KR20130022074A - 발광 모듈 및 백라이트 유닛 - Google Patents

발광 모듈 및 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

실시 예에 따른 발광 모듈은, 복수의 발광 다이오드; 및 상기 복수의 발광 다이오드가 탑재된 기판부 및 상기 기판부로부터 절곡된 방열부를 포함하는 모듈 기판을 포함하며, 상기 모듈 기판의 방열부는 제1측면, 상기 제1측면의 반대측 제2측면, 상기 제1측면과 상기 제2측면 사이의 제3측면을 포함하며, 상기 복수의 발광 다이오드는 상기 방열부의 제1측면에 가장 가까운 제1발광 다이오드; 상기 제2측면에 가장 가까운 제2발광 다이오드; 및 상기 제1발광 다이오드와 상기 제2발광 다이오드 사이의 중앙부에 배치된 제3발광 다이오드를 포함하며, 상기 방열부의 상기 제1측면의 너비는 상기 제3발광 다이오드와 상기 제3측면 사이의 간격보다 더 좁은 너비를 포함한다.

Description

발광 모듈 및 백라이트 유닛{LIGHT EMITTING MODULE AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME}
실시 예는 발광 모듈 및 이를 구비한 백라이트 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 백라이트 유닛을 필요로 한다.
발광 모듈은 복수의 발광 다이오드를 기판 상에 탑재하고, 커넥터를 통해 외부 전원을 공급하여 상기 복수의 발광 다이오드의 구동을 제어하게 된다.
실시 예는 새로운 발광 모듈 및 이를 구비한 백라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 모듈 기판의 방열부의 제1측면의 너비보다 제2측면의 너비를 더 넓게 배치함으로써, 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있는 발광 모듈 및 이를 구비한 백라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 모듈 기판의 방열부를 발광 다이오드가 탑재된 기판부로부터 절곡시키고, 방열부의 방열 면적을 중력 방향과 대응되게 배치한 발광 모듈 및 이를 구비한 백라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 모듈은, 복수의 발광 다이오드; 및 상기 복수의 발광 다이오드가 탑재된 기판부 및 상기 기판부로부터 절곡된 방열부를 포함하는 모듈 기판을 포함하며, 상기 모듈 기판의 방열부는 제1측면, 상기 제1측면의 반대측 제2측면, 상기 제1측면과 상기 제2측면 사이의 제3측면을 포함하며, 상기 복수의 발광 다이오드는 상기 방열부의 제1측면에 가장 가까운 제1발광 다이오드; 상기 제2측면에 가장 가까운 제2발광 다이오드; 및 상기 제1발광 다이오드와 상기 제2발광 다이오드 사이의 중앙부에 배치된 제3발광 다이오드를 포함하며, 상기 방열부의 상기 제1측면의 너비는 상기 제3발광 다이오드와 상기 제3측면 사이의 간격보다 더 좁은 너비를 포함한다.
실시 예에 따른 백라이트 유닛은, 바닥부 및 상기 바닥부로부터 절곡된 제1측면부를 포함하는 바텀 커버; 상기 바텀 커버 상에 도광판; 및 상기 바텀커버의 제1측면부의 내측에 배치된 기판부, 및 상기 기판부로부터 절곡되어 상기 바텀 커버의 바닥부에 배치된 방열부를 포함하는 모듈 기판; 및 상기 모듈 기판의 상기 기판부 상에 배치되고 상기 도광판의 적어도 한 측면에 대응되는 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광 모듈을 포함하며, 상기 모듈 기판은 상기의 발광 모듈을 포함한다.
실시 예는 발광 모듈의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 표시 장치의 설치 방향에 따라 또는 열 분포에 따라 발광 모듈의 방열부의 면적을 고려하여 배치함으로써, 백라이트 유닛의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 다이오드를 갖는 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 백라이트 유닛의 부분 측 단면도이다.
도 3는 도 2의 발광 모듈의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 발광 모듈의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 제1실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 도면이다.
도 6은 제2실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 도면이다.
도 7은 제3실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 도면이다.
도 8은 제4실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(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 실시 예에 따른 표시 장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 영상이 디스플레이되는 표시 패널(10)과, 상기 표시 패널(10)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(20)을 포함한다.
