KR102076235B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

실시예의 백 라이트 유닛은 도광판과, 도광판의 적어도 일측에 배치된 광원 모듈 및 광원 모듈을 지지하는 지지부 및 지지부로부터 일체로 연장되는 굴곡부를 포함하는 방열부를 포함하고, 굴곡부는 제1 방향으로 배치된 복수의 제1 세그먼트 및 제1 방향과 다른 제2 방향으로 배치된 복수의 제2 세그먼트를 포함하고, 제1 세그먼트의 폭, 광원 모듈에 가장 가깝게 배치된 제2 세그먼트의 폭, 광원 모듈로부터 가장 멀리 배치된 제2 세그먼트의 폭 및 이웃하는 제2 세그먼트를 연결하는 제1 세그먼트의 폭 중 적어도 하나는 방열을 최대화시키도록 결정된다.

Description

백라이트 유닛{Backlight unit}
실시예는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 대표적인 대형 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이 장치(LCD:Liquid Crystal Display) 또는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel) 등이 있다.
자발광 방식의 PDP와는 다르게 LCD는 자체적인 발광소자의 부재로 인해 별도의 백라이트(backlight) 유닛(unit)이 필수적이다.
LCD에 사용되는 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 엣지(edge) 방식의 백라이트 유닛과 직하 방식의 백라이트 유닛으로 구분되는데, 엣지 방식은 LCD 패널의 좌우 측면 또는 상하 측면에 광원을 배치하고 도광판을 이용하여 빛을 전면에 고르게 분산시키므로 빛의 균일성이 좋고 패널 두께의 초박형화가 가능하다.
직하 방식은 보통 20인치 이상의 디스플레이에 사용되는 기술로써, 패널 하부에 광원을 복수 개로 배치하므로 엣지 방식에 비해 광 효율이 우수한 장점이 있어 고휘도를 요구하는 대형 디스플레이에 주로 사용된다.
기존 엣지 방식이나 직하 방식의 백라이트 유닛의 광원으로는 냉 음극 형광 램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 이용하였다. 그러나, CCFL을 이용한 백라이트 유닛은 항상 CCFL에 전원이 인가되므로 상당량의 전력이 소모되며, CRT에 비해 약 70% 수준의 색 재현율을 갖고, 수은이 첨가됨에 따른 환경 오염 문제들을 일으킬 수 있다.
상기 문제점을 해소하기 위한 대체품으로 현재 발광 다이오드(LED:Light Emitting diode)를 이용한 백라이트 유닛에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. LED를 백라이트 유닛으로 사용하는 경우, LED 어레이의 부분적인 온/오프가 가능하여 소모전력을 획기적으로 줄일 수 있으며, 알지비(RGB:Red Green Blue) LED의 경우, 미국 텔레비젼 체계 위원회(NTSC:National Television System Committee) 색 재현 범위 사양의 100%를 상회하여 보다 생생한 화질을 소비자에게 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 LCD 모듈의 분해 사시도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, LCD 모듈은 탑 케이스(Top case), 보드 어셈블리(Board assembly), 패널 가이드(Panel guide) 및 백라이트 어셈블리(Backlight Assembly)로 구성된다. 백 라이트 어셈블리는 LED 어레이(Array), 버텀 커버(Bottom Cover), 도광판 및 광학 시트로 구성된다.
도 2는 엣지 방식의 백 라이트 유닛의 열 흐름을 나타내는 도면이다.
일반적으로 백라이트 유닛은 도광판(40)을 사용하여 LED 패키지(30)로부터 출사되는 광을 면 광원으로 바꿔준다. 이때, LED 패키지(30)의 높은 온도로 인해 도광판(40)이 팽창되어 LED 패키지(30)에 손상을 줄 수 있으며 이로 인해 제품의 수명이 감소될 수 있다.
도 3은 도광판(40)의 변형을 나타내는 도면이고, 도 4는 LED 패키지(30)의 크랙(crack)을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 엣지 방식의 백라이트 유닛의 열 흐름을 고려할 때, LED의 복사열에 의해 도 3에 예시된 바와 같이 도광판(40)이 변형(50)될 수 있고, 도 4에 예시된 바와 같이 LED 패키지(30)에 크랙(60)이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
실시예는 방열을 최대화시키고 열 저항을 최소화시켜 긴 수명을 갖는 백라이트 유닛을 제공하고자 한다.
실시예의 백 라이트 유닛은, 도광판; 상기 도광판의 적어도 일측에 배치된 광원 모듈; 및 상기 광원 모듈을 지지하는 지지부 및 상기 지지부로부터 일체로 연장되는 굴곡부를 포함하는 방열부를 포함하고, 상기 굴곡부는 제1 방향으로 배치된 복수의 제1 세그먼트; 및 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 배치된 복수의 제2 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 세그먼트의 폭, 상기 광원 모듈에 가장 가깝게 배치된 제2 세그먼트의 폭, 상기 광원 모듈로부터 가장 멀리 배치된 제2 세그먼트의 폭 및 이웃하는 상기 제2 세그먼트를 연결하는 제1 세그먼트의 폭 중 적어도 하나는 방열을 최대화시키도록 결정된다.
상기 제2 세그먼트의 폭은 상기 광원 모듈에 가까울수록 더 클 수 있고, 제1 세그먼트의 폭은 서로 동일할 수 있고, 상기 제1 세그먼트의 폭은 10 ㎜ 내지 15 ㎜이고, 상기 광원 모듈에 가장 가깝게 배치된 제2 세그먼트의 폭은 2 ㎜ 내지 4 ㎜이고, 상기 광원 모듈로부터 가장 멀리 배치된 제2 세그먼트의 폭은 1.5 ㎜ 내지 3 ㎜이고, 이웃하는 상기 제2 세그먼트를 연결하는 제1 세그먼트의 폭은 4 ㎜ 내지 7 ㎜일 수 있다.
