KR20220000710A - 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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박천순
김성열
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 사상에 따른 디스플레이 장치는 이미지를 표시하는 전면을 갖는 액정 패널과, 액정 패널에 광을 제공하도록 액정 패널의 후방에 배치되는 광원 플레이트와, 액정 패널과 상기 광원 플레이트 사이에 배치되는 반사 시트를 포함한다. 광원 플레이트는 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판 상에 직접 실장되는 복수의 엘이디 칩들과, 칙소성(thixotropy)을 갖는 물질을 포함하는 몰딩재가 복수의 엘이디 칩들 각각에 디스펜싱됨으로써 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸도록 형성되는 복수의 몰딩부들을 포함한다. 반사 시트는 복수의 몰딩부들의 위치에 대응되게 형성되는 복수의 개구들을 포함하고, 복수의 몰딩부들 각각은 대응되는 복수의 개구들 각각의 내주면으로부터 이격되도록 대응되는 복수의 개구들 각각의 내부에 배치된다.

Description

디스플레이 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY APPARTUS AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 백라이트 유닛을 갖는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 문자나 도형 등의 데이터 정보 및 영상을 시각적으로 표시하는 출력 장치의 일종으로서, 텔레비전, 각종 모니터 및 각종 휴대용 단말기(예를 들어, 노트북, 태블릿 피씨 및 스마트폰) 등을 포함한다.
디스플레이 장치는 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode)와 같이 스스로 발광하는 디스플레이 패널을 사용하는 발광형과, 액정 패널(LCD, Liquid Crystal Display)과 같이 스스로 발광하지 못하고 백라이트 유닛으로부터 광을 공급받아야 하는 디스플레이 패널을 사용하는 수광형으로 분류될 수 있다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 광원이 디스플레이 패널의 후방에 배치되는 직하형(Direct type)과, 광원이 디스플레이 패널의 측방에 배치되는 에지형(Edge type)으로 분류될 수 있다.
직하형 백라이트 유닛은 평판 형상의 인쇄회로기판에 엘이디(Light Emitting Diode, LED)가 실장된 광원 플레이트를 포함할 수 있다. 엘이디는 공기와 발광층의 밀도 차이로 광 추출 효율이 낮아서 중간의 밀도를 갖는 실리콘 몰드 등의 중간 매개체를 이용하여 광효율을 증대시킬 수 있다.
이러한 광원 플레이트는 엘이디 주변에 월(wall)을 형성하고 내부에 실리콘 몰드를 충진시키는 패키징 방식 또는 월 없이 칩 어레이(chip array) 상태에서 전체를 실리콘 몰딩한 후에 다이싱(dicing)하여 제작하는 CSP(Chip Scale Package) 방식으로 제조될 수 있다.
다만, 이러한 패키징 및 CSP 방식은 제작 및 공정 비용이 발생하고 광원 플레이트의 박형화에 불리한 면이 있다.
광효율이 증대되고 휘도 얼룩의 발생이 억제되는 광원 플레이트를 포함하는 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 개시한다.
원가가 절감되고 디스플레이 장치의 박형화에 적합한 가능한 광원 플레이트를 포함하는 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 개시한다.
본 발명의 사상에 따르면 이미지를 표시하는 전면을 갖는 액정 패널;과, 상기 액정 패널에 광을 제공하도록 상기 액정 패널의 후방에 배치되는 광원 플레이트로서, 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 직접 실장되는 복수의 엘이디 칩들과, 칙소성(thixotropy)을 갖는 물질을 포함하는 몰딩재가 상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 디스펜싱됨으로써 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸도록 형성되는 복수의 몰딩부들을 포함하는 광원 플레이트; 및 상기 액정 패널과 상기 광원 플레이트 사이에 배치되는 반사 시트로서, 상기 복수의 몰딩부들의 위치에 대응되게 형성되는 복수의 개구들을 포함하고, 상기 복수의 몰딩부들 각각은 대응되는 상기 복수의 개구들 각각의 내주면으로부터 이격되도록 대응되는 상기 복수의 개구들 각각의 내부에 배치되는 반사 시트; 를 포함한다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 각각 돔(dome) 형상을 가질 수 있다.
상기 복수의 몰딩부들 각각의 높이(H)는 상기 복수의 몰딩부들 각각의 밑면의 반경(R)의 절반에 대응되거나 더 크게 형성될 수 있다.
