging according to the present invention It is an exemplary view for explaining a phenomenon in which light loss due to total internal reflection and reflection is reduced.
먼저, 도면에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 패키지(50, 150)는 크게 발광 다이오드 칩(52, 152)이 실장된 패키지 기판(51, 151)을 포함한다.First, as shown in the figure, the light emitting diode packages 50 and 150 largely include
이때, 상기 발광 다이오드 칩(52, 152)을 주로 구성하는 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC)의 굴절률(n2)은 2.7이며, 상기 발광 다이오드 칩(52, 152)을 감싸는 제 1 수지 포장부(57, 157a)의 굴절률(n1)은 1.41인 경우에, 상기 도 4a에 도시된 바와 같이, 일반적인 발광 다이오드 칩(52)에서 발생하는 반사에 의한 광손실은 반사율(R = {(n1-n2)/(n1+n2)}2 = 0.0985)에 의해 약 9.85%임을 알 수 있다.In this case, the refractive index n2 of silicon carbide (SiC) mainly constituting the light emitting
이에 비해 상기 도 4b에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 칩(152)과 제 1 수지 포장부(157a) 사이에 고 굴절률의 제 2 수지 포장부(157b)를 추가한 경우에는 상기 발광 다이오드 칩(152)에서 발생하는 반사에 의한 광손실은 약 2.2%이고 상기 제 2 수지 포장부(157b)에서 발생하는 반사에 의한 광손실은 약 3%로, 총 광손실은 약 5.2%에 해당함을 알 수 있다.In contrast, as shown in FIG. 4B, when the second
또한, 상기 일반적인 발광 다이오드 패키지(50)의 경우에는 내부 전반사 임계각(sin Ic = n1/n2)이 약 31.5°인데 비해 상기 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(150)의 경우에는 발광 다이오드 칩(152)과 제 2 수지 포장부(157b) 사이는 약 44.8°이고 상기 제 2 수지 포장부(157b)와 제 1 수지 포장부(157a) 사이는 약 47.8°로 내부 전반사 임계각이 증가, 즉 내부 전반사가 감소하였음을 알 수 있다.In addition, in the general light emitting
도 5는 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 내부 전반사 임계각을 나타내는 표로써, 발광 다이오드 칩과 제 1 수지 포장부 사이에 1.6 ~ 2.4의 고 굴절률의 제 2 수지 포장부를 추가한 경우의 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 내부 전반사 임계각을 나타내고 있다.5 is a table showing the total internal reflection critical angle according to the refractive index of the second resin packaging, wherein the second resin when a high refractive index second resin packaging of 1.6 to 2.4 is added between the LED chip and the first resin packaging. The total internal reflection critical angle according to the refractive index of the packaging part is shown.
도면에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 칩과 제 1 수지 포장부 사이에 고 굴절률(n3)의 제 2 수지 포장부를 추가한 모든 경우에 전반사 임계각이 모두 증가하였으며, 이에 따라 내부 전반사가 모두 감소하였음을 알 수 있다.As shown in the figure, in all cases where the second resin packaging part having a high refractive index n3 was added between the light emitting diode chip and the first resin packaging part, the total reflection critical angle was increased, and thus the total internal reflection was reduced. Able to know.
구체적으로, 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률(n3)이 1.6, 1.8, 2.0, 2.2 및 2.4인 경우에 발광 다이오드 칩과 제 2 수지 포장부 사이의 전반사 임계각은 각각 36.3, 41.8, 47.8, 54.6 및 36°이며, 제 2 수지 포장부와 제 1 수지 포장부 사이의 전반사 임계각은 각각 61.8, 51.6, 44.8, 39.9 및 62.7°임을 알 수 있다.Specifically, when the refractive index (n3) of the second resin packaging part is 1.6, 1.8, 2.0, 2.2 and 2.4, the total reflection critical angles between the light emitting diode chip and the second resin packaging part are 36.3, 41.8, 47.8, 54.6 and 36, respectively. It can be seen that the total reflection critical angles between the second resin packaging portion and the first resin packaging portion are 61.8, 51.6, 44.8, 39.9 and 62.7 degrees, respectively.
