KR101535064B1 - 표시 장치용 광원 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치용 광원 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 적어도 두개의 금속 배선 각각의 일부가 노출된 실장 기판과, 상기 노출된 금속 배선 쌍에 두 전극이 각기 대응되도록 배치된 복수의 발광 다이오드 및 상기 실장 기판 상에 마련되어 상기 노출된 금속 배선 쌍과 상기 두 전극을 각기 전기적으로 연결하는 이방 전도성 필름을 포함하는 광원 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공한다. 이와 같이 이방 전도성 필름을 이용하여 저온에서 발광 다이오드를 실장하여 열에 의한 발광 다이오드의 광학적 특성 변화를 최소화할 수 있다.
발광 다이오드, 광 특성, 저온, 이방 전도성 필름, 소켓, 연성 인쇄 회로 기판

Description

표시 장치용 광원 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치{LIGHT SOURCE MODULE FOR DISPLAY DEVICE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 표시 장치용 광원 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 광원 모듈의 광원으로 사용되는 LED를 열 충격으로부터 보호하여 LED의 광학적 특성 변화를 방지할 수 있는 표시 장치용 광원 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
평판 표시 장치 중 하나인 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이다. 따라서, 액정 표시 장치는 별도의 광원 모듈(예를 들어, 백라이트)로부터 인가된 광을 이용하여 화상을 표시한다. 이러한, 광원 모듈의 광원으로 장수명, 저전력소모, 경량 및 박형화의 장점을 갖는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 그러나, 발광 다이오드는 점광원이다. 따라서, 점광원인 발광 다이오드 복수개를 이용하여 선광원 또는 면광원 형태의 광원을 제작하였다.
복수의 발광 다이오드를 광원으로 사용하는 경우, 개개의 발광 다이오드의 광학적 특성(예를 들어, 색좌표 또는 광도)을 일치시키는 것이 매우 중요하다. 즉, 개개의 발광 다이오드의 광학적 특성을 일치 시키지 않을 경우, 광도 및 색좌표의 산포가 심해지게 되고, 이로인해 표시 패널의 화상 내에서 색상차가 발생하는 문제가 발생한다. 따라서, 광학적 특성이 오차 범위 내에서 일치된 복수의 발광 다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 발광 다이오드는 열에 의해 그 광도 및 색좌표가 심하게 변화되는 단점이 있다. 따라서, 광학적 특성이 오차 범위 내에서 일치된 복수의 발광 다이오드를 사용하여 광원을 제작하더라도, 제작 공정시 발생하는 열에 의해 발광 다이오드의 광도와 색좌표가 변화하게 되는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 발광 다이오드 실장 공정 중 발생되는 열에 의한 발광 다이오드의 광학적 특성이 변화하는 것을 방지할 수 있는 표시 장치용 광원 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 적어도 두개의 금속 배선이 노출된 실장 기판과, 상기 노출된 금속 배선 쌍에 두 전극이 각기 대응되도록 배치된 발광 다이오드 및 상기 실장 기판 상에 마련되어 상기 노출된 금속 배선 쌍과 상기 두 전극을 각기 전기적으로 연결하는 이방 전도성 필름을 포함하고, 상기 이방 전도성 필름은 절연성 몸체와 상기 절연성 몸체 내에 분산되고 각기 절연된 복수의 전도성 입자를 구비하고, 상기 노출된 금속 배선 쌍과 상기 발광 다이오드의 두 전극 사이 영역에 위치한 상기 전도성 입자는 적어도 상기 실장 기판의 표면과 수직 방향으로의 절연이 파괴된 광원 모듈을 제공한다.
상기 발광 다이오드가 위치하지 않는 상기 이방 전도성 필름 영역 상에 박리 필름이 부착되는 것이 효과적이다.
상기 실장 기판으로 연성 인쇄 회로 기판 또는 인쇄 회로 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 절연성 몸체로 열 가소성 접착제를 사용하는 것이 효과적이다. 상기 전도성 입자는 금속 입자 또는 금속이 도금된 수지 입자를 사용하고, 상기 전도성 입자의 표현에 절연층이 형성되는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 적어도 두개의 금속 배선이 노출된 실장 기판 상에 이방 전도성 필름의 일면을 부착하는 단계와, 상기 노출된 금속 배선 쌍에 두 전극이 각기 대응되도록 상기 이방 전도성 필름의 타면에 발광 다이오드를 배치시키는 단계 및 상기 이방 전도성 필름을 가열하면서 상기 발광 다이오드와 상기 실장 기판을 가압하는 단계를 포함하는 광원 모듈의 제조 방법을 제공한다.
상기 이방 전도성 필름의 타면에는 박리 필름이 마련되고, 상기 이방 전도성 필름의 일면을 부탁하는 단계 이후, 상기 발광 다이오드가 배치될 영역의 박리 필름을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 가능하다.