상기 복수의 엘이디 칩들 각각은 상면과 측면과 저면을 포함하는 소자 바디와, 상기 소자 바디의 저면에 형성된 소자 전극들을 포함하는 플립 칩 타입의 엘이디일 수 있다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 소자 바디의 적어도 상면과 측면에 접하도록 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 상기 소자 전극들에 대응되는 기판 전극들을 포함하고, 상기 소자 전극들과 상기 기판 전극들은 솔더 범프에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 칙소성을 갖는 물질은 이산화규소(SiO2)를 포함할 수 있다.
상기 몰딩재는 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 수지일 수 있다.
다른 측면에서 본 발명의 사상에 따르면 디스플레이 장치는 이미지를 표시하는 전면을 갖는 액정 패널; 및 상기 액정 패널에 광을 제공하도록 상기 액정 패널의 후방에 배치되는 광원 플레이트; 를 포함하고, 상기 광원 플레이트는, 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판;과, 상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 직접 실장되는 복수의 엘이디 칩들;과, 상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 엘이디 칩들을 회피하도록 인쇄되고, 상기 복수의 엘이디 칩들에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 개구들을 포함하는 고반사 물질층; 및 몰딩재가 상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 디스펜싱되어 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸도록 형성되고, 상기 복수의 개구들의 내주면에 접하도록 형성되는 복수의 몰딩부들; 을 포함한다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 복수의 개구들의 내부에 배치되고 원통 형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부에서 상기 액정 패널을 향해 돌출되고 돔 형상을 갖는 출광부를 포함할 수 있다.
상기 바디부의 높이는 상기 고반사 물질층의 두께에 대응될 수 있다.
상기 고반사 물질층은 이산화티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 엘이디 칩들 각각은 상면과 측면과 저면을 포함하는 소자 바디와, 상기 소자 바디의 저면에 형성된 소자 전극들을 포함하는 플립 칩 타입의 엘이디일 수 있다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 소자 바디의 적어도 상면과 측면에 접하도록 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 상기 소자 전극들에 대응되는 기판 전극들을 포함하고, 상기 소자 전극들과 상기 기판 전극들은 솔더 범프에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 몰딩재는 실리콘(Silicon)을 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면 디스플레이 장치의 제조 방법은 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판을 준비하고, 상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 복수의 엘이디 칩들을 실장하고, 상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 엘이디 칩들을 회피하도록 고반사 물질층을 인쇄하고, 상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 몰딩재를 디스펜싱하여 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸는 복수의 몰딩부들을 형성하는 것을 포함한다.
상기 고반사 물질층은 상기 복수의 엘이디 칩들에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 개구들을 포함할 수 있다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 대응되는 상기 복수의 개구들의 각각의 내주면에 접하도록 형성될 수 있다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 복수의 개구들의 내부에 배치되고 원통 형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부에서 상기 액정 패널을 향해 돌출되고 돔 형상을 갖는 출광부를 포함하고, 상기 바디부의 두께는 상기 고반사 물질층의 높이에 대응될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 광원 플레이트의 엘이디 칩들을 둘러싸도록 형성되는 몰딩부들의 형상이 균일하게 유지되어 휘도 얼룩의 발생이 억제되고, 엘이디 칩들의 광지향각이 넓어질 수 있다.
또한, 광원 플레이트는 인쇄회로기판에 베어 엘이디 칩들이 직접 실장되어 형성되므로 원가가 절감되고 두께가 슬림해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해하여 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트와 반사 시트를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트와 반사 시트를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 엘이디가 인쇄회로기판에 실장된 구조를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해하여 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트를 도시한 도면으로서, 엘이디 칩들에 몰딩재를 디스펜싱하기 전의 상태를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트의 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 또는 변형예들도 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
설명 중 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 뜻하지 않은 이상 복수의 표현을 포함할 수 있다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등의 명확한 설명을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서 '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"전방", "후방", "상측", "하측", "좌측" 및 "우측"의 방향에 대하여는 첨부된 도면 도 1에 도시된 방향을 기준으로 명세서 전반에 걸쳐 통일적으로 지칭하기로 한다. 도 1에는 서로 수직한 X축, Y축, Z축 방향이 표시되어 있으며, X축 방향은 액정 패널(10)의 장변(11) 방향을 의미하고, Y축 방향은 액정 패널(10)의 단변(12) 방향을 의미하며, Z축 방향은 전후 방향을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해하여 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 화상을 표시하는 액정 패널(10)과, 액정 패널(10)의 후방에 배치되어 액정 패널(10)에 광을 제공하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛 및 액정 패널(10)을 지지하는 섀시 어셈블리를 포함할 수 있다.
