KR102149426B1 - 엘씨디 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 LCM 공정 중 PCB 상면에 반사시트를 부착하는 공정을 제거하고, 엘이디 백라이트 유닛(LED BLU) 제작 공정에서 반사시트에 대응하는 반사층을 추가하여 최종 반사시트의 역할을 대체하는 엘이디 백라이트 유닛을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 엘씨디 모듈은, 복수의 LED들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB), 상기 인쇄회로기판에 실장되는 LED들의 위치에 제1개구를 형성하여 상기 인쇄회로기판 상면의 회로를 보호 및 전기적으로 절연하고, 추후 결합되는 복수의 상기 LED들에서 조사되는 광 중에서 상기 제1개구와 추후 형성되는 제2개구 사이의 제1영역에 조사되는 광을 액정 디스플레이 패널(LCD) 측 하부의 프리즘 시트와 확산판 측으로 반사시키는 제1반사층, 및 상기 제2개구를 상기 제1개구에 대응하고 상기 제1개구보다 더 크게 형성하여 상기 제1반사층 상에 구비되어 상기 LED에서 조사되는 광 중에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에서 광을 상기 프리즘 시트와 상기 확산판 측으로 반사시키는 제2반사층을 포함한다.

Description

엘씨디 모듈 및 그 제조방법 {LCD MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 디스플레이 패널(LCD)의 후면에 배치되어 액정 디스플레이 패널을 향하여 엘이디 광을 직접적으로 조사 또는 반사할 수 있게 하는 직하 타입 엘씨디 모듈(LCM) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일례로써, 평판 디스플레이 장치는 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널(LCD, liquid crystal display panel)과 LCD 패널을 구동하고 지지하는 엘씨디 모듈(LCM, LCD Module)을 포함한다.
엘씨디 모듈(LCM)은 LCD 패널의 후면에 배치되는 프리즘 시트(prism sheet)와 확산판, 및 확산판 후면에 배치되어 LCD 패널을 향하여 광을 조사하는 백라이트 유닛(BLU, back light unit)을 포함한다.
엘씨디 모듈에는 엣지 타입(edge type)과 직하 타입이 있다. 엣지 타입 엘씨디 모듈은 확산판이나 프리즘 시트 방향으로 측면광을 도광판을 통해 평면광을 조사할 수 있도록 구성된다. 직하 타입 엘씨디 모듈(LCM, LCD Module)은 엘이디 광을 액정 디스플레이 패널을 향하여 직접적으로 조사 또는 반사할 수 있도록 구성된다.
엘씨디 모듈의 백라이트 유닛은 LCD에 균일한 평면광을 제공하도록 구성되며, 복수 개의 엘이디들(LED, light emitting diode)을 광원으로 적용하고 있다. 이때, 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board)에 복수의 LED들이 실장된다.
백라이트 유닛(BLU)에서 발생하는 광은 상부의 확산판과 프리즘 시트를 통하면서 균일한 평면광으로 변하고, 이 평면광은 LCD 패널을 투과하여 원하는 색으로 표현된다.
백라이트 유닛은 인쇄회로기판(PCB)에 복수의 LED들이 구동될 수 있도록 동막의 회로를 구현하고, 회로 내에 LED가 위치할 영역 이외의 나머지 영역에 LED에서 발생하는 광이 최대한 상부 확산판으로 도달할 수 있도록 백색 PSR(white photo solder resist)층을 형성하여, 후에 실장되는 LED들의 광 반사율을 향상시킨다. 백색 PSR층은 설정된 수준의 반사율(예, 84% 내지 92%)을 가지고 있으므로 적정한 용도에서 반사율 향상에 적용되고 있다.
그러나 인쇄회로기판(PCB)에 LED들을 전기적으로 결합하는 공정에서 땜납(solder)의 용융 및 경화를 위한 리플로우 납땜(reflow) 진행으로 인하여 백색 PSR층의 반사율이 저하된다.
즉 리플로우 납땜 진행으로 백색 PSR층의 광 반사 성능이 손실되어, LCD 패널에서 원하는 광량 기준에 부족하게 된다. 또한 백색 PSR층에서, 백색(white) 색감이 엘로우(yellow)로 변화되어, 즉 국제조명위원회 색좌표(CIE 1931)가 변화되어, LCD 패널을 통과한 빛이 원하는 좌표 구현을 어렵게 만든다.
따라서 광 반사율을 향상시키기 위하여 설정된 광 반사율(예, 97%)의 반사시트를 LCM 공정 내의 BLU 부착 후 그 상면에 사용한다. 즉 엘시엠(LCM) 조립 공정 중, 엘이디(LED)가 부착된 피시비(PCB)를 샤시(chassis) 윗면에 부착 또는 접착시키고, PCB 상의 백색 PSR층 상면에 반사시트를 접착하거나, LED 상의 렌즈(lens)에 반사시트를 부착한다.
반사시트는 백색 PSR층의 광 반사율과 상관없이 PSR층 상면에 부착되어 반사시트가 지닌 반사율을 적용하여 LED에서 발생한 광을 반사시키므로 전체적인 광 반사율을 향상시킨다. 따라서 평면광을 제공하는 LCM의 성능이 향상된다.
