KR20130121204A - 엘이디 패키지 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

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KR20130121204A
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황민아
한명수
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 표시영역과 이외 외측으로 비표시영역이 정의된 액정패널과; 상기 액정패널 하부에 구비된 도광판과; 상기 도광판의 적어도 하나의 일측면에 구비되며 LED PCB에 다수의 LED 패키지가 일정간격 이격하며 실장된 LED 어셈블리를 포함하며, 상기 각 LED 패키지는 LED 칩과 이를 둘러싸는 LED 하우징을 포함하며, 상기 각 LED 패키지는 상기 LED 하우징의 격벽 중 서로 마주하는 한 쌍의 격벽은 그 일부 또는 전부가 제거된 것이 특징인 액정표시장치 및 이에 구성된 LED 패키지를 제공한다.

Description

엘이디 패키지 및 이를 이용한 액정표시장치{LED package and liquid crystal display device having the same}
본 발명은 LED(Light emitting diode) 패키지를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 휘도를 향상시키고 핫 스팟 발생에 의한 표시품질 저하를 억제할 수 있는 동시에 좁은 베젤 설계가 가능한 액정표시장치에 관한 것이다.
동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD)는 액정의 광학적 이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의해 화상을 표현하고 있다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
하지만 액정패널은 자체 발광요소를 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원(光源)이 내장된 백라이트 유닛(backlight)이 배치된다.
액정표시장치의 백라이트 유닛은 램프의 배열 방식에 따라 직하형(Direct type) 방식과 에지형(Edge type) 방식으로 구분된다.
에지형 방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부와 두개 또는 두쌍의 광원이 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형 방식은 수개의 광원이 액정패널의 하부에 배치된 구조이다.
이때, 직하형 방식은 박형화에 한계가 있어, 화면의 두께보다는 밝기가 중요시되는 액정표시장치에서 주로 사용하고, 직하형 방식에 비해 박형화가 가능한 에지형 방식은 노트북 PC나 모니터용 PC와 같은 두께가 중요시되는 액정표시장치에서 주로 사용된다.
최근에는 박형의 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있어, 에지형 방식의 백라이트 유닛에 관해서 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히, 에지형 백라이트 유닛으로서는 LED 패키지가 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비함으로써 최근에 경량 박형의 액정표시장치용 광원으로서 널리 이용되고 있는 추세이다.
도 1은 종래의 LED 패키지를 광원으로 사용한 에지형 방식의 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 종래의 LED 패키지를 광원으로 사용한 에지형 방식의 액정표시장치(1)는 크게 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)과, 서포트메인(30)과, 커버버툼(50) 및 탑커버(40)로 구성된다.
상기 액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층(미도시)을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다.
그리고 상기 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
상기 백라이트 유닛(20)은 서포트메인(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배치되는 LED PCB(printed circuit board)(28)와 LED패키지(29)로 이루어진 광원(27)과, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트(21)를 포함한다.
이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 서포트메인(30)으로 둘려진 상태로 액정패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(30)을 매개로 일체화됨으로써 액정표시장치(1)를 이루게 된다.
그리고 미설명부호 19a, 19b는 각각 액정패널(10)의 전 후면에 부착되어 광의 편광방향을 제어하는 편광판을 나타낸다.
이때, 상기 LED 광원(27)은 LED PCB(28) 상에 다수의 LED 패키지(29)가 일정간격 이격하여 실장되고 됨으로써 광원으로서의 역할을 하고 있다.
이러한 상기 LED패키지(29)는 상기 LED PCB(28) 상에 위치가 고정되어, 이의 내부에 구비된 LED 칩(미도시)과 형광체층(미도시)으로부터 출사되는 광이 상기 도광판(23) 입광면과 대면되도록 위치하고 있다.
따라서, 상기 LED패키지(29)로부터 출사된 광은 상기 도광판(23)의 입광면으로 입사된 후 상기 도광판(23)의 내부에서 이의 상부에 위치하는 상기 액정패널(10)을 향해 굴절되며, 상기 반사판(25)에 의해 반사된 광과 함께 다수의 광학시트(21)를 통과하는 동안 보다 균일한 고품위의 면광원으로 가공되어 상기 액정패널(10)로 공급된다.
