KR102042459B1 - 라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 라이트 유닛은, 모듈 기판, 상기 모듈 기판의 제1면에 배열된 복수의 발광 소자; 적어도 한 측면에 상기 복수의 발광 소자에 대응되는 도광판; 상기 복수의 발광 소자 중 적어도 하나가 삽입되는 삽입 홀을 갖고, 상기 도광판의 한 측면과 상기 모듈 기판 사이에 배치된 스톱퍼; 상기 스톱퍼 및 상기 모듈 기판을 결합시키는 결합 부재; 및 상기 도광판 아래에 배치된 바텀 커버를 포함하며, 상기 스톱퍼는 상기 발광 소자의 두께보다 두꺼운 두께를 포함한다.

Description

라이트 유닛{LIGHT UNIT}
실시 예는 라이트 유닛에 관한 것이다.
정보처리 기술이 발달함에 따라서, LCD, PDP 및 AMOLED 등과 같은 표시장치들이 널리 사용되고 있다. 이러한 표시장치들 중 LCD는 영상을 표시하기 위해서, 광을 발생시킬 수 있는 라이트 유닛을 필요로 한다.
발광 모듈은 복수의 발광 소자를 기판 상에 탑재하고, 커넥터를 통해 외부 전원을 공급하여 상기 복수의 발광 소자의 구동을 제어하게 된다.
실시 예는 도광판에 의해 전달되는 충격으로부터 발광 소자를 보호할 수 있는 스톱퍼를 갖는 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 도광판의 적어도 한 측면과 모듈 기판 사이에 발광 소자의 두께보다 두꺼운 스텁퍼를 갖는 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 도광판과 모듈 기판 사이에 복수의 발광 소자 중 적어도 하나가 삽입되는 구멍을 갖는 스톱퍼를 포함하는 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 라이트 유닛은, 모듈 기판; 상기 모듈 기판의 제1면에 배열된 복수의 발광 소자; 적어도 한 측면에 상기 복수의 발광 소자에 대응되는 도광판; 상기 복수의 발광 소자 중 적어도 하나가 삽입되는 삽입 홀을 갖고, 상기 도광판의 한 측면과 상기 모듈 기판 사이에 배치된 스톱퍼; 상기 스톱퍼 및 상기 모듈 기판을 결합시키는 결합 부재; 및 상기 도광판 아래에 배치된 바텀 커버를 포함하며, 상기 스톱퍼는 상기 발광 소자의 두께보다 두꺼운 두께를 포함한다.
실시 예는 발광 소자가 파손되는 문제를 방지할 수 있다.
실시 예는 발광 소자를 갖는 라이트 유닛의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자를 갖는 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 모듈 기판과 스톱퍼의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 모듈 기판과 스톱퍼의 결합 평면도이다.
도 4는 도 1의 바텀 커버의 제1측면부, 모듈 기판 및 스톱퍼의 결합 측 단면도이다.
도 5는 제2실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 바텀 커버의 제1측면부와 모듈 기판의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 바텀 커버의 제1측면부와 모듈 기판의 결합 평면도이다.
도 8은 제3실시 예에 따른 라이트 유닛을 나타낸 측 단면도이다.
도 9는 도 8의 방열 플레이트, 모듈 기판 및 스톱퍼의 분해 사시도이다.
도 10은 제4실시 예에 따른 라이트 유닛을 나타낸 측 단면도이다.
도 11 내지 도 13은 실시 예에 따른 스톱퍼와 모듈 기판의 결합 예를 비교한 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 스톱퍼의 삽입 홀을 변형한 예이다.
도 15는 실시 예에 따른 모듈 기판의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 15의 모듈 기판의 발광 소자들이 삽입된 스톱퍼를 나타낸 도면이다.
도 17은 실시 예에 따른 발광 소자의 일 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자의 발광 칩의 일 예를 나타낸 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상/위(on)"에 또는 "아래/하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"과 "아래/하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 제1실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 모듈 기판과 스톱퍼의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 모듈 기판과 스톱퍼의 결합 평면도이고, 도 4는 도 1의 바텀 커버의 제1측면부, 모듈 기판 및 스톱퍼의 결합 측 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 표시 장치(100)는 영상이 디스플레이되는 표시 패널(10)과, 상기 표시 패널(10)에 광을 제공하는 라이트 유닛(20)을 포함한다.
상기 라이트 유닛(20)은 상기 표시 패널(10)에 면 광원을 제공하는 도광판(70)과, 누설 광을 반사하는 반사 부재(45)와, 상기 도광판(70)의 에지 영역에서 광을 제공하는 발광 소자(34)와, 상기 발광 소자(34)가 탑재된 모듈 기판(32)과, 상기 모듈 기판(32)과 도광판(70) 사이에 배치된 스톱퍼(50), 및 표시 장치(100)의 하측 외관을 형성하는 바텀 커버(40)를 포함한다.
