KR102273875B1 - 백라이트부용 led 어레이 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 백라이트부용 LED 어레이를 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 액정표시장치의 광원인 LED PKG를 포함하는 LED 어레이의 구조 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 LED 어레이의 PCB와 커넥터를 사출성형(injection molding)방식을 통해 일체형 기판으로 구현하고, 일체형 기판상에 프레스(press) 금형공정으로 제조된 신호배선을 실장함으로써, LED 어레이의 구조를 단순화하고 제조시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

백라이트부용 LED 어레이 및 이의 제조방법{LED ARRAY FOR BACKLIGHT UNIT AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치의 백라이트부용 LED 어레이에 관한 것으로, 액정표시장치의 광원인 LED PKG를 포함하는 LED 어레이의 구조 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
평판 표시장치(FPD; Flat Panel Display)는 종래의 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 표시장치를 대체하여 데스크탑 컴퓨터의 모니터 뿐만 아니라, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 휴대용 컴퓨터나 휴대 전화 단말기 등의 소형 경량화된 시스템을 구현하는데 필수적인 표시장치이다. 현재 상용화된 평판 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기전계발광장치(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등이 있으며 특히, 이중 액정표시장치는 우수한 시인성, 용이한 박막화, 저전력 및 저발열 등의 장점에 따라 모바일기기, 컴퓨터의 모니터 및 HDTV 등에 이용되는 표시장치로서 각광받고 있다.
이러한 액정표시장치는 수광(Non-emissive)소자이기 때문에 액정패널에 빛을 보다 효율적으로 제공하기 위한 백라이트 부(Backlight Unit)가 구비된다.
이러한 백라이트 유닛은 광원과, 광원으로부터 방출되는 빛의 경로상에 구비되어 빛의 손실이 최소화되어 액정패널에 입사되도록 하기 위한 광학부재로 이루어진다.
도 1는 종래 백라이트 부를 포함하는 액정표시장치의 일부 단면을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래 백라이트 부를 이용하는 액정표시장치(10)는 액정이 개재되어 화상을 표시하는 액정패널(11)과, 액정패널(11)의 배면으로 빛을 공급하는 백라이트 부(20)와, 이들을 모듈화하는 기구 구조물(30)을 포함한다.
액정패널(11)은 두 투명기판이 그 사이에 액정이 개재되어 합착되는 구조이며, 그의 배면으로 백라이트 부(20)가 배치된다.
백라이트 부(20)는 복수의 LED PKG(22)를 광원으로 하며, LED PKG(22)는 소정개가 일 방향으로 나란히 PCB(23)상에 실장되어 하나의 LED 어레이(21)를 이루게 되고, 복수의 LED 어레이(21)가 나란히 기구 구조물(30)의 내부에 실장된다. LED 어레이(21)의 상부로는 복수의 광학시트(27)가 배치된다.
기구 구조물(30)은 커버버텀(31), 가이드 패널(34) 및 탑 케이스(37)로 이루어지며, 커버버텀(31)의 내부 바닥면으로 LED 어레이(21)가 실장되고, 이와 소정거리 이격되어 광학시트(27)가 실장된다.
커버버텀(31)의 상부로는 가이드 패널(34)이 결합되고, 가이드 패널(34)의 내측으로 액정패널(11)이 안착된다. 그리고, 가이드 패널(34)의 상부로 탑 케이스(37)가 결합됨으로써 액정패널(11)이 고정되고 외곽이 테두리되어 하나의 모듈화된 액정표시장치(10)을 이루게 된다.
전술한 구조의 액정표시장치는 점광원인 LED PKG(22)가 액정패널(11)의 하부에 위치하여 빛을 직접 인가하는 직하형 구조로서, 복수의 LED PKG(22)가 PCB(23)상에 실장되어 하나의 LED 어레이(21)를 이루고, 그 LED 어레이(21)가 복수개 구비되어 면광원을 형성하게 된다.
도 2는 도 1의 액정표시장치에 포함되는 LED 어레이의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래 LED 어레이(21)는 가로폭이 세로폭에 비해 상대적으로 긴 일자형의 PCB(23)상에 복수의 LED PKG(22)가 일렬로 실장되는 구조로서, PCB(23)상에는 LED PKG(22)를 전기적으로 연결하는 신호배선(22)이 형성되어 있으며, PCB(23)의 일측에는 신호배선(22)과 외부 회로부(미도시)를 전기적으로 연결하는 커넥터(28)가 실장되어 있다.
