KR102425618B1 - 광원 패키지 및 그를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛용 광원 패키지 및 그를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 측면 발광이 가능하되 광원 PCB에 직접 실장될 수 있는 다면 발광 광원칩과, 도광판의 입광부쪽으로 개방된 개구부를 포함하는 몰드부를 포함하는 광원 패키지를 이용함으로써, 광량의 손실없이 광원칩의 높이를 감소시킬 수 있어서 결과적으로 백라이트 유닛 및 표시장치의 슬림화에 기여할 수 있고, 서브마운트부 등과 같은 별도 부품 또는 광원패키지의 구조변경 없이도 용이하게 사이드뷰 방식의 광원장치를 구현할 수 있다.

Description

광원 패키지 및 그를 포함하는 백라이트 유닛 {Light-Emitting Package for Display Device and Backlight Unit having the same}

본 발명은 표시장치용 광원 패키지와 그를 포함하는 백라이트 유닛, 더 구체적으로는 다면 발광칩의 측면 발광을 이용하는 광원 패키지와 그를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기전계발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device)와 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.

이러한 표시장치 중 액정 표시장치(LCD)는 화소영역 각각을 온(on)/오프(off) 제어하기 위한 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판과, 컬러필터 및/또는 블랙매트릭스 등을 구비한 상부기판과, 그 사이에 형성되는 액정물질층을 포함하는 표시패널과, 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 구동부와, 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU) 등을 포함하여 구성되며, 화소 영역에 구비된 화소(Pixel; PXL) 전극 및 공통 전압(Vcom) 전극 사이에 인가되는 전계에 따라 액정층의 배열 상태가 조절되고 그에 따라 광의 투과도가 조절되어 화상이 표시되는 장치이다.

이러한 액정 표시장치의 경우에는 표시패널로 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛이 포함되며, 백라이트 유닛은 광원의 배치 및 광의 전달 형태에 따라서 엣지형(Edge-Type) 또는 직하형(Direct-Type) 등으로 구분될 수 있다.

그 중 엣지형 백라이트 유닛은 LED 등의 광원과 광원을 고정하기 위한 홀더 또는 하우징과 광원 구동 회로 등을 포함하는 광원 모듈 또는 광원 장치가 표시장치의 일측에 배치되며, 광을 패널 영역 전체로 확산시키기 위한 도광판(Light Guide Plate; LGP)과, 빛을 표시패널 방향으로 반사하기 위한 반사판과, 도광판 상부에 배치되어 휘도 향상, 광의 확산 및 보호 등의 용도로 배치되는 1 이상의 광학시트 등을 포함할 수 있다.

이러한 엣지형 백라이트 유닛에 사용되는 광원 장치는 LED 등의 광원칩을 포함하는 단위 광원으로서의 광원 패키지와, 다수의 광원 패키지를 길게 실장하고 그 구동을 위한 회로 소자 등을 포함하는 광원 PCB 등을 포함할 수 있다.

이러한 광원 패키지에서는 일반적으로 광원칩의 상면이 출광면이 되는데, 백라이트 유닛의 광세기나 광효율을 일정 이상 유지하여야 하므로 광원칩의 상면의 크기를 일정 이상으로 유지하여야 한다.

또한, 일반적으로 엣지형 백라이트 유닛에 사용되는 광원 패키지는 광원칩의 출광방향(즉, 광의 진행방향)이 기판인 PCB 평면에 수직이 되도록 형성되는 소위 탑뷰(Top View) 방식이 일반적으로 사용되고 있다.

한편, 최근에는 표시장치 또는 백라이트 유닛의 슬림화를 위하여, 탑뷰 방식 대신 광원의 광 진행방향(출광방향)이 PCB 기판과 평행하게 배치되는 사이드 뷰(Side-View) 방식의 광원 어셈블리가 제안되고 있다.

사이드 뷰 방식의 광원 어셈블리에서는 백라이트 유닛의 슬림화를 위해서 광원패키지에 포함되는 광원칩의 단축방향 길이를 단축시켜야 하는데, 이로 인하여 광원칩의 광세기 또는 광효율이 저하되는 문제가 있다.

또한, 이러한 사이드 뷰 방식의 광원 어셈블리에서는 광원 패키지의 저면이 아닌 측면이 PCB 기판에 접촉되어 솔더링(Soldering)되어야 하는데, 일반적으로 광원 패키지의 저면에 전극부가 형성되기 때문에, 광원 패키지의 측면을 광원 PCB에 연결하기 어렵다는 단점이 있었다.

따라서, 엣지형 백라이트 유닛에서 사이드 뷰 방식의 광원장치를 이용하는 경우에는, 백라이트 유닛의 슬림화를 위하여 광원패키지의 수직방향 길이(단축방향 길이)를 줄이면서도 광효율을 저하시키지 않아야 하고, 광원 패키지를 광원 PCB에 용이하게 실장할 수 있는 방안이 필요하다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 백라이트 유닛의 슬림화를 위하여 광원패키지의 수직방향 길이(단축방향 길이)를 줄이면서도 광효율을 저하시키지 않는 광원 패키지 및 그를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 광 진행방향(출광방향)이 PCB 기판과 평행하게 배치되는 사이드 뷰(Side-View) 방식의 광원 어셈블리에서 광원 PCB에 용이하게 실장될 수 있는 광원 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 광 진행방향(출광방향)이 PCB 기판과 평행하게 배치되는 사이드 뷰(Side-View) 방식의 광원 어셈블리에서, 광원 PCB에 직접 실장되는 다면 발광칩과, 다면 발광칩의 입광부쪽 측면에만 개구부를 가지는 몰드부를 포함하는 광원 패키지를 이용함으로써, 광원칩의 높이를 줄이면서도 광효율을 저하시키지 않고, 광원 PCB의 용이한 실장이 가능한 광원 패키지 및 그를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는, 광원 PCB에 접촉 실장되는 칩전극을 포함하며, 상기 칩전극이 배치된 후면 이외의 측면으로 광을 방출하는 다면발광 광원칩과; 상기 광원칩의 측면중에서 도광판 방향으로 향하는 면의 대향면을 커버하는 제1측면부와, 상기 광원칩의 상기 후면에 대향하는 전면을 커버하는 상면부를 포함하는 몰드부;를 포함하는 백라이트 유닛용 광원 패키지를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예는, 광원 PCB에 접촉 실장되는 칩전극을 포함하며, 상기 칩전극이 배치된 후면 이외의 측면으로 광을 방출하는 다면발광 광원칩과. 상기 광원칩의 측면중에서 도광판 방향으로 향하는 면의 대향면을 커버하는 제1측면부 및 상기 광원칩의 상기 후면에 대향하는 전면을 커버하는 상면부를 포함하는 몰드부와, 상기 광원칩과 상기 몰드부 사이에 배치되는 형광체층을 포함하는 광원 패키지와; 상기 광원칩의 후면에 배치되어 상기 다수의 광원패키지를 실장하는 광원 PCB와; 상기 광원 패키지와 이격되어 배치되는 도광판;을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