그러나 반사시트는 LCM 공정 중, PCB 상에 결합되며, 결합 공정에서, 반사시트는 LED 상의 렌즈들(lens)에 끼워지나 접착제로 PCB 상의 백색 PSR층에 붙여진다. 따라서 반사시트를 사용하는 경우, 전체 공정에 결합 공정이 추가되므로 전체 공정이 복잡하게 된다.
그리고, LCM을 수리할 때 PCB로부터 반사시트를 분리하는 공정이 발생되며, 분리된 반사시트의 재사용이 곤란하다. 또한, 반사시트를 분리하는 과정에서 작업의 부주의로 인하여, LED나 렌즈(lens)이 이탈되어 불량이 유발되기도 한다. 더불어, 반사시트는 내열성 부족으로 인하여 설정 온도(예, 90℃) 이하에서만 사용되고 있기 때문에, 가연성 물질로써 LED나 구동회로의 과열로 인한 화재 위험에 쉽게 노출된다.
본 발명의 목적은 LCM 공정 중 PCB 상면에 반사시트를 부착하는 공정을 제거하고, 엘이디 백라이트 유닛(LED BLU) 제작 공정에서 반사시트에 대응하는 반사층을 추가하여 최종 반사시트의 역할을 대체하는 엘씨디 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 PCB 상의 백색 PSR층 상면에 반사시트를 부착하지 않으므로 제조 및 수리 공정을 단순하게 하며, 반사시트의 내열성 및 가연성 문제를 해결하는 엘이디 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기와 같은 엘이디 백라이트 유닛을 제조하는 엘이디 백라이트 유닛 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘씨디 모듈은, 복수의 LED들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB), 상기 인쇄회로기판에 실장되는 LED들의 위치에 제1개구를 형성하여 상기 인쇄회로기판 상면의 회로를 보호 및 전기적으로 절연하고, 결합되는 복수의 상기 LED들에서 조사되는 광 중에서 상기 제1개구와 제2개구 사이의 제1영역에 조사되는 광을 액정 디스플레이 패널(LCD) 측 하부의 프리즘 시트와 확산판 측으로 반사시키는 제1반사층, 및 상기 제2개구를 상기 제1개구에 대응하고 상기 제1개구보다 더 크게 형성하여 상기 제1반사층 상에 구비되어 상기 LED에서 조사되는 광 중에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에서 광을 상기 프리즘 시트와 상기 확산판 측으로 반사시키는 제2반사층을 포함한다.
상기 제1반사층은 백색 PSR(photo solder resist)층으로 형성될 수 있다.
상기 제2반사층은 백색 실리콘 수지(silicone) 혼합물층으로 형성될 수 있다.
상기 제2반사층은 실리콘 수지, TiO2 및 BaSO4을 포함할 수 있다.
상기 제2반사층은 실리콘 수지 20~50중량%, TiO2 40~70중량% 및 BaSO4 1~20중량%를 포함할 수 있다. 제2반사층에 포함된 BaSO4는 백색 실리콘 수지 혼합물층의 경도를 향상시켜서 외부 압력이나 충격에 손상되는 문제를 해결할 수 있다.
상기 제2반사층은 실리콘 수지 40중량%, TiO2 50중량% 및 BaSO4 10중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘씨디 모듈은, 복수의 LED들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB), 및 상기 인쇄회로기판에 실장되는 LED의 위치에 개구를 형성하여 상기 인쇄회로기판 상면의 회로를 보호 및 전기적으로 절연하고, 결합되는 복수의 상기 LED들에서 조사되는 광을 액정 디스플레이 패널(LCD) 측 하부의 프리즘 시트와 확산판 측으로 반사시키는 반사층을 포함한다.
상기 반사층은 실리콘 수지 20~50중량%, TiO2 40~70중량% 및 BaSO4 1~20중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘씨디 모듈 제조방법은, 인쇄회로기판(PCB)에 백색 PSR(photo solder resist)을 도포하여 제1개구 형성 전 백색 PSR층을 형성하는 제1단계, 패턴 마스크와 자외선(UV)을 이용하여, 상기 제1개구 형성 전 백색 PSR층을 패터닝, 노광, 현상, 클리닝 및 건조하여 복수의 LED들이 실장될 위치에 상기 제1개구를 형성하여 백색 PSR층을 완성하는 제2단계, 패턴 마스크를 이용하여 상기 백색 PSR층 상에 제2개구를 가지는 백색 실리콘 수지 혼합물을 스크린 인쇄하고 경화하여 백색 실리콘 수지층을 형성하는 제3단계, 및 상기 백색 실리콘 수지층의 제2개구와 상기 백색 PSR층의 제1개구를 통하여 LED들을 상기 인쇄회로기판에 실장하는 제4단계를 포함한다.
상기 제2단계의 건조 공정을 종래의 PCB 제작 공정에 적용하면, 백색 PSR층에서 발생하는 에폭시 퓸(Epoxy Fume)이 완벽히 제거되지 않고, 제3단계에서 제작되는 백색 실리콘 수지층과 반응하여 실리콘 경화를 방해하므로 원하는 반사층이 형성될 수 없게 된다.