이러한 LED 어레이(21)는 신호배선(22)이 형성된 PCB(23)를 준비하고, LED PKG(22)와 커넥터(28)를 표면실장기술(Surface Mounting Technology, SMT)을 이용하여 제조되는데, 종래의 PCB(23)는 그 크기(size)에 비례하여 제조단가가 상승하여 대면적 액정표시장치일수록 고가인 단점이 있으며, 또한 SMT는 공정시간이 길어 다수의 LED 어레이(21)의 제조시간이 지연됨에 따라 제조비용이 함께 상승하게 되는 문제가 있다.
뿐만 아니라, 커넥터(28)는 별도로 제조하여 실장해야 함에 따라, LED 어레이(21)의 제조단가를 더욱 상승시키는 원인이 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 직하형 백라이트 부의 LED 어레이의 구조를 개선하여 공정시간을 단축하고 제조비용을 절감하는 백라이트 부용 LED 어레이 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트부 용 LED 어레이는, 복수의 LED PKG; 및 상기 복수의 LED PKG가 일렬로 실장되고, 상기 LED PKG와 전기적으로 연결되는 신호배선이 형성되는 일체형 기판을 포함하고, 상기 일체형 기판은, 일측이 돌출되어 상기 신호배선의 끝단과 전기적으로 연결되는 커넥터부가 형성된다.
상기 일체형 기판은, 일면에 상기 신호배선이 삽입되는 음각부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 음각부는, 복수의 돌출부가 형성되고, 상기 신호배선상에 형성된 홀에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
상기 돌출부는, 상기 홀과 열 융착방식으로 접착되는 것을 특징으로 한다.
상기 신호배선은, 상기 LED PKG가 본딩되는 연장부가 포함된 제1 및 제2 전극부; 및 상기 제1 및 제2 전극부를 서로 연결하는 배선부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극부는 적어도 상기 배선부보다 면적이 넓은 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 연장부는, 중앙영역이 제거된 컷부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 일체형 기판 및 커넥터 부는, 수지(resin) 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 커넥터부는, 상기 일체형 기판의 양측에 암 커넥터 및 수 커넥터가 각각 하나씩 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트부 용 LED 어레이의 제조방법은, 사출성형 방식으로 커넥터부 및 음각부를 포함하는 일체형 기판을 형성하는 단계; 금속판을 프레스 금형공정을 통해 신호배선을 형성하는 단계; 상기 음각부 상부에 상기 신호배선을 삽입하고, 열 융착 방식으로 접합하는 단계; 및 상기 신호배선의 제1 및 제2 전극부상에 LED PKG를 본딩하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, LED 어레이의 PCB와 커넥터를 사출성형(injection molding)방식을 통해 일체형 기판으로 구현하고, 일체형 기판상에 프레스(press) 금형공정으로 제조된 신호배선을 실장함으로써, LED 어레이의 구조를 단순화하고 제조시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 백라이트 부를 포함하는 액정표시장치의 일부 단면을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 액정표시장치에 포함되는 LED 어레이의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이를 포함하는 백라이트부를 적용한 액정표시장치의 전체구조를 분해사시도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이의 일부영역을 확대한 도면으로서, LED PKG의 본딩 전(a), 후(b)의 도 4의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 온도측정시 커버버텀상에 배치된 LED 어레이의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 용 LED 어레이의 제조방법을 모식화한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트부용 LED 어레이 및 이의 제조방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이를 포함하는 백라이트부를 적용한 액정표시장치의 전체구조를 분해사시도로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 LED 어레이를 포함하는 백라이트부를 적용한 액정표시장치(100)는, 광원인 다수의 LED PKG(121)가 실장된 LED 어레이(121)를 포함하고, 영상을 구현하는 액정패널(110), 액정패널(110)에 제공되는 빛을 제공하는 백라이트부(120) 및 이들을 실장하는 기구 구조물(130)을 포함한다.