상기 백라이트 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 모듈(30), 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 백라이트 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 발광모듈(30)은 바텀 커버(40)의 측면 중 제1측면부(42)의 내측에 배치될 수 있다. 상기 발광모듈(30)은 상기 바텀 커버(40)의 서로 다른 측면부 예컨대, 양 측면 또는 모든 측면에 배치될 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 발광모듈(30)은 모듈 기판(32)과, 상기 모듈 기판(32)의 일면에 배열된 복수의 발광 다이오드(34)를 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)는 내부에 금속층을 갖는 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광 다이오드(34)는 소정 피치(Pitch)로 상기 도광판(70)의 입광부 방향과 대응되게 제1방향(X)을 따라 배열되며, 적어도 하나는 적어도 한 컬러 예컨대, 백색, 적색, 녹색, 및 청색 중 적어도 하나를 발광하게 된다. 실시 예는 적어도 한 컬러의 광을 발광하는 발광 다이오드를 이용하거나 복수의 컬러를 발광하는 발광 다이오드들을 조합하여 이용할 수 있다.
상기 발광 다이오드(34)는 Ⅲ족-V족 화합물 반도체를 이용한 LED 칩과 상기 LED 칩을 보호하는 몰딩 부재를 포함할 수 있다. 상기 몰딩 부재에는 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 LED 칩은 가시 광선 대역의 파장을 발광하거나, 자외선 대역의 광을 발광할 수 있다.
상기 발광 다이오드(34)는 적어도 한 열로 배치될 수 있으며, 일정한 간격 또는 불규칙한 간격으로 배열될 수도 있다.
상기 모듈 기판(32)은 기판부(32A)와 방열부(32B)를 포함하며, 상기 기판부(32A)에는 상기 발광 다이오드(34)가 탑재되며, 상기 방열부(32B)는 상기 기판부(32A)로부터 절곡되어 상기 기판부(32A)에 대해 거의 수직한 각도(예: 85~95°)로 배치될 수 있다. 상기 방열부(32B)는 상기 발광 다이오드(34)가 탑재되지 않는 영역 중에서 상기 기판부(32A)로부터 절곡된 영역이 될 수 있다. 상기 방열부(32B)는 상기 기판부(32A)의 일 방향에 대해 절곡된 구조로 도시하였으나, 상기 기판부(32A)의 양 방향에서 서로 대향되게 절곡될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방열부(32B)의 너비는 상기 기판부(32A)의 너비보다 더 넓을 수 있으며, 이러한 너비는 방열 효율을 고려하여 조절될 수 있다. 상기 기판부(32A)는 상기 방열부(32B)의 두께보다 더 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
상기 모듈 기판(32)의 기판부(32A)는 상기 바텀 커버(40)의 제1측면부(42)에 접착 부재(50)로 접착될 수 있다. 상기 모듈 기판(32)의 기판부(32A)는 접착 부재가 아닌 체결 부재를 사용할 수 있다.
상기 모듈 기판(32)의 기판부(32A)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 도광판(70)의 적어도 한 측면(즉, 입광부)에는 상기 복수의 발광 다이오드(34)가 대응되게 배치되며, 상기 복수의 발광 다이오드(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 metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), 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 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 백 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 발광 모듈(30), 광학 시트(60), 도광판(70) 및 반사 부재(45)가 수납될 수 있다. 상기 바텀 커버(40)는 방열 효율이 높은 금속 예를 들어, 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 있고, 상기 발광 모듈(30)은 상기 바텀 커버(40)의 제1측면부(42)에서 상기 도광판(70)의 한 측면과 대응되게 배치된다.
상기 바텀 커버(40)의 바닥부(41A)에는 오목부(41B)가 형성되며, 상기 오목부(41B)는 상기 모듈 기판(32)의 방열부(32B)가 결합되는 부분이다. 상기 오목부(41B)는 상기 방열부(32B)의 두께 정도의 깊이와 상기 방열부(32B)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 오목부(41B)는 형성하지 않을 수 있다.