도시하지 않았으나, 상기 표시 장치(100)는 상기 표시 패널(10)을 하측에서 지지하는 패널 서포터와, 상기 표시 장치(100)의 테두리를 형성하며 상기 표시 패널(10)의 둘레를 감싸서 지지하는 탑 커버를 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(10)은 상세히 도시되지는 않았지만, 일례를 들면, 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 결합된 하부 기판 및 상부 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다. 상기 하부 기판에는 다수의 게이트 라인과 상기 다수의 게이트 라인과 교차하는 다수의 데이터 라인이 형성되며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차영역에 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)가 형성될 수 있다. 상기 상부 기판에는 컬러필터들이 형성될 수 있다. 상기 표시 패널(10)의 구조는 이에 한정되지는 않으며, 상기 표시 패널(10)은 다양한 구조를 가질 수 있다. 다른 예를 들면, 상기 하부 기판은 박막 트랜지스터뿐만 아니라 컬러필터를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 표시 패널(10)은 상기 액정층을 구동하는 방식에 따라 다양한 형태의 구조로 형성될 수 있다.
도시하지 않았으나, 상기 표시 패널(10)의 가장자리에는 게이트 라인에 스캔신호를 공급하는 게이트 구동 PCB(gate driving printed circuit board)와, 데이터 라인에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 PCB(data driving printed circuit board)가 구비될 수 있다.
상기 표시 패널(10)의 위 및 아래 중 적어도 한 곳에는 편광 필름(미도시)이 배치될 수도 있다. 상기 표시 패널(10)의 아래에는 광학 시트(60)가 배치되며, 상기 광학 시트(60)는 상기 라이트 유닛(20)에 포함될 수 있으며, 적어도 한 장의 프리즘 시트 또는/및 확산 시트를 포함할 수 있다. 상기 광학 시트(60)는 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 확산 시트는 입사된 광을 고르게 확산시켜 주며, 상기 확산된 광은 프리즘 시트에 의해 표시 패널로 집광될 수 있다. 여기서, 상기 프리즘 시트는 수평 또는/및 수직 프리즘 시트, 한 장 이상의 조도 강화 시트 등을 이용하여 선택적으로 구성할 수 있다. 상기 광학 시트(60)의 종류나 개수 등은 실시 예의 기술적 범위 내에서 추가 또는 삭제될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 라이트 유닛(20)에는 발광 소자(34)가 탑재된 적어도 하나의 모듈 기판(32)이 배치될 수 있다. 이러한 모듈 기판(32)의 개수는 표시 패널(10)의 사이즈나 발광 소자(34)의 휘도에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 모듈 기판(32)의 제1면에는 복수의 발광 소자(34)가 배열되며, 상기 복수의 발광 소자(34)는 미리 정해진 간격으로 배열될 수 있다. 상기 모듈 기판(32)의 제1면에는 복수의 삽입 홀(51)을 갖는 스톱퍼(50)가 결합되며, 상기 스톱퍼(50)의 삽입 홀(51)에는 상기 발광 소자(34)가 삽입된다. 상기 모듈 기판(32) 및 발광 소자(34)는 발광 모듈로 정의할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 2 및 도 3과 같이, 상기 스톱퍼(50)는 복수의 삽입 홀(51)을 포함하며, 상기 복수의 삽입 홀(51) 각각에는 적어도 하나의 발광 소자(34)가 삽입된다. 여기서, 상기 스톱퍼(50)는 상기 발광 소자(34)의 두께보다 두꺼운 두께를 갖고 있어, 상기 발광 소자(34)가 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 삽입 홀(51)의 크기는 상기 발광 소자(34)의 크기보다 크게 형성될 수 있으며, 상기 삽입 홀(51)과 발광 소자(34) 사이의 갭은 0.01mm 이상일 수 있다. 또한 상기 삽입 홀(51)은 상기 발광 소자(34)의 광 지향각에 영향을 주지 않을 정도의 너비로 형성될 수 있으며, 상기 스톱퍼(50)의 두께는 상기 발광 소자(34)의 두께보다 두껍고 상기 발광 소자(34)의 광 지향각을 고려하여 형성될 수 있다. 여기서, 상기 삽입 홀(51)과 발광 소자(34)는 일대일 이상으로 결합되며, 상기 삽입 홀(51)의 최소 크기는 1개의 단위의 발광 소자(34)가 삽입되는 크기로 형성될 수 있다.