이러한 구성을 갖는 종래의 액정표시장치(1)는 도 2(일반적인 LED를 광원으로 사용한 에지형 방식의 백라이트 유닛을 포함하는 종래의 액정표시장치의 개략적인 평면도)를 참조하면, 도시한 바와 같이 액정패널 또는 도광판의 위치하는 일측 또는 서로 마주하는 양측면에 대해서 다수의 LED 패키지(29)가 일정간격 실장된 LED PCB(28)가 구비되고 있다.
이때, 도 3(종래의 액정표시장치에 실장되는 LED 패키지에 대한 사시도)을 참조하면, 상기 LED 패키지(29)는 크게 LED 칩(81)과, 상기 LED 칩(81)이 실장되는 리드 프레임(미도시)과, 상기 리드 프레임(미도시) 상에 제 1 내지 제 4 격벽(W1, W2, W3, W4)을 구성하며 상기 LED 칩(81)으로 나온 빛을 반사시키는 패키지 하우징(80)과, 상기 패키지 하우징(80)으로 둘러싸인 부분을 채우는 형광체층(83)을 포함하여 구성되고 있다.
이러한 구성을 갖는 LED 패키지(29)는 상기 LED 칩(81)을 둘러싸는 형태의 상기 램프 하우징(80)에 의해 빛이 출사되는 각도의 한계를 가지며 이러한 특성에 의해 도 2에 도시한 바와같이, 액정표시장치(1)에 실장 시 이와 마주하는 도광판(23)과 광 확산을 위한 일정 크기 이상의 제 1 이격간격(d1)을 필요로 하고 있다.
이러한 LED 패키지(29)를 구비한 액정표시장치(1)는 상기 광 확산을 위한 상기 제 1 이격간격(d1)이 일정 크기보다 작은 경우 상기 LED 백라이트 유닛(20)이 구비된 측면의 표시영역에서 밝은 부분과 어두운 부분이 교대하는 형태의 핫 스팟 얼룩(HSP)이 발생되고 있는 실정이다.
이러한 핫 스팟 얼룩(HSP)을 최소화하기 위해서는 LED 패키지(29)간 이격간격(이를 제 2 이격간격(d2)이라 칭함)을 줄여야 하지만, 이렇게 LED 패키지(29)간의 제 2 이격간격(d2)을 줄이게 되면 액정표시장치(1)에 사용되는 LED 패키지(29)가 수가 많게 되어 최종적으로 액정표시장치(1)의 제조 비용이 상승되며, 또한 요구되는 휘도 특성을 초과하는 과도한 수의 LED 패키지(29) 사용에 의해 소비전력이 증가되는 등의 문제가 발생되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, LED 패키지간 이격간격을 넓히더라도 핫 스팟 얼룩 발생이 억제될 수 있는 LED 패키지와 이를 구비함으로써 내로우 베젤을 구현할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 표시영역과 이외 외측으로 비표시영역이 정의된 액정패널과; 상기 액정패널 하부에 구비된 도광판과; 상기 도광판의 적어도 하나의 일측면에 구비되며 LED PCB에 다수의 LED 패키지가 일정간격 이격하며 실장된 LED 어셈블리를 포함하며, 상기 각 LED 패키지는 LED 칩과 이를 둘러싸는 LED 하우징을 포함하며, 상기 각 LED 패키지는 상기 LED 하우징의 격벽 중 서로 마주하는 한 쌍의 격벽은 그 일부 또는 전부가 제거된 것이 특징이다.
이때, 상기 LED 하우징의 서로 마주하는 한 쌍의 격벽은 상기 LED 패키지 간에 서로 대면되는 격벽인 것이 특징이다.
또한, 상기 LED 패키지는 서로 전기적으로 분리된 제 1 부분과 제 2 부분으로 이루어진 리드 프레임과, 상기 LED 칩과 상기 리드 프레임의 제 1 및 제 2 부분과 각각 전기적으로 연결시키는 제 1 및 제 2 와이어와, 상기 LED 하우징 내부에 상기 LED 칩을 덮으며 형성된 형광체층을 포함하며, 상기 형광체층은 상기 LED 하우징의 격벽 일부 또는 전부가 제거된 부분에는 그 측면이 노출된 것이 특징이다.
