WO2021261841A1 - 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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WO2021261841A1
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display device
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박천순
김성열
최한미
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a display device having a backlight unit.
  • a display device is a type of output device that visually displays data information such as text or figures and an image, and includes a television, various monitors, and various portable terminals (eg, notebook computers, tablet PCs, and smart phones).
  • the display device is a light emitting type using a display panel that emits light by itself, such as an organic light emitting diode (OLED), and cannot emit light by itself like a liquid crystal panel (LCD) and needs to receive light from a backlight unit. It can be classified as a light-receiving type using a display panel.
  • OLED organic light emitting diode
  • LCD liquid crystal panel
  • the backlight unit may be classified into a direct type in which the light source is disposed at the rear of the display panel and an edge type in which the light source is disposed at a side of the display panel according to the location of the light source.
  • the direct type backlight unit may include a light source plate in which an LED (Light Emitting Diode, LED) is mounted on a flat printed circuit board.
  • LED Light Emitting Diode
  • the light extraction efficiency of the LED is low due to the difference in density between the air and the light emitting layer, so an intermediate medium such as a silicon mold having a medium density can be used to increase the light efficiency.
  • Such a light source plate is a packaging method that forms a wall around the LED and fills a silicon mold inside, or a CSP (dicing) manufactured by dicing the whole in a chip array state without a wall. Chip Scale Package) method.
  • a display device including a light source plate having increased light efficiency and suppressed occurrence of luminance unevenness, and a method for manufacturing the same.
  • a liquid crystal panel having a front surface for displaying an image; and a light source plate disposed behind the liquid crystal panel to provide light to the liquid crystal panel, including a power wiring layer and a PSR (Photo Solder Resist) layer
  • a printed circuit board, a plurality of LED chips directly mounted on the printed circuit board in a Chip On Board (COB) method, and a molding material including a material having thixotropy are the plurality of LED chips a light source plate including a plurality of molding parts formed to surround each of the plurality of LED chips by dispensing to each; and a reflective sheet disposed between the liquid crystal panel and the light source plate, including a plurality of openings formed to correspond to positions of the plurality of molding parts, wherein each of the plurality of molding parts has a corresponding to each of the plurality of openings.
  • a reflective sheet disposed inside each of the plurality of openings to be spaced apart from the inner circumferential surface of the reflective sheet; includes
  • Each of the plurality of molding parts may have a dome shape.
  • a height H of each of the plurality of molding parts may correspond to or be larger than a half of a radius R of a bottom surface of each of the plurality of molding parts.
  • Each of the plurality of LED chips may be a flip-chip type LED including a device body including a top surface, a side surface, and a bottom surface, and device electrodes formed on the bottom surface of the device body.
  • Each of the plurality of molding parts may be formed to contact at least an upper surface and a side surface of the device body.
  • the printed circuit board may include substrate electrodes corresponding to the device electrodes, and the device electrodes and the substrate electrodes may be electrically connected to each other by solder bumps.
  • the thixotropic material may include silicon dioxide (SiO 2 ).
  • the molding material may be silicone or epoxy resin.
  • a display device in another aspect, includes a liquid crystal panel having a front surface for displaying an image; and a light source plate disposed behind the liquid crystal panel to provide light to the liquid crystal panel.
  • the light source plate includes a printed circuit board including a power wiring layer and a photo solder resist (PSR) layer; and a plurality of directly mounted on the printed circuit board in a Chip On Board (COB) method.
  • PSR photo solder resist
  • Each of the plurality of molding parts may include a body part disposed inside the plurality of openings and having a cylindrical shape, and a light exit part protruding from the body part toward the liquid crystal panel and having a dome shape.
  • a height of the body portion may correspond to a thickness of the highly reflective material layer.
  • the highly reflective material layer may include titanium dioxide (TiO 2 ).
  • Each of the plurality of LED chips may be a flip-chip type LED including a device body including a top surface, a side surface, and a bottom surface, and device electrodes formed on the bottom surface of the device body.
  • Each of the plurality of molding parts may be formed to contact at least an upper surface and a side surface of the device body.
  • the printed circuit board may include substrate electrodes corresponding to the device electrodes, and the device electrodes and the substrate electrodes may be electrically connected to each other by solder bumps.
  • the molding material may include silicon.