상기 표시 장치(100)는 설치될 때, 업(UP) 방향이 위로 향하도록 설치될 수 있다. 이러한 설치 방향은 발광 모듈(30)의 발광 다이오드(34)로부터 발생된 열이 업(UP) 방향 즉, 중력 반대 방향으로 이동하게 된다. 실시 예는 발광 모듈(30)의 방열부(32B)는 표시 장치(100)의 설치 방향 즉, 중력 방향과 반대의 방향에 배치된 영역의 면적이 더 넓게 형성됨으로써, 방열 효율을 더 개선시켜 줄 수 있다. 또한 표시 장치(100)의 설치 방향에 따라 복수의 발광 다이오드(34)로부터 발생된 열의 분포에 따라 최적의 방열 효율을 위해 방열부(34B)의 면적과 너비를 고려하여 배치하게 된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 모듈 기판(32)은 금속층(131), 상기 금속층(131) 상에 절연층(132), 상기 절연층(132) 상에 배선층(133), 상기 배선층(133) 상에 보호층(134)을 포함한다.
상기 금속층(131)은 Al, Cu, Fe 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 모듈 기판(32)의 하면 전체에 형성되어, 방열 플레이트로 사용된다. 상기 금속층(131)은 예컨대, 절곡과 방열 효율을 위해 Cu 재질을 갖는 플레이트를 사용할 수 있다. 상기 금속층(131)은 0.8mm~1.5mm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 금속층(131)의 하면 너비는 상기 모듈 기판(32)의 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 상기 금속층(131)의 하면 면적은 상기 모듈 기판(32)의 하면 면적과 동일한 면적으로 형성될 수 있다.
상기 금속층(131)은 도 3와 같은 플랫한 구조를 제2영역(B2)과 제3영역(B3) 사이의 경계를 기준으로 절곡시켜 줌으로써, 제1방열부(131A)와 제2방열부(131B)로 구분될 수 있다. 여기서, 상기 제2영역(B2)은 절곡된 부분을 보호하기 위한 버퍼 영역으로서, 0.8mm 이상 예컨대, 0.8~1mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1영역(B1)은 상기 기판부(32A)의 배선 패턴 영역이 된다.
상기 금속층(131) 상에 절연층(132)이 형성되며, 상기 절연층(132)은 프리 프레그(Preimpregnated Materials)를 포함하며, 에폭시 수지, 페놀 수지, 불포화 폴리에스터 수지 등을 포함할 수 있다. 상기 절연층(132)은 80~100㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 그 너비는 상기 금속층(131)의 너비(또는 면적)보다 더 작게 형성될 수 있다.
상기 배선층(133)은 회로 패턴을 포함하며, Cu, Au, Al, Ag 중 적어도 하나를 포함하며, 예컨대 Cu를 이용할 수 있다. 상기 배선층(133)은 25~70㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 절연층(132)의 두께보다 더 얇게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 배선층(133) 상에는 보호층(134)이 형성되며, 상기 보호층(134)은 솔더 레지스트를 포함하며, 상기 솔더 레지스터는 상기 모듈 기판(32)의 상면에 패드 이외의 영역을 보호하게 된다. 상기 보호층(134)은 15~30㎛의 두께로 형성될 수 있다. 상기 모듈 기판(32) 내에는 비아 홀이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 모듈 기판(32) 내에는 복수의 배선층이 배치될 수 있으며, 상기 복수의 배선층 사이에 절연층이 더 배치될 수 있다.
상기 모듈 기판(32)의 배선층(133) 상에 발광 다이오드(34)를 탑재하게 되며, 상기 발광 다이오드(34)는 상기 배선층(133)의 회로 패턴에 의해 직렬, 병렬, 직병렬 혼합 구조로 배치될 수 있다.