도 6은 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 반사율을 나타내는 표로써, 발광 다이오드 칩과 제 1 수지 포장부 사이에 1.6 ~ 2.4의 고 굴절률의 제 2 수지 포장부를 추가한 경우의 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 반사율을 나타내고 있다.FIG. 6 is a table showing reflectance according to the refractive index of the second resin packaging part, wherein the second resin packaging part when the second resin packaging part having a high refractive index of 1.6 to 2.4 is added between the LED chip and the first resin packaging part. The reflectance according to the refractive index is shown.
도면에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 칩과 제 1 수지 포장부 사이에 고 굴절률(n3)의 제 2 수지 포장부를 추가한 모든 경우에 총 반사율이 감소하였음을 알 수 있으며, 특히 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률(n3)이 2.0인 경우에 총 반사율은 5.2%로 기존 대비 약 4.6% 감소하였음을 알 수 있다.As shown in the figure, it can be seen that the total reflectance decreased in all cases in which the second resin packaging part having a high refractive index n3 was added between the light emitting diode chip and the first resin packaging part. When the negative refractive index (n3) is 2.0, the total reflectance is 5.2%, which is about 4.6% less than before.
구체적으로, 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률(n3)이 1.6, 1.8, 2.0, 2.2 및 2.4인 경우에 발광 다이오드 칩과 제 2 수지 포장부 사이의 반사율은 각각 6.54, 4, 2.2, 1 및 0.3%이며, 제 2 수지 포장부와 제 1 수지 포장부 사이의 반사율은 각각 0.4, 1.5, 3, 4.8 및 6.8%임을 알 수 있다. 이에 따라 총 반사율은 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률(n3)이 1.6, 1.8, 2.0, 2.2 및 2.4인 경우에 각각 6.94, 5.5, 5.2, 5.8 및 7.1%로 기존 대비 모두 감소하였음을 알 수 있다.Specifically, when the refractive index (n3) of the second resin packaging portion is 1.6, 1.8, 2.0, 2.2 and 2.4, the reflectance between the LED chip and the second resin packaging portion is 6.54, 4, 2.2, 1 and 0.3%, respectively. It can be seen that the reflectance between the second resin packaging portion and the first resin packaging portion is 0.4, 1.5, 3, 4.8 and 6.8%, respectively. Accordingly, the total reflectance is 6.94, 5.5, 5.2, 5.8, and 7.1%, respectively, when the refractive index (n3) of the second resin packaging part is 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, and 2.4, respectively.
도 7은 상기 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 있어서, 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 광속(luminous flux)의 변화를 나타내는 표로써, 발광 다이오드 칩과 제 1 수지 포장부 사이에 1.6 ~ 2.2의 고 굴절률의 제 2 수지 포장부를 추가한 경우의 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 광속의 변화를 나타내고 있다.FIG. 7 is a table illustrating a change in luminous flux according to the refractive index of the second resin packaging part in the LED package according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 3. The change of the luminous flux according to the refractive index of the said 2nd resin packaging part when the 2nd resin packaging part of 1.6-2.2 high refractive index is added between resin packaging parts is shown.
도면에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 칩과 제 1 수지 포장부 사이에 1.6 ~ 2.2의 고 굴절률(n3)의 제 2 수지 포장부를 추가한 경우에 광속은 비교예(~8.42lm)의 경우에 비해 모두 광속이 증가하였음을 알 수 있으며, 이에 따라 광효율이 증가된 것을 알 수 있다.As shown in the figure, when the second resin packaging part having a high refractive index n3 of 1.6 to 2.2 is added between the light emitting diode chip and the first resin packaging part, the luminous flux is lower than that of the comparative example (˜8.42 lm). It can be seen that the light flux is increased in all, and thus the light efficiency is increased.
이때, 상기 광속은 컬러 코디네이션(color coordination) Cx 및 Cy가 약 0.2999 및 0.278에서 측정한 결과를 나타내고 있다.In this case, the luminous flux shows the results of color coordination Cx and Cy measured at about 0.2999 and 0.278.