  • a method of manufacturing a display device prepares a printed circuit board including a power wiring layer and a photo solder resist (PSR) layer, and includes a plurality of chips on the printed circuit board in a Chip On Board (COB) method.
  • PSR photo solder resist
  • COB Chip On Board
  • the highly reflective material layer may include a plurality of openings formed at positions corresponding to the plurality of LED chips.
  • Each of the plurality of molding parts may be formed to be in contact with respective inner peripheral surfaces of the corresponding plurality of openings.
  • Each of the plurality of molding parts includes a body part disposed inside the plurality of openings and having a cylindrical shape, and a light emitting part protruding from the body part toward the liquid crystal panel and having a dome shape, and the thickness of the body part is It may correspond to the height of the highly reflective material layer.
  • the shape of the molding parts formed to surround the LED chips of the light source plate is uniformly maintained, so that the occurrence of luminance unevenness is suppressed, and the light direction angle of the LED chips can be widened.
  • the light source plate is formed by directly mounting bare LED chips on a printed circuit board, the cost can be reduced and the thickness can be reduced.
  • FIG. 1 is a view showing an exterior of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded view illustrating a display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a light source plate and a reflective sheet of a display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a light source plate and a reflective sheet of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure in which an LED of a display device according to an embodiment of the present invention is mounted on a printed circuit board;
  • FIG. 7 is an exploded view of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view illustrating a light source plate of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a light source plate of a display device according to another embodiment of the present invention, and is a view showing a state before dispensing a molding material to the LED chips.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a light source plate of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a display device according to another embodiment of the present invention.
  • 1 is a diagram illustrating an external appearance of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an exploded view illustrating a display device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view illustrating a display device according to an embodiment of the present invention.
  • the display device 1 includes a liquid crystal panel 10 for displaying an image, a backlight unit disposed behind the liquid crystal panel 10 to provide light to the liquid crystal panel 10; It may include a chassis assembly supporting the backlight unit and the liquid crystal panel 10 .
  • the chassis assembly includes a rear chassis 40 provided to support the backlight unit, a front chassis 20 provided in front of the rear chassis 40 to support the liquid crystal panel 10 , the front chassis 20 and the rear chassis It may include a middle mold 30 coupled between (40).
  • the liquid crystal panel 10 is injected between a thin film transistor substrate in which thin film transistors are formed in a matrix form, a color filter substrate coupled in parallel to the thin film transistor substrate, and the thin film transistor substrate and the color filter substrate, so that the It may include a liquid crystal having variable properties.
  • the backlight unit may be disposed at the rear of the liquid crystal panel 10 to illuminate the liquid crystal panel 10 .
  • the backlight unit is disposed on a light source plate 80 including a printed circuit board 90 on which LED chips, which are light sources, 100 are mounted, and on a movement path of light emitted from the light source plate 80 . It may include optical members.
  • the light source plate 80 may have a flat plate shape.
  • the light source plate 80 may be disposed in parallel with the liquid crystal panel 10 .
  • the light source plate 80 includes a printed circuit board 90 , a plurality of LED chips 100 mounted on a surface facing the liquid crystal panel 10 of the printed circuit board 90 , and a plurality of LED chips 100 . It may include a plurality of molding parts 120 formed to surround each of the plurality of LED chips 100 to protect and increase light efficiency. A specific structure of the light source plate 80 will be described later.
  • the optical members may be disposed on a movement path of light emitted from the LED chips 100 to guide a direction of light, reflect light, diffuse light, or improve optical characteristics.
  • the optical members reflect the light to prevent light loss (Reflector Sheet, 70), the diffuser plate (Diffuser Plate, 60) to evenly diffuse the irregular light emitted from the light source plate (80), the wavelength of the light It may include a quantum dot sheet 53 that improves color reproducibility by changing it, and optical sheets 51 and 52 that improve optical characteristics.
  • the reflective sheet 70 may reflect the light emitted from the light source plate 80 or the light emitted backward from the diffusion plate 60 to the diffusion plate 60 .
  • the reflective sheet 70 may be disposed in front of the light source plate 80 to be in close contact with the light source plate 80 .
  • the reflective sheet 70 may have a plurality of openings 71 formed to correspond to the plurality of molding parts 120 .
