KR20200117226A - 직하형 백라이트 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직하형 백라이트 제조 방법에 관한 것으로서, 이를 위하여 소정의 두께를 갖고, 복수개의 광원용 패키지 칩을 실장할 수 있는 광원 실장용 판을 제공하는 단계와, 상기 광원 실장용 판의 성형하여 상기 복수개의 광원용 패키지 칩 각각이 실장될 수 있는 복수의 리세스부를 형성하되, 상기 복수의 리세스부 각각을 상호 아이솔레이션시키기 위한 격벽이 형성되도록 상기 광원 실장용 판을 성형하는 단계와, 상기 리세스부 각각의 바닥면 소정 부분을 제거하여 상기 광원용 패키지 칩이 삽입될 수 있는 광원 장착홈을 형성하는 단계와, 상기 복수개의 광원용 패키지 칩 각각을 상기 광원 장착홈 각각에 실장하는 단계를 포함하는 직하형 백라이트 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

직하형 백라이트 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING DIRECT LIGHT TYPE BACKLIGHT}
본 발명은 직하형 백라이트 제조 방법에 관한 것이다.
최근 화상표시장치의 박형화, 고성능화 경향에 따라, TV, 모니터 등에 액정 표시장치가 많이 사용되고 있다. 액정 패널은 스스로 빛을 내지 못하기 때문에, 액정표시장치는 별도의 광원 유닛, 즉 백라이트 유닛을 필요로 한다.
백라이트 유닛의 광원으로는 값싸고 조립하기 쉬운 냉음극 형광 램프(CCFL)이 사용되어 왔다. 그러나, CCFL을 이용한 백라이트 유닛은 수은으로 인한 환경오염, 느린 응답속도, 부분 구동 구현의 어려움 등의 단점을 가지고 있다. 이를 극복하기 위해 CCFL 대신에 LED가 백라이트 유닛의 광원으로 제안되었다. LED를 이용한 백라이트 유닛은 종래의 CCFL의 단점을 보완할 수 있으며, 특히 로컬 디밍(local dimming)이나 임펄시브(impulsive) 등의 부분 구동방식을 구현할 수 있다.
일반적으로 백라이트 유닛은 직하형 방식과 엣지형 백라이트 유닛인 사이드 방식으로 나뉜다. 엣지형에서는, 바(bar) 형태의 광원이 액정 패널의 측부에 위치하여 도광판을 통해 액정 패널 쪽으로 빛을 조사하는데 반하여, 직하형에서는, 액정 패널 밑에 위치한 면광원으로부터 액정 패널을 직접 조광한다.
화상을 더 생동감 있게 표현하기 위하여, 액정표시장치의 액정 패널을 복수의 영역으로 분할하여, 각 분할영역의 그레이레벨의 값에 따라 각 분할영역 별로 백라이트 유닛의 광원 휘도값을 조정할 수 있다. 이러한 백라이트 유닛 구동방식을 로컬 디밍(local dimming)이라 한다. 즉, 화면에 밝게 표시되는 부분에 대응하는 백라이트 유닛 영역의 LED들이 부분적으로 켜지고 나머지 화면 부분에 대응하는 LED들은 낮은 휘도로 켜지거나 완전히 오프(off) 상태로 될 수 있다. 로컬 디밍 구동방식에 따르면, 밝은 부분은 더욱 밝게, 어두운 부분은 더욱 어둡게 되어 보다 실감나는 영상을 구현할 수 있다.
일반적인 직하형 백라이트 유닛의 구조는 균일하게 배치된 복수의 광원과, 광원의 상부에 형성된 확산판과, 프리즘 시트 등의 광학시트가 적층되어 있는 구조를 가자며, 광원의 배면측에는 반사시트가 구비된다.
일반적인 직하형 백라이트 유닛은 전체 광원을 일체로 점등하거나, 전체적으로 휘도를 조절하는 방식으로 동작한다.
이러한 구조를 갖는 직하형 백라이트 유닛의 전체 광원이 점등되면, 각 광원에서 발산되는 빛이 중첩되는 구간이 발생하게 되며, 전체적으로 균일한 면 광원을 제공하게 된다.