아래 설명할 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 광 진행방향(출광방향)이 PCB 기판과 평행하게 배치되는 사이드 뷰(Side-View) 방식의 광원 어셈블리에서, 광원 PCB에 직접 실장되는 다면 발광칩과, 다면 발광칩의 입광부쪽 측면에만 개구부를 가지는 몰드부를 포함하는 광원 패키지를 이용함으로써, 광효율 저하 없이도 광원칩의 높이를 감소시켜 표시장치의 슬림화를 달성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 광원 PCB에 직접 실장되는 광원 패키지에 포함된 다면 발광칩의 저면을 직접 광원 PCB에 실장함으로써, 사이드 뷰 방식의 엣지형 백라이트 유닛의 구현이 용이하게 된다는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 엣지형(Edge-type) 백라이트 유닛을 포함하는 표시장치의 단면을 도시한다.
도 2는 일반적인 형태의 형광체 광원 패키지 및 다수의 형광체 광원 패키지가 배치된 광원 장치의 단면을 도시한다.
도 3은 리드프레임 및 몰드 구조물을 포함하는 광원 패키지가 탑뷰 방식으로 광원 PCB에 실장된 상태의 사시도, 평면도 및 측단면도이다.
도 4는 사이드 뷰 방식의 광원 장치를 구성하는 광원 장치의 사시도와, 광원 PCB에 실장된 상태의 측단면도이다.
도 5는 도 4와 같은 사이드 뷰 방식의 광원장치의 슬림화(단축 길이 감소)에 따른 광원칩의 크기 변화와 특성 변화를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지 중 광원칩과 몰드부의 분해사시도와, 광원칩의 확대 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지의 발광 상태와, 광원칩 및 몰드부의 크기관계를 도시한다.
도 9는 다수의 광원 패키지가 실장된 상태의 광원 장치의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지에 사용되는 광원칩의 세부 구성을 도시한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 광원 장치의 측단면도로서, 몰드부 내면과 광원 PCB 표면에 반사부가 형성된 구성을 도시한다.
도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 광원 패키지의 사시도이다.
도 13은 도 6 및 도 12의 실시예에 의한 광원 패키지의 광진행 특성을 비교한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 광원 장치가 사용된 백라이트 유닛과 그를 포함하는 전체 표시장치의 입광부 측단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 엣지형(Edge-type) 백라이트 유닛을 포함하는 표시장치의 단면을 도시한다

도 1과 같이, 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 표시장치는 액정 표시패널 등의 표시패널(140)과 그 하부에 배치되어 표시패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛(120, 160)을 포함하며, 백라이트 유닛을 지지하고 표시장치의 후면 전체에 걸쳐 연장되는 금속 또는 플라스틱 재질의 커버 버텀(Cover Bottom; 110) 등을 포함한다.

또한, 액정표시장치는 측면에서 백라이트 유닛을 구성하는 광원 하우징(127)을 지지하면서 상부에서는 표시패널(140)을 지지하기 위한 가이드 패널(Guide Panel; 130)과, 커버 버텀 또는 가이드 패널의 측면을 둘러싸되 표시패널의 전면부 일부까지 연장되어 배치되는 케이스탑(Case Top; 150) 등을 추가로 포함할 수 있다.

이러한 액정 표시장치에서는 표시패널로 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛이 포함되며, 백라이트 유닛은 광원의 배치 및 광의 전달 형태에 따라서 엣지형(Edge-Type) 또는 직하형(Direct-Type) 등으로 구분될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 엣지형 백라이트 유닛(120)은 LED 등의 광원(128)과 광원을 고정하기 위한 홀더 또는 하우징과 광원 구동 회로 등을 포함하는 광원 모듈(127)이 표시장치의 일측에 배치되며, 광을 패널 영역 전체로 확산시키기 위한 도광판(124; Light Guide Plate; LGP)과, 빛을 표시패널 방향으로 반사하기 위한 반사판(122)과, 도광판 상부에 배치되어 휘도 향상, 광의 확산 및 보호 등의 용도로 배치되는 1 이상의 광학시트(126) 등을 포함할 수 있다.

이러한 엣지형 백라이트 유닛에서는 광원으로부터의 광이 도광판 인입부로 입사된 후, 도광판에서 전반사되면서 표시장치의 전면으로 퍼지면서 표시패널 방향으로 출광하게 된다.

한편, 다른 형태로서 직하형 백라이트 유닛이 있으며, 이러한 직하형 백라이트 유닛은 커버버텀의 상부에 배치되는 광원 PCB와, 광원 PCB 상부에 일정 거리 이격되어 배치되어 광원으로부터 광을 확산시키는 확산판과, 확산판 상부에 배치되는 1 이상의 광학 시트 등을 포함할 수 있으며, 광원 PCB는 표시장치의 전면에 걸쳐서 배치되며, 광원 PCB 상부에는 다수의 광원인 LED칩 또는 LED 패키지와, 각 광원으로부터 광을 확산시키기 위한 광확산 렌즈 등을 포함할 수 있다.

통상적으로, 엣지형 백라이트 유닛은 도광판의 두께만큼의 공간만 있으면 되기 때문에 10mm 이하의 슬림화가 가능하다는 장점이 있으나, 광이 측면에서만 제공되므로 고휘도 구현이 어렵고, 도광판 등의 부품으로 인하여 제조비용이 높으며, 표시장치의 국부적인 영역만 광을 조사하는 로컬 디밍(Local Dimming) 기능의 구현이 어렵다는 단점이 있다.

이와 같이, 엣지형 백라이트 유닛에서는 표시장치의 일측에만 배치되는 광원으로부터의 광을 도광판에서 넓게 분산되도록 하여야 하므로, 일정한 휘도를 구현하기 위하여 상대적으로 강한 개별 광원 출력이 필요하다.

도 2는 일반적인 형태의 광원 패키지 및 다수의 광원 패키지가 배치된 광원 장치의 단면을 도시한다.

도 2에 의한 광원 패키지는 특히 청색 LED와 같이 청색광을 방출하는 광원칩과 그 청색광을 백색광으로 변환하기 위한 형광체를 포함하는 형광체 광원 패키지이다.

도 2와 같이, 백라이트 유닛에 사용되는 광원부는 LED와 같은 광원칩과 그 주변 구조물 등을 포함하는 하나의 패키지를 포함할 수 있으며, 이러한 패키지를 광원 패키지 또는 LED 패키지로 표현할 수 있다.

광원부를 구성하는 광원 패키지에 포함되는 LED 또는 광원칩은 백색광을 출력하는 백색 LED일 수도 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 청색광을 방출하는 청색 LED칩(224)과 그로부터의 청색광을 적색(R), 녹색(G) 등으로 변환하는 광변환재료 또는 형광체 재료 등을 이용하는 구조일 수도 있다.

도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 광원 패키지 또는 LED 패키지는 인쇄회로기판(210)과, 인쇄회로기판(210) 상에 장착된 청색 LED칩(224)을 포함하며, 인쇄회로기판(PCB; 210)은 인쇄회로기판베이스(211), 절연층(213) 및 전원배선층(215)으로 이루어질 수 있다.

또한, 청색 LED칩(224)이 장착된 인쇄회로기판(210) 상에는 인쇄회로기판(210)으로부터 돌출되어, LED칩(224)에서 측방으로 발생되는 광을 차단하거나, 차단된 광을 전방으로 반사시키기 위해 LED칩(224)의 가장자리를 두르는 측벽(222) 또는 리드 프레임이 포함되며, 측벽 내부의 공간에는 광변환 재료(225)가 충진될 수 있다.

또한, 광변환 영역의 다른 형태로서, 도 2의 (b)와 같이 측벽(222) 상부의 개구 영역에 광변환층(225') 또는 확산층이 배치될 수 있다.