따라서 상기 제2단계 중 건조 공정은 일반적인 리플로우 건조가 아닌 120~180℃의 공간에서 2~4시간 건조시키며, 제3단계는 그 후에 진행된다. 본 실시예에서 건조 조건은 150℃에서 2시간일 수 있다.
또한, 실리콘 수지는 백금 촉매를 포함하며, 17.5PPM에서 75PPM까지 증가시켜 백색 PSR층에서 발생할 수 있는 에폭시 퓸과 반응하고도 백색 실리콘 수지 혼합물을 충분히 경화시킬 수 있도록 잉여 백금 촉매를 더 포함한다.
단, 잉여 백금 촉매는 황변을 일으킬 수 있으므로 그 적정량을 결정해야 하고, 본 실시예에서는 75PPM을 포함한다.
또한, 제3단계에서 백색 실리콘 수지 혼합물을 경화하는 조건은 120~180℃에서 2~4시간 경화하여야 한다. 본 실시예에서 경화 조건은 150℃에서 3시간일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엘씨디 모듈은 복수의 LED들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB), 상기 인쇄회로기판에 실장되는 LED들의 위치에 제1개구를 형성하여 상기 인쇄회로기판 상면에 형성되어 상기 제1개구에 상기 LED들에서 조사되는 광 중 일부 광을 액정 디스플레이 패널(LCD) 측으로 반사시키는 제1반사층, 및 상기 제1개구에 대응하고 상기 제1개구보다 더 크게 제2개구를 형성하여 상기 제1반사층 상에 구비되어 상기 LED에서 조사되는 광 중 나머지 광을 상기 액정 디스플레이 패널(LCD) 측으로 반사시키는 제2반사층을 포함한다.
상기 제1반사층은 상기 제1개구와 상기 제2개구 사이에 설정되는 제1영역에 조사되는 광을 상기 액정 디스플레이 패널(LCD) 측으로 반사시키고, 상기 제2반사층은 상기 제1영역을 제외한 제2영역에 조사되는 광을 상기 액정 디스플레이 패널(LCD) 측으로 반사시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는 복수의 LED가 실장될 PCB에 제1반사층(백색 PSR층)과 제2반사층(실리콘 수지 혼합물 반사층)을 형성하므로 LED들을 인쇄회로기판(PCB)에 전기적으로 결합하는 공정에서, 리플로우 남땜(reflow) 공정을 진행하는 경우에도, 제1반사층(백색 PSR층)의 광 반사율 저하 및 제1반사층(백색 PSR층)의 색감 변화를 방지할 수 있다.
일 실시예는 복수의 LED가 실장될 PCB에 반사층(실리콘 수지 혼합물 반사층)을 형성하므로 LED들을 인쇄회로기판(PCB)에 전기적으로 결합하는 공정에서, 리플로우 남땜(reflow) 공정을 진행하는 경우에도, 광 반사율 저하 및 색감 변화를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 PCB 상에 형성되는 제1반사층(백색 PSR층) 상면 또는 PCB 상면에 반사시트를 부착하지 않으므로 LCM 조립 공정 및 수리 공정을 단순하게 하며, 반사시트의 내열성 및 가연성 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 엘씨디 모듈이 적용되는 평판 디스플레이 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 적용되는 엘이디 백라이트 유닛의 부분 평면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 엘씨디 모듈 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 엘씨디 모듈의 엘이디 백라이트 유닛의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 엘씨디 모듈이 적용되는 평판 디스플레이 장치의 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 평판 디스플레이 장치는 엘이디 백라이트 유닛(1)과, 확산판(2)과, 프리즘 시트(3)를 포함하는 엘씨디 모듈(LCM) 및 액정 디스플레이 패널(4)을 포함한다. 엘씨디 모듈(LCM)의 엘이디 백라이트 유닛(1)은 전후 좌우 방향으로 균일한 간격으로 배열된 복수의 LED들(31)에서 발생되는 광들을 제공한다.
확산판(2)은 LED들(31)에서 간격을 가지고 조사되는 불균일한 광들을 평면광으로 균일하게 확산한다. 확산판(2)은 엘이디 백라이트 유닛(1)에 스페이서(35)를 개재하여 설치된다. 스페이서(35)는 엘이디 백라이트 유닛(1)에서 발생되는 광들을 확산판(2)으로 반사시킬 때, 효과적으로 반사시킬 수 있는 거리(D)를 설정한다.
프리즘 시트(3)는 확산판(2)에서 확산시킨 균일한 평면광을 액정 디스플레이 패널(4)의 후면에 조사한다. 따라서 후면에 조사된 균일한 평면광은 액정 디스플레이 패널(4)의 액정에 조사되어 작동된 액정에 따라 액정 디스플레이 패널(4)의 전면에 영상이 표시되게 한다.
확산판(2), 프리즘 시트(3) 및 액정 디스플레이 패널(4)은 공지의 기술을 적용할 수 있으므로 이들에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 적용되는 엘이디 백라이트 유닛의 부분 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 엘이디 백라이트 유닛(1)은 광원을 실장하는 인쇄회로기판(PCB)(30), 제1반사층(10) 및 제2반사층(20)을 포함한다.
