KR101819594B1 - 발광 유닛, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 발광 유닛의 제조 방법 - Google Patents

발광 유닛, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 발광 유닛의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

발광 유닛, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 발광 유닛의 제조 방법을 제공한다. 발광 유닛은, xz 평면을 바닥면으로 가지며, 상기 바닥면에 대향하는 상부가 개방된 하우징, 상기 바닥면에 배치되며 광을 발생시키는 발광칩, 하우징의 개방된 상부를 덮으며, xy 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 볼록한 구조를 가지며, yz 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 오목한 구조를 갖는 렌즈를 포함한다. 또한, 렌즈는 몰딩 구조체를 이용하는 트랜스퍼 몰딩식으로 제작된다.

Description

발광 유닛, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 발광 유닛의 제조 방법{Light Emitting Unit, Backlight Assembly Including The Light Emitting Unit And Method Of Manufacturing The Light Emitting Unit}
본 발명은 발광 유닛, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 발광 유닛의 제조 방법에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 표시장치에 사용되는 발광 유닛, 백라이트 어셈블리 및 발광 유닛의 제조 방법에 관련된 것이다.
일반적으로 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널로 광을 제공하는 백라이트 유닛, 상기 표시 패널 및 백라이트 유닛을 고정하는 새시들을 포함할 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 광을 발생시키는 발광 유닛 및 상기 발광 유닛으로부터 발생한 광은 상기 표시 패널로 안내하는 도광판을 포함할 수 있다. 상기 발광 유닛은 통상 다수 개이며, 다수의 발광 유닛들은 상기 도광판으로 광을 제공한다. 현재, 상기 도광판으로 조사되는 광의 성능을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 우수한 광 성능을 갖는 발광 유닛을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 상기 발광 유닛을 포함하는 백라이트 어셈블리를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 상기 발광 유닛을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 개념에 따른 일 실시예는 발광 유닛을 제공한다. 상기 발광 유닛은, xz 평면을 바닥면으로 가지며, 상기 바닥면에 대향하는 상부가 개방된 하우징, 상기 바닥면에 배치되며 광을 발생시키는 발광칩 및 상기 하우징의 개방된 상부를 덮으며, xy 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 볼록한 구조를 가지며, yz 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 오목한 구조를 갖는 렌즈를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 렌즈를 통과한 광은, 상기 xy 평면과 평행한 면에서 제1 지향각을 가지며 상기 yz 평면과 평행한 면에서 상기 제1 지향각보다 작은 제2 지향각을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 렌즈는, 상기 xy 평면과 평행한 면으로 절단한 면에서 다수의 볼록한 부분들을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 지향각은 120°내지 150°범위를 가지며, 상기 제2 지향각은 90°내지 100°범위를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 하우징은 상기 바닥면의 단부로부터 상방으로 돌출된 측벽들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 각 측벽은, 위로 갈수록 좁아지는 폭을 가지며, 상기 발광칩을 마주하며 상기 바닥면에 대하여 경사를 갖는 내면을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 각 측벽은, 상기 발광칩을 마주하며 상기 바닥면에 대하여 수직인 내면을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 렌즈는, 상기 발광칩이 배치된 하우징 내부를 충진할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 발광 유닛은, 상기 바닥면에 배치되는 제1 전극, 상기 바닥면에 상기 제1 전극과 이격되어 배치되는 제2 전극 및 상기 발광칩과 상기 제1 및 제2 전극들을 각각 전기적으로 연결하는 연결 와이어를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 발광 유닛은, 상기 발광칩 및 상기 연결 와이어를 덮으며, 상기 발광칩으로부터 발생된 광의 파장을 변경시키는 형광부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 발광 유닛은, 상기 발광칩의 상면에 실장되고 상기 발광칩의 상면보다 작은 크기를 가지며, 상기 발광칩으로부터 발생된 광의 파장을 변경시키는 형광부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 렌즈는 실리콘 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 일 실시예는 백라이트 어셈블리를 제공한다. 