KR20150035399A - 광원 모듈과 제조방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20150035399A
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정승호
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이정훈
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Abstract

본 발명은 광효율이 우수한 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 슬림화된 백라이트 유닛에 관한 것으로, 저면을 통해 기판과 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩의 일측면에 상기 발광 다이오드 칩의 광이 방출되기 위한 출사면을 포함하고, 적어도 상기 출사면을 포함하여 상기 발광 다이오드 칩 상에 형성되는 파장변환부; 상기 출사면을 제외한 상기 발광 다이오드 칩 상에 형성되는 반사부;를 포함한다.

Description

광원 모듈과 제조방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛{LIGHT SOURCE MODULE, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME}
본 발명은 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 대한 것으로, 특히 광효율이 우수한 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 슬림화된 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적인 백라이트 유닛은 액정표시장치에 광을 제공하기 위한 디스플레이용이나 면조명 장치용으로 널리 사용되고 있다.
액정표시장치에 구비된 백라이트 유닛은 발광 소자의 위치에 따라 직하 방식 또는 에지 방식으로 구분된다.
직하 방식은 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점 개발되기 시작한 것으로, 확산판의 하부면에 복수 개의 광원을 배치하여 액정표시패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 것이다. 이러한 직하 방식의 백라이트 유닛은 에지 방식에 비해 광의 이용 효율이 높기 때문에 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다.
상기 에지 방식은 주로 랩탑형 컴퓨터 및 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용되는 것으로 빛의 균일성이 좋고, 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리한 장점을 갖는다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 패키지 및 이를 구비한 백라이트 유닛을 도시한다. 도 1에 도시된 것과 같이, 종래에는 백라이트 유닛의 측면에 발광 다이오드 패키지(10)가 실장되었다.
그런데 이와 같이 발광 다이오드 패키지(10)가 백라이트 유닛의 측면에 실장될 경우, 발광 다이오드 패키지의 폭(10)이 차지하는 높이로 인해 백라이트 유닛의 슬림화에 한계가 있다.
이러한 한계를 극복하기 위해 발광 다이오드 패키지(10)의 폭을 줄일 경우에는, current spreading 이 발생하여 발광 다이오드 패키지(10)의 효율이 떨어지는 문제가 있다.
이처럼 발광 다이오드 패키지화에 의한 백라이트 유닛의 슬림화에는 한계가 있는데 반해, 사용자는 더욱 슬림한 백라이트 유닛을 요구하여 새로운 구조의 발광 다이오드 패키지를 구비한 에지 방식의 백라이트 유닛이 요구되고 있다.
본 발명은 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 대한 것으로, 도광판과 나란하게 발광 다이오드 칩을 실장함으로써, 슬림화된 에지 방식의 백라이트 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 대한 것으로, 도광판을 향한 발광 다이오드 칩의 측면에는 파장변환부를 형성하고, 이외의 부분에는 반사부를 형성하여 도광판을 향해 출사경로를 지정함으로써, 도광판과 나란하게 발광 다이오드 칩을 실장할 경우 발광 다이오드 칩의 광효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 대한 것으로, 반사물질을 포함한 언더필을 발광 다이오드 칩과 기판 사이에 형성함으로써 발광 다이오드 칩으로부터 발생된 광이 지정된 출사면 이외로 방출되는 것을 방지하고 출사면으로 광을 집중시켜 광효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 대한 것으로, 언더필 제조시 출사면에 반사물질이 덮히는 것을 방지함으로써, 출사경로의 방해요소를 제거하는 한편, 발광 다이오드 칩과 도광판 간의 거리를 좁혀 광효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 광원 모듈을, 저면을 통해 기판과 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩의 일측면에 상기 발광 다이오드 칩의 광이 방출되기 위한 출사면을 포함하고, 적어도 상기 출사면을 포함하여 상기 발광 다이오드 칩 상에 형성되는 파장변환부; 및 상기 출사면을 제외한 상기 발광 다이오드 칩 상에 형성되는 반사부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈은, 상기 기판과 상기 발광 다이오드 칩 사이에 위치하며 반사물질을 포함하는 언더필;을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈은, 상기 반사물질이 TiO2, SiO2, ZrO2, PbCO3, PbO, Al2O3, ZnO, Sb2O3 중 어느 하나 또는 이들의 조합이다.
본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈은, 상기 언더필이 형광체를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈은, 상기 발광 다이오드 칩이 플립칩 본딩 또는 SMT(Surface Mount Techology)에 의해 상기 기판에 실장된다.