그리고, 상기 도광판과 상기 액정패널 사이에 구비된 광학시트와; 상기 도광판 하부에 구비된 반사판과; 상기 액정패널의 가장자리를 두르는 서포트메인과; 상기 서포트메인 배면과 밀착되는 저면과 이의 측면으로 구성되는 커버버툼을 포함하며, 상기 액정패널의 상면 및 측면 가장자리를 덮으며, 사각테 형상으로 상기 액정패널의 표시영역에 대응하여 개구를 갖는 탑커버를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지는, 리드 프레임과; 상기 리드 프레임 상에 실장된 LED 칩과; 상기 리드 프레임 상에 상기 LED 칩을 둘러싸며 형성된 LED 하우징과; 상기 LED 하우징 내부에 상기 LED 칩을 덮으며 형성된 형광체층을 포함하며, 상기 LED 하우징의 격벽 중 서로 마주하는 한 쌍의 격벽은 그 일부 또는 전부가 제거된 것이 특징이다.
이때, 상기 형광체층은 상기 LED 하우징의 격벽 일부 또는 전부가 제거된 부분에 대응해서는 그 측면이 노출된 것이 특징이다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 그 장방향으로 램프 하우징 측벽이 제거되어 LED 칩 및 형광체로부터 나오는 빛의 출사각도가 종래대비 향상된 LED 패키지를 구비함으로써 LED 패키지간 이격간격을 종래의 이격간격 대비 1배 내지 3배 정도 크게 하더라도 핫 스팟이 발생되지 않으므로 액정표시장치의 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.
나아가 요구되는 휘도 특성을 만족하는 범위 내에서 LED 패키지의 사용 개수를 줄일 수 있으므로 제조 비용을 저감시키는 효과가 있다.
그리고, 종래의 동일한 개수의 LED 패키지를 동일한 이격간격을 갖도록 배치하는 경우, LED 패키지로 나오는 빛의 출사각도가 증가됨으로써 상기 LED 패키지는 도광판과 더욱 인접하여 실장될 수 있으므로 더욱더 네로우 베젤을 구현하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 LED 패키지를 광원으로 사용한 에지형 방식의 액정표시장치의 단면도.
도 2는 일반적인 LED를 광원으로 사용한 에지형 방식의 백라이트 유닛을 포함하는 종래의 액정표시장치의 개략적인 평면도.
도 3은 종래의 액정표시장치에 실장되는 LED 패키지에 대한 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 평면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 실장되는 LED 패키지에 대한 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지를 제조하는 단계중 몰드를 절단하는 단계를 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 평면도로서, 도광판과 LED 패키지를 포함하는 LED PCB만을 도시하였으며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 실장되는 LED 패키지에 대한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120) 그리고 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 모듈화하기 위한 탑커버(140)와 서포트메인(130)으로 구성된다. 이때, 상기 탑커버(140)는 생략될 수도 있다.
한편 이들 구성요소 각각에 대해 좀 더 자세히 살펴보면, 상기 액정패널(110)은 화상을 표현하는 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 기판(112) 및 제 2 기판(114)을 포함한다.
이때, 액티브 매트릭스 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 나타나지는 않았지만, 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 상기 제 1 기판(112)의 내면에는 다수의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 교차하여 다수의 화소영역(미도시)이 정의되고 있으며, 각 화소영역(미도시)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)의 교차 지점 부근에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(미도시)가 구비되어 있으며, 각 화소영역(미도시)에는 상기 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)과 연결되며 화소전극(미도시)이 형성되고 있다.
이때, 액정표시장치(100)의 구동 모드에 따라 상기 각 화소영역(미도시)에는 상기 화소전극(미도시) 이외에 공통전극(미도시)이 상기 화소전극(미도시)과 동일층에 이격하며 형성될 수도 있으며, 또는 상기 화소전극(미도시)과 절연층(미도시)을 개재하여 중첩하며 형성될 수도 있다.