섀시 어셈블리는 백라이트 유닛을 지지하도록 구비되는 후방 섀시(40)와, 액정 패널(10)을 지지하도록 후방 섀시(40)의 전방에 마련되는 전방 섀시(20)와, 전방 섀시(20)와 후방 섀시(40)의 사이에 결합되는 미들 몰드(30)를 포함할 수 있다.
액정 패널(10)은 박막 트랜지스터가 매트릭스 형태로 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 박막 트랜지스터 기판과 나란하게 결합되는 컬러 필터 기판, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판의 사이에 주입되어 전압이나 온도의 변화에 따라 광학적 성질이 가변하는 액정(Liquid Crystal)을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛은 액정 패널(10)의 후방에 배치되어 액정 패널(10) 측으로 광을 비춰줄 수 있다. 백라이트 유닛은 광원인 엘이디 칩(Light Emitting Diode chip)(100)들이 실장된 인쇄회로기판(90)을 포함하는 광원 플레이트(80)와, 광원 플레이트(80)에서 발산되는 광의 이동 경로 상에 배치되는 광학 부재들을 포함할 수 있다.
광원 플레이트(80)는 평판 형상을 가질 수 있다. 광원 플레이트(80)는 액정 패널(10)에 나란하게 배치될 수 있다.
광원 플레이트(80)는 인쇄회로기판(90)과, 인쇄회로기판(90)의 액정 패널(10)을 마주 보는 면에 실장되는 복수의 엘이디 칩들(100)과, 복수의 엘이디 칩들(100)을 보호하고 광효율을 증대시키도록 복수의 엘이디 칩들(100) 각각을 둘러싸도록 형성되는 복수의 몰딩부들(120)을 포함할 수 있다. 광원 플레이트(80)의 구체적인 구조에 대해서는 후술한다.
광학 부재들은 엘이디 칩들(100)에서 발산되는 광의 이동 경로 상에 배치되어 광의 진행 방향을 안내하거나 광을 반사시키거나 광을 확산시키거나 광특성을 향상시킬 수 있다.
광학 부재들은 광을 반사시켜 광손실을 방지하는 반사 시트(Reflector Sheet, 70)와, 광원 플레이트(80)에서 발사되는 불규칙적인 광을 고르게 확산시키는 확산판(Diffuser Plate, 60)과, 광의 파장을 변화시켜 색 재현성을 향상시키는 퀀텀 닷 시트(Quantum Dot Sheet, 53)와, 광특성을 향상시키는 광학 시트들(51, 52)을 포함할 수 있다.
반사 시트(70)는 광원 플레이트(80)에서 발산되는 광 또는 확산판(60)에서 후방으로 출사되는 광을 확산판(60)으로 반사시킬 수 있다. 반사 시트(70)는 광원 플레이트(80)에 밀착되도록 광원 플레이트(80)의 전방에 배치될 수 있다.
반사 시트(70)는 복수의 몰딩부들(120)에 대응되도록 형성되는 복수의 개구들(71)을 가질 수 있다. 복수의 몰딩부들(120) 각각은 대응되는 개구(71)의 내부에 배치될 수 있다. 복수의 몰딩부들(120) 각각은 대응되는 개구(71)의 내주면(72)으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 이로써 엘이디 칩들(100)에서 발산되는 광이 개구(71)의 내주면(72)에 의해 차단되는 것이 방지되고 광지향각이 커질 수 있다.
확산판(60)은 광원 플레이트(80)에서 발산되는 광을 고르게 확산시키고, 퀀텀 닷 시트(53)와 광학 시트들(51, 52)을 지지할 수 있다. 확산판(60)은 그 입사면으로 입사된 광을 고르게 확산시켜 그 출사면으로 출사시킬 수 있다.
퀀텀 닷 시트(53)는 확산판(60)의 전방에 확산판(60)에 이격되도록 배치될 수 있다. 퀀텀 닷 시트(53)의 내부에는 광을 내는 수 나노미터 크기의 반도체 결정체인 퀀텀 닷(Quantum Dot)이 분산 배치될 수 있다. 퀀텀 닷은 청색 광을 받아 그 크기에 따라 가시광선의 모든 색을 발생시킬 수 있다. 퀀텀 닷의 크기가 작을수록 짧은 파장의 광을 발생시키고 크기가 클수록 긴 파장의 광을 발생시킬 수 있다.