상기 스톱퍼(50)의 재질은 비 금속 재질 또는 금속 재질을 포함하며, 상기 비 금속 재질은 실리콘, 에폭시, 또는 PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate) 및 PEN(polyethylene naphtha late) 수지 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 금속 재질은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 탄탈룸(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 스테인레스 중 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 스톱퍼(50)가 수지 재질인 경우, 상기 도광판(70)과 동일한 재질이거나, 상기 도광판(70)과의 굴절률 차이가 0.2 이하인 물질로 형성될 수 있다. 이러한 수지 재질의 스톱퍼(50)은 도광판(70)의 팽창에 대해 버퍼 역할을 할 수 있다.
상기 스톱퍼(50)가 금속 재질인 경우, 상기 도광판(70)의 팽창 방향이 상기 발광 소자(34)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라 상기 발광 소자(34)에 전달되는 외부 충격을 제거할 수 있다. 또한 모듈 기판(32) 상에 도트 형태의 스톱퍼를 배치한 경우, 상기 스톱퍼가 밀리면 패드에 영향을 주어 점등 불량이 발생될 수 있고, 상기 스톱퍼가 파손되면 발광 소자까지 충격이 전달되는 문제가 발생될 수 있다. 실시 예의 스톱퍼(50)는 상기 발광 소자(34)의 두께보다 두꺼운 두께를 갖고 상기 도광판(70)의 팽창 면과 대면하게 되므로, 발광 소자(34)에 전달되는 충격을 차단할 수 있다.
도 3과 같이, 상기 스톱퍼(50)의 길이(D1)는 양 끝단의 발광 소자 간의 간격(D2)보다 더 길게 배치되어, 상기 발광 소자(34)를 보호할 수 있다. 또한 상기 스톱퍼(50)의 너비(D3)는 상기 모듈 기판의 너비와 동일한 너비이거나 다른 너비일 수 있으며, 예컨대 상기 삽입 홀(51)보다는 넓은 너비로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 3과 같이, 상기 발광 소자(34)가 탑재된 모듈 기판(32)은 바텀 커버(40)의 측면 중 제1측면부(42)의 내측에 배치되고, 상기 모듈 기판(32)의 제1면에는 상기 스톱퍼(50)가 결합된다. 상기 모듈 기판(32) 및 스톱퍼(50)는 상기 바텀 커버(40)의 제1측면부(42)에서 상기 도광판(70)의 한 측면과 대응되게 배치된다.
상기 바텀 커버(40)의 제1측면부(42), 상기 모듈 기판(32) 및 상기 스톱퍼(50)에는 복수의 나사 구멍(52)를 포함할 수 있으며, 상기 복수의 나사 구멍(52)에는 결합 부재(47)가 결합되며, 상기 결합 부재(47)는 도 4와 같이, 바텀 커버(40)의 제1측면부(42)에 모듈 기판(32) 및 스톱퍼(50)를 고정시켜 준다. 상기 결합 부재(47)의 일부(47A)는 상기 스톱퍼(50)의 일부까지 결합될 수 있으며, 이러한 결합 부재(47)는 나사를 포함한다.
상기 모듈 기판(32)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판을 포함할 수 있다. 상기 모듈 기판(32)은 에폭시 기판(예: FR-4 기판)과 같은 수지계 기판을 적용할 수 있다. 상기 발광 소자(34)가 탑재된 모듈 기판(32)은 바텀 커버(40)의 서로 다른 측면부에 배치될 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 모듈 기판(32)에는 커넥터가 설치될 수 있다 상기 커넥터는 상기 모듈 기판(32)의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 발광 소자(34)는 소정 피치(Pitch)로 상기 도광판(70)의 적어도 한 측면 예컨대, 입광부 방향(Z)를 따라 대응되게 배열된다. 상기 복수의 발광 소자(34) 중 적어도 하나는 적어도 한 컬러 예컨대, 백색, 적색, 녹색, 및 청색 중 적어도 하나를 발광하게 된다. 실시 예는 적어도 한 컬러의 광을 발광하는 발광 소자(34)를 이용하거나 복수의 컬러를 발광하는 발광 소자(34)들을 조합하여 이용할 수 있다. 상기 복수의 발광 소자(34)는 백색 LED이거나, 적색/녹색/청색 LED들이 혼합되어 배열되거나, 백색/적색/녹색/청색 LED들이 혼합되어 배열될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(34)는 Ⅲ족-V족 화합물 반도체를 이용한 발광 칩과 상기 발광 칩을 보호하는 몰딩 부재를 포함할 수 있다. 상기 몰딩 부재에는 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩은 가시 광선 대역부터 자외선 대역의 광 중에서 선택적인 피크 파장을 발광할 수 있다.