또한, 상기 제1 세그먼트의 폭은 15 ㎜이고, 상기 광원 모듈에 가장 가깝게 배치된 제2 세그먼트의 폭은 2.75 ㎜이고, 상기 광원 모듈로부터 가장 멀리 배치된 제2 세그먼트의 폭은 1.9 ㎜이고, 이웃하는 상기 제2 세그먼트를 연결하는 제1 세그먼트의 폭은 6.2 ㎜일 수 있다.
상기 광원 모듈은 상기 지지부 상에 배치된 기판; 상기 기판 상에 배치된 리드 프레임; 및 상기 리드 프레임 상에 배치된 발광 소자를 포함하고, 상기 리드 프레임의 두께 및 면적 중 적어도 하나는 상기 광원 모듈의 열 저항을 최소화시키도록 결정된다.
상기 광원 모듈은 상기 리드 프레임과 발광 소자 사이에 배치된 접착제를 더 포함하고,
상기 접착제의 두께는 상기 광원 모듈의 열 저항을 최소화시키도록 결정될 수 있다. 상기 광원 모듈은 상기 발광 소자를 포위하는 몰딩부를 더 포함하고, 상기 몰딩부의 두께 및 면적 중 적어도 하나는 상기 광원 모듈의 열 저항을 최소화시키도록 결정될 수 있다.
상기 리드 프레임의 두께는 0.4 ㎜ 내지 0.8 ㎜ 이고, 상기 리드 프레임의 면적은 180 ㎟ 내지 210 ㎟일 수 있다. 상기 접착제의 두께는 0.01 ㎜ 내지 0.02 ㎜일 수 있다. 상기 몰딩부의 두께는 0.3 ㎜ 내지 0.8 ㎜이고, 상기 몰딩부의 면적은 180 ㎟ 내지 210 ㎟일 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 백 라이트 유닛은, 도광판; 상기 도광판의 적어도 일측에 배치된 광원 모듈; 및 상기 광원 모듈을 지지하는 지지부 및 상기 지지부로부터 일체로 연장되는 굴곡부를 포함하는 방열부를 포함하고, 상기 광원 모듈은 상기 지지 기판 상에 배치된 기판; 상기 기판 상에 배치된 리드 프레임; 상기 리드 프레임 상에 배치된 발광 소자; 상기 리드 프레임과 발광 소자 사이에 배치된 접착제; 및 상기 발광 소자를 에워싸는 몰딩부를 포함하고, 상기 리드 프레임의 두께, 상기 리드 프레임의 면적, 상기 접착제의 두께, 상기 몰딩부의 두께 및 상기 몰딩부의 면적 중 적어도 하나는 상기 광원 모듈의 열 저항을 최소화시키도록 결정된다.
실시예의 백 라이트 유닛은 방열부가 방열을 최대화시킬 수 있는 구조를 갖고 LED 패키지가 열 저항을 최소화시키는 구조를 갖기 때문에, 열에 의한 도광판의 변형을 완화시킬 수 있어 제품의 수명이 길어질 뿐만 아니라 부피를 줄일 수 있다.
도 1은 일반적인 LCD 모듈의 분해 사시도를 나타낸다.
도 2는 엣지 방식의 백 라이트 유닛의 열 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 도광판의 변형을 나타내는 도면이다.
도 4는 LED 패키지의 크랙을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예에 의한 백 라이트 유닛의 외관을 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예에 의한 엣지 방식의 백라이트 유닛의 부분 사시도를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 도 5 및 도 6에 예시된 백 라이트 유닛의 측부에서 LED 어셈블리만을 확대 도시한 사시도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 8a 내지 도 8c는 도 6, 도 7a 및 도 7b에 예시된 광원인 LED 패키지의 사시도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 9는 LED 패키지의 스캐터링 플롯을 나타내는 도면이다.
도 10a 내지 10e는 LED 패키지의 각 부의 인자에 대한 열 저항을 나타내는 그래프이다.
도 11a 및 도 11b는 LED의 위치에 따른 온도 분포를 나타내는 도면이다.
도 12는 백 라이트 유닛의 스캐터링 플롯을 나타내는 도면이다.
도 13a 내지 13e는 방열부의 각 폭에 대한 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14a 내지 도 14c는 최적값에 의한 도출된 백 라이트 유닛의 온도 분포, 열 분포 및 LED 패키지의 온도 분포를 각각 나타낸다.
도 15a 내지 도 15c는 초기값과 최적값의 온도 분포 및 이들을 비교하는 그래프이다.
도 16은 실시예에 따른 백라이트 유닛을 갖는 디스플레이 모듈을 보여주는 도면이다.
도 17은 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 18은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
이하 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 5는 실시예에 의한 백 라이트 유닛의 외관을 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예에 의한 엣지 방식의 백라이트 유닛의 부분 사시도를 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 실시예에 의한 백라이트 유닛은 탑 케이스(110), 디스플레이 패널(112), 광학 부재(optical member)(114), 가이드 패널(116), 버텀 커버(118), 방열부(120), 광원 모듈(130) 및 도광판(140)을 포함한다.
탑 케이스(110)는 가이트 패널(116)에 연결될 수 있고, 가이드 패널(116)은 디스플레이 패널(112)을 지지할 수 있다. 이어, 도광판(140)은 PMMA(Polymethylmethacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), COC(Cyclic Olefin Copolymers), PEN(polyethylene naphthalate), PC(Polycarbonate), PS(Polystyrene), 및 MS(Mathacylate styrene) 수지 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
이어, 도광판(140)의 상부면에 가이드 패널(116)에 의해 지지될 수 있는 광학 부재(114)가 배치될 수 있다. 여기서, 광학 부재(114)는 도광판(140)을 통해 출사되는 광을 확산시키기 위한 것으로, 확산 효과를 증가시키기 위해 상부 표면에 요철 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 광학 부재(114)는 여러 층으로 형성할 수 있으며, 요철 패턴은 최상층 또는 어느 한 층의 표면에 가질 수 있다. 그리고, 요철 패턴은 광원 모듈(130)을 따라 배치되는 스트라이프(strip) 형상을 가질 수 있다. 경우에 따라, 광학 부재(114)는 적어도 하나의 시트로 이루어지는데, 확산 시트, 프리즘 시트, 휘도 강화 시트 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 여기서, 확산 시트는 광원 모듈(130)에서 출사된 광을 확산시켜 주고, 프리즘 시트는 확산된 광을 발광 영역으로 가이드하며, 휘도 확산 시트는 휘도를 강화시켜 준다.