  • Each of the plurality of molding parts 120 may be disposed inside the corresponding opening 71 .
  • Each of the plurality of molding parts 120 may be disposed to be spaced apart from the inner circumferential surface 72 of the corresponding opening 71 . Accordingly, the light emitted from the LED chips 100 is prevented from being blocked by the inner circumferential surface 72 of the opening 71 , and the light direction angle can be increased.
  • the diffusion plate 60 may evenly diffuse the light emitted from the light source plate 80 , and may support the quantum dot sheet 53 and the optical sheets 51 and 52 .
  • the diffusion plate 60 may evenly diffuse the light incident on the incident surface to be emitted to the emission surface.
  • the quantum dot sheet 53 may be disposed in front of the diffusion plate 60 to be spaced apart from the diffusion plate 60 .
  • Quantum dots which are semiconductor crystals having a size of several nanometers that emit light, may be dispersedly disposed inside the quantum dot sheet 53 .
  • a quantum dot can receive blue light and generate all colors of visible light according to its size. The smaller the size of the quantum dot, the shorter the wavelength of light may be generated, and the larger the size of the quantum dot, the longer the light may be generated.
  • the optical sheets 51 and 52 may be disposed in front of the diffuser plate 60 to improve optical characteristics of light emitted from the diffuser plate 60 .
  • the optical sheets 51 and 52 are a diffuser sheet for canceling the pattern of the diffuser plate 60, a prism sheet for improving luminance by concentrating light, and other optics from external impact or foreign matter inflow. It may include a protective sheet for protecting the sheet, a reflective polarization sheet (DBEF, Dual Brightness Enhancement Film), which transmits one polarized light and reflects the other polarized light to improve luminance, and the like.
  • DBEF Reflective polarization sheet
  • the rear chassis 40 may be disposed at the rear of the backlight unit.
  • the rear chassis 40 may have a plate shape in which an edge portion is bent forward.
  • a backlight unit may be accommodated between the rear chassis 40 and the front chassis 20 .
  • the rear chassis 40 includes a rear base portion 41 on which the light source plate 80 is installed, and a rear side portion 42 formed at the upper, lower, left, and right edges of the rear chassis 40 so as to be coupled to the middle mold 30 . can do.
  • the rear chassis 40 may function to radiate heat generated from a heating element such as the LED chip 100 to the outside.
  • the rear chassis 40 may be formed of various metal materials such as aluminum and SUS, or plastic materials such as ABS.
  • the front chassis 20 may have a frame shape having an opening 23 so that light from the backlight unit is provided to the liquid crystal panel 10 .
  • the front chassis 20 has a front side part 21 formed at the upper, lower, left, and right edges of the front chassis 20 so as to be coupled with the middle mold 30 , and the front side part 21 to support the liquid crystal panel 10 inward from the front side part 21 . It may include a protruding panel support 22 .
  • the middle mold 30 may support the diffusion plate 60 and reflect the light emitted from the light source module 100 to the diffusion plate 60 .
  • the middle mold 30 may maintain a gap between the diffusion plate 60 and the light source module 100 .
  • the middle mold 30 may be coupled between the front chassis 20 and the rear chassis 40 .
  • the middle mold 30 may be formed in a frame shape having an opening 31 .
  • the middle mold 30 includes a frame part 32 to which the front chassis 20 and the rear chassis 40 are coupled, and a diffuser plate support part 33 protruding inward from the frame part 32 to support the diffuser plate 60 . ), a reflector 34 extending from the diffuser plate support 33 to reflect light, and a substrate support 35 extending from the reflector 34 to support the substrate 102 .
  • the frame part 32 may be formed on upper, lower, left, and right edges of the middle mold 30 .
  • the frame part 32 may be coupled to the front chassis 20 and the rear chassis 40 through various known fitting structures and separate fastening members.
  • the diffuser plate support part 33 may protrude inward from the frame part 32 to support the diffuser plate 60 .
  • the diffuser plate support part 33 may support the edge of the incident surface of the diffuser plate 60 .
  • the diffuser plate support 33 may be formed to be parallel to the base 41 of the rear chassis 40 .
  • the reflector 34 may reflect the light emitted from the light source plate 80 to the incident surface of the diffuser plate 44 .
  • the reflector 34 may extend from the diffuser plate support 33 to an inwardly inclined angle.