한편, 디스플레이 장치의 부팅 초기에 화면의 중앙에 제품 로고만을 표시하는 경우 등에는 하나의 광원만을 점등할 수도 있다. 다시 말해, 직하형 백라이트 유닛에 있어서 복수개의 광원 중 일부의 광원만을 점등할 수도 있다.
그런데, 복수개의 광원을 전체적으로 점등하였을 경우에는 백라이트 유닛이 균일한 면광원을 제공하게 되나, 하나의 광원만을 점등한 경우에는 빛이 주변으로 확산되며 액정에서 빛샘이 발생하게 되어 디스플레이 패널에는 화상의 주변부로 빛이 번지는 할로 무라(Halo mura)가 발생한다. 즉, 하나의 광원만을 점등하는 경우 중심의 원 부분만 밝게 빛나야 하는데, 주변으로 빛이 누설되어 주변부에도 빛이 퍼져 보이는 것이다.
이런 이유로, 할로 무라 현상을 줄이기 위해 광원들 사이의 경계 부분에 격벽을 배치하면, 빛의 주변부 확산으로 인하여 발생하는 할로 무라를 저감할 수 있다.
그러나, 복수개의 광원 사이에 격벽을 모두 형성하기 위해서는 제조 단가가 높아지는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2018-0062573호(2018.06.11. 공개)
본 발명은 격벽에 의해 상호 격리되는 복수의 리세스부를 갖도록 광원 실장용 판을 성형한 후 각 리세스부에 복수의 광원용 패키지 칩을 실장함으로써, 격벽 형성에 따른 제조 단가를 줄일 수 있는 직하형 백라이트 유닛 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 성형된 광원 실장용 판에 트랜지스터가 일체형으로 제작된 광원용 패키지 칩을 실장함으로써, 개별적인 구동이 가능한 직하형 백라이트 유닛 제조 방법을 제공한다.
상술한 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 제조 방법은 소정의 두께를 갖고, 복수개의 광원용 패키지 칩을 실장할 수 있는 광원 실장용 판을 제공하는 단계와, 상기 광원 실장용 판의 성형하여 상기 복수개의 광원용 패키지 칩 각각이 실장될 수 있는 복수의 리세스부를 형성하되, 상기 복수의 리세스부 각각을 상호 아이솔레이션시키기 위한 격벽이 형성되도록 상기 광원 실장용 판을 성형하는 단계와, 상기 리세스부 각각의 바닥면 소정 부분을 제거하여 상기 광원용 패키지 칩이 삽입될 수 있는 광원 장착홈을 형성하는 단계와, 상기 복수개의 광원용 패키지 칩 각각을 상기 광원 장착홈 각각에 실장하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 리세스부는 바닥면이 사각형 또는 육각형 형상을 가지며, 상기 격벽은 상기 리세스부에 대응되는 사면 또는 육면으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광원 실장용 판을 성형하는 단계는 몰드 성형 또는 사출 성형을 이용하여 상기 광원 실장용 판을 성형할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광원용 패키지 칩은 광원용 LED와, 절연막 상부에 형성되거나 상기 절연막의 내부 일부를 식각하여 형성된 트렌트 영역에 형성되는 소스, 드레인 및 게이트를 포함하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 소스와 연결되고 상기 절연막의 하면 일부분까지 연결되는 소스 단자와, 상기 광원용 LED와 절연막 사이에 형성되어 상기 절연막의 하면 다른 일부분까지 연결되는 LED 단자와, 상기 절연막의 하면에 형성된 소스 단자와 LED 단자 사이 영역에 형성되고 상기 트랜지스터의 게이트와 연결되어 상기 게이트에 소정의 전원을 공급하기 위한 게이트 단자와, 상기 트랜지스터의 드레인 상부에 형성되고 회로 연결선을 통해 상기 드레인과 광원용 LED를 연결시키는 드레인 단자와, 상기 광원용 LED 및 트랜지스터를 전체를 덮는 광 투과형 물질층과, 상기 광원용 LED에 대응되는 부분에 형성된 광 투과형 물질층을 반원 형태로 식각하여 형성된 오목 렌즈를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들에 따르면, 본 발명은 격벽에 의해 상호 격리되는 복수의 리세스부를 갖도록 광원 실장용 판을 성형한 후 각 리세스부에 복수의 광원용 패키지 칩을 실장함으로써, 격벽 형성에 따른 제조 단가를 줄일 수 있는 직하형 백라이트 유닛 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 성형된 광원 실장용 판에 트랜지스터가 일체형으로 제작되고, 광원용 LED의 상부에 오목렌즈가 형성된 광원용 패키지 칩을 실장함으로써, 개별적인 구동이 가능할 뿐만 아니라 명함 비를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 제조를 위한 격벽 프레임 형성 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 격벽 프레임의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 격벽 프레임의 평면도이다.