액정패널(110)은 제1 기판 및 제2 기판 사이에 액정물질을 개재하여 합착되고, 측단으로 게이트 구동부(115) 및 구동기판(116)이 연결되어 있다. 이러한 구조에 따라, 액정패널(110)은 게이트 구동부(115) 및 구동기판(116)으 로부터 신호가 인가됨에 따라 영상을 구현한다.
제1 기판에는 박막트랜지스터 뿐만 아니라 각종 배선과 화소전극이 형성되며, 제2 기판은 RGB 삼원색을 표시하기 위한 컬러필터기판으로서, 컬러필터층과 블랙매트릭스(BM)가 형성된다. 전술한 박막트랜지스터는 게이트 구동부(115)로부터 스캔신호를 제공받아 도통되며, 구동기판(116)상에 실장된 데이터 구동부로부터 데이터신호를 화소전극에 전달하게 된다.
도시되어 있지는 않지만, 액정패널(110)의 제1 및 제2 기판에는 각각 제1 및 제2 편광판이 부착되어 액정패널(110)로 입사되고 출력되는 빛을 편광함으로써, 빛의 투과를 제어하게 된다.
백라이트 부(120)는 액정패널(110)의 배면에 대응되도록 배치되어 빛을 공급하게 된다. 이러한 백라이트 부(120)는 크게 LED 어레이(121)와 광학시트(129)로 구분될 수 있다.
LED 어레이(121)는 점광원인 복수의 LED PKG(122) 및 LED PKG(122)가 실장되는 일체형 PCB(123)을 포함한다.
여기서, LED PKG(122)에는 백색광을 발광하는 LED PKG가 사용될 수 있다. 일예로서, 백색광 LED PKG는 청색을 발광하는 청색 LED 소자와, 청색의 단색광을 흡수하여 황색 광을 발광하는 형광체로 구성될 수 있으며, 청색 LED 소자에서 출력되는 청색 단색광과 형광체에서 발광하는 황색 단색광이 혼합되어 백색광을 출광시키는 구조일 수 있다. 이러한 백색광 LED PKG는 복수개가 일체형 PCB(123)의 길이방향으로 일정간격을 이루도록 배치되어 백색광을 액정패널(110)에 공급하게 된다.
또한, 일체형 기판(123)은 다수의 LED PKG(122)를 전기적으로 연결하는 신호배선이 일면에 형성되어 있으며, 그 신호배선은 일체형 기판(123)의 일측에 구비되는 커넥터부(128)과 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 커넥터부(128)는 별도로 구비되어 일체형 기판(123)상에 실장된 것이 아닌, 일체형 기판(123)의 일부가 돌출되어 하나의 재질로 이루어져 있다.
이러한 구조에 따라, 일체형 기판은 일반기판 보다 그 제조단가가 저렴하며, 기판의 제조가 용이하고, 별도로 커넥터부를 준비하여 실장하는 공정이 생략되는 효과가 있다. 상기 커넥터부(128)는 외부의 제어회로부(140)의 암부(148)와 결합하여 외부 전원등과 전기적으로 연결되게 된다.
이러한 LED 어레이(121)의 상부로는 광학시트(129)가 배치된다. 광학시트에는 도광판(129a)과 확산 및 프리즘 시트(129b)가 포함된다. 여기서, 도광판(129a)은 설계자의 의도에 따라 생략될 수 있다.
도광판(129a)은 배면으로부터 입사되는 빛이 그 전면(全面)에 균일하게 출사되도록 하는 것으로, 빛의 진행을 돕기 위해 확산제가 포함될 수도 있다.
또한, 확산 및 프리즘 시트(129b)는 액정패널(110)과 도광판(129a) 사이에 구비되어 도광판(129a)를 통과하여 액정패널(110)로 공급되는 빛을 확산하고 집광하는 역할을 한다. 여기서, 확산시트는 도광판(129a)에서 출사된 빛이 일부영역에 집중되는 것을 최소화하는 역할을 하며, 프리즘시트는 확산시트에 의해 확산된 빛의 손실을 최소화하고 액정패널(110) 방향으로 집중시키는 역할을 하게 된다. 여기서, 통상적으로 확산시트는 1매가 구비되지만 프리즘시트는 프리즘이 x,y축 방향으로 수직으로 교차하는 제1 프리즘시트 및 제2 프리즘시트로 구성되어 x,y축 방향에서 광을 굴절시켜 빛의 직진성을 향상시키게 된다.