구체적으로, 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률(n3)이 1.6, 1.8, 2.0 및 2.2인 경우에 광속은 각각 9.6, 10.23, 10.36 및 10.33lm으로 증가하였으며, 특히 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률(n3)이 2.0인 경우 광효율이 기존 대비 약 23% 증가하였음을 알 수 있다.Specifically, when the refractive index (n3) of the second resin packaging part is 1.6, 1.8, 2.0 and 2.2, the luminous flux increased to 9.6, 10.23, 10.36 and 10.33 lm, respectively, in particular the refractive index (n3) of the second resin packaging part In the case of 2.0, the light efficiency is increased by about 23%.
이하, 상기와 같은 특징을 가진 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조공정을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the LED package according to the first embodiment of the present invention having the above characteristics will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8a 내지 도 8d는 상기 도 3에 도시된 발광 다이오드 패키지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.8A through 8D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of the LED package illustrated in FIG. 3.
도 8a에 도시한 바와 같이, 제 1 전극구조물(153a)과 제 2 전극구조물(153b) 이 형성된 하부 패키지 기판(151a)과 공동이 마련된 상부 패키지 기판(151b)을 사출성형 등을 통해 형성한다.As shown in FIG. 8A, an
이때, 상기 제 1 전극구조물(153a)과 제 2 전극구조물(153b)은 하면에 도전성 에폭시에 의한 다이 본딩(die bonding) 방식으로 하부 패키지 기판(151a)에 형성할 수 있다.In this case, the
다음으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 공동이 마련된 상부 패키지 기판(151b) 내의 상기 제 1 전극구조물(153a) 상면에 발광 다이오드 칩(152)을 실장 한다.Next, as shown in FIG. 8B, the
이때, 상기 발광 다이오드 칩(152)은 발광 다이오드(152b)와 상기 발광 다이오드(152b)가 플립칩 본딩된 서브마운트 기판(152a)을 포함하며, 상기 발광 다이오드 칩(152)의 양전극(미도시)은 상기 제 1 전극구조물(153a)과 제 2 전극구조물(153b)에 와이어(154)로 각각 연결될 수 있다.In this case, the light emitting
다음으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 상부 패키지 기판(151b)에 마련된 공동 내부에 상기 발광 다이오드 칩(152)을 밀봉하는 투명 수지로 형성된 고 굴절률의 제 2 수지 포장부(157b)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 8C, the second
전술한 바와 같이 상기 제 2 수지 포장부(157b)는 발광 다이오드 칩(152)을 밀봉하는 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 그 혼합물과 같은 투명한 수지로 형성되며, 그 굴절률은 약 1.45 ~ 2.2의 값을 갖는 것을 특징으로 한다.As described above, the second
그리고, 상기 제 2 수지 포장부(157b)는 상기 발광 다이오드 칩(152)을 밀봉할 수 있는 모든 형태로 형성할 수 있으며, 기본적으로 타원 반구 또는 반구 형태 를 가질 수 있다.The second
또한, 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 수지 포장부(157b)는 고 굴절률의 투명 수지를 도팅방식으로 도포하여 형성할 수 있다.In addition, the second
그리고, 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 수지 포장부(157b) 위에 투명한 제 1 수지 포장부(157a)를 도포하는데, 이때 상기 제 1 수지 포장부(157a)는 내부에 분산되는 형광체 분말(158)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8D, the transparent first
이때, 상기 형광체 분말(158)은 발광 다이오드의 파장 광을 다른 파장 광으로 변환시키는 작용을 하며, 주로 백색광을 얻고자 할 때에 사용될 수 있다.In this case, the
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.9 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a light emitting diode package according to a second embodiment of the present invention.