상기 백라이트 어셈블리는, x축 방향으로 연장되는 평판 형상의 지지대, 상기 지지대 상에, 상기 x축 방향으로 서로 이격되어 배치되어 y축 방향으로 광을 출사하는 다수의 발광 유닛들 및 상기 다수의 발광 유닛들과 상기 y축 방향으로 이격되어 배치되는 도광판을 포함하되, 상기 다수의 발광 유닛들 각각은, 상기 지지대 상에 배치되는 발광칩 및 상기 발광칩 상에 배치되어, xy 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 xz 평면을 기준으로 볼록한 구조를 가지며, yz 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 오목한 구조를 갖는 렌즈를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 렌즈를 통과한 광은 상기 xy 평면과 평행한 면으로 절단된 면에서 제1 지향각을 가지며, 상기 yz 평면과 평행한 면으로 절단면 면에서 상기 제1 지향각보다 작은 제2 지향각을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 도광판은, 상기 다수의 발광 유닛들과 마주하는 입사면을 포함하되, 상기 입사면은 x축 방향을 장변 방향으로, z축 방향을 두께 방향으로 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 지향각은 120°내지 150°범위를 가지며, 상기 제2 지향각은 90°내지 100°범위를 가질 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 일 실시예는 발광 유닛의 제조 방법을 제공한다. 상기 발광 유닛의 제조 방법은 제1 및 제2 전극에 각각 전기적으로 연결된 발광칩 및 형광부가 형성된 단위체를 마련하는 단계, 상기 단위체 몰딩 구조체를 배치하는 단계, 상기 몰딩 구조체 및 상기 단위체 사이에 렌즈용 화합물을 주입하는 단계, 상기 렌즈용 화합물을 경화하여 렌즈를 완성하는 단계를 포함하되, 상기 렌즈는 xy 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 xz 평면을 기준으로 볼록한 구조를 가지며, yz 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 오목한 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발광 유닛의 제조 방법은, 상기 몰딩 구조체를 상기 렌즈로부터 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 단위체를 다수 개일 수 있으며, 상기 다수의 단위체들이 상기 몰딩 구조체 내에 배치될 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들에 따르면, 방향에 따라 서로 다른 지향각을 갖는 광을 조사하는 렌즈를 구현하여, 상기 렌즈를 포함하는 발광 유닛의 광 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 발광 유닛을 포함하는 백라이트 어셈블리는, 상기 발광 유닛이 방향에 따라 서로 다른 지향각을 갖는 광을 도광판으로 제공할 수 있다. 따라서, 상기 도광판으로 입사되는 광의 양을 증가시키고, 다수의 발광 유닛들 사이의 광의 지향각을 크게 하여 핫 스팟의 생성을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7 및 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9 및 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11 및 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 발광 유닛의 지향각들을 나타내는 그래프이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
(표시 장치)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 설명하기 위한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 도 1의 표시 장치의 백라이트 어셈블리를 상부에서 바라본 상부 평면도이며, 도 3은 도 1의 표시 장치를 Ⅰ-Ⅰ'로 절단한 단면도이다.
이하에서 설명되는 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향은 서로 수직이다. 또한, 상기 x축 및 상기 y축으로 정의되는 면은 xy 평면이며, 상기 y축 및 상기 z축으로 정의되는 면은 yz 평면이며, 상기 x축 및 상기 z축으로 정의되는 면은 xz 평면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 표시 장치(1000)는, 표시 패널(200), 백라이트 어셈블리(300) 및 고정 어셈블리(100)를 포함할 수 있다. 상기 백라이트 어셈블리(300) 및 상기 표시 패널(200)은 z축 방향으로 순차적으로 적층될 수 있다.
상기 표시 패널(200)은 영상을 표시한다. 상기 표시 패널(200)은 장변 및 단변을 가지는 직사각형의 판상으로 마련된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 표시 패널(200)의 장변은 y축 방향으로 연장하며, 상기 단변은 x축 방향으로 연장한다.
상기 표시 패널(200)은 제1 기판(220), 상기 제1 기판(220)과 대향하여 결합되는 제2 기판(230) 및 상기 제1 기판(220)과 상기 제2 기판(230) 사이에 개재되는 액정층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
상기 제1 기판(220)은 매트릭스 형태의 다수의 화소들을 포함할 수 있다. 상기 각 화소는 화소 전극들과 상기 화소 전극들에 대응하여 전기적으로 연결된 다수의 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 각 박막 트랜지스터는 대응하는 각 화소 전극 측으로 제공되는 구동 신호를 스위칭한다.
상기 제2 기판(230)은 컬러를 표시하는 컬러 필터층 및 상기 컬러 필터층 상에 제공되어 상기 화소 전극과 함께 전계를 형성하는 공통 전극을 포함할 수 있다. 상기 액정층은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극에 인가되는 전압에 의해 배열됨으로써, 상기 백라이트 어셈블리(300)로부터 제공되는 광(L)의 투과도를 조절할 수 있다.