또한, 도시되어 있지는 않지만 LED 어레이(121)의 배면, 즉 커버버텀(131)의 바닥면상에는 반사판(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 반사판은 도광판(129a)에서 반사되어 하부방향, 즉 액정패널(110)과 반대방향을 향하는 빛을 재반사시켜 다시 도광판(129a)으로 진행시키는 역할을 한다.
전술한 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)은 기구 구조물(130)에 의해 모듈화 된다.
기구 구조물(130)의 커버버텀(131)은 바닥면에 복수의 LED 어레이(121)가 실장되며, 액정표시장치(100)의 배면을 이루게 된다. 커버버텀(131)의 각 측면은 광학시트(129)의 외곽을 테두리하게 되며, 상부로 가이드 패널(134)이 결합된다. 한, 커버버텀(130)의 바닥면 일측으로는 LED 어레이(121)와 결합되는 제어회로부(140)가 실장된다.
가이드 패널(134)의 내측 돌출부분에는 액정패널(110)이 안착되고, 상부로 탑 케이스(137)가 결합되어 액정패널(110)을 지지 및 고정하게 된다. 이에 따라, 가이드 패널(134)의 측면은 액정표시장치(100)의 각 외측단을 이루게 되고, 탑 케이스(137)는 액정표시장치(100)의 전면을 테두리하게 된다. 또한, 커버버텀(131)과 가이드 패널(134) 및 탑 케이스(137)이 결합됨에 따라 액정표시장치(100)는 모듈화 된다.
이하, 도면을 참조하여 상기 액정표시장치에 적용된 LED 어레이의 구조를 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 LED 어레이(121)는 복수의 LED PKG(122) 및 상기 복수의 LED PKG(122)가 일렬로 실장되고, 상기 LED PKG(122)와 전기적으로 연결되는 신호배선(125)이 형성되는 일체형 기판(123)을 포함한다. 특히, 상기 일체형 기판(123)은, 일측이 돌출되어 상기 신호배선(125)의 끝단과 전기적으로 연결되는 커넥터부(128)가 형성되어 있다.
LED PKG(122)는 LED 소자 및 이를 패키지 하는 본체로 구성될 수 있으며, LED 소자는 사파이어(sapphire) 등의 기판상에 질화갈륨(GaN) 박막 등을 성장시킨 구조일 수 있고, 본체는 LED 소자가 연결되는 리드 프레임이 실장되고, 그 하부면으로 제1 및 제2 전극이 노출되어 있다. 이러한 제1 전극은 신호배선(125)상에 본딩된다.
일체형 기판(123)은 통상의 Phenol, CEM 및 Epoxy 등의 물질상에 금속물질이 패터닝된 구조가 아닌 수지(regin)재질로 형성되어 있다. 이에 따라, 일체형 기판은 사출성형 방식으로 제조된다. 또한, 일체형 기판(123)의 상부면으로는 신호배선(125)이 형성되어 있으며, 일측에는 커넥터부(128)가 상부방향으로 돌출되어 있다.
즉, 커넥터부(128)가 SMT 공정을 통해 별도로 기판상에 실장되는 것이 아닌, 일체형 기판(123)의 일부가 돌출되어 커넥터의 외곽을 이루는 구조이다. 따라서, 일체형 기판(123)의 몸체와 커넥터부(128)는 동일 수지 재질로 형성되게 된다.
또한, 일체형 기판(123)상에 형성된 신호배선(125)은 기판상에서 패터닝 된 것이 아닌, 프레스 공정에 의해 절삭된 신호배선패턴이 별도로 구비되고, 일체형 기판(123)상에 형성된 음각부내에 삽입되어 가열에 의해 융착된 구조이다. 이러한 구조에 따라, 사출성형 공정으로 제조되는 수지재질의 일체형 기판상에 금속물질로 이루어진 배선을 형성할 수 있으며, 형성된 신호배선이 유동 없이 고정되는 효과가 있다.