그리고 상기 공통전극(미도시)이 상기 제 1 기판(112)에 구성되는 경우, 상기 게이트 배선(미도시)과 나란하게 공통배선(미도시)이 더욱 구비될 수 있으며, 상기 공통전극(미도시)은 상기 공통배선(미도시)과 전기적으로 연결된다.
그리고 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 상기 제 2 기판(114)의 내측면에는 각 화소영역(미도시)에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 패턴을 포함하는 컬러필터(color filter)층(미도시)과 상기 각 컬러 패턴(미도시)을 두르며 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시) 그리고 상기 박막트랜지스터(미도시) 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)(미도시)가 구비되고 된다.
또한, 상기 제 2 기판(114)에는 선택적으로 상기 컬러필터층(미도시)과 중첩하며 투명 공통전극(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 제 2 기판(114)에 구성되는 상기 공통전극(미도시)은 상기 제 1 기판(112)에 공통전극(미도시)이 구비되는 경우 생략되며 상기 제 1 기판(112)에 공통전극(미도시)이 형성되지 않는 경우만 형성된다.
그리고 상기 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 각각의 외측면에는 특정 방향으로 편광된 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(미도시)이 각각 부착되고 있다.
이러한 구성을 갖는 액정패널(110)에 있어 이의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판(Flexible printed circuit board : FPCB)이나 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package : TCP) 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되고 있으며, 이를 모듈화하는 과정에서 상기 서포트메인(130)의 측면 또는 배면으로 적절하게 젖혀 밀착되고 있다.
이러한 구성을 갖는 상기 액정패널(110)은 게이트 구동회로(미도시)의 온/오프 신호에 의해 각 게이트 배선(미도시) 별로 선택된 박막트랜지스터(미도시)가 온(on)상태가 되면, 데이터 구동회로(미도시)의 신호전압이 데이터 배선(미도시)을 통해서 각 화소전극(미도시)으로 전달되고, 이에 따른 화소전극(미도시)과 공통전극(미도시) 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.
아울러 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)에는 상기 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
상기 백라이트 유닛(120)은 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123)과, 상기 도광판(123)의 일측 또는 서로 마주하는 양측에 대응하여 소정간격 이격하여 배치된 LED 어셈블리(200)와 상기 도광판(123) 상부로 상기 액정패널(110) 하부에 개재되는 다수의 광학시트(121)를 포함하여 구성되고 있다.
상기 LED 어셈블리(200)는 상기 도광판(123)의 측면과 대면하도록 상기 도광판(123)의 어느 하나의 측면 또는 서로 마주하는 양측면에 각각 위치하고 있다. 이때, 도면에 있어서는 상기 LED 어셈블리(200)는 일례로 도광판(123)의 일측면에 대해서만 형성된 것을 나타내었다.
상기 LED 어셈블리(200)는 제 1 이격간격을 가지며 배치되는 다수개의 LED 패키지(210)와, 상기 다수개의 LED 패키지(210)가 장착되는 LED PCB(220)를 포함하여 구성되고 있다.
한편, 상기 반사판(125)은 상기 도광판(123)의 배면에 위치하여, 상기 도광판(123)의 배면을 통과한 빛을 상기 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.
또한 상기 도광판(123) 상부에 위치하는 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 상기 도광판(123)을 통과한 빛을 확산 또는 집광하여 상기 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화되는데, 상기 탑커버(140)는 상기 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이"ㄱ"형태로 절곡된 사각테 형상으로, 상기 탑커버(140)의 전면을 개구하여 상기 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.
또한, 상기 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 상기 액정표시장치(100) 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 가장자리가 수직 절곡된 형태를 갖는 사각형의 판 형상으로, 상기 백라이트 유닛(120) 배면에 밀착되는 수평면(151) 및 이의 가장자리가 수직하게 상향 절곡된 측면(153)으로 이루어진다.
그리고, 이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 상기 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 일 가장자리가 개구된 사각의 테 형상의 서포트메인(130)이 상기 탑커버(140)와 커버버툼(150)과 결합된다.