도 2의 (a) 및 (b)에 의한 LED 패키지에서의 LED 칩(224)은 2개 전극 사이에 배치되어 청색(Blue)광을 방출하는 청색 LED일 수 있으며, 발광된 청색광은 격벽(222)에서 반사된 후 광변환층(225, 225')에서 R, G, Y 등의 광으로 변환됨으로써 최종적으로 화이트(White)광이 방출된다.

도 3은 리드프레임 및 몰드 구조물을 포함하는 광원 패키지가 탑뷰 방식으로 광원 PCB에 실장된 상태의 사시도, 평면도 및 측단면도이다.

도 3과 같이, 백라이트 유닛에 사용되는 광원 장치는 크게 광원 PCB(410)과, 광원 PCB에 실장되는 다수의 광원 패키지(300)를 포함하여 구성된다.

도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 이 때의 광원 패키지는 청색 LED칩인 광원칩(330)과, 금속 재질로 구성되며 광원칩의 칩전극과 전기적으로 연결되는 리드 프레임(320)과, 리드프레임 상에 사출 성형되며 광원칩을 둘러싸도록 형성되는 몰드구조물(310) 등을 포함하여 구성된다.

몰드 구조물(310)은 일반적으로 불투명한 재질의 수지로 광원칩의 저면과 측면을 둘러싸도록 사출 성형되며, 몰드 구조물(310) 내부에는 청색광을 적색, 황색 또는 녹색광으로 변환하는 광변환 물질인 형광체층(340)이 형성된다.

도 3과 같은 광원 패키지에서는 청색 LED칩인 광원칩(330)에서 발광된 청색광이 몰드구조물(310)에서 반사된 후 형광체층(340)에서 R, G, Y 등의 광으로 변환됨으로써 최종적으로 화이트(White)광이 방출된다.

백라이트 유닛의 광원부 또는 광원장치는 도 3의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 긴 바(bar) 형태의 광원 PCB(410) 상에 다수의 광원 패키지(300)가 배치된 형태일 수 있다.

이 때, 광원 패키지의 가로방향(즉, 장축방향)의 길이를 Lh, 세로방향(즉, 단축방향)의 길이를 Lv로 표시하고, 유사하게 광원칩의 장축방향(가로방향) 길이를 Ch, 단축방향(세로방향) 길이를 Cv로 표현하기로 한다.

특히, 도 3의 (c)와 같이, 광도광판(124)로 입사되는 광의 진행방향이 광원 PCB 표면과 수직인 형태로 광원 패키지가 실장되는 형태의 광원장치를 탑뷰(Top-View) 방식이라 표현한다.

일반적으로 광원 패키지(300)의 저면, 더 구체적으로는 광원패키지에 포함되는 리드프레임의 저면에 광원 패키지를 광원 PCB에 실장하기 위한 패드부(Pad)가 형성되어 있기 때문에, 탑뷰 방식에서는 광원 패키지를 광원 PCB에 실장하기에 용이하다는 장점이 있다.

그러나, 탑뷰 방식에서는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 광원 PCB(410)의 두께(T1)만큼의 베젤 공간이 더 필요하므로, 백라이트 유닛 또는 표시장치의 베젤크기가 증가한다는 단점이 있다.

즉, 탑뷰 방식의 광원 장치를 포함하는 백라이트 유닛은 베젤 영역에서 광원 PCB의 두께만큼의 공간이 필요하기 때문에, 내로우 베젤(Narrow Bezel)을 달성하는데 어려움이 있었다.

이를 위하여, 최근에는 표시장치 또는 백라이트 유닛의 슬림화를 위하여, 탑뷰 방식 대신 광원의 광 진행방향(출광방향)이 PCB 기판과 평행하게 배치되는 사이드 뷰(Side-View) 방식의 광원 장치가 제안되고 있다.

도 4는 사이드 뷰 방식의 광원 장치를 구성하는 광원 장치의 사시도와, 광원 PCB에 실장된 상태의 측단면도이다.

도 4의 (a) 및 (b)와 같이, 사이드 뷰 방식의 광원 장치에서는, 광원 패키지(500)의 측면이 광원 PCB(410')에 접촉되어 실장됨으로써, 결과적으로 도광판(124)으로 입사되는 광의 진행방향이 광원 PCB(410')의 평면과 평행하도록 형성된다.

본 명세서에서는, 광원 패키지 중 광이 출광하는 방향을 전방 또는 전면, 그 대향면을 후면 또는 후방, 전면과 후면 사이의 4개면을 측면으로 정의한다.

이러한 사이드 뷰 방식의 광원장치는 광원 PCB(410')가 도광판의 상부 또는 하부 부근에 배치되기 때문에, 탑뷰 방식에 비하여 광원 PCB(410')의 두께만큼 베젤 공간을 감소시킬 수 있다. 따라서, 표시장치의 내로우 베젤(Narrow Bezel)에 유리하다는 특징이 있지만, 광원 패키지를 광원 PCB에 실장하기 어렵다는 단점이 있다.

도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 일반적인 광원 패키지는 광원 PCB의 칩전극(도 4의 412)에 접합되는 패드부가 광원패키지의 후면에 형성되는 것이 일반적이다.

그러나, 사이드 뷰 방식의 광원장치에서는 광원 패키지의 측면을 광원 PCB에 접촉하여 실장하여야 하기 때문에, 광원 패키지의 구조를 변경하거나, 기존 구조의 광원 패키지를 사용하는 경우 추가적인 부품을 더 사용하여야 한다.

도 4의 (c)에서는 광원 패키지(500)를 광원 PCB에 실장하기 위하여 광원 패키지와 결합되는 부품인 서브마운트부(420)가 도시된다.

서브마운트부(420)는 절연 재료의 기판 형태의 부품인 서브마운트 본체부(422)와, 서브마운트 본체부의 양측을 "ㄷ"자 형태로 둘러싸도록 형성되는 금속재질의 패드부(424)를 포함하여 구성될 수 있다.

서브마운트부(420)의 전면에는 광원 패키지(500)가 결합되며, 이 때 광원 패키지의 패드부가 서브마우패드부의 패드부의 상측에 전기적으로 연결된다.

이렇게 광원 패키지와 전기적으로 연결된 서브마운트부(420)의 저면을 광원 PCB(410') 상에 배치한 후 솔더링함으로써, 서브마운트부의 패드부(424) 측면을 광원 PCB의 PCB 전극(412')에 전기적으로 연결하여 실장한다.

이와 같이, 사이드 뷰 방식의 광원 장치에서는 광원 패키지를 광원 PCB에 실장하기 위하여 추가적인 부품이 필요하거나, 일반적인 광원 패키지의 구조를 변경해야하는 단점이 있었다.

또한, 사이드 뷰 방식의 광원장치에서는 표시장치의 슬림화에 부응하여 광원패키지의 단축방향 길이를 감소시킬 필요성이 있는데, 이 경우 광원칩 구조상 광효율이 떨어지는 등의 문제가 있으며, 이러한 현상에 대해서는 아래에서 도 5를 참고로 설명한다.

도 5는 도 4와 같은 사이드 뷰 방식의 광원장치의 슬림화(단축 길이 감소)에 따른 광원칩의 크기 변화와 특성 변화를 도시한다.

본 명세서에서는 광원패키지에 포함되는 광원칩의 6개 면 중에서 칩전극이 형성된 면을 후면, 그에 대향되는 면을 전면(F), 후면/전면에 수직인 4개의 면을 측면으로 표현한다.