도 4는 도 3의 선 A-A의 확대 평면도이다.
도 5는 도 4의 격벽 프레임과 광원용 패키지 칩의 결합을 보인 단면도이다.
도 6은 도 5의 광원용 패키지 칩의 확대도이다.
도 7은 도 6에 도시된 광원용 패키지 칩이 격벽 프레임에 결합된 단면도이다.
도 8은 격벽 프레임의 저면 일부 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 격벽 프레임의 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 면 형태의 백라이트 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 제조를 위한 격벽 프레임 형성 과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 격벽 프레임의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 격벽 프레임의 평면도이며, 도 4는 도 3의 선 A-A의 확대 평면도이며, 도 5는 도 4의 격벽 프레임과 광원용 패키지 칩의 결합을 보인 단면도이며, 도 6은 도 5의 광원용 패키지 칩의 확대도이며, 도 7은 도 6에 도시된 광원용 패키지 칩이 격벽 프레임에 결합된 단면도이며, 도 8은 격벽 프레임의 저면 일부 사시도이다.
도 1에 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 먼저 직하형 백라이트 제조를 위해 복수개의 광원용 패키지 칩(10)이 실장될 수 있는 격벽 프레임(700)을 형성한다. 이에 대해 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
먼저, 소정의 두께, 예컨대 격벽()의 높이보다 두꺼운 두께를 갖고, 복수개의 광원용 패키지 칩(10)을 실장하기 위한 격벽 프레임(700)을 형성할 수 있는 광원 실장용 판(705)을 제공한다(S1).
그런 다음, 몰드 성형 또는 사출 성형을 이용하여 광원 실장용 판(705)을 성형하여 복수개의 광원용 패키지 칩(10)을 실장할 수 있는 복수개의 리세스부(720)를 형성한다(S2). 이때, 복수개의 리세스부(720) 각각은 격벽(710)에 의해 구획되어 리세스부(720)에 실장된 광원용 패키지 칩(10)을 아이솔레이션(isolation)시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 복수개의 리세스부(720) 각각은 사각형 형상을 가지며, 격벽(710)은 리세스부(720)에 대응되는 사면으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상면이 오픈되고, 리세스부(720)가 형성된 바닥면을 갖는 오픈형 사면체 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 격벽(710)은 리세스부(720)의 소정 부분에 실장된 광원용 패키지 칩(10)에서 발생되는 광과 인접한 리세스부(720)에 실장된 광원용 패키지 칩(10)에서 발생되는 광간의 간섭을 줄일 수 있다.
그리고나서, 복수의 리세스부(720) 각각의 바닥면 소정 부분을 제거하여 광원 장착홈(730)을 복수의 리세스부(720) 각각에 형성하여, 도 2 내지 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 광원 장착홈(730)을 갖는 격벽 프레임(700)을 형성한다(S3).
그런 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 광원 장착홈(730) 각각에 광원용 패키지 칩(10)을 실장, 즉 삽입 및 결합시킴으로써, 직하형 백라이트를 형성한다(S4).
상술한 바와 같은 구조를 갖는 격벽 프레임(700)의 각 리세스부(720)에 실장된 광원용 패키지 칩(10)은 도 5에 도시된 바와 같이, 트랜지스터 일체형 LED 칩으로서, 트랜지스터(200), 광원용 LED(300), 연결용 패드(400) 및 오목렌즈(100)가 형성된 광 투과형 물질층(450) 등을 구비할 수 있다.