광학 시트(51, 52)는 확산판(60)에서 출사되는 광의 광특성을 향상시키도록 확산판(60)의 전방에 배치될 수 있다. 광학 시트(51, 52)는 확산판(60)의 패턴을 상쇄시키기 위한 확산 시트(Diffuser Sheet), 광을 집중시켜서 휘도를 향상시키는 프리즘 시트(Prism Sheet), 외부의 충격이나 이물 유입으로부터 다른 광학 시트를 보호하는 보호 시트(Protection Sheet), 일 편광은 투과사키고 다른 편광은 반사시켜서 휘도를 향상시키는 반사 편광 시트(DBEF, Dual Brightness Enhancement Film) 등을 포함할 수 있다.
후방 섀시(40)는 백라이트 유닛의 후방에 배치될 수 있다. 후방 섀시(40)는 대략 테두리부가 전방으로 절곡된 판 형상을 가질 수 있다. 후방 섀시(40)와 전방 섀시(20)의 사이에 백라이트 유닛이 수용될 수 있다.
후방 섀시(40)는 광원 플레이트(80)가 설치되는 후방 베이스부(41)와, 미들 몰드(30)와 결합되도록 후방 섀시(40)의 상하좌우의 테두리에서 형성되는 후방 측면부(42)를 포함할 수 있다.
후방 섀시(40) 엘이디 칩(100) 등의 발열 소자에서 발생하는 열을 외부로 방열시키는 기능을 할 수 있다. 이를 위해 후방 섀시(40)는 알루미늄, SUS 등의 각종 금속 재질, 또는 ABS 등의 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
전방 섀시(20)는 백라이트 유닛의 광이 액정 패널(10)로 제공되도록 개구(23)를 갖는 틀 형상을 가질 수 있다. 전방 섀시(20)는 미들 몰드(30)와 결합되도록 전방 섀시(20)의 상하좌우의 테두리에서 형성되는 전방 측면부(21)와, 액정 패널(10)을 지지하도록 전방 측면부(21)에서 내측으로 돌출되는 패널 지지부(22)를 포함할 수 있다.
미들 몰드(30)는 확산판(60)을 지지하고 광원 모듈(100)에서 발산된 광을 확산판(60)으로 반사시킬 수 있다. 미들 몰드(30)는 확산판(60)과 광원 모듈(100) 사이의 간격을 유지할 수 있다. 미들 몰드(30)는 전방 섀시(20)와 후방 섀시(40)의 사이에 결합될 수 있다.
미들 몰드(30)는 개구(31)를 갖는 틀 형상으로 형성될 수 있다. 미들 몰드(30)는 전방 섀시(20)와 후방 섀시(40)가 결합되는 프레임부(32)와, 확산판(60)을 지지하도록 프레임부(32)에서 내측으로 돌출되는 확산판 지지부(33)와, 광을 반사시키도록 확산판 지지부(33)에서 연장되는 반사부(34)와, 기판(102)을 지지하도록 반사부(34)에서 연장되는 기판 지지부(35)를 포함할 수 있다.
프레임부(32)는 미들 몰드(30)의 상하좌우 테두리에 형성될 수 있다. 프레임부(32)는 공지된 다양한 끼움 결합 구조 및 별도의 체결 부재를 통해 전방 섀시(20) 및 후방 섀시(40)에 결합될 수 있다.
확산판 지지부(33)는 확산판(60)을 지지하도록 프레임부(32)에서 내측으로 돌출될 수 있다. 확산판 지지부(33)는 확산판(60)의 입사면의 테두리부를 지지할 수 있다. 확산판 지지부(33)는 후방 섀시(40)의 베이스부(41)에 나란하도록 형성될 수 있다.
반사부(34)는 광원 플레이트(80)에서 발산된 광을 확산판(44)의 입사면으로 반사시킬 수 있다. 반사부(34)는 대략 확산판 지지부(33)에서 후방 내측으로 경사지게 연장될 수 있다.
기판 지지부(35)는 광원 플레이트(80)의 인쇄회로기판(90)이 후방 섀시(40)의 베이스부(41)에서 들뜨지 않도록 고정할 수 있다. 기판 지지부(35)는 반사부(34)의 내측 단부에 형성될 수 있다. 기판 지지부(35)와 베이스부(41)의 사시에 광원 플레이트(80)의 인쇄회로기판(90)의 테두리부가 지지될 수 있다.