이때, 상기 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
한편, 최근에는 보더레스 타입 액정표시장치가 제안되었으며, 이 경우 상기 탑커버는 생략될 수도 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 상기 LED어셈블리(200)가 도광판(123)의 적어도 하나의 측면과 종래대비 더 작은 크기의 이격간격(도광판(123)과 LED PCB(220)에 구비되는 LED 패키지(210)와의 이격간격을 이하 제 1 이격간격(d1)이라 칭함)을 가지며 배치됨으로써 비표시영역의 폭이라 정의되는 베젤폭을 종래대비 줄이는 효과를 갖는다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 상기 LED PCB(220)에 실장되는 LED 패키지(210) 간의 이격간격(이하 제 2 이격간격(d2)이라 칭함) 또한 종래의 액정표시장치 대비 1배 내지 3배정도 더 큰 값을 가짐으로써 액정표시장치에 실장되는 개수를 줄여 제조 비용을 저감시키는 효과가 있다.
이때, 이렇게 종래의 액정표시장치(도 2의 1) 대비 LED 패키지(210)와 이와 마주하는 상기 도광판(123)의 일 측면과의 제 1 이격간격(d1)과, LED PCB(220) 내에서 LED 패키지(210)간의 제 2 이격간격(d2)을 더욱 줄일 수 있는 것은 상기 LED PCB(220)에 실장되는 다수의 각 LED 패키지(210)의 구성적 특징에 기인한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)에 장착되는 LED 패키지(210)는 도 6을 참조하면, 크게 LED 칩(281)과, 상기 각 LED 칩(281)이 실장되며 서로 전기적으로 분리되어 이격하는 제 1 부분(미도시)과 제 2 부분(미도시)으로 이루어진 리드 프레임(미도시)과, 상기 리드 프레임(미도시) 상에 측벽을 구성하며 상기 LED 칩(281)으로 나온 빛을 반사시키는 패키지 하우징(280)과, 상기 패키지 하우징(280)으로 둘러싸인 부분을 채우는 형광체층(283)와, 상기 LED 칩(281)과 상기 리드 프레임(미도시)의 제 1 및 제 2 부분(미도시)을 각각 전기적으로 연결시키는 제 1 및 제 2 와이어(285a, 285b)를 포함하여 구성되고 있다.
이때, 서로 이격하는 제 1 부분(9a)과 제 2 부분(9b)으로 나뉘는 상기 리드 프레임(9)에 있어 상기 제 1 부분(미도시)은 LED 칩(281)의 제 1 전극(미도시)과 제 1 와이어(285a)를 통해 연결되고 있으며, 상기 제 2 부분(미도시)은 상기 LED 칩(281의 제 2 전극(미도시)과 제 2 와이어(미도시)를 통해 연결되고 있다.
이러한 구성을 갖는 LED 패키지(210)에 있어서 가장 특징적인 구성은 LED 하우징(280)에 있다.
통상적인 LED 하우징은 상기 LED 칩(도 3의 81)을 기준으로 동서남북 4방향으로 모두 동일한 높이를 갖는 제 1 내지 제 4 측벽(도 3의 W1, W2, W3, W4)이 상기 LED 칩(도 3의 81)을 둘러싸는 형태를 이룬다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지(210)는 상기 LED 패키지(281)의 제 1 내지 제 4 측면(S1, S2, S3, S4) 중 도광판(123)의 일 측면과 마주하도록 배치되었을 때, 상기 도광판(123) 일 측면의 길이방향 즉, 다수의 상기 LED 패키지(210)가 나란하게 배치되는 방향으로 배치되는 제 1 및 제 2 측면(S1, S2)에는 각각 제 1 및 제 2 격벽(W1, w2)이 제 1 높이를 가지며 구성되는 반면, 상기 제 1 및 제 2 측면(S1, S2)과 수직한 제 3 및 제 4 측면(S3, S4)에 대해서는 격벽이 생략되거나 또는 그 중앙부에 대응하여 상기 제 1 또는 제 2 격벽(W1, W2)의 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 갖는 제 3 및 제 4 격벽(W3, E4)이 형성된 것이 특징이다.