상기 모듈 기판(32)는 기판부(32A)와 방열부(32B)를 포함하며, 상기 기판부(32A)는 금속층/절연층/배선층/보호층(131/132/133/134)의 적층 구조로 형성되며, 상기 방열부(32B)는 금속층(131)으로 이루어진다. 여기서, 상기 금속층(131)은 제1방열부(131A)와 제2방열부(131B)를 포함하며, 상기 제1방열부(131A)는 상기 기판부(32A)의 베이스 층이 되며, 상기 제2방열부(131B)는 상기 방열부(32B)가 된다. 상기 제2방열부(131B)는 상기 제1방열부(131A)보다 더 넓은 너비로 형성될 수 있다. 상기 제1방열부(131A)와 상기 제2방열부(131B)는 동일한 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2방열부(131B)의 상면과 상기 절연층(132) 사이의 갭(H1)은 0.8mm~1mm로 형성될 수 있으며, 이러한 갭(H1)에 의해 상기 절연층(132)을 상기 제1방열부(131A)와 상기 제2방열부(132B) 사이의 절곡 부분으로부터 이격시켜 줌으로써, 절연층에 의한 분진 발생이나 방열 효과가 저하되는 문제를 개선시켜 줄 수 있다. 이는 상기 금속층(131) 상의 영역 중 절연층(132)이 차지하는 영역을 줄여, 상기 배선층(133)의 영역 아래에 배치되도록 함으로써, 절연층(132)이 상기 금속층(131)을 덮어 방열 효과가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 절연층(132)이 절곡 부분에 배치된 경우, 그 부분에서의 크랙이 발생되거나, 회로 패턴에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 절연층(132)을 방열부(32B)와 기판부(32A) 사이로부터 이격시켜 줌으로써, 상기 배선층(133)과 상기 절곡 부분 사이의 갭이 더 줄어들 수 있다. 이러한 갭의 감소는 발광 모듈의 두께 및 이를 구비한 백라이트 유닛의 두께를 줄여줄 수 있다.
상기 발광 모듈의 높이(H2)는 상기 방열부(32B)의 하면부터 상기 모듈 기판(32)의 상면 사이의 거리로서, 9mm~13mm로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버의 제1측면부(42)와 상기 모듈 기판(32)의 기판부(32A) 사이에 배치된 접착 부재(50)가 배치되어, 상기 모듈 기판(32)의 기판부(32A)를 상기 바텀 커버의 제2측면부(42)에 접착시켜 준다. 상기 바텀 커버의 바닥부(41A)에 형성된 오목부(41B)에는 상기 모듈 기판(32)의 방열부(32B)가 접착 부재(51)에 의해 접착될 수 있다. 상기 바텀 커버의 바닥부(41A)에 오목부(41B)는 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예는 발광 다이오드(34)로부터 열이 발생되면, 일부 열은 상기 모듈 기판(32)의 제1방열부(131A)를 통해 전도되어 바텀 커버의 제1측면부(42)를 통한 경로(F0)로 방열이 이루지고, 나머지 열의 일부는 상기 모듈 기판(32)의 제2방열부(131B)로 전도되어 바텀 커버의 바닥부(41A)를 통한 경로(F1,F2)로 방열이 이루어진다.
도 4는 발광 모듈의 다른 예이다.
도 4를 참조하면, 발광 모듈은 금속층(131)과 절연층(132)이 동일한 너비로 형성된다. 상기 금속층(131)의 상면 전체에 절연층(132)이 형성되어, 상기 금속층(131)을 강도를 강화시켜 줄 수 있다. 또한 절연층(132)의 제조 공정시, 금속층 상에 별도의 마스크 층을 배치하지 않아도 되는 효과가 있다.
도 5는 제1실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 5를 참조하면, 발광 모듈(32)은 복수의 발광 다이오드(34) 중에서, 상기 방열부(32B)의 제1측면(S1)에 가장 가까운 발광 다이오드를 제1발광 다이오드(34A)로 정의하고, 상기 방열부(32B)의 제1측면(S1)의 반대측 제2측면(S2)에 가장 가까운 발광 다이오드를 제2발광 다이오드(34B)로 정의하고, 상기 제1 및 제2발광 다이오드(34A,34B) 사이의 영역 중심부에 배치된 발광 다이오드(들)을 제3발광 다이오드(34C)로 정의할 수 있다. 여기서, 상기 제1발광 다이오드(34A)의 위치가 다운 방향이며, 상기 제2발광 다이오드(34B)의 위치가 업 방향이 된다. 또한 상기 발광 다이오드(34) 간의 간격(T1)은 동일하거나 부분적으로 다른 간격을 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 복수의 발광 다이오드(34)는 중심이 같은 선상으로 배치될 수 있다.
상기 방열부(32B)의 제2측면(S2)의 너비(D2)는 상기 기판부(32A)와 제3측면(S3) 사이의 최대 간격으로서, 제1측면(S1)의 너비(D1)보다 더 넓은 너비로 형성될 수 있다.