도 7a 및 도 7b는 도 5 및 도 6에 예시된 백 라이트 유닛의 측부(100)에서 LED 어셈블리만을 확대 도시한 사시도 및 단면도를 각각 나타낸다. LED 어셈블리는 방열부(120) 및 광원 모듈(130)을 포함한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 방열부(120)는 지지부(121) 및 굴곡부(122 ~ 126)을 포함한다. 방열부(120)의 지지부(121)는 광원 모듈(130)을 지지하고, 굴곡부(122 ~ 126)는 지지부(121)로부터 일체로 연장된다. 방열부(120)의 재질은 알루미늄(Al)일 수 있다.
굴곡부(122 ~ 126)는 제1 및 제2 세그먼트(122 ~ 126)를 포함한다. 제1 세그먼트(122, 124, 126)는 제1 방향으로 배치되고, 제2 세그먼트(123, 125)는 제1 방향과 다른 제2 방향으로 배치된다. 제1 세그먼트(122, 124, 126) 중 제1-1 세그먼트(122)는 지지부(121)로부터 제1 방향으로 연장되고, 제2 세그먼트(123, 125) 중 제2-1 세그먼트(123)는 제1-1 세그먼트(122)로부터 제2 방향으로 연장되고, 제1-2 세그먼트(124)는 제2-1 세그먼트(123)로부터 제1 방향으로 연장되고, 제2-2 세그먼트(125)는 제1-2 세그먼트(124)로부터 제2 방향으로 연장되고, 제1-3 세그먼트(126)는 제2-2 세그먼트(125)로부터 제1 방향으로 연장되어 배치된다.
도 7b에 예시된 방열부(120)는 3개의 제1 세그먼트(122, 124, 126)와 2개의 제2 세그먼트(123, 125)만을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 방열부(120)는 이 보다 더 많거나 더 적은 개수의 제1 및 제2 세그먼트를 포함할 수 있다.
실시예에 의하면, 제1-1 및 제1-3 세그먼트(122, 126)의 폭(W3, W4), 광원 모듈(130)에 가장 가깝게 배치된 제2-1 세그먼트(123)의 폭(W1), 광원 모듈(130)로부터 가장 멀리 배치된(또는, 광원 모듈(130)로부터 제2-1 세그먼트(123)보다 더 멀리 배치된) 제2-2 세그먼트(125)의 폭 및 이웃하는 제2 세그먼트(123, 125)를 연결하는 제1-2 세그먼트(124)의 폭(W5) 중 적어도 하나는 백 라이트 유닛의 발광 소자인 LED 칩의 방열을 최대화시키도록 결정된다. 즉, 폭(W1 ~ W5)은 백라이트 유닛의 방열을 최대화시킬 수 있는 최적값을 갖는다. 이러한 폭(W1 ~ W5)의 최적값에 대해서는 상세히 후술된다.
또한, 제2 세그먼트(123, 125)의 폭은 광원 모듈(130)에 가까울수록 더 클 수 있다. 왜냐하면, 광원 모듈(130)에 가까울수록 더 많은 열이 발생하기 때문에 방열을 더욱 촉진시키기 위해서이다. 즉, 제2-1 세그먼트(123)의 폭(W1)은 제2-2 세그먼트(123)의 폭(W2)보다 더 클 수 있다. 또한, 제1 세그먼트(122, 126)의 폭(W3, W4)은 서로 동일할 수 있지만 이에 국한되지 않는다.
한편, 도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 광원 모듈(130)은 지지부(121) 상에 배치된 기판(132)과, 기판(132) 위에 배치되는 적어도 하나의 광원(134)을 포함할 수 있다. 여기서, 광원(134)은 LED 패키지일 수 있다.
기판(132)은 LED 패키지(134)에 전기적 연결을 위한 전극 패턴이 형성될 수 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리카보네이트(PC), 실리콘(Si)으로부터 선택된 어느 한 물질로 이루어진 인쇄 회로 기판(PCB:Printed Circuit Board)일 수도 있고, 필름 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 기판(132)은 단층 PCB, 다층 PCB, 세라믹 기판, 메탈 코아 PCB 등을 선택적으로 사용할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 도 6, 도 7a 및 도 7b에 예시된 광원인 LED 패키지(134)의 사시도 및 단면도를 각각 나타낸다. 즉, 도 8a 및 도 8c는 LED 패키지(134)의 분해 사시도를 나타내고, 도 8b는 LED 패키지(134)의 단면도를 나타낸다. 도 8b 및 도 8c에서 도 8a에 예시된 반사부(208)는 생략되었다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, LED 패키지(134)는 몰딩부(202), 발광 소자(204), 접착제(206), 반사부(208) 및 리드 프레임(210)을 포함한다.
발광 소자(204)는 LED 칩일 수 있으며, 예를 들어, 측면 발광형(side view type) 발광 다이오드일 수 있다. 경우에 따라서, LED 칩(204)은 상면 발광형(top view type) 발광 다이오드일 수도 있다.
LED 칩(204)은 블루 LED 칩 또는 자외선 LED 칩으로 구성되거나 또는 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩, 엘로우 그린(Yellow green) LED 칩, 화이트 LED 칩 중에서 적어도 하나 또는 그 이상을 조합한 패키지 형태로 구성될 수도 있다.