이 때, 도 5에 도시한 바와 같이, 칩 전면(F)의 장축방향 길이를 Ch, 단축방향 길이를 Cv, 칩측면의 높이, 즉 칩전면(F)와 칩후면 사이의 거리를 칩의 높이 Cd로 정의할 수 있다.

통상적으로, 광원 패키지에 사용되는 일반적인 청색 LED칩 등은 전면으로만 광이 주로 방사된다.

또한, 최근 제안되고 있는 측면 방사가 가능한 플립칩(Flip Chip) 또는 래터럴칩(Lateral Chip) 타입의 광원칩이 사용될 수 있으나, 이 경우에도 광원 패키지를 구성하는 몰드 구조물 등에 의하여 광원칩의 전면으로만 주로 광이 방사된다.

따라서, 광원칩의 전면의 크기가 광원패키지의 전체 광량을 결정하게 되며, 결과적으로 칩의 장축방향 길이 Ch와 단축방향 길이 Cv의 곱이 광원패키지의 광량에 비례하게 된다.

따라서, 광원칩의 장축방향 길이가 동일하다는 조건하에서, 도 5의 (a)와 같이 광원장치의 두께가 D1로서 비교적 큰 경우에는 광원칩의 단축방향 길이인 Cv를 비교적 크게 할 수 있어서 전체적으로 광원칩의 광량을 충분히 확보할 수 있다.

그러나, 표시장치 슬림화 요구에 부응하기 위하여 광원패키지의 두께인 단축방향 길이(Lv)를 감소시키는 경우에는, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 광원칩의 단축방향 길이가 Cv'로 감소되고 이에 따라 광원칩의 광량이 감소하게 된다.

특히, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 광원칩의 단축방향 길이 Cv가 0.2mm이하가 되는 경우 그 이상인 경우에 비하여 급격하게 광량이 감소하는 특성을 보인다.

결과적으로, 도 5와 같이 사이드뷰 방식의 광원장치에서는 광원패키지의 두께인 Lv를 최소한 0.4mm 이상으로 제작하여야 한다.

또한, 전술한 바와 같이, 사이드뷰 방식의 광원장치에서는 광원패키지를 광원 PCB에 실장하기 위하여 사용되는 서브마운트부가 필요하거나, 서브마운트부가 없는 경우에는 광원 패키지의 측면 면적을 일정크기 이상으로 해야 하기 때문에, 도 5의 (a)에서 표시한 광원패키지의 베젤방향 폭인 Ld를 최소한 0.85mm 이상이 되어야 한다.

이와 같이, 일반적인 광원 패키지를 이용하는 경우에는 광량 또는 실장구조상 광원 패키지 및 광원칩의 크기를 일정 범위 이상으로 감소시킬 수 없으며, 이러한 점에서 백라이트 유닛의 슬림화에 한계가 있다.

본 발명의 실시예에서는 백라이트 유닛을 더 슬림화 할 수 있도록, 백라이트 유닛의 광량을 유지하면서도 광원칩의 크기 및 광원 패키지의 크기를 감소시킬 수 있는 구조를 제안한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지의 측단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지 중 광원칩과 몰드부의 분해사시도와, 광원칩의 확대 사시도이다.

본 발명의 실시예에 의한 광원 장치는 크게 광원 PCB(610)와, 광원 PCB에 실장되는 광원 패키지(700)을 포함한다.

광원 패키지(700)는 다시 광원 PCB(610)에 접촉 실장되는 칩전극(712)을 포함하며, 칩전극이 배치된 후면 이외의 측면으로 광을 방출하는 다면발광 광원칩(710)과, 광원칩(710)의 전면 및 1 이상의 측면을 커버하는 측면부를 가지는 몰드부(720)를 포함하여 구성될 수 있다.

몰드부(720)의 광원칩(710)의 측면중에서 도광판(124) 방향으로 향하는 면의 대향면을 커버하는 제1측면부(726)와, 광원칩의 후면에 대향하는 전면을 커버하는 상면부(722)를 포함하며, 추가적으로 제1측면부(726)와 수직 연장되어 광원칩의 양측면의 적어도 일부를 커버하는 제2측면부(725) 및 제3측면부(725')를 더 포함할 수 있다.

본 명세서에서 육면체 형상의 광원칩의 6개 면 중에서 칩전극(712, 714)가 형성된 면을 후면(R), 그에 대향하는 면을 전면(F), 나머지 4개 면을 측면(S)으로 표현한다.

광원칩의 측면(S)은 다시 광원칩의 장축방향으로 대향하는 2개의 소면적 측면(S')과 광원칩의 단축방향으로 대향하는 2개의 대면적 측면(S)을 포함하며, 전술한 몰드부의 제1측면부(726)는 광원칩 측면 중 단축방향으로 대향하는 2개의 대면적 측면(S) 중 하나를 커버한다.

또한, 몰드부(720)의 제2측면부(725) 및 제3측면부(725')는 광원칩의 장축방향으로 대향하는 2개의 소면적 측면(S')을 각각 커버한다.

본 명세서에서 몰드부의 각 면이 광원칩의 해당 면을 커버한다는 것은, 몰드부의 각 면이 광원칩의 대응면과 일정 거리 이격되어 평행하게 형성되는 것을 의미한다.

한편, 도 6 내지 도 11의 실시예에서는 몰드부의 제2측면부(725)와 제3측면부(725')가 광원칩의 소면적 측면(S') 전체를 커버하는 것으로 예시하지만, 그에 한정되는 것은 아니다.

즉, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 몰드부(920')의 제2측면부(925) 및 제3측면부(925')가 광원칩의 소면적 측면(S')의 일부만을 커버할 수도 있고, 도 12(a)와 같이, 몰드부(920)의 제2측면부 및 제3측면부가 없이 제1측면부(926) 및 상면부(924)만으로 구성될 수도 있다.

도 6 및 도 7의 실시예에서는, 몰드부(720)가 광원 PCB(610)에 접촉되는 저면과, 도광판의 입광부쪽으로 향하는 면만 개방되고, 나머지 4개 면은 모두 둘러싸인 구조이다. 즉, 몰드부(720)가 도광판 입광부쪽으로 개구부(722)를 가지는 구조일 수 있다.

한편, 몰드부(720)는 광반사 특성을 가지는 화이트 리플렉터(White Reflector), 화이트 실리콘 또는 화이트 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound; EMC) 중 하나 이상의 재료로 형성되어, 광원칩(710)으로부터 방출된 광을 반사시켜 도광판 입광부쪽으로 형성된 개구부 방향으로만 방출시키는 기능을 한다.

또는, 몰드부(720)는 일정한 금형에 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC) 중의 어느 하나를 디스펜싱(dispensing) 하고 경화시켜 형성된 몰딩(Molding) 구조물일 수 있으며, 반사 몰드부(720)의 전체 재료 또는 적어도 반사 몰드부(720)의 내측면에는 반사율이 90% 이상인 반사특성을 가지는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 몰드부(720)는 투명한 재질의 몰드 구조 내면에 Al, Au, Ag 중 하나 이상으로 선택되는 반사 재료를 스퍼터링 등의 공법에 의하여 증착하여, 약1~20um 두께를 가지는 반사층을 형성함으로써 제작될 수도 있을 것이다.

광원칩(710)은 후면에 광원 PCB(610)의 PCB 전극(612)에 직접 접촉 실장되는 칩전극(712, 714)이 형성되어 있으며, 후면을 제외한 전면 및 측면 모두로 발광하는 다면 발광형 LED 칩일 수 있다.