상기 가열은 70 내지 150도의 온도범위에서 수행되는 것이 효과적이다.
또한, 본 발명에 따른 적어도 두개의 금속 배선이 노출된 연성 인쇄 회로 기판과, 상기 노출된 금속 배선에 전기적으로 각기 접속된 복수의 소켓 및 상기 복수의 소켓에 두 전극이 각기 결합된 발광 다이오드를 포함하는 광원 모듈을 제공한다.
상기 복수의 소켓은 땜납, 도전성 접착제 또는 이방 전도성 필름을 통해 상기 금속 배선과 전기적으로 연결되는 것이 효과적이다.
상기 연성 인쇄 회로 기판과 상기 발광 다이오드 사이 공간에 마련된 방열 부재를 더 포함하는 것이 가능하다. 상기 방열 부재로 열 슬러그, 방열 구리스 또 는 방열 테이프를 사용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 적어도 두개의 금속 배선이 노출된 실장 기판과, 상기 노출된 금속 배선 쌍에 두 전극이 각기 대응되도록 배치되고 발광하는 발광 다이오드 및 상기 실장 기판 상에 마련되어 상기 노출된 금속 배선 쌍과 상기 두 전극을 각기 전기적으로 연결하는 이방 전도성 필름을 포함하는 광원 모듈 및 상기 광원 모듈로부터 제공되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 광원 모듈은 상기 복수의 발광 다이오드에 인접 배치된 도광판을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광원 모듈은 상기 이방 전도성 필름을 통해 상기 복수의 발광 다이오드가 상기 노출된 금속 배선 쌍에 전기적으로 접속된 복수의 실장 기판을 구비하고, 상기 복수의 실장 기판이 상기 표시 패널의 하측면에 균일하게 배치될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 적어도 두개의 금속 배선이 노출된 연성 인쇄 회로 기판과, 상기 노출된 금속 배선에 전기적으로 접속된 복수의 소켓과, 상기 복수의 소켓에 두 전극이 각기 결합되고 발광하는 발광 다이오드를 포함하는 광원 모듈 및 상기 광원 모듈로부터 제공되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 이방 전도성 필름을 이용하여 연성 인쇄 회로 기판에 발광 다이오드를 부착시킬 수 있고, 발광 다이오드의 전극과 연성 인쇄 회로 기판의 금속 배선 간을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 본 발명은 이방 전도성 필름을 이용한 발광 다이오드의 부착 공정을 저온에서 수행하여 열에 의하여 발광 다이오드의 광학적 특성이 변화되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 연성 인쇄 회로 기판의 금속 배선 상에 소켓을 부착하고, 발광 다이오드의 전극을 소켓에 인입시켜 발광 다이오드의 전극과 금속 배선간을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 본 발명은 소켓 결합 방식으로 발광 다이오드를 실장하여 실장 공정시 발생하는 열에 의하여 발광 다이오드의 광학적 특성이 변화하는 것을 극소화할 수 있다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상부에 또는 위에 있다고 표현되는 경우 는 각 부분이 다른 부분의 바로 상부 또는 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 2는 조립된 표시 장치를 도 1의 A-A 선에 대해 자른 단면도이다. 도 3은 제 1 실시예에 따른 광원의 분해 사시도이고, 도 4는 조립된 광원을 도 3의 B-B 선에 대해 자른 단면도이다. 도 5는 제 1 실시예의 변형예에 따른 광원의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 화상을 표시하는 표시 패널(100), 표시 패널(100)에 광을 제공하는 광원 모듈(500)과, 표시 패널(100)과 광원 모듈(500)을 수납하는 수납 부재(600)를 구비한다.
표시 패널(100)은 상부 기판(110)과 하부 기판(120), 그리고 이들 사이에 마련된 액정층(미도시)을 포함한다.
상부 기판(110) 상에 차광 패턴과, 광이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 색화소인 R, G, B 컬러 필터가 형성된다. 차광 패턴과 컬러 필터 상에는 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide: IZO) 등의 투명한 도전체로 이루어진 공통 전극이 위치한다. 필요에 따라 상기 차광 패턴과 컬러 필터가 하부 기판(120) 상에 형성될 수도 있다.
하부 기판(120)은 매트릭스 형태로 배치된 복수의 화소 전극과 복수의 화소 전극에 각기 접속된 박막 트랜지스터를 구비한다. 그리고, 박막 트랜지스터의 소스 단자는 데이터 라인에 연결되고, 게이트 단자는 게이트 라인에 연결된다. 그리고, 박막 트랜지스터의 드레인 단자는 상기 화소 전극에 접속된다. 하부 기판(120)의 화소 전극과 상부 기판(110)의 공통 전극은 이격되고 서로 마주 보도록 배치된다. 이를 통해, 상기 화소 전극과 공통 전극은 커패시터의 두 전극 단자로 작용하게 된다. 그리고, 상부 기판(110)과 하부 기판(120) 사이의 액정은 커패시터의 유전체로 작용한다.