  • the substrate support part 35 may fix the printed circuit board 90 of the light source plate 80 not to be lifted from the base part 41 of the rear chassis 40 .
  • the substrate support part 35 may be formed at an inner end of the reflective part 34 .
  • the edge of the printed circuit board 90 of the light source plate 80 may be supported between the substrate support part 35 and the base part 41 .
  • the frame part 32 of the middle mold 30 , the diffuser plate support part 33 , the reflective part 34 , and the substrate support part 35 may be integrally formed.
  • a material having high reflectivity may be coated on the surface of the middle mold 30 .
  • the high reflectance material may be coated on the entire surface of the middle mold 30 or only on the surface of the reflective portion 34 .
  • the entire middle mold 30 or the reflective portion 34 of the middle mold 30 may have a white color so that light is well reflected.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a light source plate and a reflective sheet of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a cross-sectional view illustrating a light source plate and a reflective sheet of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a cross-sectional view illustrating a structure in which an LED of a display device according to an embodiment of the present invention is mounted on a printed circuit board.
  • the printed circuit board 90 of the light source plate 80 includes a base 91 , a power wiring layer 93 including a metal wiring (not shown), and an insulation formed between the base 91 and the power wiring layer 93 . It may include a layer 92 and a photo solder resist (PSR) layer 96 formed on the power wiring layer 93 to protect the pattern of the power wiring layer 93 and to increase light efficiency.
  • PSR photo solder resist
  • the base 91 forms the framework of the light source plate 80 , and any substrate capable of applying a voltage to the LED chip 100 through the power wiring layer 93 may be used.
  • any substrate capable of applying a voltage to the LED chip 100 through the power wiring layer 93 may be used.
  • it may be formed of FR-4, ceramic, polyimide, PET, glass, or the like.
  • the metal wiring of the power wiring layer 93 may be formed by patterning a conductive material on the base 91 .
  • the insulating layer 92 may be positioned between the base 91 and the power wiring layer 93 to electrically insulate between the base 91 and the metal wiring of the power wiring layer 93 .
  • the PSR layer 96 may be formed by applying a photo solder resist (PSR) ink on the power wiring layer 93 .
  • PSR photo solder resist
  • a plurality of LED chips 100 may be mounted on the printed circuit board 90 .
  • the plurality of LED chips 100 may be mounted to have a predetermined distance from each other.
  • the plurality of LED chips 100 may be mounted on the printed circuit board 90 in a matrix form.
  • the LED chip 100 may be directly mounted on the printed circuit board 90 in a Chip On Board (COB) method.
  • the LED chip 100 may be an inorganic light emitting device.
  • Inorganic light emitting devices are made of inorganic materials such as aluminum (AL), gallium (Ga), nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), or indium (In). It can be manufactured by growing a thin film on a sapphire, gallium arsenide (GaAs) or silicon (Si) base material substrate.
  • the LED chip 100 may be picked up from the base substrate and transferred directly onto the printed circuit board 90 .
  • the LED chip 100 may be picked up and transported through an electrostatic method using an electrostatic head or an adhesive method using an elastic polymer material such as PDMS or silicon as a head.
  • the LED chip 100 includes a device body 101 having an upper surface 102 , at least one side surface 103 , and a bottom surface 104 , and device electrodes formed on the bottom surface 104 of the device body 101 ( It may be a flip chip type LED including 114 and 115 .
  • the LED chip 100 may have a substantially hexahedral shape, and at least one side surface 103 may include four side surfaces.
  • This flip-chip type LED is directly mounted on the printed circuit board 90 through the device electrodes 114 and 115 formed on the bottom 104 without a separate connection structure such as a metal lead or a wire. can be Therefore, the efficiency of the manufacturing process is high and it may be advantageous for the miniaturization and weight reduction of the LED chip 100 .
  • the device electrodes 114 and 115 are positioned in a direction opposite to the light emission direction of the LED chip 100 , the light emitting efficiency of the LED 100 may be improved.
  • the LED chip 100 is a lateral chip type LED in which device electrodes are disposed spaced apart from each other and requires two wires, or device electrodes are vertically overlapped with each other, and one It may be a vertical chip type LED that requires a wire.