이때, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 형광체 분말이 제 1 수지 포장부 대신에 제 2 수지 포장부 내에 분산되어 있는 것을 제외하고는 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지와 실질적으로 동일한 구성으로 이루어져 있다.In this case, the light emitting diode package according to the second embodiment of the present invention emits light according to the first embodiment of the present invention except that the phosphor powder is dispersed in the second resin packing part instead of the first resin packing part. It consists of substantially the same configuration as the diode package.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(250)는 제 1 전극구조물(253a)과 제 2 전극구조물(253b)을 갖는 패키지 기판(251a, 251b), 상기 제 1 전극구조물(253a)과 제 2 전극구조물(253b)에 전기적으로 접속되도록 상기 패키지 기판(251a, 251b)상에 실장되는 발광 다이오드 칩(252), 상기 발광 다이오드 칩(252)을 밀봉하는 투명 수지로 형성된 고 굴절률의 제 2 수지 포장부(257b), 상기 제 2 수지 포장부(257b) 위에 도포되는 투명한 제 1 수지 포장부(257a) 및 상기 제 2 수지 포장부(257b) 내에 분산되는 형광체 분말(258)을 포함한다.As shown in the figure, the
이때, 상기 발광 다이오드 칩(252)은 발광 다이오드(252b)와 상기 발광 다이오드(252b)가 플립칩 본딩된 서브마운트 기판(252a)을 포함한다.In this case, the light emitting
또한, 상기 패키지 기판(251a, 251b)은 상기 제 1 전극구조물(253a)과 제 2 전극구조물(253b)이 형성된 하부 패키지 기판(251a)과 공동이 마련된 상부 패키지 기판(251b)을 포함한다.In addition, the
상기 발광 다이오드 칩(252)의 양전극(미도시)은 상기 제 1 전극구조물(253a)과 제 2 전극구조물(253b)에 와이어(254)로 각각 연결될 수 있다. 상기 상부 패키지 기판(251b)에 마련된 공동 내부에는 상기 발광 다이오드 칩(252) 주위를 둘러싸는 상기 제 1 수지 포장부(257a)가 형성되며, 상기 제 1 수지 포장부(257a)는 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 그 혼합물과 같은 투명한 수지로 이루어질 수 있다.The positive electrode (not shown) of the light emitting
전술한 바와 같이 상기 제 2 수지 포장부(257b)는 그 내부에 분산된 다수의 형광체 분말(258)을 포함한다. 상기 형광체 분말(258)은 발광 다이오드의 파장 광을 다른 파장 광으로 변환시키는 작용을 하며, 주로 백색광을 얻고자 할 때에 사용될 수 있다.As described above, the second
여기서, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(250)는 상기 발광 다이오드 칩(252)에서 방출되는 빛의 내부 전반사 및 반사에 의한 광손실을 감소시키기 위해 상기 발광 다이오드 칩(252)과 제 1 수지 포장부(257a) 사이 에 약 1.45 ~ 2.2의 고 굴절률의 제 2 수지 포장부(257b)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 제 2 수지 포장부(257b)는 발광 다이오드 칩(252)을 밀봉하는 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 그 혼합물과 같은 투명한 수지로 형성되며, 그 굴절률은 약 1.45 ~ 2.2의 값을 갖는 것을 특징으로 한다.Here, the
이때, 상기 제 2 수지 포장부(257b)는 상기 발광 다이오드 칩(252)을 밀봉할 수 있는 모든 형태로 형성할 수 있으며, 기본적으로 타원 반구 또는 반구 형태를 가질 수 있다.In this case, the second
또한, 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 수지 포장부(257b)는 고 굴절률의 투명 수지를 도팅방식으로 도포함으로써 렌즈 형태로 삽입하는 것에 비해 단순한 공정으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the second
도 10은 상기 도 9에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 있어서, 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 광속의 변화를 나타내는 표로써, 발광 다이오드 칩과 제 1 수지 포장부 사이에 1.6 ~ 2.2의 고 굴절률의 제 2 수지 포장부를 추가한 경우의 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 광속의 변화를 나타내고 있다.FIG. 10 is a table illustrating a change in luminous flux according to the refractive index of the second resin packaging part in the light emitting diode package according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 9. The change of the luminous flux according to the refractive index of the said 2nd resin packaging part at the time of adding the 2nd resin packaging part of 1.6-2.2 high refractive index to is shown.
도면에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 칩과 제 1 수지 포장부 사이에 1.6 ~ 2.2의 고 굴절률(n3)의 제 2 수지 포장부를 추가한 경우에 광속은 비교예(~7.77lm)의 경우에 비해 모두 광속이 증가하였음을 알 수 있으며, 이에 따라 광효율이 증가된 것을 알 수 있다.As shown in the figure, in the case where a second resin packaging part having a high refractive index n3 of 1.6 to 2.2 is added between the LED chip and the first resin packaging part, the luminous flux is lower than that of the comparative example (˜7.77lm). It can be seen that the light flux is increased in all, and thus the light efficiency is increased.