이와 같은 표시 패널(100)의 동작을 간략히 살펴보면 다음과 같다.
게이트 라인에 게이트 턴온 전압을 인가하면 게이트 라인에 접속된 박막 트랜지스터들이 턴온된다. 이때, 데이터 라인을 통해 화상 신호가 인가되면, 화상 신호는 턴온된 박막 트랜지스터의 소스 단자와 드레인 단자를 거쳐 화소 전극에 제공된다. 이로 인해 하부 기판(120)의 화소 전극과 상부 기판(110)의 공통 전극 사이의 전계가 변화된다. 이는 화소 전극의 전위가 화상 신호에 해당 하는 값으로 변경되기 때문이다. 이와 같은 전계 변화로 인해 화소 전극과 공통 전극 사이의 액정의 배열이 변화된다. 여기서, 액정은 그 배열의 변화에 따라 광투과율이 변경된다. 이와 같이 표시 패널(100)은 액정의 광투과율을 변화시켜 원하는 화상을 표현할 수 있게 된다.
그리고, 표시 패널(100)은 도시되지는 않았지만 하부 기판(120)의 게이트 라인과 데이터 라인 그리고, 상부 기판(110)의 공통 전극에 각기 소정 신호를 인가하는 구동 회로부를 더 포함한다. 구동 회로부는 게이트 라인에 게이트 턴온 전압을 제공하는 게이트 구동부, 데이터 라인에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부, 구동 회로부 내부에 필요한 전압들을 생성하는 전압 생성부를 구비한다. 또한 게이 터 구동부 및 전압 생성부의 동작을 제어하는 동작 제어부를 구비할 수 있다. 그리고, 구동 회로부는 별도의 클럭을 생성하는 클럭 생성부를 더 구비할 수도 있다. 상술한 구동 회로부는 연성 인쇄 회로 기판을 통해 하부 기판(120) 또는 상부 기판(110)과 전기적으로 접속되는 인쇄 회로 기판 상에 실장된다. 물론 이에 한정되지 않고, 구동 회로부의 일부 요소는 상기 하부 기판(120) 상에 실장될 수도 있다. 또한, 상기 게이트 구동부는 하부 기판(120) 상에 제작될 수도 있다.
본 실시예에 따른 광원 모듈(500)은 도광판(200)과, 도광판(200) 상측에 위치하는 광학 필름부(300)와, 도광판(200)의 일측면에 인접 배치된 광원부(400)를 구비한다.
도광판(200)은 사각판 형상으로 제작되고, 광원부(400)의 점 또는 선광원 형태의 광학 분포를 갖는 광을 면광원 형태의 광학 분포를 갖는 광으로 변경한다. 이러한 도광판(200)으로는 일반적으로 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않으며 투과율이 좋은 PMMA(Polymethylmethacrylate)를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 도광판(200)의 표면에는 프리즘 패턴과 같은 광학 패턴이 형성될 수 있다. 도시 되지 않았지만, 도광판(200)의 하측에는 반사판이 위치할 수 있다. 반사판은 도광판(200)의 하측으로 조사된 광을 도광판(200)의 상측으로 반사시킨다.
광학 필름부(300)는 적어도 하나의 휘도 향상 시트와 적어도 하나의 확산 시트를 구비한다. 휘도 향상 시트는 자신의 투과축과 나란한 방향으로 진행하는 광은 투과시키고, 다른 방향의 광은 반사 시킨다. 확산 시트는 도광판(200)으로부터 입사된 광이 넓은 범위에서 균일한 분포를 갖도록 확산시킨다. 이때, 광학 필름 부(300)는 확산 시트와 동일한 기능을 하는 확산판을 더 구비할 수 있다. 그리고, 광학 필름부(300)는 필요에 따라 광의 특성을 변경시키는 다양한 광학 시트 또는 광학판을 더 구비할 수도 있다.
광원부(400)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 광원(401)과 광원 커버(402)를 구비한다.
광원(401)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 실장 기판(410), 복수의 발광 다이오드(430) 및 상기 발광 다이오드(430)를 기판(410)에 고정시키고 상기 실장 기판(410)과 복수의 발광 다이오드(430)간을 전기적으로 연결하는 이방 전도성 필름(Anisotropic Conductive Film; ACF)(420)을 포함한다.