그리고, 신호배선(125)은 하나의 선으로 연결되는 것이 아닌 LED PKG(122)가 본딩되는 부분에는 단선되어 있으며, 단선된 부분 각각에 LED PKG(122)의 제1 및 제2 전극이 본딩되게 된다. 이러한 신호배선(125)은, 단선 부분이 다른 부분보다 넓게 형성되어 있으며, 이에 따라, LED PKG(122)에서 발생하는 열이 효율적으로 방출되는 효과가 있다.
한편, 도 4에서는 하나의 LED 어레이(121)에 하나의 커넥터부(128)가 형성되는 구조를 예시하고 있으나, 설계자의 의도에 따라 두 개의 커넥터부를 구비하는 구조도 적용할 수 있다.
상세하게는, 도 4에 예시된 LED 어레이(121)의 커넥터부(128)는 수 커넥터로서, 외부의 제어회로부의 암 커넥터와 결합되는 구조이며, 둘 이상의 LED 어레이(121)를 서로 일자로 연결하여 대면적 액정표시장치의 폭에 적합하도록 구성될 수 있다. 즉, LED 어레이의 양 끝단에 각각 수 커넥터부와 암 커넥터부를 형성하고, 두 개의 LED 어레이의 수 커넥터부와 암 커넥터부를 연결하여 LED 어레이의 전체길이를 연장하는 형태로 구현할 수 있다.
이러한 구조는, LED 어레이 제조시 그 길이를 확정하는 데 있어서 다양한 크기로 제작되는 액정표시장치에 능동적으로 적용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 LED 어레이의 신호배선 및 LED PKG의 본딩 구조를 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이의 일부영역을 확대한 도면으로서, LED PKG의 본딩 전(a), 후(b)의 도 4의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 LED 어레이(121)는 일체형 기판(123)의 상부면으로 신호배선(125)이 형성되어 있으며, 신호배선(125)의 일부는 LED PKG(122)와 본딩되어 있다.
특히, 신호배선(125)은 일체형 기판(123)의 길이방향과 나란히 형성되어 있으며, 도면에서는 상하 두 개의 선으로 형성된 구조를 예시하고 있으나, 설계자의 의도에 따라, 배선의 개수는 조절될 수 있다.
또한, 신호배선(125)은 LED PKG(122)가 본딩되는 제1 및 제2 전극부(125a, 125b), 상기 제1 및 제2 전극부을 서로 연결하는 배선부(125c)로 구분될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 전극부(125a, 125b)는 연결되어 있지 않으며, 각각 LED PKG(122)의 애노드 전극 및 캐소드 전극이 본딩되게 된다.
특히, 상기 제1 및 제2 전극부(125a, 125b)는 적어도 상기 배선부(125c)보다 면적이 넓은 것을 특징으로 한다. 이는 LED PKG(122)에서 발생하는 열을 보다 효율적으로 외부로 방출시키기 위한 것으로, 별도의 열 방출수단을 구비하지 않고도 LED PKG(122)의 파손 및 오작동을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
이러한 신호배선(125)는 일체형 기판(123)의 제조시 기판상에 형성된 금속층을 패터닝하는 방식으로 형성되는 것이 아닌, 일체형 기판(123) 제조공정과는 별도의 공정으로 제작된 후 일체형 기판(123)의 전면에 배치되는 형태로 형성된다. 이에 따라, 일체형 기판(123)상에서 신호배선(125)이 배치되는 영역은 다른 영역과 달리 그 높이가 낮은 음각부(N)가 형성되어 있으며, 신호배선(125)이 음각부(N)에 삽입되는 형태로 형성되게 된다.
특히, 음각부(N)에는 삽입된 신호배선(125)을 유동없이 고정하기 위한 소정개의 돌출부(124)가 형성되어 있으며, 신호배선(125)에는 상기 돌출부(124)가 삽입되는 홀이 형성되어 있다. 이에 따라 일체형 기판(123)의 음각부(N)에 신호배선을 안착한 이후, 돌출부(124)을 가열수단을 통해 가열하여 압력을 가함으로써 돌출부(124)가 융착되어 신호배선(125)을 고정하게 된다. 도면에서는 돌출부(124)가 제1 및 제2 전극부(125a, 125b)에 형성되어 있는 구조를 예시하고 있다.