따라서, 이러한 형태의 LED 하우징(280)의 구성을 갖는 LED 패키지(210)는 상기 LED 하우징(280) 내부에 LED 칩(281)을 덮으며 형광체층(283)이 구비되는데, 이러한 형광체층(283)은 상기 제 1 및 제 2 격벽(W1, W2)이 형성된 부분 즉 제 1 및 제 2 측면(S1, S2)을 정면으로 바라볼 때는 상기 형광체층(283)은 상기 제 1 및 제 2 격벽(W1, W2)에 가려져 노출되지 않지만, 상기 제 1 및 제 2 측면(S1, S2)과 수직한 제 3 또는 제 4 측면(S3, S4)에서 바라보았을 경우는 상기 형광체층(283)의 측면 전부 또는 제 2 높이를 갖는 제 3 및 제 4 격벽(W3, W4)이 형성되는 경우는 상기 형광체층(283)의 측면 일부가 노출된 형태를 갖는다.
그러므로, 이러한 구성을 갖는 LED 하우징(280) 형태를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지(210)는 LED 칩(281)과 상기 형광체층(283)을 통해 발광된 빛은 LED 하우징(280)의 제 1 및 제 2 격벽(W1, W2) 부분으로는 투과하지 못하므로 상기 제 1 및 제 2 격벽(W1, W2)이 위치하는 제 1 및 제 2 측면(S1, S2) 방향으로는 종래의 액정표시장치와 마찬가지로 상기 LED 칩(281)의 상면의 법선을 기준으로 제 1 각도를 가지며 빛이 출사되지만, 상기 제 1 및 제 2 측면(S1, S2)과 수직한 제 3 및 제 4 측면(S3, S4)으로는 제 3 및 제 4 격벽(W3, W4)이 생략되거나 또는 상기 제 1 및 제 2 격벽(W1, W2)의 제 1 높이보다 낮은 제 2 높이를 갖는 제 3 및 제 4 격벽(W3, W4)이 구비됨으로써 종래의 제 1 격벽(도 3의 W1)과 동일한 높이의 제 3 및 제 4 격벽(도 3의 W3, W4)을 갖는 LED 패키지(도 3의 29)의 제 3 및 제 4 격벽(도 3의 W3, W4)측으로 출사되는 제 2 각도(도 2의 θ1) 대비 상기 제 3 및 제 4 측면(S3, S4) 방향으로는 더 큰 제 3 각도(θ2)를 가지며 빛이 출사된다.
따라서 이러한 구성을 갖는 LED 패키지(210)의 경우, 도광판(123)을 일측면과의 제 1 이격간격(d1)이 동일하다는 가정 하에서 상기 제 3 및 제 4 측면(S3, S4)이 서로 마주하는 형태로 LED PCB(220)에 실장시킴에 있어 LED 패키지(210)간 제 2 이격간격(d2)을 종래의 모두 동일한 높이의 제 1 내지 제 4 격벽(도 3의 W1, W2, W3, W4)을 갖는 LED 하우징(도 3의 80)을 구비한 LED 패키지(도 3의 29) 대비 1배보다 크고 나아가 3배정도까지 크게 하더라도 이를 구성한 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 핫 스팟 얼룩이 발생되지 않는다.
그러므로, 소정의 휘도 특성을 만족하는 한도내에서 종래의 액정표시장치 대비 LED 패키지(210)간의 제 2 이격간격(d2)을 크게 하더라도 핫 스팟은 발생되지 않으므로 실장되는 LED 패키지(210) 수를 줄일 수 있으므로 액정표시장치(100)의 제조 비용을 저감시키는 효과를 갖는다.
나아가 상기 LED 패키지(210)간 제 2 이격간격이 동일하다 가정한 경우, 상기 도광판(123)과 LED 패키지(210) 간의 제 1 이격간격(d1)을 종래대비 1배보다 작게 0.5배정도가 되도록 배치하더라도 핫 스팟은 발생되지 않으므로 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 배젤폭을 줄일 수 있는 효과를 가질 수 있다.
이후에는 전술한 구성을 갖는 LED 패키지의 제조 방법에 대해 도 6을 참조하여 간단히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지(210)의 경우, 금속재질의 다수의 리드 프레임(미도시)이 일방향으로 배치되며 구비되며 상기 리드 프레임(미도시)에 대응하여 홀(hl)을 갖는 패키지 몰드(미도시)가 상기 다수의 리드 프레임(미도시)을 연결하며 구비된 상태에서, 상기 홀(hl) 내부의 상기 리드 프레임(미도시) 상에 LED 칩(281)을 형성한다.