즉, 광원칩(710)의 측면에서 방출된 측면광이 직접 또는 몰드부(720)의 내면에서 반사된 후 몰드부(720)의 개구부(722)를 통하여 방출되어 도광판(124)로 입사된다.

따라서, 도 5와 같은 구조의 사이드 뷰 방식의 광원칩에 비하여 광원칩의 두께방향 길이인 칩의 높이 Cd를 작게 하여도 충분한 광량을 확보할 수 있으며, 따라서 백라이트 유닛의 슬림화에 유리하다는 장점을 가진다.

본 발명에 사용되는 광원칩(710)과 몰드부(720)의 크기에 대해서는 도 8을 참고로 아래에서 더 설명할 것이다.

또한, 본 발명의 광원칩(710)은 측면 발광 효율을 향상시키기 위하여 광원칩의 전면(F)에 반사투과층을 더 포함할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지에 사용되는 광원칩의 세부 구성을 도시한다.

본 발명에 사용되는 광원칩(710)은 청색광을 발광하는 광소자로서, 표면실장기술(surface mount technology: SMT)에 의하여 몰드 프레임 또는 리드 프레임 없이 바로 광원 PCB상에 실장될 수 있는 소위 칩온보드(Chip-On-Board; COB) 또는 칩스케일 패키지(Chip Scale Package; CSP) 형태의 LED 칩일 수 있다.

더 구체적으로, 광원칩(710)은 성장 기판층상에 2개의 전극층을 형성하고, 그 전극들 사이에 배치되는 발광층으로 구성될 수 있으며, 일명 플립칩(Flip-Chip)으로 불리는 칩일 수 있다.

도 10을 참고로 본 발명에 의한 플립칩 구조의 광원칩(710)의 구조를 더 설명한다.

본 실시예에 의한 광원칩(710)의 제작을 위하여, 우선 광투과 특성을 가지는 사파이어 재료 등으로 구성되는 성장 기판 상에 SMT 기법에 의하여 제1전극층(712'), 발광층(713), 및 제2전극층(714')을 각각 형성한다. 성장 기판은 광원칩이 제조된 이후에 제거될 수도 있고, 일정 두께의 광투과층(715)을 형성할 수도 있다.

또한, 제1전극층(712')는 발광층(713) 및 제2전극층(714')을 관통하는 컨택홀을 통해 광원칩 하면에 형성되는 제1전극단자(712")와 전기적으로 연결되며, 제2전극층(714')은 역시 광원칩의 하면에 형성되는 제2전극단자(714")와 전기적으로 연결된다. 제1전극층(712')와 제1전극단자(712")은 제1전극(712)을 이루며, 제2전극층(714')와 제2전극단자(714")은 제2전극(714)를 구성하게 된다.

광투과층(715)을 이루는 성장 기판은 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며, 사파이어 외에도 징크 옥사이드(zinc oxide : ZNO), 갈륨 나이트라이드(hallium nitride : GaN), 실리콘 카비이드(silicon carbide : SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등으로 형성될 수도 있다.

제1전극층(712') 및 제2전극층(714')는 각각 p형 반도체층과 n형 반도체층으로 형성되며, 제1전극단자(712") 및 제2전극단자(714")는 각각 p형 전극 및 n형 전극으로 구성될 수 있다.

n형 반도체층인 제2전극층(714')과 제2전극단자(714")은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 일예로 Si, Ge 및 Sn 등을 사용하고, 바람직하게는 Si를 주로 사용한다.

또한, p형 반도체층인 제1전극층(712') 및 제1전극단자(712")은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN으로 이루어질 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 일예로 Mg, Zn 및 Be 등을 사용하고, 바람직하게는 Mg를 주로 사용한다.

이러한 광원칩의 제작 공정에서 n형 반도체층인 제2전극층(714')의 일부가 노출되도록 p형 반도체층인 제1전극층(712') 및 발광층(713)의 일부가 메사식각(mesa etching)으로 제거되는데, 이에 따라 p형 반도체층인 제1전극층(712')과 활성층으로서의 발광층(713)이 n형 반도체층인 제2전극층(714') 상의 일부분에 형성된다.

이 때, n형 전극인 제2전극단자(714")은 노출된 제2전극층(714')의 일 모서리에 구성되며, p형 전극인 제1전극단자(712")은 제1전극층(712') 상에 구성되는 "Top-Top"방법으로 전극이 배치되는, 수평형 LED칩을 이루게 된다.

발광층(713)은 GaN 계열 단일 양자 우물구조(single quantum well : SQW)나 다중 양자 우물구조(multi quantum well : MQW)일 수 있으며 또한 이들의 초격자(supper lattice : SL) 등의 양자구조로, 이와 같은 발광층(713)의 양자구조는 GaN 계열의 다양한 물질을 조합하여 이루어질 수 있고 일예로 AlGaN, AlNGaN, InGaN 등이 사용될 수 있다.

이러한 발광층(713)에 전계가 인가되었을 때, 전자-정공 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 된다.

따라서, 이러한 광원칩은 제1전극층(712')과 제2전극층(714') 사이에 전압이 인가되면, P형 반도체층인 제1전극층(712')과 n형 반도체층인 제2전극층(714')으로 각각 정공과 전자가 주입되고, 발광층(713)에서 정공과 전자가 재결합하면서 여분의 에너지가 광으로 변환되어 광투과층(715)을 통하여 외부로 방출하게 된다.

물론, 이 때 발광층(713)에서 생성된 광은 광원칩의 전면 뿐 아니라, 측면으로도 발광되는 다면 발광특성을 가진다.

한편, 본 발명의 광원칩(710)은 측면 발광 효율을 향상시키기 위하여 광원칩의 전면(F), 즉 도 10의 광투과층(715) 또는 광투과층의 없는 경우에는 제1전극층(712')의 상부에 배치되는 반사투과층(716)을 더 포함할 수 있다

도 10의 (b)와 같이, 광투과층(715)의 상면에 SiO2, TiO2 중 하나 이상으로 선택되는 광투과 재료와, Al, Au, Ag 중 하나 이상으로 선택되는 반사 재료가 혼합된 혼합재료를 스퍼터링 등의 공법에 의하여 증착하여, 약1~20um 두께를 가지는 반사투과층(716)을 형성할 수 있다.

반사투과층(716)은 반사율 약90이상%, 투과율 약10%이하의 광전달 특성을 가지는 것이 바람직하지만, 경우에 따라서 광은 전혀 투과하지 않고 반사만 하는 반사층일 수도 있다.

이러한 반사투과층(716)은 광원칩의 전면으로 향하는 광의 전부 또는 일부를 내부로 반사시켜 결과적으로 광원칩의 측면으로 방출되는 광을 증가시킴으로써, 광원 패키지의 광강도를 향상시킬 수 있다.

즉, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지에서는 몰드부(720)에 형성된 개구부를 통해서 광원칩의 대면적 측면 중 하나로 방출되는 광이 이용되며, 따라서 광원칩의 전면에 형성된 반사투과층(716)으로 인하여 개구부를 통하여 방출되는 측면광의 세기를 더 증가시키는 것이다.

한편, 광원칩(710)이 청색광을 방출하는 청색 광원칩인 경우에는, 백색광 구현을 위하여, 광원칩(710)과 몰드부(720)의 사이 공간에는 청색광을 적색 적색(R), 황색(Y), 녹색(G)광 등으로 변환하는 형광체가 충진된 형광체층(730)이 형성될 수 있다.