여기서, 화이트 LED는 블루 LED 상에 옐로우 인광(Yellow phosphor)을 결합하거나, 블루 LED 상에 레드 인광(Red phosphor)과 그린 인광(Green phosphor)를 동시에 사용하여 구현할 수 있고, 블루 LED 상에 옐로우 인광(Yellow phosphor), 레드 인광(Red phosphor) 및 그린 인광(Green phosphor)를 동시에 사용하여 구현할 수도 있다.
리드 프레임(210)은 기판(132) 상에 배치되며, 솔더(212)에 의해 기판(132)과 연결되며, 서로 전기적으로 분리된 제1 및 제2 리드 프레임을 포함하며, LED 칩(204)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(210)은 LED 칩(204)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수도 있으며, LED 칩(204)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
LED 칩(204)은 제1 및/또는 제2 리드 프레임(210)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
LED 칩(204)은 페이스트(paste) 접착제(206)에 의해 리드 프레임(210)에 접착될 수 있다. 즉, 접착제(206)는 리드 프레임(210)과 발광 소자(204) 사이에 배치된다. 반사부(208)는 LED 칩(204)으로부터 출사된 광이 측부로 향할 경우 이를 상부로 반사시켜 출사되도록 하는 역할을 한다.
몰딩부(202)는 LED 칩(204)을 포위하여 보호할 수 있다. 몰딩부(202)는 형광체를 포함하여, LED 칩(204)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 몰딩부(202)의 재질은 예를 들어 실리콘일 수 있으며 이에 국한되지 않는다.
특히, 도 8c를 참조하면, 실시예에 의해 LED 칩(204)의 열 저항을 최소화시키도록, 리드 프레임(210)의 두께(T1) 및 면적(A1), 접착제(206)의 두께(T2), 몰딩부(202)의 두께(T3) 및 면적(A2) 중 적어도 하나가 결정될 수 있다. 여기서, 리드 프레임의 면적(A1)은 리드 프레임(210)의 폭(W6)과 길이(L1)의 곱으로 표현되고, 몰딩부(202)의 면적(A2)은 몰딩부(202)의 폭(W7)과 길이(L2)의 곱으로 표현될 수 있다.
이하, LED 칩(134)의 열 저항을 최소화시키기 위한 각 부(202, 206, 210)의 인자(T1 ~ T3, A1, A2)의 최적값을 다음과 같이 도출하였다. 이를 위해, 64개의 LED 패키지를 사용하고, 도광판(140)의 일측에 광원 모듈(130)이 배치하였다. 방열부(120)의 각 세그먼트의 폭(W1 ~ W5)이 아니라 두께는 도광판(140)의 두께 및 LED 패키지(134)의 입광부의 높이에 따라 달라지므로 이에 대한 설명을 생략한다.
먼저, 방열부(120) 및 LED 패키지(134) 각각에서 각 인자(W1 ~ W5, T1 ~ T3, A1, A2)의 초기값, 하한 및 상한을 다음 표 1 및 2와 같이 설정한다.
구분 초기값 하한 상한
W1 1.4 ㎜ 1.4 ㎜ 4.0 ㎜
W2 1.4 ㎜ 1.4 ㎜ 4.0 ㎜
W3 10 ㎜ 9 ㎜ 15 ㎜
W4 10 ㎜ 9 ㎜ 15 ㎜
W5 6.2 ㎜ 6.2 ㎜ 7.6 ㎜
구 분 초기값 하한 상한
T3 0.8 ㎜ 0.5 ㎜ 1.2 ㎜
A1 180 ㎟ 170 ㎟ 210 ㎟
T2 0.02 ㎜ 0.01 ㎜ 0.05 ㎜
T1 0.6 ㎜ 0.4 ㎜ 1.0 ㎜
A2 180 ㎟ 170 ㎟ 210 ㎟
LED 패키지(134)를 해석할 때, 편의성을 위해 도 8b에 예시된 바와 같이 열 저항 네트워크 모델을 이용하여 열 저항이 최소화되는 인자(T1, A1, T2, T3, A2)의 값을 찾아보았다. 도 8b에서, Ta는 LED 패키지(134)의 주변 온도로서 25℃일 수 있고, Rconv는 대류(convection) 열 저항을 나타내고, Rpa는 페이스트 접착제(206)의 열 저항을 나타내고, Rcu는 리드 프레임(210)의 열 저항을 나타내고, Rso는 솔더(212)의 열 저항을 나타내고, RAl은 알루미늄 기판(132)의 열 저항을 나타낸다. 게다가, LED 칩(204)과 몰딩부(202)의 접합(junction)의 온도를 Tj라 한다.
이때, 전도에 의한 열 저항은 다음 수학식 1과 같이 표현되고, 대류에 의한 열 저항은 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112012069702988-pat00001
Figure 112012069702988-pat00002
여기서, L은 열 전달 경로의 길이를 나타내고, k는 도전율(conductivity)을 나타내고, A는 열 전달 경로의 단면적(cross-sectional area)을 나타내고, h는 열 전달 계수를 각각 나타낸다.
열적 특성에 미치는 인자에 대하여 많은 연구가 이루어져 있으며, 인자와 특성치에 대한 물리적 관계에 대한 선행 연구를 바탕으로, 실험점을 설계 영역 내부에 고루 랜덤하게 퍼지게 하는 공간 배치 LHD(Latin Hyper-Cube Design) 방법으로 인자 수준을 랜덤하게 배치하였다. 실험 횟수는 인자의 개수가 5개인 것으로 하고, 인자와 반응치간의 관계 n차의 다항식으로 표현할 것으로 고려하여 nSAT(포화점의 개수) 방법으로 실험 횟수를 다음 수학식 3과 같이 결정하였다.
Figure 112012069702988-pat00003
여기서, nSAT는 다음 수학식 4와 같다.
Figure 112012069702988-pat00004
여기서, NDV는 설계 변수의 개수를 나타낸다.
적절한 실험 횟수는 인자의 개수가 10개 이하인 경우 1.5*NSAT이고, 인자의 개수가 11개 이상인 경우 10*NDV이다.
