KR20160061545A - 백라이트 유닛 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 백라이트 유닛 - Google Patents

백라이트 유닛 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방열 패드 없이 광원 어레이를 커버 바텀에 결합하는 백라이트 유닛 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도광판; 상기 도광판을 향하여 빛을 조사하는 광원 어레이 (array); 및 상기 도광판 및 상기 광원 어레이를 내부에 실장하도록 구성되는 방열 모체를 포함하며, 상기 광원 어레이는 상기 방열 모체의 내측면의 적어도 일부에 솔더링 (soldering) 에 의하여 부착되는 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 유닛 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 백라이트 유닛 {METHOD FOR MANUFACTURING BACK LIGHT UNIT AND BACK LIGHT UNIT MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방열 패드 없이 광원 어레이를 커버 바텀에 결합하는 백라이트 유닛 및 백라이트 유닛 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치 (display device) 는 TV, 휴대폰, 노트북, 태블릿 등의 기기에 널리 사용되고 있으며, 플라즈마 패널 디스플레이 (PDP; Plasma Display Panel) 장치, 액정 디스플레이 (LCD; Liquid Crystal Display) 장치, 유기 발광 디스플레이 (OLED; Organic Light-Emitting Display) 장치, 전기영동 디스플레이 (electrophoretic display) 장치 등이 있다.
그 중 액정 디스플레이는 경량화, 박형화, 저전력 등의 장점을 가진 디스플레이 장치로서, 노트북, 컴퓨터, 스마트 폰 등 광범위하게 사용되고 있다. 일반적으로 액정 디스플레이는 액정 패널 이외에, 액정 패널을 구동시키는 구동부 및 액정 패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛 (Back Light Unit) 을 포함하여 구성된다. 이는 액정 디스플레이는 자체 발광이 되지 않아 액정 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 장치인 백라이트 유닛이 필요하기 때문이다.
백라이트 유닛은 광원으로서 주로 CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), LED (Light Emitting Diode), EL (Electro Luminescence), HCFL (Hot Cathode Fluorescence Lamp) 등이 사용되어 왔다. 그 중 LED가, 전력 소모량이 적은 반면에 수명이 길고 인버터 등의 부가장치가 필요 없어 박형화가 가능할 뿐만 아니라 색 재현성 또한 높다는 점에서 LCD에 넓게 사용되고 있으며 대형 액정 패널의 광원으로 사용이 확대되고 있다.
액정 표시 패널용의 백라이트 유닛은 광원을 도광판의 일측부에 배치하고 이 도광판의 평면부를 발광시키는 에지 라이트형과, 동등한 광원과 확산판을 소정 거리에 두고 대향 배치하여 이들 광원에서 직접 확산판을 조사해서 확산판면을 발광시키는 다이렉트 라이트형 (직하형) 으로 크게 나뉜다.
한편, 종래의 백라이트 유닛은 광원으로부터 발생되는 열을 외부로 방출하기 위하여 LED 어레이 및 방열 모체 (예를 들면, 커버 바텀 (cover bottom) 또는 가이드 패널 (guide panel)) 결합 시 방열 패드를 사용하였다. 이때, 방열 패드는, 그 자체의 두께로 인하여 베젤 (bezel) 영역의 두께를 증가시키고, 열 전도율이 상대적으로 낮은 접착성 물질이 포함되는바, 광원으로부터 발생된 열의 방출 성능을 저하시킨다.
이와 관련하여, 방열 패드 없이 LED 어레이 및 방열 모체를 결합한 기술이 개발되었다.
도 6은 종래기술에 따른 백라이트 유닛이 제조된 상태를 도시한 개략적인 측단면도이다.
도 6을 참조하면, 종래기술에 따른 백라이트 유닛 (1) 은, 커버 바텀 (2) 과, 커버 바텀 (2) 상에 배치된 도광판 (4) 과, 커버 바텀 (2) 의 내측면에 부착되고 다수의 LED 패키지 (7) 가 실장된 인쇄회로기판 (6) 과, 커버 바텀 (2) 의 바닥면에 안착되어 도광판 (4) 을 지지하고 인쇄회로기판 (6) 의 하측면에 부착된 금속판 (8) 을 포함한다 (선행특허문헌 1 참조).