상기 표시 장치(1000)는, 상기 제1 기판(220)의 적어도 일 측에 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인에 구동 신호를 인가하기 위한 상기 구동칩(220)을 더 포함할 수 있다. 구동칩(220)은 외부 신호에 응답하여 상기 표시 패널(200)을 구동하기 위한 구동 신호를 발생할 수 있다. 상기 회부 신호는, 상기 메인회로기판으로부터 공급된 신호이고, 상기 외부 신호에는 영상 신호, 각종 제어 신호 및 구동 전압 등이 포함될 수 있다.
상기 구동칩(220)은 데이트 구동칩과 게이트 구동칩으로 분리된 두 개 이상의 칩으로 구성되거나, 이들을 통합한 하나의 칩으로 구성될 수 있으며, COG(Chip on Glass) 공정에 의하여 상기 제1 기판(220) 상에 실장될 수 있다.
상기 백라이트 어셈블리(300)는, 상기 표시 패널(200)에 상기 광(L)을 제공하기 위한 것으로서, 상기 표시 패널(200) 하부에 제공된다. 상기 백라이트 어셈블리(300)는 상기 광(L)을 출사하는 적어도 하나의 발광 유닛(330), 상기 광(L)을 상기 표시 패널(200) 방향으로 안내하는 도광판(320), 상기 광(L)의 효율을 높이기 위한 광학 시트들(310) 및 상기 광(L)의 진행 방향을 변경하기 위한 반사 시트(350)를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 발광 유닛(330)은 다수 개이다. 상기 다수의 발광 유닛들(330)은 지지대(340)에 배치될 수 있다. 상기 지지대(340)는 x축 방향으로 연장된 판상 구조를 가질 수 있다. 상기 다수의 발광 유닛들(330)은 상기 지지대(340)의 일 면에 x축 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 지지대(340)는 상기 도광판(320)과 y축 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 다수의 발광 유닛들(330)은 상기 지지대(340) 및 상기 도광판(320) 사이에 배치될 수 있다.
상기 지지대(340)에 배치된 다수의 발광 유닛들(330)은 상기 도광판(320)의 일면으로 광(L)을 출사한다. 상기 다수의 발광 유닛들(330)로부터 발생된 광(L)이 입사되는 상기 도광판(320)의 일면을 입사면(322)이라 한다. 상기 발광 유닛(330)에 관한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 도광판(320)은 상기 표시 패널(200)의 하부에 위치한다. 상기 도광판(320)은 투명한 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 상기 도광판(320)은 장변 및 단변을 가지는 직사각형의 판상 구조를 갖는다. 상기 도광판(320)의 장변은 상기 y축 방향으로 연장하고, 상기 단변은 상기 x축 방향으로 연장한다.
본 실시예에서 백라이트 어셈블리(300)는 측면 조광형 백라이트 어셈블리(300)(edge type backlight assembly)이다. 즉, 백라이트 어셈블리(300)의 발광 유닛(330)이 상기 표시 패널(200)의 아래에서 상기 도광판(320)의 측면으로 광(L)을 제공하고, 상기 광(L)은 도광판(320)을 통해 상기 표시 패널(200)로 전달될 수 있다.
상기 광학 시트들(310)은 상기 도광판(320)과 상기 표시 패널(200) 사이에 제공된다. 상기 광학 시트들(310)은 상기 발광 유닛(330)으로부터 발생된 광(L)을 제어하는 역할을 한다. 상기 광학 시트는 상기 도광판(320) 상에 순차적으로 적층된 확산 시트, 프리즘 시트 및 보호 시트를 포함한다. 상기 확산 시트는 상기 광(L)을 확산하는 역할을 수행한다. 상기 프리즘 시트는 상기 확산 시트에서 확산된 빛을 상부의 표시 패널(200)의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 상기 프리즘 시트를 통과한 빛은 실질적으로 대부분 상기 표시 패널(200)에 수직이게 입사한다. 상기 보호 시트는 상기 프리즘 시트 상에 위치한다. 본 실시예에서는 상기 광학 시트들(310)이 상기 확산 시트, 상기 프리즘 시트 및 상기 보호 시트가 한 매씩 구비된 것을 예를 들었으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광학 시트들(310)은 상기 확산 시트 및 상기 프리즘 시트 및 상기 보호 시트 중 적어도 하나를 복수 매 겹쳐서 사용할 수 있으며, 필요에 따라 어느 하나의 시트를 생략할 수도 있다.