도 9는 LED 패키지(134)의 스캐터링 플롯(scattering plot)을 나타내는 도면이다. 여기서, SiliconeThick, SiliconeArea, PasteThick, LeadArea, LeadThick 및 ThetaJa는 T3, A2, T2, A1, T1 및 열 저항에 각각 해당한다.
전술한 실험에 대한 스캐터링 플롯은 도 9에 도시된 바와 같다.
LED 패키지(134)의 열 저항과 강한 상관 관계를 갖는 인자는 접착제(206)의 두께(T2)로 분석이 되었다. 주어진 설계 범위 내에서 리드 프레임(210)과의 상관성은 비교적 적어 보이며, 실리콘 몰딩부(202)의 면적(A2)이 증가할수록 열 저항값은 감소하였다. 전술한 실험값 내에서 열 저항이 최소가 되는 인자의 최적점(best level/point)은 다음 표 3과 같이 산출되었다.
T1 A1 T2 T3 A2 열 저항
최적점 0.72 ㎜ 197.9 ㎟ 0.02 ㎜ 0.66 ㎜ 203.2 ㎟ 320.03 K/W
초기값 0.8 ㎜ 180 ㎟ 0.02 ㎜ 0.8 ㎜ 180 ㎟ 364.6 K/W
표 3을 참조하면, 실험된 내부 영역에서의 구해진 최적점에서 열 저항값은 초기값 대비 12% 정도 감소되었으나, 실리콘 몰딩부(202)의 면적(A2)이 증가하였으며 접착제(206)의 두께(T2)는 변화가 없었다. 열 저항값이 더 최소화될 수 있는 부분을 찾기 위해, 최적화 모델링을 진행하여 최적화되는 인자 산출을 진행하였다.
최적 설계의 설계 인자 수준은 근사 모델 생성 후 도출하였다. 근사 모델은 선행 연구 및 경험을 근간으로 비 선형 모델로 생성하였다. 최적화 수준 도출은 STDQAO(Sequential Two-Point Diagonal Quadratic Approximate Optimization) 방법을 채택하였으며, 기본 함수 모델은 다음 수학식 5와 같다.
Figure 112012069702988-pat00005
전술한 수학식 5는 TDQAO(Two-Point Diagonal Quadratic Approximate Optimization)의 수치 방정식이다.
도 10a 내지 10e는 LED 패키지(134)의 각 부의 인자(T1 ~ T3, A1, A2)에 대한 열 저항을 나타내는 그래프로서, 도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d 및 도 10e는 T1, A1, T2, T3 및 A2 각각에 대한 열 저항을 나타내는 그래프이다.
도 10a 내지 도 10e는 회귀 모델(regression model)로서 다음 수학식 6과 같은 방정식을 갖는다.
Figure 112012069702988-pat00006
여기서, x1, x2, x3, x4 및 x5는 T3, A2, T2, A1 및 T1에 각각 해당한다.
각 인자에 대한 응답 특성은 도 10a 내지 도 10e에 예시된 바와 같으며, 모든 인자를 고려한 응답 특성도 산출하였다. 최적화 모델의 조정된 설명율 R2 adj은 99% 이상으로 높게 도출되었으며, 모든 인자의 최적값(optimal value)은 다음 표 4와 같이 구해졌다.
T1 A1 T3 A2 T2 열 저항
최적점 0.72 ㎜ 197.9 ㎟ 0.66 ㎜ 203.2 ㎟ 0.02 ㎜ 320.03 K/W
초기값 0.8 ㎜ 180 ㎟ 0.8 ㎜ 180 ㎟ 0.02 ㎜ 364.6 K/W
최적값 0.4 ㎜ 180 ㎟ 0.5 ㎜ 210 ㎟ 0.01 ㎜ 306.2 K/W
표 4를 참조하면, 최적값으로 각 인자(T1 ~ T3, A1, A2)가 결정될 경우, 열 저항값은 각 인자의 초기값 대비 16% 정도의 감소 효과를 보였으며, 실험 설계(D.O.E:Design Of Experiment)로 인한 최적점(best point)보다 4% 정도 감소 효과를 얻을 수 있다.
표 4를 참조하면, 실시예에 따라, 열 저항값을 최소화시키기 위한, 리드 프레임(210)의 두께(T1)는 0.4 ㎜ 내지 0.8 ㎜ 예를 들어 0.4 ㎜일 수 있고, 리드 프레임(210)의 면적(A1)은 180 ㎟ 내지 210 ㎟ 예를 들어 180 ㎟일 수 있고, 접착제(206)의 두께(T2)는 0.01 ㎜ 내지 0.02 ㎜ 예를 들어 0.01 ㎜일 수 있고, 몰딩부(202)의 두께(T3)는 0.3 ㎜ 내지 0.8 ㎜ 예를 들어 0.5 ㎜일 수 있고, 몰딩부(202)의 면적(A2)은 180 ㎟ 내지 210 ㎟ 예를 들어 210 ㎟일 수 있다.
이하, 백 라이트 유닛에서, LED의 방열을 최대화시키기 위한 방열부(120)의 제1 및 제2 세그먼트(122 ~ 126)의 인자(W1 ~ W5)에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 11a 및 도 11b는 LED의 위치에 따른 온도 분포를 나타내는 도면이다.
백 라이트 유닛의 초기 해석을 진행하기 위해, LED 패키지(134)의 온도 분포는 도 11a 및 도 11b에 예시된 바와 같다. 해석을 위해, 백 라이트 유닛을 분할한 짜여진 총 격자 셀은 630만개 수준이며, 주요 물성치는 다음 표 5와 같다.
성분 버텀 커버(118) 방열부(120) 패드 기판(132)
물질 EGI Al 6063 실리콘 Al 5052
도전율(W/m-K) 62.5 180 0.8 138
표 5에서, 패드는 방열부(120)와 기판(132)을 접착시키는 패드를 의미하고,기판(132)은 PCB이고, 방열부(120)는 알루미늄(Al)의 재질을 갖는다.