상기 발광 소자(34)는 적어도 한 열로 배치될 수 있으며, 일정한 간격 또는 불규칙한 간격으로 배열될 수도 있다. 상기 발광 소자(34)는 상기 모듈 기판(32)에 전기적으로 연결되며, 상기 모듈 기판(32)의 회로 패턴에 의해 직렬, 병렬, 직-병렬 혼합 방식 중 적어도 하나로 연결될 수 있다.
상기 도광판(70)의 적어도 한 측면(즉, 입광부)에는 상기 복수의 발광 소자(34)로부터 발생된 광이 입사된다. 상기 도광판(70)은 면 광원이 발생되는 상면, 상면의 반대측 하면, 적어도 네 개의 측면들을 포함하는 다각형 형상으로 형성될 수 있다. 상기 도광판(70)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthalate), PC(poly carbonate) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판(70)은 압출 성형법에 의해 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(70)의 상면 또는/및 하면에는 반사 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 반사 패턴은 소정의 패턴 예컨대, 반사 패턴 또는/및 프리즘 패턴으로 이루어져 입사되는 광을 반사 또는/및 난반사 시킴으로써, 광은 상기 도광판(70)의 전 표면을 통해 균일하게 조사될 수 있다. 상기 도광판(70)의 하면은 반사 패턴으로 형성될 수 있으며, 상기 상면은 프리즘 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 도광판(70)의 내부에는 산란제가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(70)의 하부에는 반사 부재(45)가 구비될 수 있다. 상기 반사 부재(45)는 상기 도광판(70)의 하부로 진행하는 광을 표시 패널 방향으로 반사시켜 주게 된다. 상기 라이트 유닛(20)은 상기 도광판(70)의 하부로 누설된 광을 상기 반사 부재(45)에 의해 상기 도광판(70)에 재 입사시켜 주므로 광 효율의 저하, 광 특성의 저하 및 암부 발생 등의 문제를 방지할 수 있다. 상기 반사 부재(45)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(45)는 상기 바텀 커버(40)의 상면에 형성된 반사층일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(40)는 상부가 개방된 수납부(41)를 포함하며, 상기 수납부(41)에는 모듈 기판(32), 스톱퍼(50), 광학 시트(60), 도광판(70) 및 반사 부재(45)가 수납될 수 있다. 상기 바텀 커버(40)는 방열 효율이 높은 금속 예컨대, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 탄탈룸(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb) 및 상기 이들의 선택적인 합금 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 바텀 커버(40)의 수납부(41)에는 반사 부재(45), 도광판(70), 광학 시트(60)가 순차적으로 적층될 수 있다. 실시 예의 라이트 유닛(20)은 발광 소자(34)로부터 방출된 열에 의해 도광판(70)이 팽창하게 되며, 상기 도광판(70)이 수평 방향으로 팽창한 경우, 상기 발광 소자(34)가 배열된 방향으로 팽창하게 된다. 이때 스톱퍼(50)는 상기 도광판(70)이 상기 발광 소자(34)에 접촉되는 것을 차단할 수 있다.
도 5는 제2실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 바텀 커버의 제1측면부와 모듈 기판의 분해 사시도이며, 도 7은 도 6의 바텀 커버의 제1측면부와 모듈 기판의 결합 평면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 표시 장치(101)의 라이트 유닛(20)은 표시 패널(10)에 면 광원을 제공하는 도광판(70)과, 누설 광을 반사하는 반사 부재(45)와, 상기 도광판(70)의 에지 영역에서 광을 제공하는 발광 소자(34)와, 상기 발광 소자(34)가 탑재된 모듈 기판(32)과, 상기 모듈 기판(32)과 도광판(70) 사이에 배치된 제1측면부(42)를 갖는 바텀 커버(40)를 포함한다.
도 6 및 도 7과 같이, 바텀 커버(40)의 측면 중에서 상기 도광판(70)의 한 측면과 대응되는 제1측면부(42)에는 복수의 삽입 홀(44)이 형성되며, 상기 제1측면부(42)의 외측에는 모듈 기판(32)가 배치된다. 상기 모듈 기판(32)에 탑재된 발광 소자(34)는 상기 삽입 홀(44)에 각각 삽입된다. 그리고 상기 제1측면부(42) 및 상기 모듈 기판(32)에 형성된 나사 구멍(52)을 통해 결합 부재로 결합하여, 상기 모듈 기판(32)을 제1측면부(42)의 외 측면에 고정시켜 준다. 상기 제1측면부(42)는 상기 도광판(70)과 상기 모듈 기판(32) 사이에 상기 발광 소자(34)의 두께보다 두꺼운 두께로 형성되어, 상기 도광판(70)의 팽창에 의한 상기 발광 소자(34)에 전달되는 충격을 차단할 수 있다. 상기 제1측면부(42)는 스톱퍼로 기능하게 된다.