그리고, 제1 및 제2 전극부(125a, 125b)의 각 끝단은 소정길이 연장되어 음각부(N)를 벗어나 약간 높은 위치에 형성되게 되며, 그 상부로 LED PKG(122)의 애노드 전극 및 캐소드 전극이 각각 본딩되게 된다. 이러한 구조는 LED PKG(122)의 본딩공정을 보다 용이하게 수행하기 위한 것이다.
또한, 제1 및 제2 전극부(125a, 125b)와 연장부 사이에는 일부가 제거된 컷 부(126)가 형성될 수 있다. 상기 컷부(126)는 연장부 상에 LED PKG(122)의 본딩시 납 물질이 퍼져 제1 및 제2 전극부가 단락(short)되는 현상을 최소화 하기 위한 것으로, 납 물질이 효과적으로 흘러내릴 수 있도록 경로가 된다.
상기 신호배선(125) 중, 연장부(125c)의 폭은 약 3.0 mm 내외(±0.5)이며, 제1 및 제2 전극부(125a, 125b)의 가로 및 세로폭(L1, L2)는 각각 약 10.0mm 및 9.5mm 내외(±0.5)로 형성될 수 있다. 상기 신호배선(125)의 폭은 LED PKG(122)로부터 발생하는 열을 고려하여 적절하게 결정되어야 한다.
이하의 표 1은 신호배선(125)의 폭이 각각 W=3.0mm, L1=10.0mm, 및 L2=9.5mm이고, 외부온도가 25℃ 일 때, 도 6에 나타낸 커버버텀상에 배치된 LED 어레이에서 특정 지점(P1 ~ P4)의 온도 측정값을 나타낸 표이다.
P1 P2 P3 P4 평균 최대
280 mA 54℃ 57.4℃ 54.4℃ 63.4℃ 57.5℃ 63.4℃
360 mA 66.1℃ 70.4℃ 66.4℃ 80.6℃ 70.9℃ 80.6℃
상기 표 1에 따르면, LED PKG의 구동전류가 280 mA ~ 360 mA 사이에서 구동에 적합한 온도범위 내에서 구동되는 것이 확인되었으며, 이에 따라 제1 및 제2 전극부(도 5a,b의 125b, 125c)에 의해 적절한 방열이 수행되고 있음을 알 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 어레이의 제조방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 용 LED 어레이의 제조방법을 모식화한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 LED 어레이의 제조방법은, 사출성형 방식으로 커넥터부 및 음각부를 포함하는 일체형 기판을 형성하는 단계(a,b), 금속판을 프레스 금형공정을 통해 신호배선을 형성하는 단계(c,d), 상기 음각부 상부에 상기 신호배선을 삽입하고, 열 융착 방식으로 접합하는 단계(e), 및 상기 신호배선의 제1 및 제2 전극부상에 LED PKG를 본딩하는 단계(f)를 포함한다.
먼저, 일체형 기판의 본(born)이 형성된 사출성형 금형장치(200)를 준비하고, 원재료인 수지물(resin)을 금형장치(200) 내부에 주입 및 냉각하여 취출하게 된다(a). 사출성형 금형장치(200)는 상부코어(210), 하부코어(220) 및 사출 실린더(230)로 구성될 수 있으며, 먼저 상부코어(210)가 하부코어(22)상에 하강이동을 통해 내부에 성형공간을 형성하도록 하고, 사출 실린더(230)를 통해 성형공간으로 용융상태인 수지물을 주입한 후 소정시간 냉각시키게 된다. 이후, 상부코어(210)를 승강이동시켜 두 코어를 분리한 후, 형성된 일체형 기판(123)을 취출하게 된다.
이렇게 취출된 일체형 기판(123)은 일면에 신호배선을 위한 음각부(N)와, 신호배선의 고정을 위한 돌출부(124) 및 커넥터부(128)가 형성되게 된다(b).
그리고, 신호배선에 대응하는 패턴(pattern)이 형성된 프레스 장치(300)와, 소정의 금속 박막판(metal)을 준비하고, 금속 박막판(metal)을 절삭하여 신호배선금속을 형성하게 된다(c). 프레스 장치(330)는 금속 박막판(metal)이 안착되는 스테이지(310)와, 패턴(pattern)이 형성된 절삭기(320)로 구성될 수 있으며, 스테이지(310)에 안착된 금속 박막판(metal)의 상부로 절삭기(320)가 하강압착하여 금속 박막판(metal)을 절삭하게 된다.