본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈은, 상기 발광 다이오드 칩이 제 1 도전형으로 도핑된 제 1 반도체층; 상기 제 1 반도체층 아래에 형성되는 활성층; 제 2 도전형으로 도핑되고, 상기 활성층 아래에 형성되는 제 2 반도체층; 상기 제 1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 1 전극; 상기 제 2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 2 전극; 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 전극패드; 및 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되는 제 2 전극패드;를 포함하고, 상기 제 1 전극패드 및 상기 제 2 전극패드를 통해 상기 기판과 전기적으로 연결된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도광판; 및 상기 도광판의 적어도 일측에 위치하여 광을 방출하는 광원 모듈;을 포함하고, 상기 광원 모듈이 저면을 통해 기판과 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩의 일측면에 상기 발광 다이오드 칩의 광이 방출되기 위한 출사면을 포함하고, 적어도 상기 출사면을 포함하여 상기 발광 다이오드 칩 상에 형성되는 파장변환부; 상기 출사면을 제외한 상기 발광 다이오드 칩 상에 형성되는 반사부;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 상기 광원 모듈이 상기 기판과 상기 발광 다이오드 칩 사이에 위치하며 반사물질을 포함하는 언더필;을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 상기 언더필이 형광체;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 상기 발광 다이오드 칩이 플립칩 본딩 또는 SMT(Surface Mount Techology)에 의해 상기 기판에 실장된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈 제조 방법은, 발광 다이오드 칩을 제조하는 발광 다이오드 칩 제조 단계; 적어도 발광 다이오드 칩의 광이 방출되는 출사면을 포함하여 상기 발광 다이오드 칩 상에 파장변환부를 형성하는 파장변환부 형성 단계; 및 상기 출사면을 제외한 상기 발광 다이오드 칩 상에 반사부를 형성하는 반사부 형성 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈 제조 방법은, 상기 반사부 형성 단계에서 상기 발광 다이오드 칩의 상면 및 측면 상에 반사부를 형성하는 단계; 및 상기 반사부를 형성하는 단계에서 상기 출사면에 대해 반사부가 형성된 경우, 상기 출사면에 대응하는 영역에 형성된 반사부를 제거하여 상기 파장변환부를 노출시키는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈 제조 방법은, 상기 파장변환부를 노출시키는 단계에서 플라이 커팅(Fly Cutting)을 이용하여 상기 출사면에 대응하는 영역에 형성된 반사부를 제거한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈 제조 방법은, 상기 반사부 형성 단계 이후에, 기판과 상기 발광 다이오드 칩 사이에 반사물질을 포함하는 언더필을 형성하는 언더필 형성 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈 제조 방법은, 상기 언더필 형성 단계에서 상기 기판 상에 위치하고, 상기 발광 다이오드 칩의 출사면과 접하는 댐부를 형성하는 단계; 상기 언더필을 주입하는 단계; 및 상기 언더필을 형성한 후, 상기 댐부를 제거하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈 제조 방법은, 상기 발광 다이오드 칩을 기판에 전기적으로 접속시키는 기판 접속 단계;를 포함하고, 기판 접속 단계에서 플립칩 본딩 또는 SMT(Surface Mount Techology)로 상기 기판에 실장한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈 제조 방법은, 상기 발광 다이오드 칩 제조 단계에서 제 1 도전형으로 도핑된 제 1 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제 1 반도체층의 아래에 형성되는 활성층을 형성하는 단계; 제 2 도전형으로 도핑되고, 상기 활성층 아래에 형성되는 제 2 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제 1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 2 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 패드를 형성하는 단계; 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되는 제 2 패드를 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 대한 것으로, 도광판과 나란하게 발광 다이오드 칩을 실장함으로써, 슬림화된 에지 방식의 백라이트 유닛을 제공하는 효과를 제공한다.
본 발명은 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 대한 것으로, 도광판을 향한 발광 다이오드 칩의 측면에는 파장변환부를 형성하고, 이외의 부분에는 반사부를 형성하여 도광판을 향해 출사경로를 지정함으로써, 도광판과 나란하게 발광 다이오드 칩을 실장할 경우 발광 다이오드 칩의 광효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
본 발명은 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 대한 것으로, 반사물질을 포함한 언더필을 발광 다이오드 칩과 기판 사이에 형성함으로써 발광 다이오드 칩으로부터 발생된 광이 지정된 출사면 이외로 방출되는 것을 방지하고 출사면으로 광을 집중시켜 광효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
본 발명은 광원 모듈과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 백라이트 유닛에 대한 것으로, 언더필 제조시 출사면에 반사물질이 덮히는 것을 방지함으로써, 출사경로의 방해요소를 제거하는 한편, 발광 다이오드 칩과 도광판 간의 거리를 좁혀 광효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 패키지 및 이를 구비한 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 도시한 단면도이다.