대기 온도가 25℃인 환경 하에서 실험을 진행하였으며, static 해석을 진행하였다. 정상 상태의 해석으로 재료의 열 전도율만을 고려하였으며, 백 라이트 유닛의 하단부에서 상단부 쪽으로 LED 패키지(134) 온도 분포를 살펴 보았으며, 중앙부로 갈수록 LED 패키지(134) 탑 면의 온도가 증가하는 양상을 확인할 수 있었다. 최고 온도(Max Temp)가 100.6℃까지 증가하였다. 이 최대 온도를 반응치로 하여 방열이 최대가 되는 즉, 열의 온도가 최소가 되는 최적 설계를 진행하였다.
전술한 폭(W1 ~ W5)을 변수로 두고, LED 패키지(134)의 온도가 최소가 되는 항목 이외에, 질량이 최소가 되는 부분을 구속 조건으로 하여, 최적화 설계를 진행하였다. 실험 점의 배치는 무의미한 교호 작용에 대한 정보를 제거하고, 실험 횟수를 줄이거나, 무의미한 정보를 이용하여 다른 인자에 대한 정보를 얻도록 하기 위해 직교 배열법에 의한 실험 점 배치를 진행하였다.
도 12는 백 라이트 유닛의 스캐터링 플롯을 나타내는 도면이다. 여기서, X1, X2, X3, X4, X5 및 Max Temp는 폭 W3, W1, W5, W2, W4 및 최고 온도에 각각 해당한다.
근사 모델을 만들기 위해, 필요한 최소 실험 점을 고려하여 표준 직교 배열표 L32(49)에 의해 실험 점을 도 12에 예시된 바와 같이 배치하였다.
백 라이트 유닛에서, LED의 최대 상관 관계 중 폭(W3)이 음의 상관 관계를 보이고 있다. 이 실험 데이터 중 최소의 온도는 초기값 대비 5% 정도 낮아지는 결과를 보였다. 각 인자에 대한 초기값 대비 최적점은 다음 표 6 및 도 12와 같다.
W1 W2 W3 W4 W5 Max Temp(℃)
최적점 3.13 ㎜ 2.27 ㎜ 15 ㎜ 15 ㎜ 7.13 ㎜ 95.5
초기값 1.4 ㎜ 1.4 ㎜ 10 ㎜ 10 ㎜ 6.2 ㎜ 100.6
표 6을 통해 근사화 모델을 생성하였다.
도 13a 내지 13e는 방열부(120)의 각 폭(W1 ~ W5)에 대한 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
근사화 모델은 전술한 LED 패키지(134)의 실험과 유사한 방법으로 비 선형 모델을 생성하였으며, 모델은 도 13a 내지 도 13e에 예시된 바와 같다. 폭(W5)의 변화에 따른 온도 변화에 대해서는 반영이 잘 되지 않았다. 이는 폭(W5)의 상관 계수가 적게 산출됨에 따른 것으로 볼 수 있다.
도 13a 내지 도 13e는 회귀 모델(regression model)로서 다음 수학식 7과 같은 방정식을 갖는다.
Figure 112012069702988-pat00007
여기서, x1, x2, x3, x4 및 x5는 폭 W3, W1, W5, W2 및 W4에 각각 해당한다.
각 폭(W1 ~ W5)에 대한 응답 특성은 도 13a 내지 도 13e에 예시된 바와 같으며, 모든 폭(W1 ~ W5)을 고려한 최적값(Optimal)은 다음 표 7과 같이 도출되었다.
W1 W2 W3 W4 W5 Max Temp(℃)
최적점 3.13 ㎜ 2.27 ㎜ 15 ㎜ 15 ㎜ 7.13 ㎜ 95.5
초기값 1.4 ㎜ 1.4 ㎜ 10 ㎜ 10 ㎜ 6.2 ㎜ 100.6
최적값 2.75 ㎜ 1.9 ㎜ 15 ㎜ 15 ㎜ 6.2 ㎜ 95.4
표 7을 참조하면, 최적점은 실험 점 내의 온도 값과 유사하지만, 치수 면에서 폭(W1, W2, W5)이 더 적은 값으로 산출되었다.
도 14a 내지 도 14c는 최적값에 의한 도출된 백 라이트 유닛의 온도 분포, 열 분포 및 LED 패키지(134)의 온도 분포를 각각 나타낸다.
전술한 근사 모델로 산출된 해를 시뮬레이션하였을 때 결과는 도 14a 내지 도 14c에 도시된 바와 같으며, 근사 모델에서 구해진 해와 유사한 값을 보인다.
도 15a 내지 도 15c는 초기값과 최적값의 온도 분포 및 이들을 비교하는 그래프이다. 즉, 도 15a는 초기값의 온도 분포를 나타내고, 도 15b는 최적값의 온도 분포를 나타내고, 도 15c는 초기값(300)의 온도 분포와 최적값(302)의 온도 분포를 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 15a 내지 도 15c를 참조하면, 전술한 바와 같이 제1 및 제2 세그먼트(122 ~ 126)의 폭(W1 ~ W5)이 결정될 때, 백 라이트 유닛의 방열은 최대화됨을 알 수 있다.
표 7을 참조하면, 실시예에 따라, 제1 세그먼트(122, 126)의 폭(W3, W4)은 10 ㎜ 내지 15 ㎜ 예를 들면 15 ㎜일 수 있다. 광원 모듈(130)에 가장 가깝게 배치된 제2 세그먼트(123)의 폭(W1)은 2 ㎜ 내지 4 ㎜ 예를 들면 2.75 ㎜일 수 있다. 광원 모듈(130)로부터 가장 멀리 배치된 제2 세그먼트(125)의 폭(W2)은 1.5 ㎜ 내지 3 ㎜ 예를 들면 1.9 ㎜일 수 있다. 이웃하는 제2 세그먼트(123, 125)를 연결하는 제1 세그먼트(124)의 폭(W5)은 4 ㎜ 내지 7 ㎜ 예를 들어, 6.2 ㎜일 수 있다.