도 8은 제3실시 예에 따른 라이트 유닛을 나타낸 측 단면도이며, 도 9는 도 8의 방열 플레이트, 모듈 기판 및 스톱퍼의 분해 사시도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예의 구성을 참조하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 바텀 커버(40)의 제1측면부(42) 및 바닥부(41A)에는 방열 플레이트(36)가 결합되며, 상기 방열 플레이트(36) 상에는 도광판(70)과 대응되도록 모듈 기판(32) 및 스톱퍼(50)가 결합된다.
상기 방열 플레이트(36)는 제1프레임부(36-1) 및 제2프레임부(36-2)를 포함한다. 상기 제1프레임부(36-1)는 상기 도광판(70)의 제1측면과 대응되며 상기 모듈 기판(32)이 결합되며, 상기 제2프레임부(36-2)는 상기 도광판(70)의 하면과 대응되며 상기 제1프레임부(36-1)로부터 절곡된다. 상기 제2프레임부(36-2)는 상기 제1프레임부(36-1)로부터 거의 수직하거나 경사진 각도의 범위(예: 70~110?)로 배치될 수 있다.
상기 모듈 기판(32)은 상기 방열 플레이트(36)의 제1프레임부(36-1)에 결합되고, 상기 모듈 기판(32)에 배치된 복수의 발광 소자(34)는 스톱퍼(50)의 삽입 홀(51)에 삽입된다. 이러한 구성은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
상기 방열 플레이트(36)의 제1프레임부(36-1)는 상기 모듈 기판(32)이 접촉됨으로써, 상기 복수의 발광 소자(34)로부터 발생된 열을 방열하게 된다. 도 9와 같이, 상기 제2프레임부(36-2)의 너비(L2) 또는 체적은 상기 제1프레임부(36-1)의 너비(L1) 또는 체적보다 더 길거나 크게 형성되어, 발광 모듈(30)의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 방열 플레이트(36)는 금속 플레이트로 형성될 수 있으며, 그 재질은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 탄탈룸(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 스테인레스 중 적어도 하나 또는 선택된 금속의 합금을 포함하며, 예컨대 방열 효율이 좋은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방열 플레이트(36)의 두께는 0.5mm 이상일 수 있으며, 예컨대 0.6mm~1mm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 제1프레임부(36-1)와 상기 제2프레임부(36-2)의 두께는 동일한 두께이거나, 서로 다른 두께로 형성될 수 있다.
상기 방열 플레이트(36)의 제1프레임부(36-1)는 상기 바텀 커버(40)의 제1측면부(42)에 접착 부재(7)로 접착될 수 있다. 상기 방열 플레이트(36)의 제1프레임부(36-1)는 접착 부재가 아닌 나사와 같은 결합 부재로 바텀 커버(40)의 제1측면부(42)에 결합될 수 있다.
상기 바텀 커버(40)의 바닥부(41A)에는 상기 제2프레임부(36-2)와 대응되는 크기의 오목부(41B)가 배치된다. 상기 제2프레임부(36-2)는 상기 오목부(41B)에 접착 부재(5)로 부착된다. 상기 오목부(41B)는 상기 제2프레임부(36-2)의 두께 정도의 깊이와 상기 제2프레임부(36-2)의 너비 정도의 너비를 갖고 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 실시 예는 바텀 커버(40)의 바닥부(41A) 중 제1측면부(42)로부터 절곡된 부분에 오목부(41B)를 배치한 예를 설명하였으나, 상기 바닥부(41A)에는 오목부(41B)가 형성되지 않을 수 있다.
상기 모듈 기판(32)은 상기 방열 플레이트(36)의 제2프레임부(36-2)로부터 이격되게 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 방열 플레이트(36)의 제2프레임부(36-2)의 너비는 상기 모듈 기판(32)의 너비보다 더 넓게 형성될 수 있으며, 5mm 이상의 너비 예컨대, 6~20mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1프레임부(36-1)의 상단은 상기 모듈 기판(32)의 상단과 동일한 평면 상에 배치되거나, 더 높게 배치될 수 있다.