반사 시트(350)는 상기 도광판(320)의 하부에 구비된다. 상기 반사 시트(350)는 상기 표시 패널(200) 방향으로 진행하지 않고 누설되는 광(L)을 반사시켜 상기 광(L)이 표시 패널(200) 방향으로 진행하도록 상기 광(L)의 경로를 변경한다. 그 결과, 상기 반사 시트(350)는 상기 표시 패널(200) 측으로 제공되는 광(L)의 양을 실질적으로 증가시킬 수 있다.
상기 고정 어셈블리(100)는, 탑 새시(110), 몰드 프레임(120) 및 바텀 새시(130)를 포함한다.
상기 탑 새시(110)는 상기 표시 패널(200)의 상부에 제공된다. 상기 탑 새시(110)는 상기 표시 패널(200)의 전면 가장자리를 지지하며, 상기 몰드 프레임(120)의 측면 또는 상기 바텀 새시(130)의 측면을 커버할 수 있다. 상기 탑 새시(110)에는 상기 표시 패널(200)의 표시 영역을 노출시키는 표시창(112)이 형성되어 있다.
상기 몰드 프레임(120)은 상기 표시 패널(200)의 가장자리에 따라 제공되어 상기 표시 패널(200)의 하부에서 상기 표시 패널(200)을 지지한다. 상기 몰드 프레임(120)은 대략 사각 고리 형상을 갖는다. 상기 몰드 프레임(120)은 단일 개수로 배치될 수 있으나 필요에 따라 복수로 배치되어 조립될 수 있다.
상기 바텀 새시(130)는 상기 백라이트 어셈블리(300) 하부에 제공되어, 상기 백라이트 어셈블리(300)의 구성 요소들을 수납한다.
상기한 구조를 갖는 표시 장치(1000)에서는, 상기 발광 유닛(330)에서 출사된 광(L)이 상기 도광판(320) 및 상기 광학 시트들(310)을 통과해 상기 표시 패널(200)로 제공된다. 상기 표시 패널(200)은 상기 광(L)을 투과시키거나 차단하여 상기 표시 패널(200)의 전면 방향으로 영상을 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 평면도이다. 도 7 및 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 단면도들이며, 도 9 및 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 11 및 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7, 도 9 및 도 11은 도 6의 발광 유닛을 Ⅱ-Ⅱ'으로 절단한 단면도이고, 도 8, 도 10 및 도 12는 도 6의 발광 유닛을 Ⅲ-Ⅲ'으로 절단한 단면도이다.
상기 발광 유닛(330)은, 하우징(332), 발광칩(334), 형광부(337) 및 렌즈(338)를 포함할 수 있다.
상기 하우징(332)은 전체적으로 육면체 구조를 가지며, 상방이 개방된 구조를 갖는다. 상기 하우징(332)을 상부에서 평면적으로 볼 때, 상기 하우징(332)은 장변 및 단변을 포함한다. 상기 하우징(332)의 장변은 x축 방향으로 연장되며, 상기 단변은 z축 방향으로 연장한다. 또한, 상기 하우징(332)은 상기 y축 방향을 높이 방향으로 갖는다.
상기 하우징(332)은 바닥부(332a) 및 상기 바닥부(332a)의 가장자리로부터 상방으로 돌출된 측벽들(332b)을 포함한다. 상기 하우징(332)은 상기 발광칩(334) 및 상기 렌즈(338)가 내부에 수용될 수 있도록 내부에 공간(G)을 가지며 상방이 개방된 형태로 마련된다. 상기 하우징(332)은 플라스틱과 같은 절연성 고분자로 형성될 수 있다. 예를 들면, 폴리프탈아미드(polyphthalamide, PPA)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
상기 하우징(332)의 바닥부(332a)는 그 중심에 개구(RS_O)를 가질 수 있다. 상기 바닥부(332a)는 사각 링 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 바닥부(332a)는 바닥면(RS)을 포함하며, 상기 바닥면(RS)은 상기 바닥부(332a)의 저면일 수 있다. 상기 바닥면(RS)은 xz 평면이다.