도 6은 도 2 내지 5의 발광 다이오드 칩의 구성을 구체적으로 도시한 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 발광 다이오드 칩을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ'라인을 따라 절단한 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 광원 모듈을 제조하는 단계를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 형상 등이 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 발명의 기술 사상 범위를 벗어나지 않는 정도의 구성요소들의 변경은 한정적인 의미를 포함하지 않으며 본 발명의 기술 사상을 명확하게 표현하기 위한 설명으로 청구항에 기재된 내용에 의해서만 한정될 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 각 실시예에 따른 광원 모듈을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈(100)은 발광 다이오드 칩(110), 파장변환부(120) 및 반사부(130)를 포함한다.
상기 발광 다이오드 칩(110)은 성장기판(111)과 반도체 적층부(113)를 포함한다. 상기 발광 다이오드 칩(110)은 상기 기판(140) 상에 직접 플립 본딩 또는 SMT(Surface Mount Technology)에 의해 상기 기판(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 발광 다이오드 칩(110)의 하부면에 노출된 전극패드들(37a, 37b)과 상기 기판패드들(141a, 141b)은 상기 범프들(150a, 150b)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 본 발명의 광원 모듈(100)은 와이어를 사용하지 않기 때문에, 와이어를 보호하기 위한 몰딩부를 필요로 하지 않으며, 본딩 패드를 노출하기 위해 파장변환층(120)의 일부를 제거할 필요도 없다. 따라서, 본 발명은 플립칩 타입 발광 다이오드 칩(110)을 채택함으로써 본딩 와이어를 사용하는 발광 다이오드 칩을 사용하는 것에 비해 색편차나 휘도 얼룩 현상을 제거하고, 모듈 제조 공정을 단순화할 수 있다.
상기 파장변환층(120)은 상기 발광 다이오드 칩(110)을 덮는다. 상기 발광 다이오드 칩(110)은 발광 다이오드 칩의 일측면 중 광이 방출되기 위한 면으로써, 출사면이라 정의되는 면을 포함하는데, 상기 파장변환층(120)은 적어도 출사면을 포함하여 상기 발광 다이오드 칩(110)의 상부면 및 측면들을 감쌀 수 있다. 즉, 발광 다이오드 칩(110)의 광이 방출되는 출사면에 파장변환층이 형성되거나, 출사면을 포함하여 발광 다이오드 칩(110)의 상부면 및 측면들 중 일부에 파장변환층이 형성되거나 또는 출사면을 포함하여 발광 다이오드 칩(110)의 상부면 및 측면들 전부에 파장변환층이 형성될 수 있다. 또한 상기 파장변환층(120)은 형광체를 포함할 수 있는데, 상기 형광체는 상기 발광 다이오드 칩(110)에서 방출된 광을 파장변환할 수 있다. 상기 파장변환층(120)은 발광 다이오드 칩(110)에 코팅되며, 발광 다이오드 칩(110)의 상부면 및 측면들을 일정 두께로 덮을 수 있다. 상기 파장변환층(120)이 상기 발광 다이오드 칩의 상부면 및 측면을 덮는 경우, 상기 발광 다이오드 칩(110)의 상부면을 덮는 영역과, 상기 발광 다이오드 칩(110)의 측면들을 덮는 영역이 동일한 두께일 수 있고, 서로 상이한 두께일 수 있다. 또한, 상기 파장변환층(120)은 광이 출사하는 출사면을 덮는 영역과, 상기 출사면을 제외한 측면들 및 상부면을 덮는 영역이 상이한 두께를 가질 수 있다.
상기 반사부(130)는 상기 출사면으로 정의되는 상기 발광 다이오드 칩(110)의 일면을 제외한 상기 발광 다이오드 칩(110) 상에 형성된다. 이때 반사부(130)는 발광 다이오드 칩(110) 상에 직접 형성될 수 있고, 다른 구성요소를 개재하여 상부에 형성될 수 있다. 즉, 도 2 에 도시된 것과 같이 반사부(130)는 발광 다이오드 칩(110) 상에 직접 형성할 수 있고, 실시예에 따라 도 3 내지 도 4에 도시된 것과 같이 발광 다이오드 칩(110) 상에 파장변환부(120)를 형성한 후에 반사부(130)를 형성할 수 있다.
상기 반사부(130)는 광을 출사면으로 반사시키는 기능을 갖는다. 즉, 출사면을 제외하고 반사부를 형성함으로써, 상기 광원 모듈(100)의 일측면으로 광이 출사되도록 가이드하는 기능을 갖는다.
기판(140)은 상기 발광 다이오드 칩(110)과 전기적으로 연결되는 기판 패드들(141a, 141b)을 포함하고, 상기 기판 패드들(141a, 141b) 상에는 범프들(150a, 150b)이 위치한다. 상기 기판(140)은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 방열에 유리한 메탈 PCB일 수 있다. 상기 기판(140)은 장축 및 단축을 갖는 바-타입(bar-type)일 수 있다.