상기 제3측면(S3)은 상기 방열부(32B)의 제1측면(S1)과 제2측면(S2) 사이의 면으로서, 상기 제1측면(S1) 또는/및 상기 제2측면(S2)에 대해 경사진 면으로 형성될 수 있다. 상기 제3측면(S3)은 연속적인 면으로 형성될 수 있다.
상기 방열부(32B)의 상면(131-1)은 상기 제1발광 다이오드(34A)와 제3측면(S3) 사이의 간격이 가장 좁고, 제2발광 다이오드(34B)와 상기 제3측면(S3) 사이의 간격이 상기 제1발광 다이오드(34A)와 제3측면(S3) 사이의 간격보다 넓고, 상면(131-1) 영역 내에서 가장 넓게 형성될 수 있다.
이와 같이, 방열부(32B)의 상면(131-1)의 면적을 제2발광 다이오드(34B)로 갈수록 점차 넓게 배치함으로써, 열이 지나가는 방향에 배치된 상기 제1발광 다이오드(34A)보다는 제2 및 제3발광 다이오드(34B,34C)에 열이 집중될 수 있어, 방열부(32B)의 상이한 면적에 의해 방열부(32B) 내에서 균일한 열 분포를 가지도록 할 수 있다.
도 6는 제2실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 6을 참조하면, 발광 모듈(32)은 방열부(32B)의 상면(131-2)의 센터를 중심으로 하부 영역(A1)과 상부 영역(A2)으로 구분할 수 있다. 상기 하부 영역(A1)은 제1너비(D1)로 형성되고, 상기 상부 영역(A2)는 제2너비(D2)로 형성될 수 있다.
상기 방열부(32B)의 측면(S3)은 상기 제1측면(S1) 및 제2측면(S2)으로부터 상기 제1측면(S1) 및 제2측면(S2)에 대해 직각으로 배치된 제1면(S32)과, 상기 제1면(S32) 사이에 상기 제2측면(S2)에 평행하게 대응되는 제2면(S34)를 포함한다. 상기 제1면(S32)과 상기 제2면(S34) 사이의 부분은 곡면이거나 직각으로 절곡될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
상기 방열부(32B)의 제2영역(A2)은 제2 및 제3발광 다이오드(34B,34C) 사이의 영역이며, 상기 제2 및 제3발광 다이오드(34B,34C)와 상기 방열부(32B)의 제3측면(S3) 사이의 간격으로서, 제2측면(S2)의 너비(D2)로 형성될 수 있다.
상기 방열부(32B)의 제1영역(A1)은 제1 및 제2발광 다이오드(34A,34C) 사이의 영역이며, 상기 제1 및 제2발광 다이오드(34A,34C)와 상기 방열부(32B)의 제3측면(S3) 사이의 간격으로서, 제1측면(S1)의 너비(D1)로 형성될 수 있다.
상기와 같은 구조는 복수의 발광 다이오드(34)로부터 발생된 열이 표시 장치의 센터 중심부부터 더 집중될 때, 효과적으로 방열을 수행할 수 있다.
도 7은 제3실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 7을 참조하면, 발광 모듈(32)의 방열부(32B)는 상면(131-3) 면적 및 너비가 영역(A11-A14)에 따라 업(UP) 방향으로 갈수록 계단 형태로 점차 증가된 구조로 형성된다. 또한 상기 각 영역(A11-A14)들의 제3측면(S3)은 제1측면(S1) 방향에서 제2측면(S2) 방향으로 갈수록 점차 넓어지는 경사진 면으로 형성되며, 상기 영역(A11~A14) 사이의 제3측면(S3)을 연결해 주는 제3면(S34)은 상기 제2측면(S2)과 대향되며 상기 제2측면(S2)과 평행하게 배치될 수 있다.
또한 상기 방열부(32B)의 상면(131-3) 면적은 각 영역(A11,A14,A12,A13)에 따라 다른 너비(D1,D2,D3,D3)로 형성될 수 있다. 이러한 발광 모듈은 영역(A11~A14)에 따라 방열부(32B)의 면적으로 다르게 함으로써, 각 영역(A11~A14)별 발광 다이오드(34)의 열적 안정성을 제공할 수 있다.