이러한 종래 기술에 의하면, 베젤의 두께를 감소시킬 수 있으나, 인쇄회로기판 (6) 이 전자빔 용접 또는 레이저 용접을 통하여 금속판 (8) 에 부착되므로 결합의 정밀도 구현이 어려우며, 인쇄회로기판 (6) 의 하측면 만이 금속판 (8) 과 접촉되는바 접촉 면적이 불충분하여 열전달량이 방열 패드를 이용한 기존의 기술보다 크게 향상되지 않는다. 즉, 인쇄회로기판 (6) 의 하측부를 용접에 의해 용융시켜 방열 모체에 접합하는 경우 인쇄회로기판 (6) 의 용융 정도를 조절하기 어려운바 정밀한 결합이 이루어지기 힘들며, 이로 인하여 LED 패키지 (7) 및 도광판 (4) 의 정렬이 어긋남으로써 휘선, 핫 스팟 (hot spot) 등의 품질 불량의 문제점이 발생할 수 있다.
KR10-2013-0027874A 공보 "백라이트 어셈블리 및 그의 조립방법" (2013.3.18)
본 발명은 전술한 종래의 백라이트 유닛의 제조 방법의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 광원 어레이를 커버 바텀에 직접 솔더링 (soldering) 하여 부착함으로써 방열 효율을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도광판; 도광판을 향하여 빛을 조사하는 광원 어레이 (array); 및 도광판 및 광원 어레이를 내부에 실장하도록 구성되는 방열 모체를 포함하며, 광원 어레이는 방열 모체의 내측면의 적어도 일부에 솔더링 (soldering) 에 의하여 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛 제조 방법은, 광원 어레이 (array) 를 방열 모체의 내측면의 적어도 일부에 솔더링 (soldering) 하여 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 솔더링하여 부착하는 단계는, 광원 어레이 및 방열 모체의 내측면 중 하나 이상에 용융된 솔더 (solder) 를 도포하는 단계; 광원 어레이와 방열 모체를 솔더가 그 사이에 위치하도록 접촉시키는 단계; 및 솔더를 고화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 솔더링하여 부착하는 단계는, 광원 어레이 및 방열 모체의 내측면 사이에 고화된 솔더를 위치시키는 단계; 솔더의 용융점 이상의 온도로 솔더를 가열하는 단계; 용융된 솔더를 고화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 방열 패드 없이 광원 어레이를 커버 바텀 상에 면 접촉 상태로 솔더링하여 직접 부착시킴으로써 백라이트 유닛의 방열 효율을 향상시키고 베젤의 크기를 축소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 제조 방법에 의해 제조된 백라이트 유닛의 개략적인 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2의 광원 어레이를 방열 모체에 솔더링하여 부착하는 과정을 도시한 개략적인 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 도 4의 광원 어레이를 방열 모체에 솔더링하여 부착하는 과정을 도시한 개략적인 측단면도이다.
도 6은 종래기술에 따른 백라이트 유닛이 제조된 상태를 도시한 개략적인 측단면도이다.
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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2구성요소일 수도 있음은 물론이다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 백라이트 유닛 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 제조 방법에 의해 제조된 백라이트 유닛의 개략적인 측단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 (100) 은, 광원 어레이 (array) (110) 및 방열 모체 (130) 를 포함한다.
광원 어레이 (110) 는, 광원 (111) 및 인쇄회로기판 (Printed Circuit Board; PCB) (112) 을 포함할 수 있다.
광원 어레이 (110) 는, 그 내부에 일렬로 배치되는 다수의 광원 (111) 에 의하여 외부로 광을 조사한다. 광원 (111) 을 이루는 광방출 소자로서는 지향성이 강한 LED (Light Emitting Diode), 냉음극 형광램프 (CCFL) 등이 다양하게 사용될 수 있으나, 최근에는 LED가 전력 소모 측면 등의 여러 가지 장점으로 인해 많이 채용되는 추세이다.
인쇄회로기판 (112) 은, 광원 (111) 과 전기적으로 접속됨으로써 광원 (111) 의 구동에 필요한 신호 등을 광원 (111) 으로 공급할 수 있다. 광원 어레이 (110) 및 인쇄회로기판 (112) 은 공지의 다양한 접속 수단에 의하여 전기적으로 접속될 수 있다. 예를 들어, 광원 (111) 은, 도 1에 도시된 바와 같이, LED 및 기판이 결합된 LED 패키지 모듈로 형성됨으로써 인쇄회로기판 (112) 상에 용이하게 전기적으로 접속될 수 있다.
한편, 광원 어레이 (110) 는, 필요한 조도 및 발광 영역의 크기에 따라 복수 개의 광원 (111) 이 인쇄회로기판 (112) 상에 일정 간격으로 배치되어 구성될 수 있으며, 이러한 광원 (111) 의 개수 및 배치는 설계 조건에 따라 적절히 선정하면 된다.
방열 모체 (130) 는, 백라이트 유닛 (100) 의 외형을 이루며 그 내부에 광원 어레이 (110), 도광판 (170), 광학시트류 (미도시) 등을 실장할 수 있는 공간을 형성한다. 예를 들면, 방열 모체 (130) 는 하우징 (housing) 또는 커버 바텀 (cover bottom) 등일 수 있다.