이렇게 형성된 신호배선금속(125)은 제1 및 제2 전극부(125a, 125b) 및 배선부(125c)와, 돌출부가 삽입되는 홀(124a)이 형성되어 있다. 또한, 도시하지는 않았지만 컷 부(도 5b 126)도 함께 형성되어 있다(d).
여기서, 상기 사출성형 방식으로 커넥터부 및 음각부를 포함하는 일체형 기판을 형성하는 단계(a,b)와, 금속판을 프레스 금형공정을 통해 신호배선을 형성하는 단계(c,d)는 그 순서의 선후가 없이 독립적으로 수행되는 공정이다.
다음으로, 일체형 기판(123)상의 음각부 내부로 신호배선금속을 삽입하여 신호배선(125)을 배치하고, 돌출부(124)에 대하여 열가압하여 신호배선(125)을 고정하게 된다(e).
이어서, 신호배선(125)의 제1 및 제2 전극(125a, 125b)이 마주보는 연장부분 상부로 LED PKG(122)를 SMT 공정을 통해 본딩하여 LED 어레이(121)을 완성하게 된다(f). 종래에는 본 단계 이전 즉, LED PKG(122)에 대한 SMT 공정이전에 커넥터에 대한 별도의 SMT 공정을 진행하였으나, 본 발명의 실시예에 따르면 기판상에 이미 커넥터에 대응하는 커넥터부가 형성되어 있으므로 이에 대한 공정이 생략되어 공정시간을 더욱 단축할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
121 : LED 어레이 122 : LED PKG
123 : 일체형 기판 125 : 신호배선
125a : 전극부 128 : 커넥터부

Claims (9)

  1. 복수의 LED PKG; 및
    상기 복수의 LED PKG가 일렬로 실장되고, 상기 LED PKG와 전기적으로 연결되는 신호배선이 형성되는 일체형 기판을 포함하고,
    상기 일체형 기판은,
    상기 신호배선이 배치되는 몸체;
    상기 몸체의 일측으로부터 돌출되고 상기 몸체와 일체형으로 형성되며, 상기 신호배선의 끝단과 전기적으로 연결되는 커넥터부; 및
    상기 몸체의 일면에, 상기 신호배선이 삽입되며 상기 몸체의 다른 영역에 비해 높이가 낮은 음각부;를 포함하고,
    상기 음각부는, 다른 영역에 비해 폭이 더 넓은 일부 영역들에 형성된 복수의 돌출부를 포함하고,
    상기 복수의 돌출부는 각각 상기 신호배선에 형성된 복수의 홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 백라이트부 용 LED 어레이.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 홀과 열 융착방식으로 접착되는 것을 특징으로 하는 백라이트부 용 LED 어레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호배선은,
    상기 LED PKG가 본딩되는 제1 연장부가 포함된 제1 전극부 및 제2 연장부가 포함된 제2 전극부; 및
    상기 제1 및 제2 전극부를 서로 연결하는 배선부를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 전극부는
    적어도 상기 배선부보다 면적이 넓은 것을 특징으로 하는 백라이트부 용 LED 어레이.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 연장부는,
    상기 음각부의 외부로 연장되며,
    중앙영역의 일부가 제거된 컷부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트부 용 LED 어레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 커넥터부를 포함하는 상기 일체형 기판은,
    수지(resin) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트부 용 LED 어레이.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 커넥터부는,
    상기 일체형 기판의 양측에 암 커넥터 및 수 커넥터가 각각 하나씩 구비되는 것을 특징으로 하는 백라이트부 용 LED 어레이.
  9. 사출성형 방식으로 일면에 돌출된 커넥터부 및 상기 일면의 다른 영역에 비해 높이가 낮은 음각부를 포함하는 일체형 기판을 형성하는 단계;
    금속판을 프레스 금형공정을 통해 신호배선을 형성하는 단계;
    상기 음각부에 상기 신호배선을 삽입하고, 열 융착 방식으로 상기 일체형 기판과 상기 신호배선을 접합하는 단계; 및
    상기 신호배선의 제1 및 제2 전극부상에 LED PKG를 본딩하는 단계
    를 포함하는 백라이트부 용 LED 어레이 제조방법.
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