이때, 상기 광속은 컬러 코디네이션(color coordination) Cx 및 Cy가 약 0.300 및 0.279에서 측정한 결과를 나타내고 있다.In this case, the luminous flux shows the results of color coordination Cx and Cy measured at about 0.300 and 0.279.
구체적으로, 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률(n3)이 1.6, 2.0 및 2.2인 경우에 광속은 각각 9.0, 9.99 및 9.95lm으로 증가하였으며, 특히 상기 제 2 수지 포장부의 굴절률(n3)이 2.0인 경우 광효율이 기존 대비 약 28% 증가하였음을 알 수 있다.Specifically, when the refractive index (n3) of the second resin packaging part is 1.6, 2.0 and 2.2, the luminous flux increased to 9.0, 9.99 and 9.95 lm, respectively, especially when the refractive index (n3) of the second resin packaging part is 2.0 It can be seen that the light efficiency has increased by about 28%.
이와 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 제 2 수지 포장부의 굴절률이 2.0인 경우 기존 대비 약 14 ~ 28%의 광량이 증가하였음을 알 수 있으며, 이로써 발광 다이오드 칩으로부터 광의 추출 효율이 기존보다 향상되었음을 알 수 있다. 그 결과 적은 개수의 발광 다이오드 칩을 이용하여 기존과 같은 성능의 광원을 제작할 수 있어 비용이나 소비전력 측면에서 매우 유리한 이점을 제공한다.As described above, when the refractive index of the second resin packaging part is 2.0, the light emitting diode package according to the present invention shows that the amount of light increased by about 14 to 28% compared to the conventional one. Able to know. As a result, a light source having the same performance as that of the conventional LED can be manufactured using a small number of light emitting diode chips, thereby providing a very advantageous advantage in terms of cost and power consumption.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.Many details are set forth in the foregoing description but should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the claims and their equivalents.
도 1은 일반적인 발광 다이오드 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a typical light emitting diode package.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a liquid crystal display according to the present invention.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a light emitting diode package according to a first embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 발광 다이오드 칩에서 발생하는 내부 전반사 및 반사에 의한 광손실을 설명하기 위한 예시도.4A and 4B are exemplary diagrams for describing light loss due to total internal reflection and reflection occurring in a light emitting diode chip;
도 5는 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 내부 전반사 임계각을 나타내는 표.5 is a table showing the total internal reflection critical angle according to the refractive index of the second resin packaging part.
도 6은 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 반사율을 나타내는 표.6 is a table showing reflectance according to the refractive index of the second resin packaging part.
도 7은 상기 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 있어서, 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 광속의 변화를 나타내는 표.FIG. 7 is a table illustrating a change in luminous flux according to a refractive index of a second resin packaging part in the LED package according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 3.
도 8a 내지 도 8d는 상기 도 3에 도시된 발광 다이오드 패키지의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.8A to 8D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of the LED package illustrated in FIG. 3.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도.9 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a light emitting diode package according to a second embodiment of the present invention.
도 10은 상기 도 9에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 있어서, 제 2 수지 포장부의 굴절률에 따른 광속의 변화를 나타내는 표.FIG. 10 is a table illustrating a change in luminous flux according to a refractive index of a second resin packaging part in the LED package according to the second embodiment of the present invention illustrated in FIG. 9.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
150,250 : 발광 다이오드 패키지 151a,251a : 하부 패키지 기판150, 250: light emitting
151b,251b : 상부 패키지 기판 152,252 : 발광 다이오드 칩151b, 251b: upper package substrate 152,252: light emitting diode chip
152a,252a : 서브마운트 기판 152b,252b : 발광 다이오드152a, 252a:
153a,253a : 제 1 전극구조물 153b,253b : 제 2 전극구조물153a, 253a:
154,254 : 와이어 157a,257a : 제 1 수지 포장부154,254
157b,257b : 제 2 수지 포장부 158,258 : 형광체 분말157b, 257b: 2nd
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