트랜지스터(200)는 절연막(10)의 일부 영역을 식각하여 절연막(10) 내부에 형성될 수 있다. 즉, 트랜지스터(200)는 절연막(10)의 일부분을 식각하여 소스, 드레인 및 게이트가 외부로 드러나도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 트랜지스터(200)가 절연막(10)의 내부에 형성되는 것으로 예를 들어 설명하였지만, 트랜지스터(200)가 절연막(10)에 상면 일부 영역, 예컨대 광원용 LED(300)과 소정 간격만큼 이격된 영역에 형성될 수도 있다.
연결용 패드(400)는 트랜지스터(200)의 소스와 연결되고 절연막(10)의 하면 일부분까지 연결되는 소스 단자(420), 광원용 LED(300)와 절연막(10) 사이에 형성되어 절연막(10)의 하면 다른 일부분까지 연결되는 LED 단자(410), 절연막(10)의 하면에 형성된 소스 단자(420)와 LED 단자(410) 사이 영역에 형성되고 트랜지스터(200)의 게이트와 연결되어 게이트에 소정의 트랜지스터 구동 전원을 공급하기 위한 게이트 단자(410) 및 트랜지스터(200)의 드레인 상부에 형성되고 제 1 회로 연결선(11)을 통해 드레인과 광원용 LED(300)를 연결시키는 드레인 단자(440)로 구성될 수 있다.
광 투과형 물질층(450)은 트랜지스터(200) 및 광원용 LED(300)가 형성된 상태의 절연막(100)의 상부에 트랜지스터(200) 및 광원용 LED(300)가 완전히 매립된 형태로 형성되고, 광원용 LED(300)에 대응되는 영역에 형성된 광 투과형 물질층(450)을 반원 형태로 식각하여 형성된 오목 렌즈(100)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 광원용 패키지 칩(10)을 형성하는 과정에 대해 설명하면 아래와 같다.
먼저, 절연막(10)의 일부 영역을 식각하여 트랜지스터(200)가 실장될 수 있는 영역을 형성한다.
그런 다음, 영역에 트랜지스터(200)를 실장하고, 금속 물질을 도포한 후 식각 공정을 통해 게이트 단자(410), 소스 단자(420), LED 단자(430) 및 드레인 단자(440)를 형성한다.
그리고나서, LED 단자(430)의 상부에 광원용 LED(300)을 형성하고, 광원용 LED(300)과 드레인 단자(440)를 제 1 회로 연결선(11)을 연결시킴과 더불어 트랜지스터(200)의 게이트와 게이트 단자(410)를 제 2 회로 연결선(12)로 연결시킨다.
이후, 상기 결과물 상에 후막의 광 투과형 물질층(450)을 형성한 후 광원용 LED(300)에 대응되는 광 투과형 물질층(450)의 상부 일부분을 오목한 형태로 식각하여 오목 렌즈(100)를 형성한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광원용 패키지 칩(10)의 형성 과정에서 광 투과형 물질층(450)을 형성한 후 광원용 LED(300)와 소정 간격만큼 이격된 영역에 형성된 광 투과형 물질층(450)의 패터닝하여, 즉 드레인 단자(440) 및 LED 단자(430)의 상부가 드러나도록 패터닝하여 홀을 형성하며, 홀 내부에 광 반사형 물질을 매립하여 광 반사벽(460)을 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 광원용 패키지 칩(10)이 격벽 프레임(700)의 광원 장착홈(730)에 실장됨에 따라 연결용 패드(400)의 게이트 단자(410), 소스 단자(420) 및 LED 단자(430)가 격벽 프레임(700)의 하면 외부로 노출될 수 있다.
이에 따라, 게이트 단자(410), 소스 단자(420) 및 LED 단자(430)는 회선부(701)를 통해 회로부(미도시됨)에 연결될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에서는 리세스부(720)를 사각형의 형태로 구현하여 격벽(710)을 형성하여 서로 인접한 광원용 패키지 칩(10)간을 아이솔레이션시키는 것으로 예를 들어 설명하였지만, 도 9에 도시된 바와 같이, 벌집 모양, 즉 육각형의 형태로 격벽(711)을 형성할 수도 있다. 이에 따라, 광원용 패키지 칩(10)이 실장되는 리세스부(721)의 내부 형태도 육각형의 형태를 가질 수 있다.