미들 몰드(30)의 프레임부(32)와, 확산판 지지부(33)와, 반사부(34)와, 기판 지지부(35)는 일체로 형성될 수 있다. 미들 몰드(30)의 표면에는 반사율이 높은 물질이 코팅될 수 있다. 반사율이 높은 물질은 미들 몰드(30)의 전체 표면에 코팅되거나 또는 반사부(34)의 표면에만 코팅될 수도 있다. 미들 몰드(30) 전체 또는 미들 몰드(30)의 반사부(34)는 광의 반사가 잘 이루어지도록 화이트 색상을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트와 반사 시트를 도시한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트와 반사 시트를 도시한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 엘이디가 인쇄회로기판에 실장된 구조를 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 광원 플레이트의 구조 및 제조 방법에 대해 상술한다.
광원 플레이트(80)의 인쇄회로기판(90)은 베이스(91)와, 금속 배선(미도시)을 포함하는 전원 배선층(93)과, 베이스(91)와 전원 배선층(93)의 사이에 형성된 절연층(92)과, 전원 배선층(93)의 패턴을 보호하고 광효율 증대를 위해 전원 배선층(93) 위에 형성된 PSR(Photo Solder Resist)층(96)을 포함할 수 있다.
베이스(91)는 광원 플레이트(80)의 골격을 형성하며, 전원 배선층(93)을 통해 엘이디 칩(100)에 전압을 인가할 수 있는 기판이면 어떤 것이든 사용 가능할 수 있다. 예를 들어, FR-4, 세라믹, 폴리이미드(Polyimide), PET, 유리(glass) 등에 의해 형성될 수 있다.
전원 배선층(93)의 금속 배선은 베이스(91) 위에 도전성 물질이 패터닝되어 형성될 수 있다.
절연층(92)은 베이스(91)와 전원 배선층(93)의 사이에 위치하여 베이스(91)와 전원 배선층(93)의 금속 배선 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있다.
PSR층(96)은 전원 배선층(93) 위에 PSR(Photo solder resist) 잉크를 도포함으로써 형성될 수 있다.
이러한 인쇄회로기판(90) 상에 복수의 엘이디 칩들(100)이 실장될 수 있다. 복수의 엘이디 칩들(100)은 서로 소정의 간격을 갖도록 실장될 수 있다. 복수의 엘이디 칩들(100)은 인쇄회로기판(90) 상에 매트릭스 형태로 실장될 수 있다.
엘이디 칩(100)은 인쇄회로기판(90) 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 직접 실장될 수 있다. 엘이디 칩(100)은 무기(無機, inorganic) 발광 소자일 수 있다. 무기 발광 소자는 알루미늄(aluminum, AL), 갈륨(gallium, Ga), 질소(nitrogen, N), 인(phosphor, P), 비소(arsenic, As) 또는 인듐(indium, In)과 같은 무기물 재료를 사파이어, 갈륨비소(GaAs) 또는 실리콘(Si) 계열의 모재 기판 상에 박막 성장시켜 제조할 수 있다.
엘이디 칩(100)은 모재 기판에서 픽업되어 인쇄회로기판(90) 위에 직접 전사될 수 있다. 엘이디 칩(100)은 정전 헤드(Electrostatic Head)를 사용하는 정전기 방식 또는 PDMS 나 실리콘 등의 탄성이 있는 고분자 물질을 헤드로 사용하는 접착 방식 등을 통해 픽업 및 이송될 수 있다.
엘이디 칩(100)은 상면(102)과, 적어도 하나의 측면(103)과, 저면(104)를 갖는 소자 바디(101)와, 소자 바디(101)의 저면(104)에 형성된 소자 전극들(114, 115)을 포함하는 플립 칩(flip chip) 타입의 엘이디일 수 있다. 엘이디 칩(100)은 대략 육면체 형상을 가질 수 있으며, 적어도 하나의 측면(103)은 4개의 측면을 포함할 수 있다.
이러한 플립 칩 타입의 엘이디는 금속 리드(lead) 또는 와이어(wire)와 같은 별도의 연결 구조 없이 저면(104)에 형성된 소자 전극들(114, 115)을 통해 직접 인쇄회로기판(90) 상에 실장될 수 있다. 따라서, 제조 공정의 효율성이 높고 엘이디 칩(100)의 소형화 및 경량화에 유리할 수 있다. 또한, 소자 전극들(114, 115)이 엘이디 칩(100)의 발광 방향과 반대 방향에 위치하기 때문에 엘이디(100)의 발광 효율이 향상될 수 있다.
다만, 본 실시예와 달리, 엘이디 칩(100)은 소자 전극들이 서로 이격되게 배치되고2개의 와이어가 필요한 수평형(lateral chip) 타입의 엘이디이거나 또는 소자 전극들이 수직으로 서로 중첩되게 배치되고 1개의 와이어가 필요한 수직형(vertical chip) 타입의 엘이디일 수도 있다.