본 실시예에서는 실장 기판(410)으로 연성 인쇄 회로 기판을 사용하는 것이 효과적이다. 이를 통해 광원부(400)가 소형화 및 경량화될 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 그 상측에 도전성 배선 패턴들이 형성된 다양한 절연 기판을 사용할 수 있다. 즉, 예를 들어 실장 기판(410)으로 인쇄 회로 기판을 사용할 수도 있다.
실장 기판(410)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 쉽게 절곡되는 베이스 필름(411)과, 베이스 필름(411) 상에 형성된 복수의 금속 배선(413)과, 상기 금속 배선(413)을 보호하는 보호 필름(412)을 구비한다.
이때, 상기 보호 필름(412)의 일부는 절개되어 하부 금속 배선(413)의 일부를 노출시킨다(도 3의 K 영역 참조). 하기에서는 보호 필름(412)의 절개로 인해 노출된 금속 배선(413) 영역을 배선 실장부(K) 또는 노출된 금속 배선(413)으로 지칭한다. 상기 배선 실장부(K) 또는 노출된 금속 배선(413) 상에 발광 다이오드(430) 가 실장된다. 이때, 한쌍의 배선 실장부에 하나의 발광 다이오드(430)가 실장된다. 즉, 발광 다이오드(430)의 제 1 전극은 제 1 배선 실장부에 실장되고, 발광 다이오드(430)의 제 2 전극은 제 2 배선 실장부에 실장된다. 도 3에서는 한쌍의 배선 실장부가 실장 기판(410)의 수직 방향으로 상하로 배치됨이 도시되었다. 물론 상기 한쌍의 배선 실장부가 실장 기판(410)의 수평 방향으로 좌우에 배치될 수도 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 배선 실장부의 배치는 베이스 필름(411) 상에 형성된 금속 배선(413)들의 패턴에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
도시되지 않았지만, 실장 기판(410)의 일부가 연장되어 외부 전원 제공부에 접속될 수 있다. 즉, 실장 기판(410)의 금속 배선(413)이 전원 제공부에 접속되어 외부 전원을 제공 받을 수 있다. 이때, 전원 제공부는 광원 모듈(500)이 수납되는 수납 부재(600)의 외측에 마련될 수 있다.
복수의 발광 다이오드(430) 각각은 발광 소자가 실장된 몸체부(431)와, 발광 소자에 전기적으로 접속되어 몸체부(431) 외측으로 돌출된 전극(432)을 구비한다.
몸체부(431)는 대략 육각형 형태로 제작되는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 다양한 형상이 가능하다. 본 실시예의 발광 다이오드(430)는 실장 기판(410)의 실장면에 대하여 평행한 방향으로 광을 방출한다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 실장 기판(410)의 실장면에 대하여 수직한 방향으로 광을 방출할 수도 있다. 전극(432)은 발광 소자의 애노드 단자에 접속된 제 1 전극과 발광 소자의 캐소드 단자에 접속된 제 2 전극을 포함한다. 전극(432)은 몸체부(431)의 일측면으로 노출되고, 그 일부가 몸체부(431)의 하측면으로 연장된다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 전극(432)이 몸체부(431)의 하측면 영역으로 노출될 수도 있다.
여기서, 몸체부(431)의 하측면으로 연장된 전극(432)은 이방 전도성 필름(420)에 의해 실장 기판(410)의 노출된 금속 배선(413)과 전기적으로 연결된다.
이방 전도성 필름(420)은 절연성 몸체(421)와, 절연성 몸체(421) 내에 마련된 복수의 전도성 입자(422)를 구비한다.
절연성 몸체(421)로 열 가소성 접착제를 사용할 수 있다. 즉, 에폭시 수지 및 아크릴 수지를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 절연성 몸체(421)로 열 가소성 접착제를 사용한다. 이러한 이방 전도성 필름(420)의 접착성을 이용하여 발광 다이오드(430)를 실장 기판(410)에 고정시킬 수 있다. 복수의 전도성 입자(422)는 상기 절연성 몸체(421) 내에 균일하게 분산되어 있다. 그리고, 인접한 전도성 입자(422)들은 서로 절연되어 있다. 전도성 입자(422)의 입경은 2 내지 10㎛ 인 것이 바람직하다. 전도성 입자(422)는 금속 입자 또는 금속이 도금된 수지 입자를 사용할 수 있다. 그리고, 인접한 전도성 입자(422)들 간의 절연성을 유지하기 위해 상기 전도성 입자(422)의 표면에 절연성 수지층이 덮일 수도 있다.
이와 같이 절연성 몸체(421) 내의 전도성 입자(422)는 평상시에는 이방 전도성 필름(420)의 폭 방향, 길이 방향 또는 두께 방향으로 모두 절연되어 있는 상태이다. 하지만, 절연성 몸체(421)의 두께 방향으로 압력을 가할 경우, 압력이 인가된 영역의 전도성 입자들이 깨지거나 눌리게 된다. 이로인해 이방 전도성 필름(420)의 두께 방향으로 전도성 입자(422)의 절연이 파괴된다. 이는 압력이 인가된 영역에서, 이방 전도성 필름(420)의 두께 방향으로는 전도성 입자(422)에 의해 도통됨을 의미한다. 또한, 압력이 인가되지 않는 영역과는 지속적으로 절연이 유지됨을 의미한다.