상기 개구(RS_O)에는 제1 전극(333) 및 제2 전극(336)이 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(333)은 상기 하우징(332)의 측벽들(332b) 중 하나에 삽입되어 체결되고, 상기 제2 전극(336)은 상기 하우징(332)의 측벽들(332b) 중 상기 하나와 마주하는 다른 하나에 삽입되어 체결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극들(133, 136)은 서로 전기적으로 분리된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 전극(333)의 면적이 상기 제2 전극(336)의 면적보다 실질적으로 클 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 전극(333)은 상기 하우징(332)의 바닥부(332a)에 배치되는 제1 부분(333a) 및 상기 하우징(332)의 측벽들(332b)에 삽입된 제2 부분(333b)을 포함한다. 상기 제2 부분(333b)은 상기 제1 부분(333a)으로부터 제1 단차부(333c)를 통해 연장될 수 있다. 상기 제2 부분(333b)이 상기 제1 부분(333a)보다 높게 배치된다. 상기 제2 전극(336)은 상기 하우징(332)의 바닥부(332a)에 배치되는 제3 부분(336a) 및 상기 하우징(332)의 측벽들(332b)에 삽입되는 제4 부분(336b)을 포함한다. 상기 제4 부분(336b)은 상기 제3 부분(336a)으로부터 제2 단차부(336c)를 통해 연장될 수 있다. 상기 제4 부분(336b)은 상기 제3 부분(336a)보다 높게 배치된다. 상기 제1 및 제3 부분들(333a, 336a)은 실질적으로 동일한 평면에 배치되며, 상기 제2 및 제4 부분들(333b, 336b)은 실질적으로 동일한 평면에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따라 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 하우징(332)의 측벽들(332b) 각각은 아래로 갈수록 실질적으로 넓어지는 폭을 가질 수 있다. 상기 각 하우징(332)의 측벽(332b)의 외벽은 수직면을 가지며, 상기 하우징(332)의 측벽(332b)의 내벽은 경사면(S)을 갖는다.
본 발명의 다른 측면에 따라 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 하우징(332)의 측벽들(332b) 각각은 위에서부터 아래까지 실질적으로 동일한 폭을 가질 수 있다. 상기 각 하우징(332)의 측벽(332b)의 외벽 및 내벽이 각각 수직면(V)을 갖는다.
상기 발광칩(334)은, 단색의 파장을 갖는 광(L)을 발광시키는 발광 다이오드일 수 있다. 상기 발광칩(334)은 상기 제1 전극(333) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광칩(334)은, 연결 와이어(335)에 의해 상기 제1 전극(333) 및 상기 제2 전극(336)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극들(333, 336)은 외부의 전원(도시되지 않음)과 연결될 수 있다. 상기 전원은 상기 발광칩(334)을 구동할 수 있도록 전압을 인가하는 역할을 한다.
상기 형광부(337)는 상기 발광칩(334)으로부터 발생된 광(L)의 파장을 변경시키며, 상기 발광칩(334)에 인접하게 배치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따라 도 6 내지 도 9를 참조하면, 상기 형광부(337)는 상기 발광칩(334)을 덮는 돔 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 형광부(337)는 상기 제1 전극(333)의 제1 부분(333a)과 상기 제2 전극(336)의 제3 부분(336a)을 덮으면서 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따라 도 10 및 11을 참조하면, 상기 형광부(337)는 상기 발광칩(334)의 상부면에 육면체 구조로 형성될 수 있다. 상기 형광부(337)은 상기 발광칩(334)보다 실질적으로 작은 크기를 가질 수 있다. 또한, 상기 형광부(337)는 상기 제1 및 제2 전극들(333, 336)과 접하지 않고, 상기 발광칩(334)과 상기 렌즈(338) 사이에 배치될 수 있다.
상기 렌즈(338)는 상기 하우징(332)의 개방된 상부를 덮는다. 상기 렌즈(338)는 실리콘 수지(silicone resin)와 같은 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 실리콘 수지로 이루어진 투명한 물질을 렌즈(338)라고 명명하고 있지만, 상기 렌즈(338)는 상기 하우징(332)의 개방된 상부를 덮으며, 상기 발광칩(334)이 배치된 하우징(332) 내부를 충진할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 상기 렌즈(338)를 xy 평면과 평행한 면으로 절단한 절단면을 보면, xz 평면을 기준으로 볼록한 구조(338a)를 갖는다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 xy 평면과 평행한 면으로 절단한 절단면에서 상기 렌즈(338)는 다수의 볼록한 부분들(338a)을 가질 수 있다. 본 실시예에서는 상기 렌즈(338)가 두 개의 볼록 부분들(338a)을 가지지만 본 발명에서 이것으로 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 렌즈(338)를 yz 평면과 평행한 면으로 절단한 절단면을 보면 xz 평면을 기준으로 오목한 구조(338b)를 갖는다. 본 실시예에서는 상기 렌즈(338)가 하나의 오목한 부분(338b)을 가지지만 본 발명에서 이것으로 한정하는 것은 아니다.