또한, 방열 모체 (130) 는, 백라이트 유닛 (100) 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 역할을 한다. 특히, 방열 모체 (130) 는, 열 방출량이 많은 광원 어레이 (110) 와 결합됨으로써 광원 어레이 (110) 로부터 발생하는 열을 전달받아 외부로 방출할 수 있다. 이하에서는, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 (100) 의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 백라이트 유닛 제조 방법을 도시한 순서도이며, 도 3은 도 2의 광원 어레이를 방열 모체에 솔더링 (soldering) 하여 부착하는 과정을 도시한 개략적인 측단면도이다.
도 2를 참조하면, 이러한 백라이트 유닛 (100) 을 제조하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 제조 방법은, 광원 어레이 (110) 를 방열 모체 (130) 에 부착하는 단계를 포함한다. 또한, 본 단계는, 광원 어레이 (110) 또는 방열 모체 (130) 에 솔더 (solder) (150) 를 도포하는 단계 (S110); 광원 어레이 (110) 와 방열 모체 (130) 를 접촉시키는 단계 (S120); 및 솔더 (150) 를 고화시키는 단계 (S130) 를 포함할 수 있다.
먼저, 도 2 및 도 3(a)를 참조하면, 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 의 내측면 중 하나 이상에 용융된 솔더 (150) 를 도포한다 (S110).
솔더 (150) 는, 납 (Pb) 과 주석 (Sn) 을 주성분으로 하여 솔더링에 사용되는 합금을 말한다. 솔더 (150) 는 납과 주석의 성분 비율에 따라 융점이 달라진다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 솔더 (150) 의 성분 비율은 피접착물에의 영향 여부 및 결합 강도 등이 고려되어 적절하게 선정될 수 있다. 한편, 솔더 (150) 는, 유지의 일종인 플럭스를 포함함으로써 솔더링 시 금속 표면의 산화를 방지하고 솔더 (150) 의 유동성이 향상되어 접합을 용이하게 할 수 있다.
솔더 (150) 는, 일반적으로 전기적인 접속을 필요로 하는 소자 및 기판 간의 결합에 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 전기적인 접속뿐만 아니라, 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 의 물리적인 결합에 사용됨으로써 높은 열전도율을 바탕으로 방열 효율을 증가시킬 수 있다.
본 단계 (S110) 에서, 용융점 이상의 온도로 가열되어 용융된 상태의 솔더 (150) 가 광원 어레이 (110) 또는 방열 모체 (130) 의 내측면에 도포된다. 예를 들면, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 광원 어레이 (110) 가 부착될 방열 모체 (130) 의 내측면에 용융된 솔더 (150) 가 도포될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 방열 모체 (130) 에 부착될 광원 어레이 (110) 의 면에 솔더 (150) 가 도포될 수도 있으며, 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 각각에 솔더 (150) 가 도포될 수도 있다.
한편, 솔더 (150) 는, 공지의 도포 방식에 의하여 피도포면에 자유롭게 도포될 수 있다. 또한, 솔더 (150) 의 도포량은, 결합 시 광원 어레이 (110) 를 지지하는데 필요한 결합 강도, 도포된 상태의 용융된 솔더 (150) 의 흐름 정도, 접촉 면적 및 방열 효율 등을 고려하여 적절하게 정해질 수 있다.
그 다음으로, 도 2 및 도 3(b)를 참조하면, 광원 어레이 (110) 와 방열 모체 (130) 를 솔더 (150) 가 그 사이에 위치하도록 접촉시킨다 (S120).
본 단계 (S120) 에서, 내측면에 용융된 솔더 (150) 가 도포된 광원 어레이 (110) 또는 방열 모체 (130) 는 솔더 (150) 가 도포된 면이 접촉하도록 근접된다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 방열 모체 (130) 상에 도포된 솔더 (150) 상에 광원 어레이 (110) 의 부착면이 접촉하도록 위치시킬 수 있다.
그 다음으로, 도 2 및 도 3(c)를 참조하면, 용융된 상태의 솔더 (150) 를 고화시킨다 (S130). 본 단계 (S130) 에서, 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 사이에 위치한 용융된 상태의 솔더 (150) 를 용융점 미만의 온도로 냉각시킨다. 이로써, 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 는 고화된 솔더 (150) 에 의해 완전히 부착된다. 이때, 솔더 (150) 가 완전히 고화되기 전까지는 부착 상태가 불안정하므로, 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 의 위치를 고정시켜주는 것이 바람직하다.