따라서, 본 실시예에서는 발광 다이오드(430)와 실장 기판(430) 사이에 이방 전도성 필름(420)이 위치한다. 이때 발광 다이오드(430)의 전극(432)과 실장 기판(430)의 노출된 금속 배선(413) 사이 영역에 위치한 전도성 입자(422)의 절연 특성이 파괴되고, 다른 영역의 전도성 입자(422)는 전기적으로 절연된다. 이를 통해 상기 발광 다이오드(430)의 전극(432)과 실장 기판(430)의 금속 배선(413)을 전기적으로 도통시킬 수 있다.
이방 전도성 필름(420)은 접착성을 갖는 절연성 몸체(421) 상에 마련된 박리 필름(423)을 더 구비한다. 박리 필름(423)은 이방 전도성 필름(420) 부착시 사용되는 것으로 이방 전도성 필름(420) 부착 완료 후에는 제거한다. 하지만, 도 5의 변형예에서와 같이 발광 다이오드(430)와 접속되는 영역을 제외한 영역에서의 박리 필름(423)을 제거하지 않을 수도 있다. 즉, 본 실시예의 이방 전도성 필름(420)은 절연성 몸체(421) 상에 형성되어 발광 다이오드(430) 부착 영역이 개방된 박리 필름(423)을 더 구비할 수 있다. 이를 통해 발광 다이오드(430)가 부착되지 않는 영역에 이물질이 끼는 것을 방지할 수 있다.
상술한 광원(401)의 제작 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다.
금속 배선(413)의 일부가 노출된 실장 기판(410) 상에 이방 전도성 필름(420)의 일면을 부착한다. 이때, 실장 기판(410)과의 부착의 편의를 위해 이방 전도성 필름(420)의 타면에는 박리 필름이 부착되어 있는 것이 바람직하다. 이어 서, 이방 전도성 필름(420)의 타면에 부착된 박리 필름(423)을 제거한다. 이어서, 실장 기판(410)의 노출된 금속 배선(413) 상부에 발광 다이오드(430)의 전극(432)이 위치하도록 발광 다이오드(430)를 이방 전도성 필름(420)의 타면 상에 배치한다. 이때, 도 5의 변형예에서와 같이 박리 필름(423)을 완전히 제거하지 않고, 발광 다이오드(430)가 실장된 영역의 박리 필름(432)만을 제거할 수 있다. 이를 통해 박리 필름(432) 하부의 이방 전도성 필름(420)의 절연성 몸체(421)의 일부만을 노출시킬 수 있다. 그리고, 발광 다이오드(430)을 노출된 절연성 몸체(421) 상에 배치시킬 수도 있다. 이후에 상기 이방 전도성 필름(420)을 가열(약 70 내지 150도의 온도)하면서 발광 다이오드(430)와 실장 기판(410)을 가압한다. 상기 온도 보다 낮을 경우에는 이방 전도성 필름(420)의 접착 특성이 낮아진다. 상기 온도 보다 높을 경우 발광 다이오드(430)가 열에 의한 손상을 받는다. 이때, 발광 다이오드(430)가 위치하지 않는 영역의 이방 전도성 필름(420)은 별도의 압력을 인가 받지 않기 때문에 그 내부의 전도성 입자가 아무런 영향을 받지 않게 된다. 따라서, 전도성 입자는 절연 특성을 유지하게 된다. 그리고, 발광 다이오드(430)와 실장 기판(410)의 사이 영역을 살펴보면 다음과 같다. 발광 다이오드(430)와 실장 기판(410)간을 가압하게 되면 발광 다이오드(430)의 전극(432)에 압력이 집중된다. 이로 인해 전극(432) 하부에 위치하는 이방 전도성 필름(420) 내의 전도성 입자(422)가 압력에 의해 눌리거나 깨지게 된다. 이로 인해 이방 전도성 필름(420)의 상하에 위치한 발광 다이오드(430)의 전극(432)과 실장 기판(410)의 노출된 금속 배선(413) 간을 전기적으로 연결할 수 있게 된다. 이때, 발광 다이오드(430)의 몸 체부(431)의 배면과 실장 기판(410) 사이 영역에도 압력이 전달되지만 몸체부(431)의 배면에 돌출된 전극(432)에 의해 상기 영역은 일정 갭을 유지하게 된다. 이로인해 상기 영역에 위치한 전도성 입자(422)는 눌리거나 깨지지 않게 되어 절연성을 유지할 수 있게 된다. 