도 8은 제4실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 8을 참조하면, 발광 모듈(32)의 방열부(32B)는 제1너비(D1)를 갖는 제1영역(A21) 및 제5영역(A25)과, 상기 제1 및 제5영역(A21,A25) 사이에 제2너비(D2)를 갖는 제3영역(A23)과, 상기 제1영역(A21)과 제3영역(A23) 사이를 연결하며 경사면(S31)을 갖는 갖는 제2영역(A22)과, 상기 제3영역(A23)과 제5영역(A25) 사이를 연결하며 경사면(S33)을 갖는 제4영역(A24)을 포함한다. 여기서, 상기 제1, 제3, 제5영역(A21,A23,A25)은 적어도 2개의 발광 다이오드가 배열되는 영역일 수 있으며, 상기 제2 및 제4영역(A22,A24)은 상기 제3영역(A23)의 면적보다 작은 면적을 갖는 영역으로서, 적어도 하나의 발광 다이오드가 배열되는 영역일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 모듈(32)의 방열부(32B)의 상면(131-4)은 센터 영역인 제3영역(A23)의 면적 및 너비를 다른 영역에 비해 더 넓게 배치하고, 각 영역(A21,A22,A23,A24,A25)에 배치된 복수의 발광 다이오드(34)로부터 발생된 열이 다른 영역 예컨대, 업(UP) 방향의 발광 다이오드들에 영향을 미치는 것을 차단할 수 있다.
여기서, 상기 발광 모듈(32)의 센터측에 배치된 제3발광 다이오드(34C)와 방열부(32B)의 제3측면(S3) 사이의 간격이 상기 센터측 보다 다운 방향 및 업 방향에 배치된 제1 및 제2발광 다이오드(34A,34B)와 방열부(32B)의 제3측면(S3) 사이의 간격보다 더 넓게 배치될 수 있다.상기 발광 모듈(32)은 업 방향의 반대측 방향에서 업 방향으로 올라오는 열을 발광 모듈(32)의 센터 영역인 제3영역(A23)과 그 주변 영역인 제2 및 제4영역(A22,A24)의 방열부(32B)에 의해 방열됨으로써, 제5영역(A25)에 배치된 발광 다이오드(34B)는 제3영역(A23)의 아래로부터 전달되는 열에 의한 간섭을 받지 않고 동작할 수 있다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 측 단면도이다.
도 9를 참조하면, 발광 다이오드(34)는 제1캐비티(260)를 갖는 몸체(210), 제2캐비티(225)를 갖는 제1리드 프레임(221), 제3 캐비티(235)를 갖는 제2리드 프레임(231), 발광 칩들(271,72), 및 와이어들(201)을 포함한다.
몸체(210)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. 바람직하게 몸체(210)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 플라스틱 수지 재질로 이루어질 수 있다.
몸체(210)의 상면 형상은 발광 다이오드(34)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 제1리드 프레임(221) 및 제2리드 프레임(231)은 몸체(210)의 바닥에 배치되어 직하 타입으로 기판 상에 탑재될 수 있으며, 상기 몸체(210)의 측면에 배치되어 에지 타입으로 기판 상에 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
몸체(210)는 상부가 개방되고, 측면과 바닥으로 이루어진 제1캐비티(cavity)(260)를 갖는다. 상기 제1캐비티(260)은 상기 몸체(210)의 상면(215)으로부터 오목한 컵 구조 또는 리세스 구조를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 제1캐비티(260)의 측면은 바닥에 대해 수직하거나 경사질 수 있다.
제1캐비티(260)를 위에서 바라본 형상은 원형, 타원형, 다각형(예컨대, 사각형)일 수 있다. 제1캐비티(260)의 모서리는 곡면이거나, 평면일 수 있다.
상기 제1리드 프레임(221)은 상기 제1캐비티(260)의 제1영역에 배치되며, 상기 제1캐비티(260)의 바닥에 일부가 배치되고 그 중심부에 상기 제1캐비티(260)의 바닥보다 더 낮은 깊이를 갖도록 오목한 제2캐비티(225)가 배치된다. 상기 제2캐비티(225)는 상기 제1리드 프레임(221)의 상면으로부터 상기 몸체(210)의 하면 방향으로 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다. 상기 제2캐비티(225)의 측면은 상기 제2캐비티(225)의 바닥으로부터 경사지거나 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 제2캐비티(225)의 측면 중에서 대향되는 두 측면은 동일한 각도로 경사지거나 서로 다른 각도로 경사질 수 있다.