상기 언더필(200)은 상기 발광 다이오드 칩(110)과 기판(140) 사이에 위치한다. 상기 언더필(200)은 상기 발광 다이오드 칩(110)으로부터 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 향상시키는 기능을 갖는다. 또한, 상기 언더필(200)은 상기 발광 다이오드 칩(110)과 기판(140) 사이의 수분침투를 방지하는 기능을 갖는다. 상기 언더필(200)은 반사물질을 포함한다. 예컨대 상기 언더필(200)은 수지와 상기 수지 내에 반사물질을 포함하고, 상기 반사물질은 TiO2, SiO2, ZrO2, PbCO3, PbO, Al2O3, ZnO, Sb2O3 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 사용될 수 있다. 상기 언더필(200)은 출사면으로 정의되는 상기 발광 다이오드 칩(110)의 일면과 나란한 영역까지 형성된다. 상기 언더필(200)은 특별히 한정되지 않으나, 디스펜싱 방법으로 형성될 수 있다. 상기 언더필(200)은 형광체(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 언더필(200)은 일정한 접착력을 가질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈(100)은 반사부(130) 및 언더필(200)을 이용하여 광 손실을 최소화하여 상기 광원 모듈(100)의 일측 방향으로 광을 집중시켜 광 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 광원 모듈(100)은 상기 발광 다이오드 칩(110)이 상기 기판(140)에 직접 플립 본딩 또는 SMT되어 와이어를 이용하는 일반적인 패키지 형태의 광원 모듈과 대비하여 고효율 및 소형화를 구현할 수 있는 장점을 가진다.
더욱이, 본 발명의 광원 모듈(100)은 도광판의 측면에 대응하는 부분에 광원 모듈이 실장되던 종래의 일반적인 패키지 형태의 광원 모듈과 대비하여 박형화에 유리한 장점을 갖는다.
도 6a 및 도 6b를 참조하여 상기 발광 다이오드 칩(110)의 구조를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 6a는 도 5의 발광 다이오드 칩의 구성을 구체적으로 도시한 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 발광 다이오드 칩을 도시한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 발광 다이오드 칩은 성장기판(111)과 반도체 적층부(113)를 포함할 수 있다.
상기 반도체 적층부(113)는 상기 성장기판(111) 상에 제 1 도전형으로 도핑된 제 1 반도체층(23), 제 1 반도체층(23) 상에 서로 이격된 복수의 메사들(M)을 포함한다.
상기 복수의 메사들(M)은 각각 활성층(25) 및 제 2 도전형으로 도핑된 제 2 반도체층(27)을 포함한다. 활성층(25)이 제 1 반도체층(23)과 제 2 반도체층(27) 사이에 위치한다. 한편, 복수의 메사들(M) 상에는 각각 반사 전극들(30)이 위치한다.
상기 복수의 메사들(M)은 도시한 바와 같이 일측 방향으로 서로 평행하게 연장하는 기다란 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상은 성장기판(111) 상에서 복수의 칩 영역에 동일한 형상의 복수의 메사들(M)을 형성하는 것을 단순화시킨다.
한편, 반사 전극들(30)은 복수의 메사(M)들이 형성된 후, 각 메사(M) 상에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 2 반도체층(27)을 성장시키고 메사(M)들을 형성하기 전에 제 2 반도체층(27) 상에 미리 형성될 수도 있다. 반사 전극(30)은 메사(M)의 상면을 대부분 덮으며, 메사(M)의 평면 형상과 대체로 동일한 형상을 갖는다.
상기 반사전극들(30)은 반사층(28)을 포함하며, 나아가 장벽층(29)을 포함할 수 있다. 장벽층(29)은 반사층(28)의 상면 및 측면을 덮을 수 있다. 예컨대, 반사층(28)의 패턴을 형성하고, 그 위에 장벽층(29)을 형성함으로써, 장벽층(29)이 반사층(28)의 상면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사층(28)은 Ag, Ag 합금, Ni/Ag, NiZn/Ag, TiO/Ag층을 증착 및 패터닝하여 형성될 수 있다. 한편, 장벽층(29)은 Ni, Cr, Ti, Pt, Rd, Ru, W, Mo, TiW 또는 그 복합층으로 형성될 수 있으며, 반사층의 금속 물질이 확산되거나 오염되는 것을 방지한다.
상기 복수의 메사들(M)이 형성된 후, 제 1 반도체층(23)의 가장자리 또한 식각될 수 있다. 이에 따라, 성장기판(111)의 상부면이 노출될 수 있다. 제 1 반도체층(23)의 측면 또한 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 발광 다이오드 칩은 복수의 메사들(M) 및 제 1 반도체층(23)을 덮는 하부 절연층(31)을 더 포함한다. 상기 하부 절연층(31)은 특정 영역에서 제 1 반도체층(23) 및 제 2 반도체층(27)에 전기적 접속을 허용하기 위한 개구부들을 갖는다. 예컨대, 하부 절연층(31)은 제 1 반도체층(23)을 노출시키는 개구부들과 반사전극들(30)을 노출시키는 개구부들을 가질 수 있다.