인쇄회로기판(30)은 광원으로써 복수의 LED들(31)을 실장하고 있다. 제1반사층(10)은 인쇄회로기판(30)에 실장되는 LED들(31)의 위치에 제1개구(11)를 형성하여, LED들(31)에서 조사되는 광을 제1개구(11)를 통하여 내보낸다. 이를 위하여, LED들(31)이 제1개구(11)에 추후 결합된다. 그리고 제1반사층(10)은 인쇄회로기판(30) 상면에 위치하는 회로를 보호하고 전기적으로 절연시킨다. 즉 회로는 산화방지 되고, 회로간 단락이 방지된다.
그리고 제1반사층(10)은 그 상면에서 확산판(2), 프리즘 시트(3) 및 액정 디스플레이 패널(LCD)(4) 측으로 광을 반사시킬 수 있게 한다. 이때, 제1반사층(10)은 상면과 확산판(2) 사이에서 1회 또는 복수 회 광을 반사시키고, 반사되는 광을 최종적으로 확산판(2)과 프리즘 시트(3)를 경유하여 액정 디스플레이 패널(4) 측으로 반사시키므로 광 반사율을 높인다. 예를 들면, 제1반사층(10)은 백색 PSR(photo solder resist)층으로 형성될 수 있다.
제2반사층(20)는 제1반사층(10)의 제1개구(11)에 대응하는 제2개구(21)를 형성하여 제1반사층(10) 상에 구비된다. 제2반사층(20)은 제1개구(11)를 통하여 LED들(31)에서 1차로 조사되는 광을 제2개구(21)를 통하여 2차로 내보낸다. 이를 위하여, 공정상, 제2개구(21)는 제1개구(11)보다 더 크게 형성된다.
제1, 제2개구(11, 21)에 LED들(31)이 결합되므로 LED들(31)에서 조사되는 광 중에서 제1개구(11)와 제2개구(21) 사이 영역(A1) 중 LED(31)의 대응 영역을 제외한 영역에 조사되는 광은 제1반사층(10)에 의하여 액정 디스플레이 패널(LCD)(4) 측 하부의 프리즘 시트(3)와 확산판(2) 측으로 반사된다.
LED들(31)에서 조사되는 광 중에서 제1반사층(10)을 제외한 영역(A2)에서 광은 제2반사층(20)의 상면에 의하여 액정 디스플레이 패널(LCD)(4) 측 하부의 프리즘 시트(3)와 확산판(2) 측으로 반사된다.
이때, 제1, 제2반사층(10, 20)은 상면과 확산판(2)과의 사이에서 1회 또는 복수 회 광을 반사시키고, 반사되는 광을 최종적으로 액정 디스플레이 패널(4) 측 하부의 프리즘 시트(3)와 확산판(2) 측으로 반사시키므로 광 반사율을 더욱 높인다. 예를 들면, 제2반사층(20)은 백색 실리콘 수지(silicone) 혼합물층으로 형성될 수 있다.
일례로써, 제2반사층(20)은 바인더 역할을 하는 실리콘 수지에 산화티다늄(TiO2) 및 황산바륨(BaSO4)을 포함하여 형성된다. 실리콘 수지는 제2반사층(20)에 내열성과 굴절 강도 및 접착력을 제공하며, TiO2는 제2반사층(20)에 백색 반사율을 제공하고, BaSO4은 제2반사층(20)에 경도를 제공한다.
TiO2는 제2반사층(20)의 백색 반사율을 향상시키며, BaSO4는 제2반사층(20)에서 광을 반사시키면서 제2반사층(20)의 경도를 향상시킨다. 즉 BaSO4는 평판 디스플레이 장치를 형성하기 전, 엘씨디 모듈(LCM) 또는 엘이디 백라이트 유닛(1)의 상태에서 외부 접촉에 의한 제2반사층(20)의 손상을 방지한다.
일례로써, 제2반사층(20)은 실리콘 수지 20~50중량%, TiO2 40~70중량% 및 BaSO4 1~20중량%를 포함한다. 실리콘 수지가 20중량% 미만이면 바인더 부족으로 공정상 제2반사층(20)의 성형성이 저하되며, 40중량% 초과되면 성형성이 향상되지만 다른 성분(TiO2 및 BaSO4)의 부족으로 인하여 제2반사층(20)의 백색 반사율 및 경도가 저하될 수 있다.
TiO2가 40중량% 미만이면 제2반사층(20)에서 백색 반사율이 낮고, TiO2가 70중량% 초과이면 파우더량 과다로 공정이 곤란하게 된다. BaSO4가 1중량% 미만이면 제2반사층(20)에서 백색 반사율 저하와 경도가 저하되고, BaSO4가 20중량% 초과이면 백색 반사율 성능 향상에 비하여 가격이 크게 증가될 수 있다.
제2반사층(20)은 실리콘 수지 40중량%, TiO2 50중량% 및 BaSO4 10중량%를 포함하는 것이 가장 바람직하다. 이 경우, 제2반사층(20)의 제조 비용이 상승되지 않으면서, 제2반사층(20)의 성형성과 제2반사층(20)의 백색 반사율 및 경도 성능이 우수하게 된다.