  • the LED chip 100 includes a growth substrate 110 , an n-type semiconductor layer 111 , an active layer 112 , a p-type semiconductor layer 113 , an n-type device electrode 114 , and a p-type device electrode 115 . can do.
  • the growth substrate 110 may be a sapphire substrate useful as a substrate for nitride semiconductor growth, but is not limited thereto, and may be various substrates provided for semiconductor single crystal growth, such as a silicon substrate or a GaN substrate.
  • the N-type semiconductor layer 111 , the active layer 112 , and the p-type semiconductor layer 113 may be formed of a nitride semiconductor.
  • the active layer 112 may function as a light emitting layer that emits light corresponding to the band gap energy by recombination of electrons and holes.
  • the N-type device electrode 114 and the P-type device electrode 115 may be formed of a material capable of ohmic contact with the nitride semiconductor, for example, made of a metal such as silver (Ag) or aluminum (Al). can be formed.
  • the printed circuit board 90 may include an n-type device electrode 114 , an n-type substrate electrode 94 , and a p-type substrate electrode 95 to correspond to the p-type device electrode 115 , respectively.
  • the n-type device electrode 114 and the p-type device electrode 115 may be electrically connected to the n-type substrate electrode 94 and the p-type substrate electrode 95 by solder bumps 99 each having conductivity. .
  • the n-type element electrode 114 and the p-type element electrode 115 are electrically connected to the n-type substrate electrode 94 and the p-type substrate electrode 95 by an anisotropic conductive film.
  • the anisotropic conductive film is a film having a structure in which conductive balls are dispersed in an adhesive resin. When pressure is applied to the conductive balls, the thin insulating film surrounding the conductive spheres is broken, and the conductive spheres can electrically connect the electrodes.
  • the plurality of molding units 120 may be formed to surround each of the plurality of LED chips 100 to protect the plurality of LED chips 100 and increase light efficiency.
  • the plurality of molding units 120 may be formed by dispensing a liquid molding material to each of the plurality of LED chips 100 and then curing.
  • the molding material may be silicone or epoxy resin, and when dispensed on the LED chip 100 , it may be spread by gravity to surround the LED chip 100 .
  • the molding part 120 may have a substantially dome shape, and may be formed to contact at least the upper surface 102 and the side surface 103 of the LED chip 100 .
  • each molding part 120 may have a deviation from each other depending on the degree of spreading.
  • the optical characteristics of the light source plate 80 When such a shape error occurs, the optical characteristics of the light source plate 80 .
  • the uniformity of the luminance is broken, so that the luminance unevenness (Mura) can be recognized.
  • the molding material may include a material having thixotropy.
  • a material having thixotropic properties may increase the thixotropic properties, thereby reducing the flowability of the molding material. Accordingly, the degree of spreading when dispensing the molding material may be reduced, and the shape deviation between the plurality of molding parts 120 may be reduced.
  • Various materials may be used as a material having such a thixotropic property, and for example, silicon dioxide (SiO 2 ) may be used.
  • the molding material may have an appropriate Chixaws index such that the height H of the molding part 120 corresponds to half of the radius R of the bottom surface of the molding part 120 or is formed to be larger. Due to such a shape of the molding part 120 , the light source plate 80 can obtain high light efficiency and a light directing angle. In addition, the shape deviation between the molding parts 120 may be minimized to prevent the luminance unevenness Mura from being recognized.
  • FIG. 7 is an exploded view illustrating a display device according to another embodiment of the present invention.
  • 8 is a diagram illustrating a light source plate of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • 9 is a view showing a light source plate of a display device according to another embodiment of the present invention, and is a view showing a state before dispensing a molding material to the LED chips.
  • 10 is a cross-sectional view of a light source plate of a display device according to another embodiment of the present invention.
  • 11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a display device according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7 to 11 A display device and a manufacturing method thereof according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 11 .
  • the same reference numerals may be assigned to the same components as in the above-described embodiment, and descriptions may be omitted.
  • the display device 201 includes a liquid crystal panel 10 for displaying an image, a backlight unit disposed behind the liquid crystal panel 10 to provide light to the liquid crystal panel 10 , the backlight unit and the liquid crystal panel 10 . and a supporting chassis assembly.
  • the backlight unit may be disposed at the rear of the liquid crystal panel 10 to illuminate the liquid crystal panel 10 .