상기 개구부들은 메사들(M) 사이의 영역 및 기판(21) 가장자리 근처에 위치할 수 있으며, 메사들(M)을 따라 연장하는 기다란 형상을 가질 수 있다. 한편, 개구부들은 메사(M) 상부에 한정되어 위치하며, 메사들의 동일 단부 측에 치우쳐 위치한다.
본 발명의 발광 다이오드 칩은 상기 하부 절연층(31) 상에 형성된 전류 분산층(33)을 포함한다. 상기 전류 분산층(33)은 복수의 메사들(M) 및 제 1 반도체층(23)을 덮는다. 또한, 전류 분산층(33)은 각각의 메사(M) 상부 영역 내에 위치하고 반사 전극들을 노출시키는 개구부들을 갖는다. 상기 전류 분산층(33)은 하부 절연층(31)의 개구부들을 통해 제 1 반도체층(23)에 오믹콘택할 수 있다. 전류 분산층(33)은 하부 절연층(31)에 의해 복수의 메사들(M) 및 반사 전극들(30)로부터 절연된다.
상기 전류 분산층(33)의 개구부들은 전류 분산층(33)이 반사 전극들(30)에 접속하는 것을 방지하도록 각각 하부 절연층(31)의 개구부들보다 더 넓은 면적을 갖는다.
상기 전류 분산층(33)은 개구부들을 제외한 기판(31)의 거의 전 영역 상부에 형성된다. 따라서, 전류 분산층(33)을 통해 전류가 쉽게 분산될 수 있다. 전류 분산층(33)은 Al층과 같은 고반사 금속층을 포함할 수 있으며, 고반사 금속층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접착층 상에 형성될 수 있다. 또한, 고반사 금속층 상에 Ni, Cr, Au 등의 단층 또는 복합층 구조의 보호층이 형성될 수 있다. 전류 분산층(33)은 예컨대, Ti/Al/Ti/Ni/Au의 다층 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 발광 다이오드 칩은 전류 분산층(33) 상에 형성된 상부 절연층(35)이 형성된다. 상부 절연층(35)은 전류 분산층(33)을 노출시키는 개구부와 함께, 반사 전극들(30)을 노출시키는 개구부들을 갖는다.
상기 상부 절연층(35)은 산화물 절연층, 질화물 절연층, 이들 절연층의 혼합층 또는 교차층, 또는 폴리이미드, 테플론, 파릴렌 등의 폴리머를 이용하여 형성될 수 있다.
상기 상부 절연층(35) 상에 제 1 전극패드(37a) 및 제 2 전극패드(37b)가 형성된다. 제 1 전극패드(37a)는 상부 절연층(35)의 개구부를 통해 전류 분산층(33)에 접속되고, 제 2 전극패드(37b)는 상부 절연층(35)의 개구부들을 통해 반사 전극들(30)에 접속한다. 제 1 전극패드(37a) 및 제 2 전극패드(37b)는 발광 다이오드를 회로 기판 등에 실장하기 위해 범프를 접속하거나 SMT를 위한 패드로 사용될 수 있다.
제 1 전극패드(37a) 및 제 2 전극패드(37b)는 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 예컨대 사진 및 식각 기술 또는 리프트 오프 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 제 1 전극패드(37a) 및 제 2 전극패드(37b)는 예컨대 Ti, Cr, Ni 등의 접착층과 Al, Cu, Ag 또는 Au 등의 고전도 금속층을 포함할 수 있다. 제 1 전극패드(37a) 및 제 2 전극패드(37b)는 끝 단부가 동일 평면상에 위치하도록 형성될 수 있으며, 따라서 발광 다이오드 칩이 기판상에 동일한 높이로 형성된 도전 패턴 상에 플립 본딩될 수 있다.
그 후, 성장기판(111)을 개별 발광 다이오드 칩 단위로 분할함으로써 발광 다이오드 칩이 완성된다. 성장기판(111)은 개별 발광 다이오드 칩 단위로 분할되기 전 또는 후에 발광 다이오드 칩에서 제거될 수도 있다.
이상에서와 같이, 기판에 직접 플립 본딩되는 본 발명의 발광 다이오드 칩은 일반적인 패키지 형태의 발광 소자와 대비하여 고효율 및 소형화를 구현할 수 있는 장점을 가진다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 표시장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 8는 도 7의 Ⅱ-Ⅱ'라인을 따라 절단한 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 표시장치는 영상이 디스플레이되는 표시패널(DP)과, 상기 표시패널(DP: Display Panel)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 유닛(BLU: Backlight Unit)과, 상기 표시패널(DP)을 지지하고 백라이트 유닛(BLU)이 수납되는 프레임(240) 및 상기 표시패널(DP)을 감싸는 탑 커버(280)를 포함한다.