상기 렌즈(338)를 통과한 광(L)은 y축 방향으로 출사하여 상기 도광판(320)의 입사면(322)으로 조사된다. 상기 렌즈(338)를 통과한 광(L)은 상기 xy 평면과 평행한 면으로 제1 지향각(φ1)을 가지며, 상기 yz 평면과 평행한 면으로 상기 제1 지향각(φ1)보다 실질적으로 작은 제2 지향각(φ2)을 가질 수 있다. 상기 제1 지향각(φ1)은 약 120°내지 150°범위를 가지며, 상기 제2 지향각(φ2)은 90°내지 100°범위를 갖는다.
상기 렌즈(338)를 통과한 광(L)이 상기 xy평면과 평행한 면으로 약 120°내지 150°범위의 제1 지향각(φ1)을 가짐으로써, 상기 도광판(320)의 입사면(322)에 핫 스팟이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 다수의 발광 유닛들(330)은 상기 지지대(340) 상에 x축 방향으로 소정 간격 이격되어 배치되고, 상기 입사면(322)은 x축 방향을 장변 방향으로 갖는다. 상기 다수의 발광 유닛들(330)로부터 발생된 광(L)은 y축 방향으로 상기 입사면(322)으로 조사되며, xy 평면과 평행한 면에서 제1 지향각(φ1)을 갖는다. 도 2를 참조하면, 상기 발광 유닛들(330)의 xy 평면과 평행한 면으로 충분한 제1 지향각(φ1)을 가짐으로써, 상기 발광 유닛들(330) 중 하나로부터 상기 입사면으로 조사된 광(L)의 일단과, 상기 하나와 인접한 발광 유닛(330)으로부터 상기 입사면으로 조사된 광(L)의 일단이 접할 수 있다. 따라서, 상기 입사면(322)으로 광(L)이 조사되지 않은 부분 즉, 핫 스팟의 생성을 억제할 수 있다.
더불어, 상기 렌즈(338)를 통과한 광(L)이 yz 평면과 평행한 면 방향으로 90°내지 100°범위의 제2 지향각(φ2)을 가짐으로써, 상기 도광판(320)의 입사면으로 조사되는 광(L)을 낭비하지 않으며, 상기 도광판(320)의 입사면(322)으로 조사되는 광(L)의 양을 증가시킬 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 입사면(322)은 z축 방향을 두께 방향으로 갖는다. 상기 발광 유닛(330)으로부터 발생된 광(L)은 y축 방향으로 상기 입사면(322)으로 조사되며, yz 평면과 평행한 면에서 제2 지향각(φ2)을 갖는다. 도 3을 참조하면, 상기 발광 유닛(330)이 yz 평면과 평행한 면에서 제2 지향각(φ2)을 갖는 광(L)을 발광함으로써, 상기 입사면(322)의 두께와 실질적으로 동일한 폭 또는 실질적으로 작은 폭으로 상기 입사면(322)에 광(L)이 조사된다. 따라서, 상기 도광판(320)의 입사면(322)으로 조사되는 광(L)을 낭비하지 않으며, 상기 입사면(322)으로 조사되는 광(L)의 양을 증가시킬 수 있다.
(발광 유닛의 제조 방법)
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 발광 유닛의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13을 참조하면, 제1 전극(333) 및 제2 전극(336)에 각각 전기적으로 연결된 발광칩(334) 및 형광부(337)가 형성된 단위체를 몰딩 구조체(2000)에 배치한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 발광칩(334)은 상기 제1 전극(333) 상에 배치되며, 상기 제1 전극(333) 및 상기 제2 전극(336)에 각각 연결 와이어(335)로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 연결 와이어들(335)로 전기적으로 연결된 발광칩(334) 상에 형광부(337)를 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 형광부(337)가 상기 제1 및 제2 전극들(133, 136)을 부분적으로 덮는 돔 형상을 가지만, 본 발명에서 상기 형광부(337)의 형상을 한정하는 것은 아니다.
상기 몰딩 구조체(2000)는 상기 제1 및 제2 전극들(133, 136)의 하면의 구조에 대응되는 하부 몰딩부(M1) 및 상기 하부 몰딩부(M1)와 분리된 상부 몰딩부(M2)를 포함한다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 상부 몰딩부(M2)는 xy 평면과 평행한 면으로 절단하면 볼록한 구조(338a)를 가지며 yz 평면과 평행한 면으로 절단하면 오목한 구조(338b)를 가질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 전극(333), 상기 제2 전극(336), 상기 발광칩(334) 및 상기 형광부(337)를 포함하는 단위체가 수평 방향으로 다수 개 연결되며, 상기 다수 개의 단위체들이 상기 몰딩 구조체(2000) 내에 배치될 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 몰딩 구조체(2000) 내로 렌즈용 화합물을 주입한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 렌즈용 화합물은 실리콘 수지와 같은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 상기 주입된 렌즈용 화합물은 상기 몰딩 구조체(2000)와 상기 형광부(337) 사이의 공간에 완전하게 충진된다. 따라서, 상기 몰딩 구조체(2000)의 상부 몰딩부(M2)의 구조에 대응되는 렌즈(338)가 상기 형광부(337) 상에 형성될 수 있다.