상기 제2리드 프레임(231)은 상기 제1캐비티(260)의 제1영역과 이격되는 제2영역에 배치되며, 상기 제1캐비티(260)의 바닥에 일부가 배치되고, 그 중심부에는 상기 제1캐비티(260)의 바닥보다 더 낮은 깊이를 갖도록 오목한 제3캐비티(235)가 형성된다. 상기 제3캐비티(235)는 상기 제2리드 프레임(231)의 상면으로부터 상기 몸체(210)의 하면 방향으로 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다. 상기 제3캐비티(235)의 측면은 상기 제3캐비티(235)의 바닥으로부터 경사지거나 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 제3캐비티(235)의 측면 중에서 대향되는 두 측면은 동일한 각도로 경사지거나 서로 다른 각도로 경사질 수 있다.
상기 제1리드 프레임(221)의 하면 및 상기 제2리드 프레임(231)의 하면은 상기 몸체(210)의 하면으로 노출되거나, 상기 몸체(210)의 하면과 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(221)의 제1리드부(223)는 상기 몸체(210)의 하면에 배치되고 상기 몸체(210)의 제1측면(213)으로 돌출될 수 있다. 상기 제2리드 프레임(231)의 제2리드부(233)는 상기 몸체(210)의 하면에 배치되고 상기 몸체(210)의 제1측면의 반대측 제2측면(214)으로 돌출될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(221) 및 제2리드 프레임(231)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 제1, 제2리드 프레임(221,231)의 두께는 동일한 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2캐비티(225) 및 상기 제3캐비티(235)의 바닥 형상은 직사각형, 정 사각형 또는 곡면을 갖는 원 또는 타원 형상일 수 있다.
상기 몸체(210) 내에는 상기 제1 및 제2리드 프레임(221,231)를 제외한 다른 금속 프레임이 더 배치되어, 방열 프레임이나 중간 연결 단자로 사용된다.
상기 제1리드 프레임(221)의 제2캐비티(225) 내에는 제1발광 칩(271)이 배치되며, 상기 제2리드 프레임(231)의 제3캐비티(235) 내에는 제2발광 칩(272)이 배치될 수 있다. 상기 발광 칩(271,272)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(271,72)은 III족 내지 V족 원소의 화합물 반도체 발광소자를 포함한다.
상기 몸체(210)의 제1캐비티(260), 상기 제2캐비티(225) 및 제3캐비티(235) 중 적어도 한 영역에는 몰딩 부재(290)가 배치되며, 상기 몰딩 부재(290)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(290) 또는 상기 발광 칩(271,272) 상에는 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 발광 칩(271,272)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(290)의 표면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(210)의 상부에는 렌즈가 더 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 오목 또는/및 볼록 렌즈의 구조를 포함할 수 있으며, 발광 다이오드(34)가 방출하는 빛의 배광(light distribution)을 조절할 수 있다.
상기 제1발광 칩(272)은 상기 제1캐비티(260)의 바닥에 배치된 제1리드 프레임(221)과 제2리드 프레임(231)에 연결될 수 있으며, 그 연결 방식은 와이어(201)를 이용하거나, 다이 본딩 또는 플립 본딩 방식을 이용할 수 있다. 상기 제2발광 칩(272)은 상기 제1캐비티(260)의 바닥에 배치된 제1리드 프레임(221)과 제2리드 프레임(231)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 그 연결 방식은 와이어(201)를 이용하거나, 다이 본딩 또는 플립 본딩 방식을 이용할 수 있다.
상기 제1캐비티(260) 내에는 보호 소자가 배치될 수 있으며 상기 보호소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 상기 발광 칩을 ESD(electro static discharge)로 부터 보호하게 된다.