여기서, 상기 방열 플레이트(36)의 절곡을 위해, 상기 제1프레임부(36-1)와 상기 제2프레임부(36-2)의 경계 라인에는 구멍(362)이 형성되며, 상기 구멍(362)은 하나 또는 복수로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 바텀 커버(40)의 제1측면부(42), 방열 플레이트(36)의 제1프레임부(36-1), 모듈 기판(32) 및 스톱퍼(50)에는 나사 구멍(52)이 형성될 수 있으며, 상기 나사 구멍(52)를 통해 나사와 같은 결합 부재(미도시)로 결합시켜 줄 수 있다.
도 10은 제4실시 예에 따른 라이트 유닛을 나타낸 측 단면도이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1 및 제3실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 10을 참조하면, 방열 플레이트(36)는 제1프레임부(36-1) 및 제2프레임부(36-2)를 포함하며, 상기 바텀 커버(40)의 제1측면부(42)과 상기 제1프레임부(36-1) 사이에 모듈 기판(42)이 배치된다.
상기 바텀 커버(40)의 제1측면부(42)에는 모듈 기판(32)가 접착 부재(8)로 접착되며, 상기 모듈 기판(32)과 도광판(70) 사이에는 방열 플레이트(36)의 제1프레임부(36-1)가 배치된다. 상기 방열 플레이트(36)의 제1프레임부(36-1)는 복수의 삽입 홀(38)을 갖고, 상기 각 삽입 홀(38)에는 발광 소자(34)가 각각 삽입된다. 상기 제1프레임부(36-1)는 상기 발광 소자(34)의 두께보다 두꺼운 두께로 형성되어, 상기 도광판(70)이 상기 발광 소자(34)에 접촉되는 것을 차단하게 된다. 상기 제1프레임부(36-1)는 스톱퍼로 기능하게 된다.
상기 바텀 커버(40)의 바닥부(41A)에는 방열 플레이트(36)의 제2프레임부(36-2)가 배치되며, 상기 제2프레임부(36-2)는 상기 제1프레임부(36-1)로부터 거의 수직하거나 경사진 각도의 범위(예: 70~110?)로 배치될 수 있다. 상기 제2프레임부(36-2)는 상기 바텀 커버(40)의 바닥부(41A)에 형성된 오목부(41B)에 접착 부재(5)로 부착될 수 있다.
도 11 내지 도 13은 실시 예에 따른 스톱퍼와 모듈 기판의 결합 예를 비교한 도면이다. 후술되는 스톱퍼는 상기에 개시된 스톱퍼에 적용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 스톱퍼(90)의 삽입 홀(91)는 상기 발광 소자(34)의 삽입을 위해 상기 발광 소자(34)의 너비(B1)보다 넓은 너비(B2)로 형성될 수 있다. 상기 스톱퍼(90)의 두께(T1)는 상기 발광 소자(34)의 보호를 위해 상기 발광 소자(34)의 두께(T2)보다 두껍게 형성될 수 있다.
또한 상기 스톱퍼(90)의 너비(B4)는 상기 모듈 기판(32)의 너비(B3)보다 크거나 동일할 수 있으며, 이러한 너비(B4>B3)가 클 경우 상기 스톱퍼(90)에 의한 충격 흡수가 개선될 수 있으며, 상기 너비(B3,B4)가 동일한 경우 상기 스톱퍼(90)의 강성을 증가시켜 줄 수 있고 외부 충격을 효과적으로 분산시켜 줄 수 있다.
도 12를 참조하면, 스톱퍼(90)의 삽입 홀(92)는 발광 소자(34)의 광 지향각 분포에 영향을 주지 않는 너비로 형성될 수 있다. 상기 삽입 홀(92)는 어느 한 측면이 소정의 각도(θ1)로 경사지게 형성됨으로써, 상기 삽입 홀(92)의 하부 너비를 증가시키지 않을 수 있고, 상기 경사진 측면에 의해 광 추출을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 각도(θ1)는 30도 내지 89도 범위로 형성될 수 있다.
도 13을 참조하면, 스톱퍼(90)의 삽입 홀(93)의 측면이 경사지게 배치될 수 있다. 상기 측면이 경사진 삽입 홀(93)에는 발광 소자(34)의 삽입이 용이하고, 광 반사를 효과적으로 수행할 수 있다. 또한 삽입 홀(93)의 하부 너비를 발광 소자(34)의 너비와 동일한 너비로 줄일 수도 있어, 광 누설을 방지할 수 있다.