이로인해 발광 다이오드(430)의 제 1 전극과 제 2 전극 사이 영역은 도통되지 않고 절연을 유지할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 전도성 입자(422)를 포함하고, 접착성을 갖는 이방 전도성 필름(420)을 이용하여 발광 다이오드(430)를 실장 기판(410)에 고정시킬 수 있고, 발광 다이오드(430)와 실장 기판(410)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이를 통해 발광 다이오드(430)와 실장 기판(410)을 고정시키기 위한 별도의 공정을 생략할 수 있다. 한편, 종래에는 표면 실장 기술(Surface Mount Technology; SMT)을 통해 발광 다이오드(430)의 전극(432)과 실장 기판(410)의 금속 배선(413) 간을 전기적으로 연결하였다. 하지만, 표면 실장 기술은 약 250도의 온도에서 진행되기 때문에 상기 열에 의해 발광 다이오드(430)의 광학적 특성이 변화되는 문제가 발생하였다. 하지만, 본 실시예에서는 도전성 입자(422)를 포함하는 이방 전도성 필름(420)을 이용하여 저온(약 150도 이하)에서 발광 다이오드(430)의 전극(432)과 실장 기판(410)의 금속 배선(413)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이로인해 실장 공정시 발생하는 열에 의해 발광 다이오드(430)의 광학적 특성이 변화하는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 본 실시예의 도 1에서는 실장 기판(410) 상에 7개의 발광 다이오드(430)이 실장됨이 도시되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 도광판(200)의 크 기, 발광 다이오드(430)의 출력 휘도, 표시 장치의 목표 휘도에 따라 상기 실장 기판(410)에 실장되는 발광 다이오드(430)의 개수는 다양하게 변화될 수 있다. 그리고, 발광 다이오드(430)의 실장 간격도 다양하게 가변될 수 있다. 또한, 실장 기판(410)에 실장된 복수의 발광 다이오드(430)는 이방 전도성 필름을 통해 전기적으로 접속된 실장 기판(410)의 금속배선(413)에 의해 직렬, 병렬 또는 역병렬 접속될 수 있다.
본 실시예의 발광 다이오드(430)는 백색광을 발광하는 것이 바람직하다. 이를 위해 발광 다이오드(430)의 몸체부(431) 내에는 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 발광 소자가 마련될 수 있다. 또한, 발광 다이오드(430)의 몸체부(431) 내에는 청색을 발광하는 발광 소자와 발광 소자 주변에 마련된 황색 형광체가 구비될 수도 있다.
상기와 같은 구조의 광원(401)은 광원 커버(402) 내측에 인입 고정된다. 광원 커버(402)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일측벽면이 개방된 육각 기둥 형태로 제작된다. 광원 커버(402)는 개방된 측벽면으로 광이 방출되도록 그 내측 면에 반사막이 형성되는 것이 효과적이다. 본 실시예의 광원(401)은 연성 인쇄 회로 기판(410) 상에 제작 되기 때문에 쉽게 휘어질 수 있다. 따라서, 상기 광원 커버(402)에 의해 광원(401)이 고정되도록 한다. 이를 위해 광원(401)의 전체 높이와 광원 커버(402)의 개방된 내부 높이가 동일한 것이 효과적이다. 물론 이에 한정되지 않고, 접착제 등의 별도의 고정 부재를 이용하여 광원(401)을 광원 커버(402)에 고정시킬 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 광원(401)이 수납 부재(600)에 배치 되고, 광원 커버(402)에 의해 고정될 수도 있다.
본 실시예의 광원 모듈(500)은 수납 부재(600) 내측에 조립된다. 즉, 수납 부재(600)의 바닥면에 도광판(200)이 배치되고, 도광판(200)의 일측면과 수납 부재(600)의 측벽면 내측 사이에 광원부(400)가 배치된다. 이를 통해 광원부(400)의 광원(401)에서 생성된 광은 도광판(200)의 일측면으로 제공된다. 도광판(200) 상측에 광학 필름부(300)가 배치된다. 이를 통해 광원 모듈(500)이 제작된다. 이후, 상기 광원 모듈(500) 상측에 표시 패널(100)을 배치시켜 표시 장치를 제작한다.