공정상, 복수의 LED들(31)은 인쇄회로기판(30)에 제1반사층(10)과 제2반사층(20)을 형성한 후, 리플로우 납땜(reflow) 공정에 의하여 제2개구(21)와 제1개구(11)를 통하여 결합 후, 인쇄회로기판(30)에 실장된다. 즉 LED들(31)은 인쇄회로기판(30)에 전기적으로 결합된다.
이때, LED들(31)은 일측에 형성된 전극(32)을 통하여 인쇄회로기판(30)에 형성된 패드(33)에 땜납(solder)으로 결합되며, 탭남의 용융 및 경화를 통하여 전기적으로 결합된다. 그러나 제2반사층(20)은 실리콘(silicone) 수지의 고열 특성으로 인하여, 종래의 백색 PSR층과 달리, 백색 반사율 저하 및 반사광의 성능 손실을 초래하지 않는다.
에폭시 수지나 아크릴 수지 경화시, 수지에서 발생하는 퓸(fume)은 실리콘 수지의 주제와 경화제를 결합시키는 반응기와 미리 결합하여 실리콘 수지의 경화를 방해하는 경향이 있다. 따라서 에폭시 수지나 아크릴 수지 성분의 경화 오븐 내에서 실리콘 수지의 경화를 진행시키지 않는다.
즉 기본 에폭시(epoxy) 수지나 아크릴(acrylic) 수지의 상면에서 실리콘(silicone)의 미경화가 발생한다. 그러나 즉 제1실시예는 백색 PSR 경화 조건을 변경(아래와 같이, 경화 오븐에서 경화), 즉 실리콘 수지에 촉매의 함량비를 변경하여, 백색 PSR층에 실리콘 수지를 도포하므로 실리콘 수지의 미경화가 발생되지 않게 한다.
일례를 들면, 백색 실리콘 수지(silicone) 혼합물을 형성하는 성분 중, 실리콘 수지는 17.5PPM 내지 75PPM(실리콘 수지를 100으로 볼 때, 백금 촉매의 함량임)의 백금 촉매를 포함한다.
백금 촉매 17.5PPM 내지 75PPM는 백색 PSR층(10)에서 발생할 수 있는 에폭시 퓸과 반응하고도 백색 실리콘 수지 혼합물을 충분히 경화시킬 수 있도록 잉여 백금 촉매를 포함한다. 잉여 백금 촉매는 75PPM일 수 있다.
잉여 백금 촉매가 75PPM 초과인 경우, 황변을 일으킬 수 있고, 17.5PPM 미만인 경우, 백색 실리콘 수지 혼합물을 충분히 경화시킬 수 없게 된다. 따라서 잉여 백금 촉매의 17.5PPM 내지 75PPM는 황변을 방지하면서 백색 실리콘 수지 혼합물을 충분히 경화시킬 수 있다.
인쇄회로기판(30)의 베이스는 에폭시 수지이고, 백색 PSR층은 아크릴 수지 계열이다. 따라서 백색 실리콘층 수지 혼합물, 즉 실리콘 수지에 포함된 촉매제가 에폭시 수지나 아크릴 수지에서 발생하는 퓸과 미리 반응하므로 제2반사층(20)을 형성하는 백색 실리콘층 수지 혼합물의 열경화가 어려워진다.
그러므로 제1실시예는 인쇄회로기판(30) 제작 공정에서, 백색 PSR층(제1반사층(10))을 패터닝, 자외선(UV선) 노광, 현상, 후, 탈이온수(DI Water)로 세척하여(클리닝) 건조시키는 간단한 리플로우(reflow) 경화가 아닌, 경화 오븐에서 퓸이 휘발되도록 충분한 온도(예, 120~180℃)와 설정된 시간(예, 2~4hr)으로 건조시킨다. 또한 백색 PSR층(10)의 건조 공정은 일반적인 리플로우 건조가 아닌 150℃ 이상의 공간에서 2시간 이상 건조시킨다.
제2반사층(20)을 형성하는 백색 실리콘 수지 혼합물을 경화 조건은 120~180℃에서 2~4시간 경화하므로 백색 PSR층(제1반사층(10))에서 발생할 수 있는 에폭시 퓸과 반응하고도 백색 실리콘 수지 혼합물을 충분히 경화시킨다. 또한 경화 조건은 150℃에서 3시간 백색 실리콘 수지 혼합물을 경화시킬 수 있다.
반사시트를 사용하는 경우, 제1반사층을 완성 한 후, LED들을 실장하기 위하여, 패드를 표면 처리하게(예, 도금) 되는데, 제1실시예는 제1반사층(10)을 완성한 후, 제2반사층(20)을 형성한다. 따라서 제1실시예는 제2반사층(20) 형성 후, 패드(33)를 표면 처리한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 엘씨디 모듈 제조 방법을 도시한 순서도이다. 도 5를 참조하면, 엘이디 백라이트 유닛(1)를 포함하는 엘씨디 모듈(LCM)의 제조 방법은 제1단계(ST1), 제2단계(ST2), 제3단계(ST3) 및 제4단계(ST4)를 포함한다.
제1단계(ST1)는 인쇄회로기판(30)에 제1반사층(10), 즉 백색 PSR층을 형성한다. 제1단계(ST1)는 백색 PSR을 인쇄회로기판(30)의 전체 표면에 도포(예, 코팅 및 건조)하여 제1개구(11) 형성 전 백색 PSR층을 형성한다.