상기 표시패널(DP)은 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 컬러필터 기판(FS) 및 박막 트랜지스터 기판(SS)을 포함한다. 상기 표시패널(DP)은 종류에 따라 상기 컬러필터 기판(FS) 및 박막 트랜지스터 기판(SS) 사이에 액정층을 더 포함할 수 있다.
도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 상기 박막 트랜지스터 기판(SS)은 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 화소를 정의하고, 각각의 교차영역마다 박막 트랜지스터(TFT: thin flim transistor)가 구비되어 각각의 픽셀에 실장된 화소전극과 일대일 대응되어 연결된다. 상기 컬러필터 기판(FS)은 각 픽셀에 대응되는 R, G, B 컬러의 컬러필터, 이들 각각을 테두리 하며 게이트 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등을 가리는 블랙 매트릭스와, 이들 모두를 덮는 공통전극을 포함한다. 여기서, 상기 공통전극은 박막 트랜지스터 기판(SS)에 형성될 수도 있다.
상기 표시패널(DP)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU)은 상면의 일부가 개구된 하부 커버(270)와, 상기 하부 커버(270)의 내부 일측에 배치된 광원 모듈과, 상기 광원 모듈(100)과 나란하게 위치되어 점광을 면광으로 변환하는 도광판(250)을 포함한다. 종래 광원 모듈(100)은 하부 커버(270)의 내부 중 측면에 배치되는 것이 일반적이었는데, 종래에 의하면 광원 모듈(100)의 폭으로 인해 백라이트 유닛 또는 이를 포함하는 표시패널의 높이를 줄이는 데에 한계가 있었다. 본 발명에 의하면 광원 모듈(100)이 하부 커버(270)의 내부 중 바닥 면에 위치하여 종래보다 백라이트 유닛 또는 이를 포함하는 표시패널을 슬림화할 수 있는 효과를 제공한다. 광원 모듈(100)이 하부 커버(270)의 내부 중 바닥면에 위치하는 것은, 그 기재에 따라서는 광원 모듈(100)이 도광판(250)과 나란하게 위치하는 것이라고 설명할 수 있다.
또한, 본 발명의 백라이트 유닛(BLU)은 상기 도광판(250) 상에 위치되어 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(230)과, 상기 도광판(250)의 하부에 배치되어 도광판(250)의 하부방향으로 진행하는 광을 표시패널(DP) 방향으로 반사시키는 반사시트(260)를 포함한다.
상기 광원 모듈(100)은 도 5을 참조하여 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 광원 모듈(100)은 기판 상에 발광 다이오드 칩이 플립 본딩 또는 SMT에 의해 직접 실장되고, 기판과 발광 다이오드 칩 사이에 반사 필러들을 포함하는 언더필이 형성된다.
따라서, 본 발명의 광원 모듈(100)은 박형화에 의해 백라이트 유닛의 슬림화에 유리하고, 반사부 및 언더필에 의해 광 손실을 최소화하여 상기 광원 모듈의 일측 방향으로 광을 집중시켜 광 효율을 극대화할 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 광원 모듈을 제조하는 단계를 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광원 모듈을 제조하는 단계는, 먼저 발광 다이오드 칩 제조 단계에서, 발광 다이오드 칩(110)을 제조한다.
발광 다이오드 칩 제조 단계는 성장기판(111) 상에 반도체 적층부(113)를 형성하여 발광 다이오드 칩(110)을 제조할 수 있다. 상기 발광 다이오드 칩(110)은 하부에 전극 패드들(37a, 37b)이 형성될 수 있다. 광원 모듈의 구성들은 도 2 내지 도 5의 광원 모듈과 동일하므로 동일한 부호를 병기하고, 제조 단계와 관련하여 간략한 설명만 하고, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
발광 다이오드 칩 제조 단계에서는 제 1 도전형으로 도핑된 제 1 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제 1 반도체층 아래에 활성층을 형성하는 단계, 제 2 도전형으로 도핑된 제 2 반도체층을 상기 활성층 아래에 형성하는 단계를 포함한다. 이후 상기 제 1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 1 전극을 형성하고, 상기 제 2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 2 전극을 형성하고, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 각각에 전기적으로 연결되는 제 1 패드 및 제 2 패드를 형성한다.
이후, 파장변환부 형성 단계에서는 적어도 발광 다이오드 칩의 광이 방출되는 출사면을 포함하여 발광 다이오드 칩 상에 파장변환부(120)를 형성한다.