상기 LED 칩(281)은 기판(미도시)상에 적층된 형태의 n형 화합물 반도체층), 활성층, p형 화합물 반도체층, n형 전극 및 p형 전극으로 구성된다.
여기서, 상기 기판(미도시)은 바람직하게는 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며, 사파이어 외에도 갈륨 나이트라이드(hallium nitride : GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide : SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등으로 형성될 수도 있다.
여기서, 상기 기판(미도시)과 n형 화합물 반도체층 사이에는 이들 간의 격자정합을 향상시키기 위한 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있으며, 버퍼층(미도시)은 GaN 또는 AlN/GaN 등으로 형성될 수 있다.
상기 n형 화합물 반도체층은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 일예로 Si, Ge 및 Sn 등을 사용하고, 바람직하게는 Si를 주로 사용한다.
또한, 상기 p형 화합물 반도체층은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN으로 이루어질 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 일예로 Mg, Zn 및 Be 등을 사용하고, 바람직하게는 Mg를 주로 사용한다.
이러한 LED 칩(281)은 상기 n형 화합물 반도체층의 일부가 노출되도록 p형 화합물 반도체층과 활성층 일부가 메사식각(mesa etching)으로 제거되는데, 이에 따라 상기 p형 화합물 반도체층과 활성층은 상기 n형 화합물 반도체층 상의 일부분에 형성된다.
이에, 상기 n형 전극은 노출된 n형 화합물 반도체층의 일 모서리에 구성되며, 상기 p형 전극은 p형 화합물 반도체층 상에 구성된다. 따라서 이러한 구성을 갖는 LED 칩(281)은 "Top??Top"방법으로 전극이 배치되는 수평형 LED 칩(281)을 이룬다.
그리고, 상기 활성층은 GaN 계열 단일 양자 우물구조(single quantum well : SQW)나 다중 양자 우물구조(multi quantum well : MQW)일 수 있으며, 또한 이들의 초격자(supper lattice : SL) 등의 양자구조로, 이와 같은 활성층의 양자구조는 GaN 계열의 다양한 물질을 조합하여 이루어질 수 있고, 일예로 AlGaN, AlNGaN, InGaN 등이 사용될 수 있다.
이러한 활성층에 전계가 인가되었을 때, 전자??정공 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 된다.
따라서, 이러한 구성을 갖는 상기 LED 칩(281)은 상기 p형 전극과 n형 전극 사이에 전압이 인가되면, 상기 p형 화합물 반도체층과 상기 n형 화합물 반도체층으로 각각 정공과 전자가 주입되고, 상기 활성층에서 정공과 전자가 재결합하면서 여분의 에너지가 광으로 변환되어 외부로 방출하게 되는 것이다.
다음, 전술한 구성을 갖는 LED 칩(미도시)281 위로 각 홀(hl)에 대응하여 다이(die) 물질을 본딩시켜 다이층(미도시)을 형성한다.
이후, 상기 LED 칩(281)의 상기 n형 전극과 p형 전극은 각각 상기 리드 프레임의 제 1 부분 및 제 2 부분과 제 1 및 2 와이어(285a, 285b)를 통해 전기적으로 연결시킨다.
다음, 상기 각 홀(hl) 내부의 다이층(미도시) 위로 형광물질을 포함하는 실리콘을 디스펜싱 등의 방법을 통해 도포하고 이에 대해 가열하여 큐어링을 실시함으로서 경화시켜 형광체층(283)을 형성한다.
이후, 상기 다수의 리드 프레임(미도시)이 연결된 몰드(미도시)를 일방향으로 절단하여 단위 리드 프레임(미도시)별로 분리시킴으로써 단위 LED 패키지(210)를 완성한다.
이때, 상기 몰드의 절단공정 진행 시 도 7(본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지를 제조하는 단계중 몰드를 절단하는 단계를 도시한 도면)에 도시한 바와같이 상기 각 리드 프레임(미도시)에 대응하여 형성된 홀(hl)내부에 상기 형광체층(283)의 서로 마주하는 양측단이 절단면이 되도록 홀(hl) 내측으로 일정폭 중첩하도록 한 상태에서 절단함으로써 상기 절단된 부분에 대응해서는 상기 몰드(300)로 이루어진 홀(hl) 내측면 중 서로 마주하는 제 3 및 제 4 측면에 제거되도록 한다.