형광체층(730)에 사용되는 형광체 재료 중 황색형광체(Y)는 530 ~ 570nm파장을 주파장으로 하는 세륨(Ce)이 도핑된 이트륨(Y) 알루미늄(Al) 가넷인 YAG:Ce(T3Al5O12:Ce)계열 형광체를 사용하거나 실리케이트(silicate)계열의 재료일 수 있다.

적색(R)의 형광체는 611nm 파장을 주파장으로 하는 산화이트륨(Y2O3)과 유로피움(EU)의 화합물로 이루어진 YOX(Y2O3:EU)계열 형광체이며, 녹색(G)의 형광체는 544nm 파장을 주파장으로 하는 인산(Po4)과 란탄(La)과 테르븀(Tb)의 화합물인 LAP(LaPo4:Ce,Tb)계열 형광체이며, 청색(B)의 형광체는 450nm 파장을 주파장으로 하는 바륨(Ba)과 마그네슘(Mg)과 산화알루미늄 계열의 물질과 유로피움(EU)의 화합물인 BAM blue(BaMgAl10O17:EU)계열 형광체가 사용될 수 있다.

또한, 질화물이나 산질화물 결정을 호스트로 하여 광학 활성인 희토류 이온을 활성화시킨 질화물(Nitride) 계열 또는 산화 질화물(Oxynitride) 계열의 형광체 재료가 사용될 수 있으며, 이러한 질화물 계열 형광체로는 α-사이알론 형광체, CaAlSiN2 형광체, β-사이알론 형광체, AlN 형광체 등이 포함될 수 있다.

또한, 색재현율과 발광효율이 우수한 Mn4+ 활성제 형광체인 불화물 화합물 KSF(K₂SiF₆) 형광체(이하, 'KSF 형광체"라 함)가 사용될 수도 있다.

물론, 광원칩이 백색광을 방출하는 백색 LED인 경우에는 형광체층(730)는 제외될 수 있으며, 이 때 광원칩(710)과 몰드부(720) 사이의 공간은 비어있을 수도 있다.

본 명세서에서는 광원칩(710)과 몰드부(720) 및 형광체층(730)을 포함하는 대상을 광원패키지로 표현하고, 그 광원패키지의 다수가 광원 PCB(610)에 실장된 상태의 제품을 광원장치로 표현한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지의 발광 상태와, 광원칩 및 몰드부의 크기관계를 도시한다.

도 8과 같이, 본 발명의 실시예에 의한 광원장치의 경우, 광원칩(710)으로부터 방출된 광 중 몰드부의 개구부(722)쪽으로 향하는 광은 직접 도광판으로 입사되며, 나머지 방향으로 방출된 광은 몰드부(720)의 내면 및 광원칩(710) 전면의 반사투과층(716) 등에서 반사된 후 개구부(722)를 통하여 방출되어 도광판으로 입사된다.

도 5와 같은 광원 패키지에서는 주로 광원칩의 전면을 통해서 방출되는 광만 도광판으로 입사되는 반면, 본 발명에 의하면 광원칩(710)의 측면, 그 중에서도 대면적 측면(S)로부터 방출되는 광이 주로 사용되되 광원칩의 나머지 면을 통하여 방출된 광까지도 도광판으로 입사됨으로써 광효율이 증가될 수 있다.

결과적으로 필요한 광량 확보를 위하여 필요한 광원칩의 크기를 감소킬 수 있게 된다.

더 구체적으로, 도 8의 (b)에서와 같이, 백라이트 유닛의 두께를 구성하게 되는 광원칩의 높이 Cd를 약0.15mm 이하로 하더라도 도 5에서와 같은 구조에서 칩의 단축방향 길이가 0.2mm 이상인 경우와 비슷한 정도의 광량을 확보할 수 있다.

이 때, 광원칩의 장축방향 길이 Ch 및 단축방향 길이 Cv는 도 5의 경우와 유사하게 하였으며, 구체적으로 광원칩의 단축방향 길이 Cv는 약0.3mm이다.

또한, 도 8의 (b)에서와 같이, 몰드부(720)를 구성하는 각 면의 두께 T는 약0.07mm 이하가 되어도 충분하다.

또한, 형광체층의 광변환 특성을 감안할 때 형광체(730)의 두께, 즉, 몰드부(720)의 내면과 광원칩(710)의 대응면 사이의 거리인 G 역시 약0.07mm이면 충분하다.

결과적으로, 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지의 경우, 백라이트 유닛의 두께에 기여하는 광원 패키지의 두께 또는 높이 Pd가 약0.29mm(광원칩 높이 0.15 + 형광체층 두께 0.07 + 몰드부의 두께 0.07mm) 이하로 충분하다.

따라서, 도 5와 같은 사이드뷰 방식의 광원장치에서는 광원패키지의 두께인 Lv를 최소한 0.4mm 이상인 것이 비해, 본 발명의 실시예를 이용하면 그 두께를 약0.11mm(약28%) 감소시킬 수 있게 된다.

결과적으로 본 발명의 실시예에 의한 광원장치를 이용하면, 광효율의 저하 없이도 백라이트 유닛을 더 슬림하게 할 수 있게 된다.

또한, 도 5와 같은 사이드뷰 방식의 광원장치에서는 광원패키지를 광원 PCB에 실장하기 위하여 서브마운트부와 같은 별도의 부품을 사용하여야 하는 반면, 본 발명의 실시예에 의하면 광원칩의 후면에 있는 전극(712, 714)을 바로 광원 PCB의 PCB 전극(612)에 접합시킬 수 있어서, 공정상 유리할 뿐 아니라, 광원장치의 베젤방향 폭의 크기를 감소시킬 수 있다.

실제로, 도 5의 광원패키지의 경우 베젤방향 폭인 Ld가 최소한 0.85mm 이상인 것에 비하여, 본 발명의 실시예에 의하면 몰드부의 단축방향 길이(즉, 몰드부 상면부의 폭)인 Pv가 약 0.51mm(광원칩의 단축방향 길이인 Cv 0.3.mm와, 형광체층의 두께 0.07의 2배와, 몰드부의 두께 0.07의 합) 정도가 되면 충분하다.

따라서, 베젤부분에 대응되는 광원패키지의 크기를 약0.34mm 감소시킬 수 있으며, 결과적으로 내로우 베젤(Narrow Bezel) 구현이 용이해진다.

도 9는 다수의 광원 패키지가 실장된 상태의 광원 장치의 사시도이다.

도 9와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 광원장치는 긴 바 타입의 광원 PCB(610) 상에 다수의 광원패키지(700)가 일정 간격으로 이격 실장되어 구성된다.

이렇게 구성된 광원 장치는 도광판의 입광부에서 일정 거리 이격된 상태로 장착되어 표시장치의 백라이트 유닛을 구성하게 되는 것이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 광원 장치의 측단면도로서, 몰드부 내면과 광원 PCB 표면에 반사부가 형성된 구성을 도시한다.

전술한 바와 같이, 몰드부(720)는 재료 자체를 광반사 특성이 있는 화이트 실리콘, 화이트 에폭시 등으로 제작할 수 있지만, 몰드부의 재료와 무관하게 몰드부의 내면에 별도의 반사부(728)를 더 형성할 수 있다.

즉, 일반적인 광투과성 수지재료인 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate:PMMA), MS(methlystylene)수지, 폴리스티렌(polystyrene:PS), 폴리프로필렌(Polypropylene:PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate:PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate:PC) 등으로 몰드부(720)의 측면부 및 상면부를 형성한 후에, 그 내벽에 광반사 재료를 코팅하여 반사부(728)를 형성할 수도 있을 것이다.