제2단계(ST2)는 제1개구(11)에 대응하는 패턴을 가지는 패턴 마스크(미도시)와 자외선(UV) 램프(미도시)를 이용하여, 제1개구(11) 형성 전 백색 PSR층을 패터닝, 노광, 현상, 클리닝 및 건조하여 LED들(31)이 실장될 위치에 제1개구들(11)을 형성한다. 따라서 백색 PSR층, 즉 제1개구들(11)을 가지는 제1반사층(10)이 완성된다.
제2단계(ST2) 중 건조 공정은 120~180℃의 공간에서 2~4시간 건조시킨다. 120℃ 미만 및 2시간 미만에서는 미건조가 이루어질 수 있고, 180℃ 초과 및 4시간 초과에서는 과건조가 이루어질 수 있다. 일 실시예는 백색 PSR을 150℃에서 2시간 건조하므로 제1개구들(11)을 가지는 백색 PSR층, 즉 제1반사층(10)을 형성한다.
제3단계(ST3)는 LED들(31)에 대응하여 제1개구들(11)의 패턴을 구비한 제1반사층(10), 즉 백색 PSR층 상에 실크 스크린 인쇄 방법으로 백색 실리콘 수지 혼합물을 인쇄하고 경화하여 제2개구들(21)을 가지는 제2반사층(20)을 형성한다.
이때, 실크 스크린은 제2개구들(21)을 형성할 패턴을 가지는 패턴 마스크로 작용하므로 백색 실리콘 수지 혼합물이 인쇄되지 않는 제2개구들(21)을 가지며, 백색 실리콘 수지 혼합물의 제2반사층(20)이 형성된다.
즉 제1반사층(10) 상에 제2개구(21)를 가지는 제2반사층(20)을 인쇄한 후, 제2반사층(20)을 열경화하여 백색 실리콘 수지 혼합물을 제1반사층(10), 즉 백색 PSR층에 경화 접착하여 제2반사층(20)을 형성한다.
이때, 제2반사층(20)의 제2개구들(21)은 제1반사층(10)의 제1개구들(11)에 메칭 정렬된다. 따라서 제1, 제2개구들(11, 21)은 인쇄회로기판(30)에 LED들(31)의 전기적 결합에 따른 실장을 가능하게 한다.
제3단계(ST3) 중 백색 실리콘 수지 혼합물을 경화하는 조건은 120~180℃에서 2~4시간 경화한다. 120℃ 미만 및 2시간 미만에서는 미경화가 이루어질 수 있고, 180℃ 초과 및 4시간 초과에서는 과경화가 이루어질 수 있다. 일 실시예는 백색 실리콘 수지 혼합물을 150℃에서 3시간 경화하므로 제2반사층(20)을 형성한다.
제2반사층(20)은 종래기술의 엘이디 백라이트 유닛에서 반사시트를 대체한다. 따라서 제2반사층(20) 인쇄 후, 제2반사층(20)의 열경화 공정은 종래기술에 사용되었던 반사시트의 사용을 불필요하게 한다.
종래기술에서는 반사시트의 내열 문제로 인하여, 인쇄회로기판의 상면에 LED들을 전기적으로 결합한 후에 반사시트를 붙여야 했는데, 제1실시예는 반사시트를 붙이는 공정을 제거한다.
제2반사층(20)은 반사시트의 낮은 내열성에 대한 단점을 보완하여, 실리콘(silicone) 수지 합성물의 고내열 특성으로 인하여, 엘이디 백라이트 유닛(1)을 160℃ 정도의 고열을 필요로 하는 산업분야까지도 확장하여 사용할 수 있게 한다.
제1반사층(10)의 상면에 형성된 제2반사층(20)의 백색 실리콘 수지 혼합물에 포함된 TiO2은 자체의 백색 광 반사율로 인하여, 제1반사층(10)의 백색 PSR층의 자체 반사율에 4~10%의 백색 광 반사율을 더 향상시킨다.
백색 반사도 향상의 비율은 백색 실리콘 수지 혼합물에 의한 제2반사층(20)의 하부에 위치하는 제1반사층(10)(백색 PSR층)의 백색 광 반사율이 커질수록 작아진다. 즉 백색 반사도 향상의 비율은 제1반사층(10)(백색 PSR층)의 백색 광 반사율과 반비례한다.
일례를 들면, 백색 광 반사율 84%의 백색 PSR층 상면에 백색 실리콘 혼합물을 도포하여 제2반사층(20)을 형성할 경우, 백색 광 반사율이 94%로 상승한다. 그러나 백색 광 반사율 92%의 백색 PSR층 상면에 백색 실리콘 혼합물을 도포하여 제2반사층(20)을 형성할 경우, 백색 광 반사율이 96%로 상승한다.
제4단계(ST4)는 제2반사층(20)의 제2개구들(21)과 제1반사층(10)의 제1개구들(11)을 통하여, LED들(31)을 인쇄회로기판(30)에 실장한다. 이때, LED들(31)은 제1개구들(11)의 내면에 최대로 밀착되어 제1반사층(10)에서 누광을 최소화 하고, 제2반사층(20)은 제2개구들(21)을 제외한 영역에서 백색 광을 더욱 효과적으로 반사시킨다.