이상에서, 백 라이트 모듈의 방열부(120)와 LED 패키지(134)의 온도 분포를 살펴보면서 각 인자(W1 ~ W4, T1 ~ T3, A1, A2)의 최적값을 도출하였다. 최적값을 구하기 위해, 먼저 각 부품의 인자를 표 1 및 2와 같이 설정하고, 그 상한과 하한 범위에 대한 OLHD(Optimal Latin Hypercube Design) 및 OA(Orthogonal Array) 실험 배치법을 통해 실험 점을 배치하였고, 각 실험 점 결과로부터 근사 모델을 생성한 후 STDQAO 방법을 통해 최적화 수준의 최적값을 도출하였다. 이러한 인자(W1 ~ W5, T1 ~ T3, A1, A2)의 최적값을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.
먼저, LED 패키지(134)에서의 열 저항은 16% 정도 감소시킬 수 있었다.
다음으로, 전술한 인자(T1 ~ T3, A1, A2)의 최적값을 바탕으로, 광원 모듈의 히트 싱크(heat sink)를 최적화하여 초기값 대비 5% 정도의 온도 감소를 얻을 수 있었다.
다음으로, 백 라이트 유닛의 근사 모델을 통해 최고 온도는 배치된 실험에서 보인 최소값과 유사한 결과를 보였으나, 4% 정도의 부피 감소를 구현할 수 있었다.
마지막으로, LED 패키지(134) 및 방열부(120)의 각 인자(T1 ~ T3, A1, A2, W1 ~ W4)의 최적화를 통해(즉, 최적값을 이용하여) 초기값 대비 7.5% 정도의 온도 감소 효과를 확인할 수 있었다.
이하, 실시예에 따른 백라이트 유닛을 갖는 디스플레이 모듈을 첨부된 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 16은 실시예에 따른 백라이트 유닛을 갖는 디스플레이 모듈을 보여주는 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(400)은 디스플레이 패널(420) 및 백라이트 유닛(500)을 포함할 수 있다. 여기서, 백 라이트 유닛(500)은 도 5 내지 도 15c를 참조하여 상술한 백 라이트 유닛에 해당한다.
디스플레이 패널(420)은 서로 마주하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 컬러필터 기판(422)과 TFT(Thin Film Transistor) 기판(424)을 포함하며, 두 기판(422, 424)의 사이에 액정층(미도시)이 개재될 수 있다.
컬러필터 기판(422)은 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 서브 픽셀로 이루어진 복수의 픽셀들을 포함하며, 광이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루의 색에 해당하는 이미지를 발생시킬 수 있다.
픽셀들은 레드, 그린 및 블루 서브 픽셀로 구성될 수 있으나, 레드, 그린, 블루 및 화이트(W) 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성하는 등 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
TFT 기판(424)은 스위칭 소자들이 형성된 소자로서 화소 전극(미도시)을 스위칭할 수 있다.
예를 들어, 공통 전극(미도시) 및 화소 전극은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 액정층의 분자들의 배열을 변화시킬 수 있다.
액정층은 복수의 액정 분자들로 이루어져 있고, 액정 분자들은 화소 전극과 공통 전극 사이에 발생된 전압 차에 상응하여 그 배열을 변화시킨다.
이에 의해, 백라이트 유닛(500)으로부터 제공되는 광은 액정층의 분자 배열의 변화에 상응하여 컬러필터 기판(422)에 입사될 수 있다.
그리고, 디스플레이 패널(420)의 상측 및 하측에는 각각 상부 편광판(426) 및 하부 편광판(428)이 배치될 수 있으며, 보다 자세하게는 컬러필터 기판(422)의 상면에 상부 편광판(426)이 배치되고, TFT 기판(424)의 하면에 하부 편광판(428)이 배치될 수 있다.
도시하지 않았지만, 디스플레이 패널(420)의 측면에는 디스플레이 패널(420)을 구동시키기 위한 구동 신호를 생성하는 게이트 및 데이터 구동부가 구비될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(400)은 디스플레이 패널(420)에 백라이트 유닛(500)을 밀착하여 배치함으로써 구성될 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(500)은 디스플레이 패널(420)의 하측면, 보다 상세하게는 하부 편광판(428)에 접착되어 고정될 수 있으며, 그를 위해 하부 편광판(428)과 백라이트 유닛(500) 사이에 접착층(미도시)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 백라이트 유닛(500)을 디스플레이 패널(420)에 밀착하여 형성함으로써, 디스플레이 장치의 전체 두께를 감소시켜 외관을 개선할 수 있으며, 백라이트 유닛(500)을 고정하기 위한 추가의 구조물이 제거되어 디스플레이 장치의 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 백라이트 유닛(500)과 디스플레이 패널(420) 사이의 공간을 제거함으로써, 공간으로의 이물질의 침투로 인한 디스플레이 장치의 오동작 또는 디스플레이 영상의 화질 저하를 방지할 수 있다.
도 17 및 도 18은 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 17에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(1)는 디스플레이 모듈(400), 디스플레이 모듈(400)을 둘러싸는 프론트 커버(600) 및 백 커버(650), 백 커버(650)에 구비된 구동부(660) 및 구동부(660)를 감싸는 구동부 커버(670)을 포함할 수 있다.
프론트 커버(600)는 광을 투과시키는 투명한 재질의 전면 패널(미도시)을 포함할 수 있으며, 전면 패널은 일정한 간격을 두고 디스플레이 모듈(400)을 보호하며, 디스플레이 모듈(400)로부터 방출되는 광을 투과시켜 디스플레이 모듈(400)에서 표시되는 영상이 외부에서 보여지도록 한다.
또한, 프론트 커버(600)는 창(600a)이 없는 평판으로 만들어질 수 있다.