엘이디 칩(100)은 성장 기판(110), n 형 반도체층(111), 활성층(112), p형 반도체층(113), n형 소자 전극(114), p형 소자 전극(115)을 포함할 수 있다.
성장 기판(110)은 질화물 반도체 성장용 기판으로 유용한 사파이어 기판이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 실리콘 기판, GaN 기판 등 반도체 단결정 성장용으로 제공되는 다양한 기판일 수 있다.
N 형 반도체층(111), 활성층(112), p형 반도체층(113)은 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 활성층(112)은 전자와 정공이 재결합함을써 그 밴드갭 에너지 크기만큼의 광을 방출하는 발광층으로 기능할 수 있다.
N형 소자 전극(114)과, P형 소자 전극(115)은 질화물 반도체와 오믹 컨택(ohmic contact)할 수 있는 물질로 형성될 수 있으며 일례로 은(Ag), 알루미늄(Al) 등과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
인쇄회로기판(90)은 n 형 소자 전극(114)과, p형 소자 전극(115)에 각각 대응되도록 n형 기판 전극(94)와, p형 기판 전극(95)을 가질 수 있다. n 형 소자 전극(114)과, p형 소자 전극(115)은 각각 전도성을 갖는 솔더 범프(99)에 의해 n형 기판 전극(94)와, p형 기판 전극(95)에 전기적으로 연결될 수 있다.
다만, 본 실시예와 달리, n 형 소자 전극(114)과, p형 소자 전극(115)은 이방성 도전 필름에 의해 n형 기판 전극(94)와, p형 기판 전극(95)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이방성 도전 필름은 도전성 볼이 접착성 수지에 산포된 구조를 갖는 필름으로서, 도전성 볼에 압력이 가해지면 도전성 구체를 둘러싸고 있는 얇은 절연막이 깨지면서 도전성 구체가 전극들을 전기적으로 연결할 수 있다.
복수의 몰딩부들(120)은 복수의 엘이디 칩들(100)을 보호하고 광효율을 증대시키도록 복수의 엘이디 칩들(100) 각각을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
복수의 몰딩부들(120)은 액상의 몰딩재가 복수의 엘이디 칩들(100) 각각에 디스펜싱된 후 경화되어 형성될 수 있다. 몰딩재는 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 수지일 수 있으며, 엘이디 칩(100) 위에 디스펜싱되면 엘이디 칩(100)을 둘러싸도록 중력에 의해 퍼질 수 있다. 따라서, 몰딩부(120)는 대략 돔(dome) 형상을 가질 수 있고, 엘이디 칩(100)의 적어도 상면(102)과 측면(103)에 접하도록 형성될 수 있다.
몰딩재가 각각의 엘이디 칩(100)을 둘러싸도록 퍼질 때, 퍼지는 정도에 따라 각각의 몰딩부(120)의 형상이 서로 편차를 가질 수 있는데, 이러한 형상 오차가 발생하면 광원 플레이트(80)의 광특성의 균일성이 깨져 휘도 얼룩(Mura)이 시인될 수 있다.
따라서, 몰딩부(120) 간의 형상 편차를 최소화하기 위해 몰딩재는 칙소성(thixotropy)을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 칙소성을 갖는 물질은 칙소성을 크게 만들어서 몰딩재의 흐름성이 적어지게 할 수 있다. 따라저, 몰딩재를 디스펜싱 할 때 퍼지는 정도가 적어질 수 있으며, 복수의 몰딩부(120)들 간의 형상 편차가 줄어들 수 있다. 이러한 칙소성을 갖는 물질로서 다양한 물질이 사용될 수 있으며, 일례로 이산화규소(SiO2)가 사용될 수 있다.
몰딩재는 몰딩부(120)의 높이(H)가 몰딩부(120)의 밑면의 반경(R)의 절반에 대응되거나 더 크게 형성되도록 적절한 칙소 지수를 가질 수 있다. 몰딩부(120)의 이와 같은 형상에 의해 광원 플레이트(80)는 높은 광효율과 광지향각을 얻을 수 있다. 또한, 몰딩부들(120) 간의 형상 편차가 최소화되어 휘도 얼룩(Mura)이 시인되는 것이 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해하여 도시한 도면이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트를 도시한 도면으로서, 엘이디 칩들에 몰딩재를 디스펜싱하기 전의 상태를 도시한 도면이다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트의 단면도이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 설명한다. 전술한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동한 도면 부호를 부여하고 설명은 생략할 수 있다.