다음으로, 반사부 형성 단계에서는 출사면을 제외한 발광 다이오드 칩 상에 반사부를 형성한다.
상기 반사부 형성 단계는 상기 발광 다이오드 칩 상에 반사부를 형성하는데, 반사부는 상기 발광 다이오드 칩 상에 직접 형성될 수 있고, 실시예에 따라서는 예를 들어 파장변환부(120)와 같은 다른 구성요소를 개재하고 그 위에 반사부(130)를 형성할 수 있다. 상기 반사부를 형성하는 단계에서 상기 출사면에 대해 반사부가 형성되면, 상기 출사면에 대응하는 영역에 형성된 반사부를 제거하여 상기 파장변환부를 노출시킨다.
노출된 상기 파장변환부(120)는 발광 다이오드 칩(110)의 출사면(EA)과 대응된다. 상기 반사부(130)를 제거하는 방법은 특별히 한정하지 않으나, 플라이 커팅(Fly Cutting) 방법이 이용될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈 제조 방법은 발광 다이오드 칩을 기판에 전기적으로 접속시키는 기판 접속 단계를 포함한다. 기판 접속 단계는 기판(140)의 기판 패드들(141a, 141b)과 상기 발광 다이오드 칩(110)의 전극 패드들(37a, 37b)을 연결한다. 이때 발광 다이오드 칩(110)은 플립 본딩 또는 SMT(Surface Mount Technology)에 의해 상기 기판(140)과 직접 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 기판 패드들(141a, 141b) 및 전극 패드들(37a, 37b) 사이에는 범프들(150a, 150b)이 위치한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 파장변환부 형성 단계 및 반사부 형성 단계와 기판 접속 단계의 제조 순서는 고정된 것은 아니며, 실시예에 따라 발광 다이오드 칩에 파장변환부 및 반사부를 형성한 후에 기판에 접속시키거나, 또는 발광 다이오드 칩을 기판에 접속시킨 후에 파장변환부 및 반사부를 형성할 수도 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 광원 모듈 제조 방법은 상기 기판(140) 및 상기 발광 다이오드 칩(110) 사이에 언더필(200)을 형성하는 언더필 형성 단계를 포함한다. 구체적으로 상기 발광 다이오드 칩(110)의 출사면(EA)과 대응되는 면에 댐부(170)를 형성한다. 상기 댐부(170)는 상기 발광 다이오드 칩(110)의 출사면(EA)과 접촉된다. 상기 댐부(170)는 상기 기판(140) 상에 위치하고, 상기 기판(140)과 접촉된다. 상기 댐부(170)는 포토레지스트 또는 접착부재를 포함하는 프레임 구조물에 의해 상기 기판(140) 상에 형성될 수 있다. 상기 댐부(170)를 형성한 후에 언더필을 주입한는데, 상기 댐부(170)는 이때 상기 언더필(200)의 형성 영역을 제안하는 기능을 갖는다. 특히, 상기 댐부(170)는 상기 언더필(200)이 상기 출사면(EA) 상으로 연장됨을 방지한다. 상기 댐부(170)는 상기 언더필(200)이 형성된 후에 식각 공정 또는 물리적인 방법으로 제거될 수 있다.
상기 언더필(200)은 상기 발광 다이오드 칩(110)으로부터 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 향상시키는 기능 및 수분침투를 방지하는 기능을 갖는다. 상기 언더필(200)은 반사물질을 포함한다. 예컨대 상기 언더필(200)은 수지와 상기 수지 내에 반사물질을 포함하고, 상기 반사물질은 TiO2, SiO2, ZrO2, PbCO3, PbO, Al2O3, ZnO, Sb2O3 중 어느 하나 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 상기 언더필(200)은 상기 댐부(170)에 의해 출사면(EA)과 나란한 영역까지 형성된다. 상기 언더필(200)은 특별히 한정되지 않으나, 디스펜싱 방법으로 형성될 수 있다. 상기 언더필(200)은 형광체(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 언더필(200)은 일정한 접착력을 가질 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈은 반사부(130) 및 언더필(200)을 이용하여 광 손실을 최소화하여 상기 광원 모듈의 일측 방향으로 광을 집중시켜 광 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 광원 모듈은 상기 발광 다이오드 칩(110)이 상기 기판(140)에 직접 플립 본딩 또는 SMT되어 와이어를 이용하는 일반적인 패키지 형태의 광원 모듈과 대비하여 고효율 및 소형화를 구현할 수 있는 장점을 가진다.
이상에서 다양한 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한 특정 실시예에서 설명한 구성요소는 본원 발명의 사상을 벗어나지 않는 한 다른 실시예에서 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다.