또한, 광원 패키지가 실장되는 광원 PCB(610)의 표면 전체 또는 일부, 더 구체적으로는 광학패키지가 실장되는 영역에는 추가적인 PCB 반사층(614)이 더 형성될 수 있다.

이러한 몰드부 내면의 반사부(728) 및 광원 PCB의 PCB 반사층(614)은 광원칩으로부터 방출되는 광을 재반사시켜, 몰드부의 개구부(722)를 통해 방출되는 광의 세기를 증가시킴으로써, 광원패키지의 광효율 향상에 기여할 수 있다.

도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 광원 패키지의 사시도이며, 도 13은 도 6 및 도 12의 실시예에 의한 광원 패키지의 광진행 특성을 비교한 도면이다.

도 7에 의한 실시예에서는 몰드부의 제2측면부(725)와 제3측면부(725')가 광원칩의 소면적 측면(S') 전체를 커버하는 실시예인 반면, 도 12에 의한 실시예에서는 제2/3측면부가 없거나, 광원칩의 소면적 측면의 일부만을 커버하는 형태이다.

즉, 도 12(a)의 실시예에서는 몰드부(920)가 제2측면부 및 제3측면부가 없이 광원칩의 측면중에서 도광판 방향으로 향하는 면의 대향면을 커버하는 제1측면부(926)과, 광원칩의 전면 전체를 커버하는 상면부(924)만을 포함한다.

또한, 도 12의 (b)에 도시한 실시예에서는, 몰드부(920')가 의 제2측면부(925) 및 제3측면부(925')가 광원칩의 소면적 측면(S')의 일부만을 커버할 수도 있다.

즉, 몰드부(920')가 광원칩의 측면중에서 도광판 방향으로 향하는 면의 대향면을 커버하는 제1측면부(926')와, 제1측면부(926')와 수직 연장되어 광원칩의 양쪽의 소면적 측면의 일부만을 커버하는 제2측면부(925) 및 제3측면부(925')와, 광원칩의 전면 전체를 커버하는 상면부(924')를 포함한다.

도 7 및 도 12와 같이 광원칩의 소면적 측면의 커버하는 제2측면부와 제3측면부의 크기를 가변함으로써, 광원패키지의 수평방향 지향각을 조정할 수 있다.

도 13은 이러한 현상을 도시하는 것으로서, 도 13의 (a)는 도 7의 실시예의 광원패키지가 사용된 경우의 평면도이고, 도 13의 (b)는 도 12의 (b)에 의한 광원패키지가 사용된 경우, 도 13의 (c)는 도 12의 (a)에 의한 광원 패키지가 사용된 경우이다.

도 7과 같이 제2측면부(725) 및 제3측면부(725')가 광원칩의 소면적 측면(S') 전체를 커버하는 경우에는 몰드부(720)의 일면에만 형성된 개구부(722)를 통해서만 광이 방출된다.

따라서, 몰드부(720)의 제2측면부(725) 및 제3측면부(725')가 좌우측으로 향하는 광을 차단하는 기능을 함으로써, 결과적으로 광원 패키지의 수평지향각 θ1이 비교적 작다.

반면, 도 13의 (b)와 같이 제2측면부(925) 및 제3측면부(925')가 광원칩의 소면적 측면(S')의 일부만 커버하는 경우에는 수평지향각이 θ2로서 다소 증가하며, 도 13의 (c)와 같이 제2측면부 및 제3측면부가 없는 경우에는 광이 제1측면부(926) 및 상면부(924)을 제외한 3면 방향 모두로 출광되기 때문에 수평지향각이 θ3이 가장 크게 된다.

일반적으로 광원 패키지의 수평지향각(θ)이 커지면 도광판으로 입사되는 광의 직진성은 떨어지지만 광원패키지 사이의 암부인 핫스팟을 감소시킬 수 있는 장점이 있고, 수평지향각이 작으면 도광판으로 입사되는 광의 집중도가 높아진다.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 광원 패키지에서는 몰드부의 제2측면부 및 제3측면부의 크기를 가변하여 광원 패키지의 수형지향각을 조정함으로써, 핫스팟 개선 또는 광효율 모두를 고려한 광원장치의 특성을 최적화할 수 있다.

한편, 도시하지는 않았지만, 본 발명의 실시예에 의한 광원패키지의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 제1방식에 의한 제조방법으로서, 임시 기판 상에 일정한 이격거리를 가지도록 다수의 광원칩을 배치하고, 몰드부 형성용 금형을 이용한 몰딩 공정에 의하여 각 광원칩의 2면 또는 4면을 둘러싸는 각각의 몰드부를 형성한다.

이 때, 몰드부는 적어도 도광판의 입광부쪽으로 향하는 개구부를 포함하여야 한다.

다음으로, 개구부를 통해서 각 광원칩과 몰드부 내벽 사이의 공간에 형광체 재료를 디스펜싱 또는 충진하여 형광체층을 형성한다.

일반적으로 KSF 형광체 등은 열에 취약하기 때문에, 광원칩 주위에 먼저 형광체층을 형성하고 그 상부에 몰드물을 성형하는 경우에는, 몰드물의 몰딩 과정에서 발생되는 열이 형광체를 변성시킬 수 있다.

따라서, 전술한 제1방식의 제조방법을 이용하면, 먼저 몰드물을 성형한 후에 그 내부에 형광체층을 형성하기 때문에, 형광체의 열변형 우려가 없고, 따라서 열에 취약하지만 고색재현이 가능한 KSF 형광체 등을 사용할 수 있는 장점이 있다.

제2방식에 의한 제조방법에서는, 제1방식에 의한 제조방법과 유사하게, 먼저 임시 기판 상에 일정한 이격거리를 가지도록 다수의 광원칩을 배치한다.

다음으로 광원칩 주위에 일정한 두께의 형광체층을 몰딩공정 등에 의하여 형성하고, 금형을 이용하여 그 형광체층의 5개 면 중 2개면 또는 4개면을 둘러싸도록 몰딩함으로써 몰드부를 형성할 수 있다. 이 때,

제2방식에 의한 제조방법에서는 몰드부의 몰딩 과정에서 형광체층이 열에 노출될 수 있기 때문에, 열에 비교적 강한 실리케이트 계열 또는 질화물 계열의 형광체 재료가 사용될 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 의한 광원 장치가 사용된 백라이트 유닛과 그를 포함하는 전체 표시장치의 입광부 측단면도이다.

본 발명의 실시예에 의한 백라이트 유닛은 도 6 내지 도 13에서 설명한 바와 같은 광원패키지(1000)와, 광원칩의 후면에 배치되어 다수의 광원패키지를 실장하는 광원 PCB(1110)과, 광원 패키지와 이격되어 배치되는 도광판(1120) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

광원 패키지(1000)는, 전술한 바와 같이, 광원 PCB(1110)에 접촉 실장되는 칩전극을 포함하며, 칩전극이 배치된 후면 이외의 측면으로 광을 방출하는 다면발광 광원칩(710)과, 광원칩의 측면중에서 도광판 방향으로 향하는 면의 대향면을 커버하는 제1측면부(726) 및 광원칩의 전면(F)을 커버하는 상면부(724)를 포함하는 몰드부(720)로 구성된다.