이 경우에, 프론트 커버(600)는 광을 투과시키는 투명한 재질, 일 예로 사출 성형한 플라스틱으로 만들어질 수 있다.
이처럼, 프론트 커버(600)를 평판으로 형성하면, 프론트 커버(600)에서 프레임을 제거할 수가 있다.
백 커버(660)는 프론트 커버(600)와 결합하여 디스플레이 모듈(400)을 보호할 수 있다.
백 커버(650)의 일면에는 구동부(660)가 배치될 수 있다.
구동부(660)는 구동 제어부(660a), 메인보드(660b) 및 전원공급부(660c)를 포함할 수 있다.
구동 제어부(660a)는 타이밍 컨트롤러(timing controller)일 수 있으며, 디스플레이 모듈(400)의 각 드라이버 IC에 동작 타이밍을 조절하는 구동부이고, 메인보드(660b)는 타이밍 컨트롤러에 V싱크, H싱크 및 R, G, B 해상도 신호를 전달하는 구동부이며, 전원 공급부(660c)는 디스플레이 모듈(400)에 전원을 인가하는 구동부일 수 있다.
구동부(660)는 백 커버(650)에 구비되어 구동부 커버(670)에 의해 감싸질 수 있다.
백 커버(650)에는 복수의 홀이 구비되어 디스플레이 모듈(400)과 구동부(660)가 연결될 수 있고, 디스플레이 장치(1)를 지지하는 스탠드(680)가 구비될 수 있다.
이어, 도 18에 도시된 바와 같이, 구동부(660)의 구동 제어부(660a)는 백 커버(650)에 구비되고, 메인보드(660b)와 전원보드(660c)는 스탠드(680)에 구비될 수도 있다.
그리고, 구동부 커버(670)는 백 커버(650)에 구비된 구동부(660)만을 감쌀 수 있다.
실시예에서는, 메인보드(660b)와 전원보드(660c)를 각각 따로 구성하였으나, 하나의 통합보드로도 이루어질 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 디스플레이 장치 110: 탑 케이스
112: 디스플레이 패널 114: 광학 부재
116: 가이드 패널 118: 버텀 커버
120: 방열부 121: 지지부
122 ~ 126: 세그먼트 130: 광원 모듈
132: 기판 134: 광원
140: 도광판 202: 몰딩부
204: 발광 소자 206: 접착제
208: 반사부 210: 리드 프레임
212: 솔더 400: 디스플레이 모듈
420: 디스플레이 패널 422: 컬러필터 기판
424: TFT 기판 426: 상부 편광판
428: 하부 편광판 500: 백라이트 유닛
600: 프론트 커버 650: 백 커버
660: 구동부 670: 구동부 커버

Claims (12)

  1. 도광판;
    상기 도광판의 적어도 일측에 배치된 광원 모듈; 및
    상기 광원 모듈을 지지하는 지지부 및 상기 지지부로부터 일체로 연장되는 굴곡부를 포함하는 방열부를 포함하고,
    상기 굴곡부는
    상기 도광판의 길이 방향인 제1 방향으로 배치된 복수의 제1 세그먼트; 및
    상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 배치되되, 서로 이웃하는 복수의 제2 세그먼트를 포함하고,
    상기 복수의 제1 세그먼트는,
    일단은 상기 지지부와 연결되고, 타단은 상기 복수의 제2 세그먼트 중 어느 하나와 연결되는 제1-1 세그먼트;
    상기 복수의 제2 세그먼트를 연결하되, 상기 도광판을 지지하는 제1-2 세그먼트; 및
    상기 제1-1 세그먼트와 이웃하되, 일단은 상기 복수의 제2 세그먼트 중 다른 하나와 연결되는 제1-3 세그먼트를 포함하고,
    상기 제1-1 및 제1-3 세그먼트의 폭은 서로 동일하고,
    상기 제1-2 세그먼트의 폭은 상기 제1-1 및 제1-3 세그먼트의 폭 보다 작고,
    상기 복수의 제2 세그먼트 중 상기 광원 모듈에 가깝게 배치된 제2 세그먼트는 상기 광원 모듈에 멀리 배치된 제2 세그먼트보다 더 큰 폭을 갖는 디스플레이 장치.
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  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1-1 및 제1-3 세그먼트 각각의 폭은 10 ㎜ 내지 15 ㎜이고, 상기 광원 모듈에 가장 가깝게 배치된 제2 세그먼트의 폭은 2 ㎜ 내지 4 ㎜이고, 상기 광원 모듈로부터 가장 멀리 배치된 제2 세그먼트의 폭은 1.5 ㎜ 내지 3 ㎜이고, 상기 제1-2 세그먼트의 폭은 4 ㎜ 내지 7 ㎜인 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서, 상기 광원 모듈은
    상기 지지부 상에 배치된 기판;
    상기 기판 상에 배치된 리드 프레임; 및
    상기 리드 프레임 상에 배치된 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 삭제
  8. 제6 항에 있어서, 상기 광원 모듈은 상기 리드 프레임과 발광 소자 사이에 배치된 접착제, 및 상기 발광 소자를 포위하는 몰딩부를 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 리드 프레임의 두께는 0.4 ㎜ 내지 0.8 ㎜ 이고, 상기 리드 프레임의 면적은 180 ㎟ 내지 210 ㎟이고,
    상기 접착제의 두께는 0.01 ㎜ 내지 0.02 ㎜이고,
    상기 몰딩부의 두께는 0.3 ㎜ 내지 0.8 ㎜이고, 상기 몰딩부의 면적은 180 ㎟ 내지 210 ㎟인 디스플레이 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003273407A (ja) * 2002-03-15 2003-09-26 Sharp Corp 半導体発光装置
JP2005223362A (ja) * 2003-08-26 2005-08-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003273407A (ja) * 2002-03-15 2003-09-26 Sharp Corp 半導体発光装置
JP2005223362A (ja) * 2003-08-26 2005-08-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光装置

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