  • the backlight unit is disposed on a light source plate 280 including a printed circuit board 290 on which LED chips, which are light sources, 300 are mounted, and on a movement path of light emitted from the light source plate 280. It may include optical members.
  • the light source plate 280 may have a flat plate shape.
  • the light source plate 280 may be disposed in parallel with the liquid crystal panel 10 .
  • the light source plate 280 includes a printed circuit board 290, a plurality of LED chips 300 mounted on a surface facing the liquid crystal panel 10 of the printed circuit board 290, and a plurality of LEDs on the printed circuit board.
  • a high reflective material layer 330 printed to avoid the chips 300, and a plurality of molding parts formed to surround each of the plurality of LED chips 100 to protect the plurality of LED chips 300 and increase light efficiency 320 may be included.
  • the display device 201 may not have a reflective sheet.
  • the highly reflective material layer 330 may include a material having a high surface reflectance.
  • the highly reflective material layer 330 may include titanium dioxide (TiO 2 ).
  • the highly reflective material layer 330 may have a plurality of openings 331 formed at positions corresponding to the plurality of LED chips 300 .
  • the inner peripheral surface 332 of each of the plurality of openings 331 may be formed to be spaced apart from the corresponding LED chip 300 .
  • the molding material is dot dispensed into each of the plurality of openings 331 , and the inner peripheral surface 332 of the plurality of openings 331 may serve to define the shape of the molding unit 320 .
  • the plurality of molding parts 320 may be formed by dispensing a molding material to each of the plurality of LED chips 300 and then curing the molding material.
  • the molding material may be silicone or epoxy resin.
  • the molding unit 320 includes a body 321 disposed inside the opening 331 and having a cylindrical shape, and a light emitting part 321 protruding from the body 321 toward the liquid crystal panel 10 and having a dome shape. 322) may be included.
  • the height HB of the body 321 may be equal to the thickness D of the highly reflective material layer 330 .
  • the shape of the molding part 320 may be determined by the shape and size of the opening 331 of the highly reflective material layer 330 and the thickness D of the highly reflective material layer 330 . Accordingly, the shape and size of the plurality of openings 331 of the highly reflective material layer 330 and the thickness D of the highly reflective material layer 330 are uniformly formed to form the plurality of molding parts 320 . can be formed uniformly.
  • a method of manufacturing the display device will be briefly described with reference to FIG. 11 .
  • a printed circuit board including a power wiring layer and a photo solder resist (PSR) layer is prepared (S10).
  • a highly reflective material layer is printed on the printed circuit board to avoid a plurality of LED chips (S30).
  • a molding material is dispensed to each of the plurality of LED chips to form a plurality of molding parts surrounding each of the plurality of LED chips (S40).

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Abstract

본 발명의 사상에 따른 디스플레이 장치는 이미지를 표시하는 전면을 갖는 액정 패널과, 액정 패널에 광을 제공하도록 액정 패널의 후방에 배치되는 광원 플레이트와, 액정 패널과 상기 광원 플레이트 사이에 배치되는 반사 시트를 포함한다. 광원 플레이트는 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판 상에 직접 실장되는 복수의 엘이디 칩들과, 칙소성(thixotropy)을 갖는 물질을 포함하는 몰딩재가 복수의 엘이디 칩들 각각에 디스펜싱됨으로써 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸도록 형성되는 복수의 몰딩부들을 포함한다. 반사 시트는 복수의 몰딩부들의 위치에 대응되게 형성되는 복수의 개구들을 포함하고, 복수의 몰딩부들 각각은 대응되는 복수의 개구들 각각의 내주면으로부터 이격되도록 대응되는 복수의 개구들 각각의 내부에 배치된다.

Description

디스플레이 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 백라이트 유닛을 갖는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 문자나 도형 등의 데이터 정보 및 영상을 시각적으로 표시하는 출력 장치의 일종으로서, 텔레비전, 각종 모니터 및 각종 휴대용 단말기(예를 들어, 노트북, 태블릿 피씨 및 스마트폰) 등을 포함한다.