본 실시예에서는 에지 타입의 광원 모듈(500)에 관해 설명하였다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상술한 광원부(400)의 광원(401)을 복수개 사용하는 직하형 타입의 광원 모듈에 적용될 수 있다. 즉, 도광판(200)을 사용하지 않고, 복수의 광원(401)을 수납 부재(600)의 바닥면에 일정 간격으로 배치한다. 즉, 직하형 타입에서는 이방 전도성 필름(420)을 통해 복수의 발광 다이오드(430)가 노출된 금속 배선(413) 쌍에 전기적으로 접속된 복수의 실장 기판(410)이 일정 간격으로 배치된다. 직하형 타입의 광원 모듈의 경우, 복수의 광원(401)을 고정하고, 광학 필름부(300)를 지지하기 위한 별도의 몰드 프레임이 더 추가될 수 있다. 또한, 복수의 광원(401)을 사용하기 때문에 광원(401)의 열이 표시 패널(100)로 전도 되는 것을 방지하기 위한 열 차단막을 더 구비할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 광원 모듈(500)의 광원(401)은 소켓을 이용하여 발광 다이오드(430)를 실장 기판(410)에 실장할 수 있다. 이를 통해 광원 제작시 발생하는 열에 의한 발광 다이오드의 손상을 방지할 수 있다. 하기에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광원 모듈에 관해 설명한다. 후술되는 설명 중 상술한 제 1 실시예의 설명과 중복되는 설명은 생략한다. 후술되는 설명의 기술은 상술한 제 1 실시예에 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광원 모듈의 분해 사시도이다. 도 7은 제 2 실시예에 따른 광원의 단면도이다. 도 8 내지 도 10은 제 2 실시예의 변형예에 따른 광원의 단면도들이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 광원 모듈(500)은 도광판(200)과, 도광판(200)의 일측면에 인접 배치된 광원부(400)를 구비한다. 상기 광원부(400)는 광원(401)과 광원 커버(402)를 포함한다.
본 실시예의 광원(401)은 도 6에 도시된 바와 같이 실장 기판(410)과, 실장 기판(410) 상에 마련된 복수의 소켓(440)과, 소켓(440)에 결합된 복수의 발광 다이오드(430)를 구비한다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이 광원(401)은 발광 다이오드(430)와 실장 기판(410) 사이 공간에 마련된 방열 부재(450)를 더 구비한다.
복수의 발광 다이오드(430)는 소켓(440)을 통해 실장 기판(410)의 금속 배선(413)과 전기적으로 접속된다. 이로부터 금속 배선(413)을 통해 제공된 외부 전압을 발광 다이오드(430)에 제공할 수 있게 된다.
실장 기판(410)은 도 7에 도시된 바와 같이 베이스 필름(411), 복수의 금속 배선(413)과 보호 필름(412)을 구비한다. 이때, 보호 필름(412)의 일부는 절개되어 그 하부의 금속 배선(413) 일부를 노출시킨다. 상기 노출된 금속 배선(413) 상에는 각기 소켓(440)이 위치한다.
소켓(440)은 연결 전극(442)과 연결 전극(442)을 보호하기 위한 보호 케이스(441)를 구비한다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 소켓(440)은 상측 중심부에 홈이 마련된 사각 기둥 형태로 제작된다. 여기서, 연결 전극(442)은 홈을 갖는 컵 형상으로 제작된다. 도 7에 도시된 바와 같이 연결 전극(442)은 바닥 전극과 바닥 전극의 가장자리에서 상측 방향으로 돌출된 측벽 전극을 구비한다. 이때, 연결 전극(442)의 일부가 실장 기판(410)의 노출된 금속 배선(413)에 전기적으로 접속된다. 즉, 바닥 전극이 상기 노출된 금속 배선(413)에 전기적으로 접속되는 것이 효과적이다. 이때, 연결 전극(442)과 노출된 금속 배선(413) 간은 땜납을 이용한 솔더링을 통해 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다. 이로 인해 도시되지 않았지만, 연결 전극(442)와 금속 배선(413) 간을 연결하는 땜납이 더 구비될 수 있다. 물론 이경우 250도의 고온 공정이 수행된다. 하지만, 본 실시예에서는 소켓 결합을 위한 솔더링을 발광 다이오드(430) 실장 전에 수행하기 때문에 열에 의한 영향을 발광 다이오드(430)에 주지 않게 된다. 물론 이에 한정되지 않고, 다양한 기술을 통해 노출된 금속 배선(413)과 연결 전극(442)을 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어 도전성 접착제 또는 앞선 제 1 실시예에서 설명한 이방 전도성 필름을 사용하여 노출된 금속 배선(413)과 연결 전극(442)를 전기적으로 연결할 수 있다.
그리고, 보호 케이스(441)는 연결 전극(442)의 외측 가장자리를 감싸는 형상으로 제작된다. 이를 통해 인접한 소켓(440)간을 절연시킬 수 있고, 주변 요소들과 소켓(440)간을 절연시킬 수 있다.
