백색 엘이디 패키지 및 이를 이용한 액정표시장치 document_id A220623040510

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display)에 관한 것으로, 특히 백라이트 (Backlight) 광원으로 사용되는 양면 발광 백색 LED(Light Emitting Diode) 패키지 구조에 관한 것이다. 일반적으로, 액정표시장치는 외부 요인에 의해 발광하는 비발광성 소자이다. 따라서 상기 액정표시장치는 별도의 광원인 백라이트를 필요로 하게 된다. 상기 백라이트를 구성하는 백라이트 어셈블리(Backlight Assembly)는 광원 배치 방식에 따라 에지(Edge) 방식과 직하 방식의 두 종류가 있다. 상기 에지 방식은 도광판 외곽에 광원을 설치한 것으로, 광원으로부터 발광된 광을 투명한 상기 도광판을 이용하여 액정 패널 전체 면으로 광을 입사시키는 방식이고 상기 직하 방식은 액정 패널의 배면에 광원을 두어 상기 액정 패널 전면을 직접 조사하는 방식이다. 그러나 상기 직하 방식을 노트북 컴퓨터와 같은 중, 소형 액정표시장치의 백라이트 어셈블리로 사용할 경우, 경박 단소를 추구하는 중, 소형 액정표시장치의 두께 증가를 피할 수 없게 된다. 그러한 이유로 대부분의 중, 소형 액정표시장치의 백라이트 어셈블리의 구조는 에지 방식을 채택하게 된다. 상기 백라이트 어셈블리는 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), 그리고 LED(Light Emitting Diode) 등을 사용한다. 이중에서 특히, LED는 반도체 p-n 접합 구조에서 전자와 정공이 재결합 할 때 전위차에 의해서 발광하게 되는데 이때 나오는 빛을 이용하여 정보를 나타내는 디스플레이 소자이다. 이러한 LED는 질화갈륨(GaN), 비소화갈륨(GaAs), 인화갈륨(GaP), 갈륨-비소-인(GaAs1-xPx), 갈륨-알루미늄-비소(Ga1-xAlxAs), 인화인듐(InP), 인듐-갈륨-인(In1-xGaxP)등으로 구성된 화합물 반도체를 재료로 하며 저 휘도, 저 전압, 긴 수명 및 저 가격 등의 특징이 있으며 종래에는 표시용 램프나 숫자와 같은 단순 정보표시에 많이 응용되어 왔으며, 최근에 산업기술의 발전, 특히 정보표시 기술과 반도체 기술의 발전으로 그 응용범위를 FPD(Flat Panel Display)분야까지 넓혀 왔으며 향후에는 독자적인 정보 디스플레이 소자로 계속 발전할 것으로 기대된다. 이하, 종래 기술에 따른 백라이트 어셈블리의 광원으로 사용되는 백색 LED 패키지를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 광원으로 사용되는 백색 LED 패키지를 개략적으로 도시한 도면이다. 도시한 바와 같이, 백색 LED 패키지(10)는 외부 전원과 연결되는 양극 내지 음극의 리드 프레임(Lead Frame)(11a 내지 11b)과 좌, 우 이격된 공간을 갖고 동일한 경사면을 갖는 반사프레임(13)으로 구성되고, 상기 반사프레임(13)의 좌, 우 이격된 공간에는, 사파이어(Al2O3)나 SiC의 LED 절연기판(15)상에 인듐-갈륨-나이트라이드(InGaN)로 구성된 화합물 반도체층(미도시)이 증착되어 있고 상기 반도체층(미도시) 위로 블루(Blue) 칩(17)이 증착되어 있다. 또한, 상기 블루 칩(17)이 양극 리드 프레임(11a) 상에 실장 될 경우, 상기 블루 칩(17)과 음극 리드 프레임(11b)을 연결하는 와이어(Wire)(19)가 구성되고, 상기 블루 칩(17)이 음극 리드 프레임(11b) 상에 실장 될 경우, 상기 블루 칩(17)과 양극 리드 프레임(11a)을 연결하는 와이어(Wire)(19)가 구성된다. 한편, 상기 블루 칩(17) 주변은 YAG(Yttrium - Aluminum - Garnet)로 이루어진 옐로우(Yellow) 형광체(21)가 감싸고 있고, 상기 옐로우 형광체(21) 및 블루 칩(17) 상부에는 상기의 내부 구성물을 고정하고 빛을 투과하는 투명 보호층(23)이 덮여 있다. 이러한 상기 백색 LED 패키지(10)의 발광 원리는 다음과 같다. 상기 백색 LED 패키지(10)로 전원이 인가되면 상기 블루 칩(17)으로부터 청색광이 발산되고 상기 청색광의 일부를 옐로우 형광체(21)가 흡수하여 황색광을 만들며 상기 옐로우 형광체(21)에 흡수되지 않은 나머지 청색광과 상기 황색광이 혼합되어 백색 발광을 하게 된다. 이러한, 적어도 한개 이상의 상기 백색 LED 패키지(10)가 등간격으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)(미도시) 상에 실장되어 백라이트 어셈블리의 광원으로 사용된다. 도 2는 종래의 다수개의 상기 백색 LED 패키지를 적용한 백라이트의 광 해석 결과를 나타낸 도면이다. LED는 점광원으로써, 한쪽 면으로만 발광하는 특성과 광이 발산되는 각도에 의해 광이 집중되는 핫 스팟(Hot Spot)(A)과 광의 발산 각도를 벗어난 암부 영역(B)이 발생하게 된다. 도시한 바와 같이, 등간격으로 인쇄회로기판(25) 상에 실장된 백색 LED 패키지(10)로부터 나오는 광으로 인해, 상기 백색 LED 패키지(10)의 광 발산부와 도광판(27)과의 인접 부분에 광 집중으로 인한 핫 스팟(A)이 발생하는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 핫 스팟(A)의 발생으로 인해 명암비가 극명해져 상기 암부 영역(B)도 더욱 명확해지게 된다. 이러한 상기 핫 스팟(A)의 발생은 LED를 광원으로 하는 백라이트 어셈블리의 고질적인 문제점으로써, 이러한 상기 핫 스팟(A)은 액정표시장치의 화면 표시 품질을 저하시키는 주요 원인이 된다.