실시 예에 따른 발광 모듈은 휴대 단말기, 컴퓨터 등의 백라이트 유닛 뿐만 아니라, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판, 가로등 등의 조명 장치에 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 직하 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:백라이트 유닛, 60:광학 시트, 70:도광판, 45: 반사 부재, 30:발광 모듈, 32: 모듈 기판, 34: 발광 다이오드, 131: 금속층, 132: 절연층, 133: 배선층, 134: 보호층, 32A: 기판부, 32B: 방열부, 131-1,131-2,133-3, 133-4: 방열부 상면

Claims (15)

  1. 복수의 발광 다이오드; 및
    상기 복수의 발광 다이오드가 배치된 기판부 및 상기 기판부로부터 절곡된 방열부를 포함하는 모듈 기판을 포함하며,
    상기 모듈 기판의 방열부는 제1측면, 상기 제1측면의 반대측 제2측면, 상기 제1측면과 상기 제2측면 사이의 제3측면을 포함하며,
    상기 복수의 발광 다이오드는 상기 방열부의 제1측면에 가장 가까운 제1발광 다이오드; 상기 제2측면에 가장 가까운 제2발광 다이오드; 및 상기 제1발광 다이오드와 상기 제2발광 다이오드 사이의 중앙부에 배치된 제3발광 다이오드를 포함하며,
    상기 방열부의 상기 제1측면은 상기 제3발광 다이오드와 상기 제3측면 사이의 간격보다 더 좁은 너비를 포함하는 발광 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열부의 제2측면은 상기 방열부의 제1측면의 너비보다 더 넓은 너비로 형성되는 발광 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방열부의 제2측면은 상기 방열부의 제1측면의 너비와 동일한 너비로 형성되는 발광 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2발광 다이오드와 상기 방열부의 제3측면 사이의 간격이 상기 제3발광 다이오드와 상기 방열부의 제3측면 사이의 간격보다 더 넓은 발광 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제3발광 다이오드와 상기 방열부의 제3측면 사이의 간격이 상기 제2발광 다이오드와 상기 방열부의 제3측면 사이의 간격보다 더 넓은 발광 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방열부의 제3측면은 상기 방열부의 제1측면에 대해 경사진 면으로 형성되는 발광 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 방열부의 제3측면은 상기 방열부의 제2측면과 대응되는 제4측면을 더 포함하는 발광 모듈.
  8. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 방열부의 제3측면은 상기 방열부의 제1측면 또는 제2측면과 수직하게 배치된 제5측면을 포함하는 발광 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 방열부의 제3측면의 경사진 면은 상기 방열부의 제1측면 및 제2측면 중 적어도 하나로부터 이격되는 발광 모듈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 모듈 기판은 금속층; 상기 금속층 상에 절연층; 및 상기 절연층 상에 배선층을 포함하는 발광 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 모듈 기판은 상기 기판부의 두께가 상기 방열부의 두께보다 더 두꺼운 발광 모듈.
  12. 바닥부 및 상기 바닥부로부터 절곡된 제1측면부를 포함하는 바텀 커버;
    상기 바텀 커버 상에 도광판; 및
    상기 바텀 커버의 제1측면부의 내측에 배치된 기판부, 및 상기 기판부로부터 절곡되어 상기 바텀 커버의 바닥부에 배치된 방열부를 포함하는 모듈 기판; 및 상기 모듈 기판의 상기 기판부 상에 배치되고 상기 도광판의 적어도 한 측면에 대응되는 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광 모듈을 포함하며,
    상기 모듈 기판은 청구항 제1항의 모듈 기판을 포함하는 백라이트 유닛.
  13. 제12항에 있어서, 상기 방열부의 영역 중에서 상기 발광 모듈의 센터측 제3발광 다이오드에 대응되는 제3영역은 상기 발광 모듈의 제1측면에 가장 가까운 제1발광 다이오드에 대응되는 제1영역과 상기 제1측면의 반대측 제2측면에 가장 가까운 제2발광 다이오드에 대응되는 제2영역 중 적어도 하나의 면적보다 더 큰 면적으로 형성되는 백라이트 유닛.
  14. 제13항에 있어서, 상기 발광 모듈의 제1발광 다이오드와 상기 제2발광 다이오드의 중심은 같은 선상에 배치되는 백라이트 유닛.
  15. 제13항에 있어서, 상기 모듈 기판과 상기 바텀 커버의 측면부 및 바닥부 사이에 접착 부재를 더 포함하는 백라이트 유닛.
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