이와 같이, 솔더링을 통하여 광원 어레이 (110) 가 방열 모체 (130) 에 면을 형성하여 접촉하도록 부착됨으로써 방열 효율을 최대화시킬 수 있다.
이하에서는, 솔더링하여 부착하는 단계를 포함하는 본 발명의 다른 실시예를 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛 제조 방법을 도시한 순서도이며, 도 5는 도 4의 광원 어레이를 방열 모체에 솔더링하여 부착하는 과정을 도시한 개략적인 측단면도이다.
도 4를 참조하면, 백라이트 유닛 (100) 을 제조하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛 제조 방법은, 광원 어레이 (array) (110) 를 방열 모체 (130) 에 부착하는 단계를 포함한다. 또한, 본 단계는, 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 사이에 고화된 솔더 (250) 를 위치시키는 단계 (S210); 솔더 (150) 를 가열하는 단계 (S220); 솔더 (250) 를 고화시키는 단계 (S230) 를 포함할 수 있다.
본 실시예에서의 백라이트 유닛 제조 방법에서 솔더를 고화시키는 단계 (S230) 는 도 2의 백라이트 유닛 제조 방법에서의 솔더를 고화시는 단계 (S130) 와 동일한 바, 이하에서는 이를 제외한 상이한 단계에 대해서만 설명한다.
먼저, 도 4 및 도 5(a)를 참조하면, 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 의 내측면 사이에 고화된 솔더 (250) 를 위치시킨다 (S210).
본 단계 (S210) 에서, 방열 모체 (130) 상에 고화된 솔더 (250) 가 배치되고 그 위에 광원 어레이 (110) 가 배치될 수 있다. 이때, 솔더 (250) 의 두께 및 면적은, 솔더 (250) 가 용융되었을 경우 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 의 사이에서 변형되는 정도를 고려하여 적절하게 선정될 수 있다.
그 다음으로, 도 4 및 도 5(b)를 참조하면, 솔더 (250) 의 용융점 이상의 온도로 솔더 (250) 를 가열한다 (S220).
본 단계 (S220) 에서, 솔더 (250) 는 용융점 이상의 온도로 가열되어 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 사이에서 용융된다. 즉, 광원 어레이 (110) 및 방열 모체 (130) 사이에 개재된 고체 상태의 솔더 (250) 가 가열됨으로써 용융된다. 솔더 (250) 는, 원적외선을 가하는 방법 또는 열풍을 순환 시키는 방법 등에 의하여 가열될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 유닛 제조 방법에 의하면, 광원 어레이 (110) 를 방열 모체 (130) 에 솔더링을 통하여 직접 부착함으로써 방열 효율을 증가시킬 수 있으며, 종래의 방열 패드를 사용하지 않으므로 백라이트 유닛이 포함되는 디스플레이 장치의 베젤 크기를 축소시킬 수도 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 용접 공정에 의하여 부착되는 경우와 달리, 광원 어레이 (110) 또는 방열 모체 (130) 의 변형 없이 제조가 가능하여 제조의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 광원 어레이 (110) 와 방열 모체 (130) 가 면을 형성하여 접촉됨으로써 방열 효율이 더욱 향상될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110…광원 어레이
111…광원
112…인쇄 회로 기판
130…방열 모체
150, 250…솔더
170…도광판
100…백라이트 유닛

Claims (4)

  1. 도광판;
    상기 도광판을 향하여 빛을 조사하는 광원 어레이 (array); 및
    상기 도광판 및 상기 광원 어레이를 내부에 실장하도록 구성되는 방열 모체를 포함하며,
    상기 광원 어레이는 상기 방열 모체의 내측면의 적어도 일부에 솔더링 (soldering) 에 의하여 부착되는 것을 특징으로 하는, 백라이트 유닛.
  2. 광원 어레이 (array) 를 방열 모체의 내측면의 적어도 일부에 솔더링 (soldering) 하여 부착하는 단계를 포함하는 백라이트 유닛 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 솔더링하여 부착하는 단계는,
    상기 광원 어레이 및 상기 방열 모체의 내측면 중 하나 이상에 용융된 솔더 (solder) 를 도포하는 단계;
    상기 광원 어레이와 상기 방열 모체를 상기 솔더가 그 사이에 위치하도록 접촉시키는 단계; 및
    상기 솔더를 고화시키는 단계를 포함하는, 백라이트 유닛 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 솔더링하여 부착하는 단계는,
    상기 광원 어레이 및 상기 방열 모체의 내측면 사이에 고화된 솔더를 위치시키는 단계;
    상기 솔더의 용융점 이상의 온도로 상기 솔더를 가열하는 단계; 및
    용융된 상기 솔더를 고화시키는 단계를 포함하는, 백라이트 유닛 제조 방법.
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