디스플레이 장치는 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode)와 같이 스스로 발광하는 디스플레이 패널을 사용하는 발광형과, 액정 패널(LCD, Liquid Crystal Display)과 같이 스스로 발광하지 못하고 백라이트 유닛으로부터 광을 공급받아야 하는 디스플레이 패널을 사용하는 수광형으로 분류될 수 있다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 광원이 디스플레이 패널의 후방에 배치되는 직하형(Direct type)과, 광원이 디스플레이 패널의 측방에 배치되는 에지형(Edge type)으로 분류될 수 있다.
직하형 백라이트 유닛은 평판 형상의 인쇄회로기판에 엘이디(Light Emitting Diode, LED)가 실장된 광원 플레이트를 포함할 수 있다. 엘이디는 공기와 발광층의 밀도 차이로 광 추출 효율이 낮아서 중간의 밀도를 갖는 실리콘 몰드 등의 중간 매개체를 이용하여 광효율을 증대시킬 수 있다.
이러한 광원 플레이트는 엘이디 주변에 월(wall)을 형성하고 내부에 실리콘 몰드를 충진시키는 패키징 방식 또는 월 없이 칩 어레이(chip array) 상태에서 전체를 실리콘 몰딩한 후에 다이싱(dicing)하여 제작하는 CSP(Chip Scale Package) 방식으로 제조될 수 있다.
다만, 이러한 패키징 및 CSP 방식은 제작 및 공정 비용이 발생하고 광원 플레이트의 박형화에 불리한 면이 있다.
광효율이 증대되고 휘도 얼룩의 발생이 억제되는 광원 플레이트를 포함하는 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 개시한다.
원가가 절감되고 디스플레이 장치의 박형화에 적합한 가능한 광원 플레이트를 포함하는 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 개시한다.
본 발명의 사상에 따르면 이미지를 표시하는 전면을 갖는 액정 패널;과, 상기 액정 패널에 광을 제공하도록 상기 액정 패널의 후방에 배치되는 광원 플레이트로서, 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 직접 실장되는 복수의 엘이디 칩들과, 칙소성(thixotropy)을 갖는 물질을 포함하는 몰딩재가 상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 디스펜싱됨으로써 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸도록 형성되는 복수의 몰딩부들을 포함하는 광원 플레이트; 및 상기 액정 패널과 상기 광원 플레이트 사이에 배치되는 반사 시트로서, 상기 복수의 몰딩부들의 위치에 대응되게 형성되는 복수의 개구들을 포함하고, 상기 복수의 몰딩부들 각각은 대응되는 상기 복수의 개구들 각각의 내주면으로부터 이격되도록 대응되는 상기 복수의 개구들 각각의 내부에 배치되는 반사 시트; 를 포함한다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 각각 돔(dome) 형상을 가질 수 있다.
상기 복수의 몰딩부들 각각의 높이(H)는 상기 복수의 몰딩부들 각각의 밑면의 반경(R)의 절반에 대응되거나 더 크게 형성될 수 있다.
상기 복수의 엘이디 칩들 각각은 상면과 측면과 저면을 포함하는 소자 바디와, 상기 소자 바디의 저면에 형성된 소자 전극들을 포함하는 플립 칩 타입의 엘이디일 수 있다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 소자 바디의 적어도 상면과 측면에 접하도록 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 상기 소자 전극들에 대응되는 기판 전극들을 포함하고, 상기 소자 전극들과 상기 기판 전극들은 솔더 범프에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 칙소성을 갖는 물질은 이산화규소(SiO2)를 포함할 수 있다.
상기 몰딩재는 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 수지일 수 있다.
다른 측면에서 본 발명의 사상에 따르면 디스플레이 장치는 이미지를 표시하는 전면을 갖는 액정 패널; 및 상기 액정 패널에 광을 제공하도록 상기 액정 패널의 후방에 배치되는 광원 플레이트; 를 포함하고, 상기 광원 플레이트는, 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판;과, 상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 직접 실장되는 복수의 엘이디 칩들;과, 상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 엘이디 칩들을 회피하도록 인쇄되고, 상기 복수의 엘이디 칩들에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 개구들을 포함하는 고반사 물질층; 및 몰딩재가 상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 디스펜싱되어 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸도록 형성되고, 상기 복수의 개구들의 내주면에 접하도록 형성되는 복수의 몰딩부들; 을 포함한다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 복수의 개구들의 내부에 배치되고 원통 형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부에서 상기 액정 패널을 향해 돌출되고 돔 형상을 갖는 출광부를 포함할 수 있다.