도 14는 실시 예에 따른 스톱퍼의 삽입 홀을 변형한 예로서, 스톱퍼(90)의 삽입 홀(95)의 크기를 2개 이상의 발광 소자(34)의 간격에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 이에 따라 삽입 홀(95)의 개수를 줄일 수 있다. 상기 삽입 홀(95)의 크기는 전체 발광 소자(34)의 개수를 1/2 내지 1/5로 나눈 개수의 발광 소들이 삽입될 수 있는 크기일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 15는 실시 예에 따른 모듈 기판의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 모듈 기판(32)의 상부 영역에 복수의 발광 소자(34)를 배열하고, 하부 영역에 회로 패턴을 갖지 않는 결합 영역(32A)을 형성할 수 있다. 상기 결합 영역(32A)는 내부에 회로 패턴이 형성되지 않기 때문에, 나사 구멍을 임의의 위치에 개수에 상관없이 형성할 수 있다.
상기 모듈 기판(32)의 하부에 결합 영역(32A)를 구비함으로써, 발광 소자(34) 간의 피치가 일정할 수 있다. 이는 발광 소자(34)들 사이에 배치된 나사 구멍에 의해 피치 간의 간격이 달라질 수 있는 문제를 해결할 수 있다.
도 16은 도 15의 모듈 기판의 발광 소자들이 삽입된 스톱퍼를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 스톱퍼(90)의 너비는 도 15의 모듈 기판(32)이 결합 영역(32A)을 갖는 너비로 형성해 주어, 상기 스톱퍼(90)의 하부에 나사 구멍(52)를 형성할 수 있다. 이에 따라 스톱퍼(90)과 모듈 기판(32)은 도 15의 결합 영역(32A)에 배치된 나사 구멍에 결합된 결합 부재에 의해 결합될 수 있다.
도 17은 실시 예에 따른 발광 소자의 일 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 17을 참조하면, 발광 소자(34)는 캐비티(215)를 갖는 몸체(211), 상기 몸체(211) 내에 배치된 제1리드 프레임(221) 및 제2리드 프레임(223), 발광 칩(201), 와이어들(231,233) 및 몰딩 부재(241)를 포함한다.
상기 몸체(211)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 몸체(341)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(211)는 상부가 개방되고, 측면과 바닥으로 이루어진 캐비티(cavity)(215)를 갖는다. 상기 캐비티(215)는 상기 몸체(211)의 상면으로부터 오목한 컵(cup) 구조 또는 리세스(recess) 구조를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(221)은 상기 캐비티(215)의 바닥 영역 중 제1영역에 배치되며, 상기 제2리드 프레임(223)은 상기 캐비티(215)의 바닥 영역 중 제2영역에 배치된다. 상기 제1리드 프레임(221)과 상기 제2리드 프레임(223)은 상기 캐비티(215) 내에서 서로 이격된다.
상기 제1리드 프레임(221), 제2리드 프레임(223)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(201)은 상기 제1 및 제2리드 프레임(221,223) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있으며, 예컨대 제1리드 프레임(221)위에 배치되고, 와이어(231,233)로 제1 및 제2리드 프레임(221,223)과 연결된다.
상기 발광 칩(201)는 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩 중에서 선택될 수 있다. 상기 발광 칩(101)은 III족 내지 V족 원소의 화합물 반도체 발광소자를 포함한다.
상기 몸체(211)의 캐비티(215)에는 몰딩 부재(241)가 배치되며, 상기 몰딩 부재(241)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(241) 또는 상기 발광 칩(201) 상에는 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 발광 칩(201)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(241)의 표면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(211)의 상부에는 렌즈가 더 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 오목 또는/및 볼록 렌즈의 구조를 포함할 수 있으며, 발광 소자(34)가 방출하는 빛의 배광(light distribution)을 조절할 수 있다.
상기 발광 소자(34) 내에는 보호 소자가 배치될 수 있다. 상기 보호 소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 발광 칩(201)은 기판(311), 버퍼층(312), 발광 구조물(310), 제1전극(316) 및 제2전극(317)을 포함한다. 상기 기판(311)은 투광성 또는 비 투광성 재질의 기판을 포함하며, 또한 전도성 또는 절연성 기판을 포함한다.
상기 버퍼층(312)은 기판(311)과 상기 발광 구조물(310)의 물질과의 격자 상수 차이를 줄여주게 되며, 질화물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 발광 구조물(310)은 제1도전형 반도체층(313), 활성층(314) 및 제2도전형 반도체층(315)를 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(313)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 화합물 반도체로 구현되며, 상기 제1도전형 반도체층(313)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(313)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하는 층들의 적층 구조를 포함할 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(313)은 n형 반도체층이며, 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
상기 활성층(314)은 상기 제1도전형 반도체층(313) 위에 배치되며, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함한다. 상기 활성층(314)은 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다. 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/InAlGaN의 적층 구조를 이용하여 1주기 이상으로 형성될 수 있다. 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 활성층(314) 위에는 제2도전형 반도체층(315)이 형성된다. 상기 제2도전형 반도체층(315)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(315)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315)이 p형 반도체층이고, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(315)은 초격자 구조를 포함할 수 있으며, 상기 초격자 구조는 InGaN/GaN 초격자 구조 또는 AlGaN/GaN 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315)의 초격자 구조는 비 정상적으로 전압에 포함된 전류를 확산시켜 주어, 활성층(314)을 보호할 수 있다.