제4단계(ST4)는 LED들(31)을 실장하기 전에 인쇄회로기판(30)의 상면에 형성된 패드들(33)을 표면 처리한다. 표면 처리된 패드(33)는 실장되는 LED들(31)의 기능, 즉 내마모성, 내열성, 내식성 및 전기 전도성을 향상시킬 수 있다.
즉, 제1실시예는 제1반사층(10)을 형성하고 패드(33)의 표면 처리 사이에, 제2반사층(20)을 형성하는 공정을 추가하여 인쇄회로기판(30) 상에 제1반사층(10)으로 끝내지 않고, 제2반사층(20)을 더 형성하므로 제2반사층(20)으로 반사시트를 대체할 수 있게 한다.
따라서 제1실시예의 제2반사층(20)은 반사시트보다 열적 성능을 향상시키며, LED들(31)을 실장한 후 반사시트를 부착하는 공정을 제거하며, 엘이디 백라이트 유닛(1)과 확산판(2) 사이의 거리(D)를 효과적으로 확보할 수 있다.
이하에서 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다. 제1실시예와 비교하여 서로 동일한 구성을 생략하고 서로 다른 구성을 비교하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 엘씨디 모듈의 엘이디 백라이트 유닛의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 제2실시예의 엘씨디 모듈(LCM2)의 엘이디 백라이트 유닛(6)은 인쇄회로기판(PCB)(30) 및 반사층(40)을 포함한다.
반사층(40)은 인쇄회로기판(30)에 실장되는 LED들(31)의 위치에 개구(41)를 형성하여 LED들(31)에서 조사되는 광을 개구(41)를 통하여 내보낸다. 이를 위하여, LED들(31)이 개구(41)에 추후 결합된다. 그리고 반사층(40)은 인쇄회로기판(30) 상면의 회로를 보호하고 전기적으로 절연시킨다.
그리고 반사층(40)은 그 상면에서 확산판(2), 프리즘 시트(3) 및 액정 디스플레이 패널(LCD)(4) 측으로 광을 반사시킬 수 있게 한다. 이때, 반사층(40)은 상면과 확산판(2) 사이에서 1회 또는 복수 회 광을 반사시키고, 반사되는 광을 최종적으로 확산판(2)과 프리즘 시트(3)를 경유하여 액정 디스플레이 패널(4) 측으로 반사시키므로 광 반사율을 높인다.
반사층(40)은 제1실시예의 제2반사층(20)과 같이, 실리콘 수지 20~50중량%, TiO2 40~70중량% 및 BaSO4 1~20중량% 를 포함할 수 있다.
공정상, 복수의 LED들(31)은 인쇄회로기판(30)에 반사층(40)을 형성한 후, 리플로우 납땜(reflow) 공정에 의하여 개구(41)를 통하여 결합한 후, 인쇄회로기판(30)에 실장된다. 즉, LED들(31)은 일측에 형성된 전극(32)을 인쇄회로기판(30)에 전기적으로 결합된다.
이때, LED들(31)은 일측에 형성된전극(32)을 통하여 인쇄회로기판(30)에 형성된 패드(33)에 땜납(solder)으로 결합되며, 땜납의 용융 및 경화를 통하여 전기적으로 결합된다. 그러나 반사층(40)은 실리콘(silicone) 수지의 고열 특성으로 인하여, 종래의 백색 PSR층과 달리, 반사율 저하 및 반사광의 성능 손실을 초래하지 않는다.
반사층(40)은 종래기술의 엘이디 백라이트 유닛에서 PSR층 및 반사시트를 대체한다. 따라서 반사층(40) 인쇄 후, 반사층(40)의 열경화는 종래기술에 사용되었던 반사시트의 사용을 불필요하게 한다.
종래기술에서는 반사시트의 내열 문제로 인하여, 인쇄회로기판의 상면에 LED를 전기적으로 결합한 후에 반사시트를 붙여야 했는데, 제2실시예는 반사시트를 붙이는 공정을 삭제한다.
반사층(40)은 반사시트의 낮은 내열성에 대한 단점을 보완하여, 실리콘(silicone) 수지 합성물의 고내열 특성으로 인하여, 엘이디 백라이트 유닛(6)을 160℃ 정도의 고열을 필요로 하는 산업분야까지도 확장하여 사용할 수 있게 한다. 반사층(40)의 백색 실리콘 수지 혼합물에 포함된 TiO2은 자체의 백색 광 반사율로 인하여, 반사층(40)의 백색 광 반사율을 더 향상시킨다.