물론, 실시예에 따라, 광원 패키지(1000)의 몰드부는 광원칩의 장축방향 양측면인 소면적 측면(S')의 일부 또는 전부를 커버하는 제2측면부 및 제3측면부를 더 포함할 수 있다.

또한, 백라이트 유닛은 도광판 하부에 배치되어, 도광판으로부터의 광을 표시패널(1400)측으로 반사시키는 반사판(1130)과, 도광판 상부에 배치되어 도광판으로부터의 출사되는 광을 집광 또는 확산시키기 위한 광학시트부(1140)를 더 포함할 수 있다.

도광판(1120)은 플라스틱 시트로부터 다이 커팅되거나, 압출되거나, 사출 성형된 직사각형의 투명한 플라스틱(clear plastic) 시트로 형성될 수 있으며, 광원패키지(1000)에서 출사된 백색광이 도광판(1120)의 가장자리면, 즉 입광면으로 입광된 후 도광판 내부에서 전반사되면서 표시패널의 배면을 가로질러 확산되며, 도광판의 평탄한 상면을 통해 출사되는 광이 표시패널의 백라이트로서 기능한다.

도광판(1120)을 구성하는 재료로는, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate:PMMA), MS(methlystylene)수지, 폴리스티렌(polystyrene:PS), 폴리프로필렌(Polypropylene:PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate:PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate:PC) 중 선택된 1종 이상의 광투과성 재료일 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.

반사판(1130)은 도광판(1120)의 배면에 위치하여, 도광판의 배면을 통과한 광을 표시패널(1400) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시키는 기능을 한다.

도광판(1120) 상부에 배치되는 광학시트부(1140)는 광을 집광하여 표시패널(1400)로 보다 균일한 면광원이 입사되도록 하는 것으로서, 1 이상의 개별 광학시트들이 조합되어 구성될 수 있다.

이러한 광학시트부(1140)는 집광 기능을 하는 집광시트 또는 프리즘 시트(Prism Sheet; PS)와, 광을 확산시키는 확산시트(Diffusing Sheet; DS)와, DBEF(dual brightness enhancement film)라 불리는 반사형 편광필름 등 각종 기능성 시트 들이 조합되어 구성될 수 있다.

본 실시예에 의한 백라이트 유닛에 의하여 광을 제공받는 표시패널(1400)은 액정 표시패널인 경우에는 다시 다수의 게이트 라인과 데이터 라인 및 그 교차 영역에 정의되는 픽셀(Pixel)과, 각 픽셀에서의 광투과도를 조절하기 위한 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판과, 컬러필터 및/또는 블랙매트릭스 등을 구비한 상부기판과, 그 사이에 형성되는 액정물질층을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 실시예에 의한 백라이트 유닛이 적용될 수 있는 표시패널(1400)은 이러한 액정표시패널에 한정되는 것은 아니며, 백라이트 유닛이 필요한 다른 형태의 표시장치까지 포함할 수 있을 것이다.

또한, 본 실시예에 의한 백라이트 유닛을 지지하기 위한 구조로서, 표시장치의 후면 및 측면 일부를 커버하는 금속 또는 플라스틱 재질의 백커버인 커버 버텀(Cover Bottom; 1300))과, 표시패널을 하부에서 지지하는 가이드 패널(Guide Panel; 1500)과, 표시장치의 최외곽 측면과 표시패널의 상면 가장자리를 커버하는 케이스탑(Case Top; 1600) 등이 추가로 구비될 수 있다.

또한, 광원 PCB(1110)의 전면에는 빛샘을 방지하기 위한 차광 테이프(1200)가 더 배치될 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 실시예를 이용하면, 측면 발광이 가능하되 광원 PCB에 직접 실장될 수 있는 다면 발광 광원칩과, 도광판의 입광부쪽으로 개방된 개구부를 포함하는 몰드부를 포함하는 광원 패키지를 이용함으로써, 광량의 손실없이 광원칩의 높이를 감소시킬 수 있어서 결과적으로 백라이트 유닛 및 표시장치의 슬림화에 기여할 수 있는 효과가 있다.

또한, 광원칩의 칩전극을 직접 광원 PCB에 장착하고 광원칩의 측면을 주발광면으로 사용함으로써, 서브마운트부 등과 같은 별도 부품 또는 광원패키지의 구조변경 없이도 용이하게 사이드뷰 방식의 광원장치를 구현할 수 있는 장점이 있다.

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

700, 1000 : 광원 패키지 710 : 다면발광 광원칩
712, 714 : 칩전극 716 : 반사투과층
720, 920 : 몰드부 722 : 개구부
724, 924 : 상면부 726, 926 : 제1측면부
730 : 형광체층 610, 1110 : 광원 PCB

Claims (10)

1. 광원 PCB에 접촉 실장되는 칩전극을 포함하며, 상기 칩전극이 배치된 후면 이외의 측면으로 광을 방출하는 다면발광 광원칩;
   상기 광원칩의 측면중에서 도광판 방향으로 향하는 면의 대향면을 커버하는 제1측면부와, 상기 광원칩의 상기 후면에 대향하는 전면을 커버하는 상면부를 포함하는 몰드부;
   상기 광원칩의 상기 후면에 대향하는 전면에 배치되며 상기 광원칩의 전면으로 향하는 광을 상기 광원칩의 내부로 반사시키는 반사투과층; 및
   상기 광원칩의 상기 후면에 배치되는 PCB 반사층;
   을 포함하는 백라이트 유닛용 광원 패키지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 몰드부는 상기 제1측면부와 수직 연장되어 상기 광원칩의 양측면의 적어도 일부를 커버하는 제2측면부 및 제3측면부를 더 포함하는 백라이트 유닛용 광원 패키지.
3. 제2항에 있어서,
   상기 광원칩은 청색광을 방출하며, 상기 광원칩과 상기 몰드부 사이에 배치되는 형광체층을 더 포함하는 백라이트 유닛용 광원 패키지.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 몰드부의 내면에는 광반사 특성을 가지는 반사부가 코팅된 백라이트 유닛용 광원 패키지.
6. 광원 PCB에 접촉 실장되는 칩전극을 포함하며, 상기 칩전극이 배치된 후면 이외의 측면으로 광을 방출하는 다면발광 광원칩과, 상기 광원칩의 측면중에서 도광판 방향으로 향하는 면의 대향면을 커버하는 제1측면부 및 상기 광원칩의 상기 후면에 대향하는 전면을 커버하는 상면부를 포함하는 몰드부와, 상기 광원칩과 상기 몰드부 사이에 배치되는 형광체층을 포함하는 광원 패키지;
   상기 광원칩의 후면에 배치되어 상기 다수의 광원패키지를 실장하는 광원 PCB;
   상기 광원 패키지와 이격되어 배치되는 도광판;
   상기 광원칩의 상기 후면에 대향하는 전면에 배치되며 상기 광원칩의 전면으로 향하는 광을 상기 광원칩의 내부로 반사시키는 반사투과층; 및
   상기 광원 패키지의 후면에 배치되는 PCB 반사층;
   을 포함하는 백라이트 유닛.
7. 제6항에 있어서,
   상기 도광판 하부에 배치되는 반사판과, 상기 도광판 상부에 배치되는 광학시트부를 더 포함하는 백라이트 유닛.
8. 삭제
9. 제7항에 있어서,
   상기 몰드부는 상기 제1측면부와 수직 연장되어 상기 광원칩의 양측면의 적어도 일부를 커버하는 제2측면부 및 제3측면부를 더 포함하는 백라이트 유닛.
   
10. 삭제

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