따라서 이러한 절단 공정진행에 의해 절단이 완료된 LED 패키지(210)는 서로 마주하는 제 3 및 제 4 측면(S3, S4)에는 제 3 및 제 4 격벽(W3, W4)이 일부 또는 전부 제거되어 상기 형광체층(283)이 노출된 형태를 이루게 된다.
이렇게 단위 리드 프레임(미도시) 별로 분리된 LED 패키지(283)는 소팅 공정을 진행하여 동일한 수준의 색휘도를 갖는 것끼리 분리되며, 이렇게 동일한 수준의 색휘도를 갖는 LED 패키지(283)는 LED PCB에 실장됨으로서 액정표시장치에 구성될 수 있는 상태를 이루게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경될 수 있음은 자명하다.
100 : 액정표시장치
123 : 도광판
200 : LED 어셈블리
210 : LED 패키지
281 : LED 칩
283 : 형광체층
d1 : (도광판과 LED 패키지 간의)제 1 이격간격
d2 : (LED 패키지 간의)제 2 이격간격
W3, W4 : (LED 하우징의)제 3, 4 격벽
θ2 : (LED 광의 출사 각도) 제 3 각도

Claims (8)

  1. 표시영역과 이외 외측으로 비표시영역이 정의된 액정패널과;
    상기 액정패널 하부에 구비된 도광판과;
    상기 도광판의 적어도 하나의 일측면에 구비되며 LED PCB에 다수의 LED 패키지가 일정간격 이격하며 실장된 LED 어셈블리
    를 포함하며, 상기 각 LED 패키지는 LED 칩과 이를 둘러싸는 LED 하우징을 포함하며, 상기 각 LED 패키지는 상기 LED 하우징의 격벽 중 서로 마주하는 한 쌍의 격벽은 그 일부 또는 전부가 제거된 것이 특징인 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 하우징의 서로 마주하는 한 쌍의 격벽은 상기 LED 패키지 간에 서로 대면되는 격벽인 것이 특징인 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 패키지는 서로 전기적으로 분리된 제 1 부분과 제 2 부분으로 이루어진 리드 프레임과, 상기 LED 칩과 상기 리드 프레임의 제 1 및 제 2 부분과 각각 전기적으로 연결시키는 제 1 및 제 2 와이어와, 상기 LED 하우징 내부에 상기 LED 칩을 덮으며 형성된 형광체층을 포함하는 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 형광체층은 상기 LED 하우징의 격벽 일부 또는 전부가 제거된 부분에는 그 측면이 노출된 것이 특징인 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판과 상기 액정패널 사이에 구비된 광학시트와;
    상기 도광판 하부에 구비된 반사판과;
    상기 액정패널의 가장자리를 두르는 서포트메인과;
    상기 서포트메인 배면과 밀착되는 저면과 이의 측면으로 구성되는 커버버툼
    을 포함하는 액정표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 액정패널의 상면 및 측면 가장자리를 덮으며, 사각테 형상으로 상기 액정패널의 표시영역에 대응하여 개구를 갖는 탑커버를 포함하는 액정표시장치.
  7. 리드 프레임과;
    상기 리드 프레임 상에 실장된 LED 칩과;
    상기 리드 프레임 상에 상기 LED 칩을 둘러싸며 형성된 LED 하우징과;
    상기 LED 하우징 내부에 상기 LED 칩을 덮으며 형성된 형광체층
    을 포함하며, 상기 LED 하우징의 격벽 중 서로 마주하는 한 쌍의 격벽은 그 일부 또는 전부가 제거된 것이 특징인 LED 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 형광체층은 상기 LED 하우징의 격벽 일부 또는 전부가 제거된 부분에 대응해서는 그 측면이 노출된 것이 특징인 LED 패키지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110828637A (zh) * 2018-08-14 2020-02-21 首尔半导体株式会社 发光二极管封装件及具备发光二极管封装件的显示装置

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