이처럼 트랜스퍼 몰딩(transfer molding) 방법으로 렌즈를 형성함으로써, 몰딩 구조체의 구조에 따라 렌즈의 형상이 결정되고, 추가적인 식각 또는 증착 없이 렌즈를 형성할 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 렌즈용 화합물을 경화하여 렌즈(338)를 완성하고 상기 몰딩 구조체(2000)를 상기 발광 유닛(330)으로부터 제거한다.
본 발명의 일 측면에 따라 상기 다수의 단위체들이 수평 방향으로 서로 연결된 경우, 상기 단위체들을 절단하는 공정을 더 수행할 수 있다.
이로써, 상기 제1 전극(333), 상기 제2 전극(336), 상기 발광칩(334), 상기 형광부(337) 및 상기 렌즈(338)를 포함하는 발광 유닛(330)을 완성할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 상기 렌즈(338)의 구조는 단순히 상기 몰딩 구조체(2000)의 상부 몰딩부(M2)의 구조 변경으로 용이하게 구현할 수 있다. 따라서, 광(L) 성능이 우수한 발광 유닛(330)의 제작이 비용적으로 기술적으로 용이하게 수행될 수 있다.
(실험예)
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 발광 유닛의 지향각들을 나타내는 그래프이다.
하우징(332), 발광칩(334) 및 렌즈(338)를 포함하는 발광 유닛(330)을 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 제조하였다. 상기 렌즈(338)는 xy 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 하우징(332)의 xz 평면을 기준으로 볼록한 구조(338a)를 가지며, 상기 yz 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 오목한 구조(338b)를 갖도록 형성되었다.
도 16을 참조하면, 상기 렌즈(338)를 통과한 광이 상기 xy 평면과 평행한 면으로 약 120°내지 약 150°의 제1 지향각(φ1)을 가지며, 상기 yz 평면과 평행한 면으로 약 90°내지 100°의 제2 지향각(φ2)을 갖는 것이 확인되었다.
상기 렌즈(338)를 통과한 광이 상기 xy 평면과 평행한 면으로 제1 지향각(φ1)을 가짐으로써, 다수의 발광 유닛들(330)이 상기 x축 방향으로 이격되어 배치될 경우, 상기 다수의 발광 유닛들(330) 사이로 광이 조사되지 않는 핫 스팟 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기 렌즈(338)를 통과한 광이 상기 yz 평면과 평행한 면으로 제2 지향각(φ2)을 가짐으로써, 상기 y축 방향으로 이격되어 배치된 도광판(320)으로 조사되는 광의 양을 증가시킬 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1000: 표시 장치 100: 고정 어셈블리
200: 표시 패널 300: 백라이트 어셈블리
320: 도광판 322: 입사면
330: 발광 유닛 332: 하우징
333: 제1 전극 334: 발광칩
336: 제2 전극 337: 형광부
338: 렌즈

Claims (19)

  1. xz 평면을 바닥면으로 가지며, 상기 바닥면의 중심에 단일의 개구부가 정의되고, 상기 바닥면에 대향하는 상부가 개방된 하우징;
    상기 바닥면에 배치되며 광을 발생시키는 발광칩;
    서로 이격되어 상기 바닥면에 배치되어 상기 발광칩에 연결되고, 상기 바닥면의 상기 개구부에 의해 저면이 노출되는 제1 전극 및 제2 전극; 및
    상기 하우징의 개방된 상부를 덮으며, xy 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 볼록한 구조를 가지며, yz 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 오목한 구조를 갖는 렌즈를 포함하는 발광 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈를 통과한 광은, 상기 xy 평면과 평행한 면에서 제1 지향각을 가지며 상기 yz 평면과 평행한 면에서 상기 제1 지향각보다 작은 제2 지향각을 갖는 발광 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 렌즈는, 상기 xy 평면과 평행한 면으로 절단한 면에서 다수의 볼록한 부분들을 갖는 발광 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 지향각은 120°내지 150°범위를 가지며,
    상기 제2 지향각은 90°내지 100°범위를 갖는 발광 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 바닥면의 단부로부터 상방으로 돌출된 측벽들을 더 포함하는 발광 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각 측벽은,
    위로 갈수록 좁아지는 폭을 가지며,
    상기 발광칩을 마주하며 상기 바닥면에 대하여 경사를 갖는 내면을 포함하는 발광 유닛.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 각 측벽은,
    상기 발광칩을 마주하며 상기 바닥면에 대하여 수직인 내면을 포함하는 발광 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는,
    상기 발광칩이 배치된 하우징 내부를 충진하는 발광 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발광칩과 상기 제1 및 제2 전극들을 각각 전기적으로 연결하는 연결 와이어를 더 포함하는 발광 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발광칩 및 상기 연결 와이어를 덮으며, 상기 발광칩으로부터 발생된 광의 파장을 변경시키는 형광부를 더 포함하는 발광 유닛.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발광칩의 상면에 실장되고 상기 발광칩의 상면보다 작은 크기를 가지며, 상기 발광칩으로부터 발생된 광의 파장을 변경시키는 형광부를 더 포함하는 발광 유닛.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는 실리콘 수지(silicone resin)를 포함하는 발광 유닛.