여기서, 본 실시예의 발광 다이오드(430)의 전극(432)는 몸체부(431)의 양 측벽면으로 돌출되고, 측벽면을 따라 연장되어 몸체부 아래로 돌출된다. 따라서, 상기 발광 다이오드(430)의 몸체부(431) 하측으로 돌출된 전극(432)이 연결 전극(442)의 홈 내측으로 인입된다. 이를 통해 발광 다이오드(430)가 소켓(440)의 연결 전극(442)과 전기적으로 연결된다. 이때, 홈의 사이즈는 전극(432)의 사이즈와 동일하거나 약간 작은 것이 바람직하다. 이를 통해 상기 연결 전극(442)의 홈 내측으로 인입된 발광 다이오드(430)가 쉽게 빠져 나가지 않도록 할 수 있다. 물론 광원 커버(402)에 의해 발광 다이오드(430)가 눌려져서 소켓(440)으로부터 쉽게 이탈되지 않게 할 수도 있다.
방열 부재(450)는 발광 다이오드(430)와 실장 기판(410) 사이 공간에 마련되어, 발광 다이오드(430)을 지지하고, 발광 다이오드(430)로부터 발생된 열을 외부로 빠르게 방출시킬 수 있다. 방열 부재(450)로 열 슬러그, 방열 구리스 또는 방열 테이프를 사용할 수 있다.
물론 본 실시예의 소켓(440)은 상술한 설명에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이 소켓(440)의 연결 전극(442)은 'L'자 형상으로 제작된다. 이때, 발광 다이오드(430)의 전극(432)은 몸체부(431)의 측벽면과 바닥면의 일부를 따라 연장된다. 본 실시예의 소켓(440) 두개가 하나의 쌍으로 발광 다이오드(430)의 애노드 전극과 캐소드 전극에 각기 접속된다. 따라서, 도 8에서와 같이 두개의 소켓(440)의 사이 공간으로 발광 다이오드(430)가 인입되고, 두개의 소켓(440)이 양쪽에서 발광 다이오드(430)를 잡아줌으로 인해 발광 다이오드(430) 가 고정될 수 있다. 그리고, 연결 전극(442)이 몸체부(431)의 측벽면과 바닥면을 따라 연장된 전극(432)과 접속되어 연결 전극(442)과 발광 다이오드(430)의 전극(432)이 전기적을 연결된다. 또한, 보호 케이스(441)가 연결 전극(442)의 하측면의 일부 영역까지 연장될 수도 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 소켓(440)의 연결 전극(442)의 일부가 절곡될 수도 있다. 절곡된 연결 전극(442) 영역으로 인해 연결 전극(442)의 홈 내측으로 인입되는 발광 다이오드(430)의 전극(432)이 소켓(440)으로부터 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이 소켓(440)의 보호 케이스(441)의 일부가 절곡되어 발광 다이오드(430)의 전극(432)이 소켓(440)으로부터 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도.
도 2는 조립된 표시 장치를 도 1의 A-A 선에 대해 자른 단면도.
도 3은 제 1 실시예에 따른 광원의 분해 사시도.
도 4는 조립된 광원을 도 3의 B-B 선에 대해 자른 단면도.
도 5는 제 1 실시예의 변형예에 따른 광원의 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광원 모듈의 분해 사시도.
도 7은 제 2 실시예에 따른 광원의 단면도.
도 8 내지 도 10은 제 2 실시예의 변형예에 따른 광원의 단면도들.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 표시 패널 200 : 도광판
300 : 광학 필름부 400 : 광원부
401 : 광원 402 : 광원 커버
410 : 실장 기판 420 : 이방 전도성 필름
430 : 발광 다이오드 440 : 소켓
450 : 방열 부재 500 : 광원 모듈

Claims (22)

  1. 적어도 두 개의 금속 배선을 포함하는 실장 기판;
    상기 금속 배선 쌍에 두 전극이 각기 대응되도록 배치된 발광 다이오드; 및
    상기 실장 기판 상에 마련되어 상기 금속 배선 쌍과 상기 두 전극을 각기 전기적으로 연결하는 이방 전도성 필름을 포함하고,
    상기 이방 전도성 필름은 절연성 몸체와 상기 절연성 몸체 내에 분산되고 각기 절연된 복수의 전도성 입자를 구비하고, 상기 금속 배선 쌍과 상기 발광 다이오드의 두 전극 사이 영역에 위치한 상기 전도성 입자는 적어도 상기 실장 기판의 표면과 수직 방향으로의 절연이 파괴되고,
    상기 발광 다이오드가 위치하지 않는 상기 이방 전도성 필름 영역 상에 커버 필름이 부착된 광원 모듈.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실장 기판으로 연성 인쇄 회로 기판 또는 인쇄 회로 기판을 사용하는 광원 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연성 몸체로 열 가소성 접착제를 사용하는 광원 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전도성 입자는 금속 입자 또는 금속이 도금된 수지 입자를 사용하고, 상기 전도성 입자의 표면에 절연층이 형성된 광원 모듈.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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