또한 상기 발광 구조물(310)의 도전형을 반대로 배치할 수 있으며, 예컨대 제1도전형 반도체층(313)은 P형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(315)은 n형 반도체층으로 배치할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(315) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제1도전형의 반도체층이 더 배치될 수도 있다.
상기 발광 구조물(310)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다. 여기서, 상기 p는 p형 반도체층이며, 상기 n은 n형 반도체층이며, 상기 -은 p형 반도체층과 n형 반도체층이 직접 접촉되거나 간접 접촉된 구조를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 발광 구조물(310)의 최 상층은 제2도전형 반도체층(315)으로 설명하기로 한다.
상기 제1도전형 반도체층(313) 상에는 제1전극(316)이 배치되고, 상기 제2도전형 반도체층(315) 상에는 전류 확산층을 갖는 제2전극(317)을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 모듈은 휴대 단말기, 컴퓨터 등의 라이트 유닛 뿐만 아니라, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판, 가로등 등의 조명 장치에 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 탑 뷰 타입의 발광 모듈에는 상기 도광판을 배치하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 발광 모듈 위에 렌즈 또는 유리와 같은 투광성 물질이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
100: 표시장치 10: 표시 패널
20: 라이트 유닛 32: 모듈 기판
34: 발광 소자 36: 방열 플레이트
36-1: 제1프레임부 36-2: 제2프레임부
45: 반사 부재 50: 스톱퍼
52: 삽입 홀 60: 광학 시트
70: 도광판

Claims (11)

  1. 제1측면부와 상기 제1측면부에 대향되는 제2측면부, 상기 제1측면부 및 상기 제2측면부와 연결되는 제3측면부와 상기 제3측면부와 대향되는 제4측면부를 포함하며 상기 제1측면부로부터 절곡되는 바닥부를 포함하는 바텀커버;
    상기 바텀커버의 제1측면부에 대응되어 배치되는 모듈기판;
    상기 바텀 커버의 제1측면부와 상기 모듈기판 사이에 배치된 제1프레임부와 상기 제1프레임부로부터 상기 바텀 커버의 바닥부에 대응되어 절곡된 제2프레임부를 갖는 방열 플레이트;
    상기 모듈기판의 제1면에 배열된 복수의 발광 소자;
    상기 복수의 발광 소자가 대응되는 적어도 한측면을 포함하는 도광판; 및
    상기 도광판의 한측면과 상기 모듈기판 사이에 배치되고 이격되어 배치되는 삽입홀을 포함하는 스톱퍼를 포함하고,
    상기 스톱퍼의 삽입홀에는 상기 복수의 발광 소자 중 적어도 하나가 삽입되며,
    상기 스톱퍼 및 상기 모듈기판, 상기 바텀커버의 제1측면부, 상기 방열 플레이트의 제1프레임부를 관통하는 복수의 나사구멍과 상기 나사구멍에 삽입되어 상기 바텀커버의 제1측면부, 상기 스톱퍼 및 상기 모듈기판, 상기 방열 플레이트를 결합하는 결합부재를 포함하며,
    상기 방열 플레이트의 제1프레임부와 제2프레임부의 경계 라인에는 적어도 하나의 구멍이 형성되고,
    상기 방열 플레이트의 제1프레임부 및 제2프레임부는 접착부재에 의해 상기 모듈기판과 결합되며,
    상기 스톱퍼의 두께는 상기 모듈기판의 제1측면부에서 상기 발광소자 상면 사이의 거리보다 크며,
    상기 스톱퍼의 삽입홀을 형성하는 측면 중 적어도 하나는 소정 각도로 경사진 라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모듈기판은 상기 바텀커버 제1측면부의 내측에 배치되고,
    상기 모듈기판의 제1면과 상기 스톱퍼가 결합되는 라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2프레임부의 너비는 상기 제1프레임부의 너비보다 길고, 상기 제1프레임부의 체적은 상기 제2프레임부의 체적보다 큰 라이트 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 바텀커버의 바닥부는 상기 제2프레임부에 대응되며 상기 제2프레임부가 배치되는 오목부를 포함하는 라이트 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스톱퍼의 상면은 상기 도광판의 한측면과 접촉하는 라이트 유닛.
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