다시말해서, 본 발명의 다른 실시예에서, 복수개의 리세스부(721) 각각은 육각형 형상을 가지며, 격벽(711)은 리세스부(721)에 대응되는 육면으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상면이 오픈되고, 리세스부(721)가 형성된 바닥면을 갖는 오픈형 육면체 형상을 갖는 격벽 프레임이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서 격벽(710, 711)의 두께는 1-2mm이며, 리세스부(720, 721)의 폭은 5-20mm일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 격벽 프레임(700)에 실장되는 광원용 패키지 칩(110)이 트랜지스터(200)가 일체형으로 구현된 것으로 예를 들어 설명하였지만, 하나의 리세스부(720, 721)에 적어도 둘 이상의 광원용 LED가 배치될 수도 있다. 예컨대, 두 개의 광원용 LED가 배치되는 경우 제 1 광원은 황색 LED를 포함하고, 제 2 광원은 청색 LED를 포함할 수 있으며, 황색 LED 및 청색 LED는 서로 독립적으로 구동이 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 제조된 직하형 백라이트는 표시 패널(미도시됨)의 배면에 위치하여 표시 패널의 후방에서 광을 공급하며, 회로부(백라이트 유닛 및 타이밍 컨트롤러를 포함함)로부터 광원 제어 신호를 수신하여 표시 패널(미도시됨)에 동기하여 구동할 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 광원용 패키지 칩
100 : 오목 렌즈
200 : 트랜지스터
400 : 연결용 패드
700 : 격벽 프레임
701 : 회로선
705 : 광원 실장용 판
710, 711 : 격벽
720, 721 : 리세스부
730 : 광원 장착홈

Claims (4)

  1. 소정의 두께를 갖고, 복수개의 광원용 패키지 칩을 실장할 수 있는 광원 실장용 판을 제공하는 단계와,
    상기 광원 실장용 판의 성형하여 상기 복수개의 광원용 패키지 칩 각각이 실장될 수 있는 복수의 리세스부를 형성하되, 상기 복수의 리세스부 각각을 상호 아이솔레이션시키기 위한 격벽이 형성되도록 상기 광원 실장용 판을 성형하는 단계와,
    상기 리세스부 각각의 바닥면 소정 부분을 제거하여 상기 광원용 패키지 칩이 삽입될 수 있는 광원 장착홈을 형성하는 단계와,
    상기 복수개의 광원용 패키지 칩 각각을 상기 광원 장착홈 각각에 실장하는 단계를 포함하는 직하형 백라이트 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리세스부는,
    바닥면이 사각형 또는 육각형 형상을 가지며,
    상기 격벽은 상기 리세스부에 대응되는 사면 또는 육면으로 형성되는 직하형 백라이트 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원 실장용 판을 성형하는 단계는,
    몰드 성형 또는 사출 성형을 이용하여 상기 광원 실장용 판을 성형하는 직하형 백라이트 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원용 패키지 칩은,
    광원용 LED와,
    절연막 상부에 형성되거나 상기 절연막의 내부 일부를 식각하여 형성된 트렌트 영역에 형성되는 소스, 드레인 및 게이트를 포함하는 트랜지스터와,
    상기 트랜지스터의 소스와 연결되고 상기 절연막의 하면 일부분까지 연결되는 소스 단자와,
    상기 광원용 LED와 절연막 사이에 형성되어 상기 절연막의 하면 다른 일부분까지 연결되는 LED 단자와,
    상기 절연막의 하면에 형성된 소스 단자와 LED 단자 사이 영역에 형성되고 상기 트랜지스터의 게이트와 연결되어 상기 게이트에 소정의 전원을 공급하기 위한 게이트 단자와,
    상기 트랜지스터의 드레인 상부에 형성되고 회로 연결선을 통해 상기 드레인과 광원용 LED를 연결시키는 드레인 단자와,
    상기 광원용 LED 및 트랜지스터를 전체를 덮는 광 투과형 물질층과,
    상기 광원용 LED에 대응되는 부분에 형성된 광 투과형 물질층을 반원 형태로 식각하여 형성된 오목 렌즈를 포함하는 직하형 백라이트 제조 방법.
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