  13. x축 방향으로 연장되는 평판 형상의 지지대;
    상기 지지대 상에, 상기 x축 방향으로 서로 이격되어 배치되어 y축 방향으로 광을 출사하는 다수의 발광 유닛들; 및
    상기 다수의 발광 유닛들과 상기 y축 방향으로 이격되어 배치되는 도광판을 포함하되,
    상기 다수의 발광 유닛들 각각은,
    상기 지지대 상에 배치되고 xz 평면을 바닥면으로 가지며, 상기 바닥면의 중심에 단일의 개구부가 정의되고, 상기 바닥면에 대향하는 상부가 개방된 하우징;
    상기 바닥면에 배치되며 광을 발생시키는 발광칩;
    서로 이격되어 상기 바닥면에 배치되어 상기 발광칩에 연결되고, 상기 바닥면의 상기 개구부에 의해 저면이 노출되는 제1 전극 및 제2 전극; 및
    상기 발광칩 상에 배치되어, xy 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 xz 평면을 기준으로 볼록한 구조를 가지며, yz 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 오목한 구조를 갖는 렌즈를 포함하는 백라이트 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 렌즈를 통과한 광은 상기 xy 평면과 평행한 면에서 제1 지향각을 가지며, 상기 yz 평면과 평행한 면에서 상기 제1 지향각보다 작은 제2 지향각을 갖는 백라이트 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 도광판은,
    상기 다수의 발광 유닛들과 마주하는 입사면을 포함하되,
    상기 입사면은 x축 방향을 장변 방향으로, z축 방향을 두께 방향으로 갖는 백라이트 어셈블리.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 지향각은 120°내지 150°범위를 가지며,
    상기 제2 지향각은 90°내지 100°범위를 갖는 백라이트 어셈블리.
  17. 서로 이격되어 배치된 제1 및 제2 전극에 각각 전기적으로 연결된 발광칩 및 형광부가 형성된 단위체를 마련하는 단계;
    상기 단위체에 몰딩 구조체를 배치하는 단계;
    상기 몰딩 구조체 및 상기 단위체 사이에 렌즈용 화합물을 주입하는 단계; 및
    상기 렌즈용 화합물을 경화하여 렌즈를 완성하는 단계; 및
    상기 렌즈를 하우징에 수납하는 단계를 포함하되,
    상기 렌즈는 xy 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 xz 평면을 기준으로 볼록한 구조를 가지며, yz 평면과 평행한 면으로 절단한 면이 상기 xz 평면을 기준으로 오목한 구조를 가지고,
    상기 하우징은 xz 평면을 바닥면으로 가지며, 상기 바닥면의 중심에 단일의 개구부가 정의되고, 상기 바닥면에 대향하는 상기 하우징의 상부가 개방되며,
    상기 발광칩 및 상기 제1 및 제2 전극은 상기 바닥면에 배치되고, 상기 렌즈는 상기 하우징의 개방된 상부를 덮으며, 상기 제1 및 제2 전극의 저면은 상기 바닥면의 상기 개구부에 의해 노출되는 발광 유닛의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 몰딩 구조체를 상기 렌즈로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 발광 유닛의 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 단위체를 다수 개일 수 있으며, 상기 다수의 단위체들이 상기 몰딩 구조체 내에 배치되는 발광 유닛의 제조 방법.
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