100 : 광원 모듈
110 : 발광 다이오드 칩
120 : 파장변환부
130 : 반사부
140 : 기판
200 : 언더필

Claims (17)

  1. 저면을 통해 기판과 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 칩;
    상기 발광 다이오드 칩의 일측면에 상기 발광 다이오드 칩의 광이 방출되기 위한 출사면을 포함하고, 적어도 상기 출사면을 포함하여 상기 발광 다이오드 칩 상에 형성되는 파장변환부;
    상기 출사면을 제외한 상기 발광 다이오드 칩 상에 형성되는 반사부;를 포함하는 광원 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 모듈은,
    상기 기판과 상기 발광 다이오드 칩 사이에 위치하며 반사물질을 포함하는 언더필;을 포함하는 광원 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 반사물질은,
    TiO2, SiO2, ZrO2, PbCO3, PbO, Al2O3, ZnO, Sb2O3 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 광원 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 언더필은,
    형광체를 포함하는 광원 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩은,
    플립칩 본딩 또는 SMT(Surface Mount Techology)에 의해 상기 기판에 실장되는 광원 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩은,
    제 1 도전형으로 도핑된 제 1 반도체층;
    상기 제 1 반도체층 아래에 형성되는 활성층;
    제 2 도전형으로 도핑되고, 상기 활성층 아래에 형성되는 제 2 반도체층;
    상기 제 1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 1 전극;
    상기 제 2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 2 전극;
    상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 전극패드; 및
    상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되는 제 2 전극패드;를 포함하고,
    상기 제 1 전극패드 및 상기 제 2 전극패드를 통해 상기 기판과 전기적으로 연결되는 발광모듈.
  7. 도광판; 및
    상기 도광판의 적어도 일측에 위치하여 광을 방출하는 광원 모듈;을 포함하고,
    상기 광원 모듈은, 저면을 통해 기판과 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩의 일측면에 상기 발광 다이오드 칩의 광이 방출되기 위한 출사면을 포함하고, 적어도 상기 출사면을 포함하여 상기 발광 다이오드 칩 상에 형성되는 파장변환부; 상기 출사면을 제외한 상기 발광 다이오드 칩 상에 형성되는 반사부;를 포함하는 백라이트 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 광원 모듈은,
    상기 기판과 상기 발광 다이오드 칩 사이에 위치하며 반사물질을 포함하는 언더필;을 포함하는 백라이트 유닛.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 언더필은,
    형광체;를 포함하는 백라이트 유닛.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩은,
    플립칩 본딩 또는 SMT(Surface Mount Techology)에 의해 상기 기판에 실장되는 백라이트 유닛.
  11. 발광 다이오드 칩을 제조하는 발광 다이오드 칩 제조 단계;
    적어도 발광 다이오드 칩의 광이 방출되는 출사면을 포함하여 상기 발광 다이오드 칩 상에 파장변환부를 형성하는 파장변환부 형성 단계; 및
    상기 출사면을 제외한 상기 발광 다이오드 칩 상에 반사부를 형성하는 반사부 형성 단계;를 포함하는 광원 모듈 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 반사부 형성 단계는,
    상기 발광 다이오드 칩 상에 반사부를 형성하는 단계; 및
    상기 반사부를 형성하는 단계에서 상기 출사면에 대해 반사부가 형성된 경우, 상기 출사면에 대응하는 영역에 형성된 반사부를 제거하여 상기 파장변환부를 노출시키는 단계;를 포함하는 광원 모듈 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 파장변환부를 노출시키는 단계는,
    플라이 커팅(Fly Cutting)을 이용하여 상기 출사면에 대응하는 영역에 형성된 반사부를 제거하는 광원 모듈 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 반사부 형성 단계 이후에,
    기판과 상기 발광 다이오드 칩 사이에 반사물질을 포함하는 언더필을 형성하는 언더필 형성 단계;를 포함하는 광원 모듈 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 언더필 형성 단계는,
    상기 기판 상에 위치하고, 상기 발광 다이오드 칩의 출사면과 접하는 댐부를 형성하는 단계;
    상기 언더필을 주입하는 단계; 및
    상기 언더필을 형성한 후, 상기 댐부를 제거하는 단계;를 포함하는 광원 모듈 제조방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 광원 모듈 제조 방법은,
    상기 발광 다이오드 칩을 기판에 전기적으로 접속시키는 기판 접속 단계;를 포함하고,
    기판 접속 단계는, 플립칩 본딩 또는 SMT(Surface Mount Techology)로 상기 기판에 실장하는 광원 모듈 제조방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩 제조 단계는,
    제 1 도전형으로 도핑된 제 1 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 반도체층의 아래에 형성되는 활성층을 형성하는 단계;
    제 2 도전형으로 도핑되고, 상기 활성층 아래에 형성되는 제 2 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 2 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 패드를 형성하는 단계;
    상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되는 제 2 패드를 형성하는 단계;를 포함하는 광원 모듈 제조 방법.
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