디스플레이 장치(201)는 화상을 표시하는 액정 패널(10)과, 액정 패널(10)의 후방에 배치되어 액정 패널(10)에 광을 제공하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛 및 액정 패널(10)을 지지하는 섀시 어셈블리를 포함할 수 있다.
백라이트 유닛은 액정 패널(10)의 후방에 배치되어 액정 패널(10) 측으로 광을 비춰줄 수 있다. 백라이트 유닛은 광원인 엘이디 칩(Light Emitting Diode chip)(300)들이 실장된 인쇄회로기판(290)을 포함하는 광원 플레이트(280)와, 광원 플레이트(280)에서 발산되는 광의 이동 경로 상에 배치되는 광학 부재들을 포함할 수 있다.
광원 플레이트(280)는 평판 형상을 가질 수 있다. 광원 플레이트(280)는 액정 패널(10)에 나란하게 배치될 수 있다.
광원 플레이트(280)는 인쇄회로기판(290)과, 인쇄회로기판(290)의 액정 패널(10)을 마주 보는 면에 실장되는 복수의 엘이디 칩들(300)과, 인쇄회로기판 상에 복수의 엘이디 칩들(300)을 회피하도록 인쇄되는 고반사 물질층(330)과, 복수의 엘이디 칩들(300)을 보호하고 광효율을 증대시키도록 복수의 엘이디 칩들(100) 각각을 둘러싸도록 형성되는 복수의 몰딩부들(320)을 포함할 수 있다.
전술한 실시예와 달리, 디스플레이 장치(201)는 반사 시트를 가지지 않을 수 있다.
고반사 물질층(330)은 높은 표면 반사율을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 고반사 물질층(330)은 이산화티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다. 고반사 물질층(330)은 복수의 엘이디 칩들(300)에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 개구들(331)을 가질 수 있다.
복수의 개구들(331) 각각의 내주면(332)은 대응되는 엘이디 칩(300)으로부터 이격되게 형성될 수 있다. 몰딩재는 이러한 복수의 개구들(331) 각각에 도트 디스펜싱되며, 복수의 개구들(331)의 내주면(332)은 몰딩부(320)의 형상을 한정하는 역할을 할 수 있다.
복수의 몰딩부들(320)은 몰딩재가 복수의 엘이디 칩들(300) 각각에 디스펜싱된 후 경화됨으로써 형성될 수 있다. 몰딩재는 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 수지일 수 있다.
몰딩재가 엘이디 칩(300) 위에 디스펜싱되면 몰딩재는 중력에 의해 개구(331)의 내주면(332)까지 퍼질 수 있다. 따라서, 몰딩부(320)는 개구(331)의 내부에 배치되고 원통 형상을 갖는 바디부(321)와, 바디부(321)에서 액정 패널(10)을 향해 돌출되고 돔 형상을 갖는 출광부(322)를 포함할 수 있다. 바디부(321)의 높이(HB)는 고반사 물질층(330)의 두께(D)와 같게 될 수 있다.
결과적으로, 몰딩부(320)의 형상은 고반사 물질층(330)의 개구(331)의 형상 및 크기와, 고반사 물질층(330)의 두께(D)에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 고반사 물질층(330)의 복수의 개구들(331)의 형상 및 크기와, 고반사 물질층(330)의 두께(D)를 균일하게 형성함으로써, 복수의 몰딩부들(320)의 형상을 균일하게 형성할 수 있다.
도 11를 참조하여 디스플레이 장치의 제조 방법을 간략히 설명한다.
먼저 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판을 준비한다(S10).
다음으로 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 복수의 엘이디 칩들을 실장한다(S20).
다음으로 인쇄회로기판 상에 복수의 엘이디 칩들을 회피하도록 고반사 물질층을 인쇄한다(S30).
다음으로 복수의 엘이디 칩들 각각에 몰딩재를 디스펜싱하여 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸는 복수의 몰딩부들을 형성한다(S40).