이상을 통해 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1, 6: 엘이디 백라이트 유닛 2: 확산판
3: 광학부 4: 액정 디스플레이 패널
10: 제1반사층 11: 제1개구
20: 제2반사층 21: 제2개구
30: 인쇄회로기판(PCB) 31: LED들
32: 전극 33: 패드
40: 반사층 41: 개구
A1: 제1영역 A2: 제2영역

Claims (14)

  1. 복수의 LED들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB);
    상기 인쇄회로기판에 실장되는 LED들의 위치에 제1개구를 형성하여 상기 인쇄회로기판 상면의 회로를 보호 및 전기적으로 절연하고, 결합되는 복수의 상기 LED들에서 조사되는 광 중에서 상기 제1개구와 제2개구 사이의 제1영역 중 LED의 대응 영역을 제외한 영역에 조사되는 광을 액정 디스플레이 패널(LCD) 측 하부의 프리즘 시트와 확산판 측으로 반사시키는 제1반사층; 및
    상기 제2개구를 상기 제1개구에 대응하고 상기 제1개구보다 더 크게 형성하여 상기 제1반사층 상에 구비되어 상기 LED에서 조사되는 광 중에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에서 광을 상기 프리즘 시트와 상기 확산판 측으로 반사시키는 제2반사층
    을 포함하는 엘씨디 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1반사층은
    백색 PSR(photo solder resist)층으로 형성되는 엘씨디 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2반사층은
    백색 실리콘 수지(silicone) 혼합물층으로 형성되는 엘씨디 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2반사층은
    실리콘 수지, TiO2 및 BaSO4을 포함하는 엘씨디 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2반사층은
    실리콘 수지 20~50중량%, TiO2 40~70중량% 및 BaSO4 1~20중량%를 포함하는 엘씨디 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2반사층은
    실리콘 수지 40중량%, TiO2 50중량% 및 BaSO4 10중량%를 포함하는 엘씨디 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 실리콘 수지는
    17.5PPM 내지 75PPM의 백금 촉매를 포함하는 엘씨디 모듈.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 인쇄회로기판(PCB)에 백색 PSR(photo solder resist)을 도포하여 제1개구 형성 전 백색 PSR층을 형성하는 제1단계;
    패턴 마스크와 자외선(UV)을 이용하여, 상기 제1개구 형성 전 백색 PSR층을 패터닝, 노광, 현상, 클리닝 및 건조하여 복수의 LED들이 실장될 위치에 상기 제1개구를 형성하여 백색 PSR층을 완성하는 제2단계;
    패턴 마스크를 이용하여 상기 백색 PSR층 상에 제2개구를 가지는 백색 실리콘 수지 혼합물을 스크린 인쇄하고 경화하여 백색 실리콘 수지층을 형성하는 제3단계; 및
    상기 백색 실리콘 수지층의 제2개구와 상기 백색 PSR층의 제1개구를 통하여 LED들을 상기 인쇄회로기판에 실장하는 제4단계
    를 포함하며,
    상기 제2단계는
    상기 인쇄회로기판에 실장되는 LED들의 위치에 제1개구를 형성하여 상기 인쇄회로기판 상면의 회로를 보호 및 전기적으로 절연하고, 결합되는 복수의 상기 LED들에서 조사되는 광 중에서 상기 제1개구와 제2개구 사이의 제1영역 중 상기 LED의 대응 영역을 제외한 영역에 조사되는 광을 액정 디스플레이 패널(LCD) 측 하부의 프리즘 시트와 확산판 측으로 반사시키는 상기 백색 PSR층을 완성하고,
    상기 제3단계는
    상기 제2개구를 상기 제1개구에 대응하고 상기 제1개구보다 더 크게 형성하여 상기 백색 PSR층 상에 구비되어 상기 LED에서 조사되는 광 중에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에서 광을 상기 프리즘 시트와 상기 확산판 측으로 반사시키는 상기 백색 실리콘 수지층을 형성하는 엘씨디 모듈 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2단계 중 건조 공정은
    120~180℃의 공간에서 2~4시간 건조시키는 엘씨디 모듈 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제3단계 중 상기 백색 실리콘 수지 혼합물을 경화하는 조건은
    120~180℃에서 2~4시간 경화하는 엘씨디 모듈 제조방법.
  13. 복수의 LED들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB);
    상기 인쇄회로기판에 실장되는 LED들의 위치에 제1개구를 형성하여 상기 인쇄회로기판 상면에 형성되어 상기 제1개구에 상기 LED들에서 조사되는 광 중 일부 광을 액정 디스플레이 패널(LCD) 측으로 반사시키는 제1반사층; 및
    상기 제1개구에 대응하고 상기 제1개구보다 더 크게 제2개구를 형성하여 상기 제1반사층 상에 구비되어 상기 LED에서 조사되는 광 중 나머지 광을 상기 액정 디스플레이 패널(LCD) 측으로 반사시키는 제2반사층
    을 포함하며,
    상기 제1반사층은
    상기 LED들에서 조사되는 광 중에서 상기 제1개구와 제2개구 사이의 제1영역 중 상기 LED의 대응 영역을 제외한 영역에 조사되는 광을 액정 디스플레이 패널(LCD) 측으로 조사하는 엘씨디 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1반사층은
    상기 제1개구와 상기 제2개구 사이에 설정되는 제1영역에 조사되는 광을 상기 액정 디스플레이 패널(LCD) 측으로 반사시키고,
    상기 제2반사층은
    상기 제1영역을 제외한 제2영역에 조사되는 광을 상기 액정 디스플레이 패널(LCD) 측으로 반사시키는 엘씨디 모듈.
KR1020190055694A 2019-05-13 2019-05-13 엘씨디 모듈 및 그 제조방법 KR102149426B1 (ko)

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