특정 실시예에 의하여 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에 명시된 본 발명의 기술적 사상으로서의 요지를 일탈하지 아니하는 범위 안에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 또는 변형 가능한 다양한 실시예들도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
1, 201 : 디스플레이 장치 10 : 액정 패널
20 : 전방 섀시 30 : 미들 몰드
40 : 후방 섀시 51, 52 : 광학 시트
53 : 퀀텀 닷 시트 60 : 확산판
70 : 반사 시트 71 : 개구
72 : 개구의 내주면 80, 280 : 광원 플레이트
90, 290 : 인쇄회로기판 91 : 베이스
92 : 절연층 93 : 전원 배선층
94 : n형 기판 전극 95 : p형 기판 전극
96 : PSR층 99 : 솔더 범프
100, 300 : 엘이디 칩 101 : 소자 바디
114 : n형 소자 전극 115 : p 형 소자 전극
120, 320 : 몰딩부 330 : 고반사 물질층
331 : 개구 332 : 개구의 내주면

Claims (20)

  1. 이미지를 표시하는 전면을 갖는 액정 패널;
    상기 액정 패널에 광을 제공하도록 상기 액정 패널의 후방에 배치되는 광원 플레이트로서, 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 직접 실장되는 복수의 엘이디 칩들과, 칙소성(thixotropy)을 갖는 물질을 포함하는 몰딩재가 상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 디스펜싱됨으로써 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸도록 형성되는 복수의 몰딩부들을 포함하는 광원 플레이트; 및
    상기 액정 패널과 상기 광원 플레이트 사이에 배치되는 반사 시트로서, 상기 복수의 몰딩부들의 위치에 대응되게 형성되는 복수의 개구들을 포함하고, 상기 복수의 몰딩부들 각각은 대응되는 상기 복수의 개구들 각각의 내주면으로부터 이격되도록 대응되는 상기 복수의 개구들 각각의 내부에 배치되는 반사 시트; 를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각은 각각 돔(dome) 형상을 갖는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각의 높이(H)는 상기 복수의 몰딩부들 각각의 밑면의 반경(R)의 절반에 대응되거나 더 크게 형성된 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 엘이디 칩들 각각은 상면과 측면과 저면을 포함하는 소자 바디와, 상기 소자 바디의 저면에 형성된 소자 전극들을 포함하는 플립 칩 타입의 엘이디인 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 소자 바디의 적어도 상면과 측면에 접하도록 형성되는 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 소자 전극들에 대응되는 기판 전극들을 포함하고,
    상기 소자 전극들과 상기 기판 전극들은 솔더 범프에 의해 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 칙소성을 갖는 물질은 이산화규소(SiO2)를 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩재는 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 수지인 디스플레이 장치.
  9. 이미지를 표시하는 전면을 갖는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널에 광을 제공하도록 상기 액정 패널의 후방에 배치되는 광원 플레이트; 를 포함하고,
    상기 광원 플레이트는,
    전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 직접 실장되는 복수의 엘이디 칩들;
    상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 엘이디 칩들을 회피하도록 인쇄되고, 상기 복수의 엘이디 칩들에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 개구들을 포함하는 고반사 물질층; 및
    몰딩재가 상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 디스펜싱되어 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸도록 형성되고, 상기 복수의 개구들의 내주면에 접하도록 형성되는 복수의 몰딩부들; 을 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 복수의 개구들의 내부에 배치되고 원통 형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부에서 상기 액정 패널을 향해 돌출되고 돔 형상을 갖는 출광부를 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 바디부의 높이는 상기 고반사 물질층의 두께에 대응되는 디스플레이 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 고반사 물질층은 이산화티타늄(TiO2)을 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 엘이디 칩들 각각은 상면과 측면과 저면을 포함하는 소자 바디와, 상기 소자 바디의 저면에 형성된 소자 전극들을 포함하는 플립 칩 타입의 엘이디인 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 소자 바디의 적어도 상면과 측면에 접하도록 형성되는 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 소자 전극들에 대응되는 기판 전극들을 포함하고,
    상기 소자 전극들과 상기 기판 전극들은 솔더 범프에 의해 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 몰딩재는 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 수지인 디스플레이 장치.
  17. 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판을 준비하고,
    상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 복수의 엘이디 칩들을 실장하고,
    상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 엘이디 칩들을 회피하도록 고반사 물질층을 인쇄하고,
    상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 몰딩재를 디스펜싱하여 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸는 복수의 몰딩부들을 형성하는 것을 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 고반사 물질층은 상기 복수의 엘이디 칩들에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 개구들을 포함하는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각은 대응되는 상기 복수의 개구들의 각각의 내주면에 접하도록 형성되는 디스플레이 장치의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 복수의 개구들의 내부에 배치되고 원통 형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부에서 상기 액정 패널을 향해 돌출되고 돔 형상을 갖는 출광부를 포함하고,
    상기 바디부의 두께는 상기 고반사 물질층의 높이에 대응되는 디스플레이 장치의 제조 방법.
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