상기 바디부의 높이는 상기 고반사 물질층의 두께에 대응될 수 있다.
상기 고반사 물질층은 이산화티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 엘이디 칩들 각각은 상면과 측면과 저면을 포함하는 소자 바디와, 상기 소자 바디의 저면에 형성된 소자 전극들을 포함하는 플립 칩 타입의 엘이디일 수 있다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 소자 바디의 적어도 상면과 측면에 접하도록 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 상기 소자 전극들에 대응되는 기판 전극들을 포함하고, 상기 소자 전극들과 상기 기판 전극들은 솔더 범프에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 몰딩재는 실리콘(Silicon)을 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면 디스플레이 장치의 제조 방법은 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판을 준비하고, 상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 복수의 엘이디 칩들을 실장하고, 상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 엘이디 칩들을 회피하도록 고반사 물질층을 인쇄하고, 상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 몰딩재를 디스펜싱하여 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸는 복수의 몰딩부들을 형성하는 것을 포함한다.
상기 고반사 물질층은 상기 복수의 엘이디 칩들에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 개구들을 포함할 수 있다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 대응되는 상기 복수의 개구들의 각각의 내주면에 접하도록 형성될 수 있다.
상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 복수의 개구들의 내부에 배치되고 원통 형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부에서 상기 액정 패널을 향해 돌출되고 돔 형상을 갖는 출광부를 포함하고, 상기 바디부의 두께는 상기 고반사 물질층의 높이에 대응될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 광원 플레이트의 엘이디 칩들을 둘러싸도록 형성되는 몰딩부들의 형상이 균일하게 유지되어 휘도 얼룩의 발생이 억제되고, 엘이디 칩들의 광지향각이 넓어질 수 있다.
또한, 광원 플레이트는 인쇄회로기판에 베어 엘이디 칩들이 직접 실장되어 형성되므로 원가가 절감되고 두께가 슬림해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해하여 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트와 반사 시트를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트와 반사 시트를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 엘이디가 인쇄회로기판에 실장된 구조를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해하여 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트를 도시한 도면으로서, 엘이디 칩들에 몰딩재를 디스펜싱하기 전의 상태를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트의 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 또는 변형예들도 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
설명 중 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 뜻하지 않은 이상 복수의 표현을 포함할 수 있다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등의 명확한 설명을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 명세서에서 '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"전방", "후방", "상측", "하측", "좌측" 및 "우측"의 방향에 대하여는 첨부된 도면 도 1에 도시된 방향을 기준으로 명세서 전반에 걸쳐 통일적으로 지칭하기로 한다. 도 1에는 서로 수직한 X축, Y축, Z축 방향이 표시되어 있으며, X축 방향은 액정 패널(10)의 장변(11) 방향을 의미하고, Y축 방향은 액정 패널(10)의 단변(12) 방향을 의미하며, Z축 방향은 전후 방향을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해하여 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 화상을 표시하는 액정 패널(10)과, 액정 패널(10)의 후방에 배치되어 액정 패널(10)에 광을 제공하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛 및 액정 패널(10)을 지지하는 섀시 어셈블리를 포함할 수 있다.
섀시 어셈블리는 백라이트 유닛을 지지하도록 구비되는 후방 섀시(40)와, 액정 패널(10)을 지지하도록 후방 섀시(40)의 전방에 마련되는 전방 섀시(20)와, 전방 섀시(20)와 후방 섀시(40)의 사이에 결합되는 미들 몰드(30)를 포함할 수 있다.
액정 패널(10)은 박막 트랜지스터가 매트릭스 형태로 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 박막 트랜지스터 기판과 나란하게 결합되는 컬러 필터 기판, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판의 사이에 주입되어 전압이나 온도의 변화에 따라 광학적 성질이 가변하는 액정(Liquid Crystal)을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛은 액정 패널(10)의 후방에 배치되어 액정 패널(10) 측으로 광을 비춰줄 수 있다. 백라이트 유닛은 광원인 엘이디 칩(Light Emitting Diode chip)(100)들이 실장된 인쇄회로기판(90)을 포함하는 광원 플레이트(80)와, 광원 플레이트(80)에서 발산되는 광의 이동 경로 상에 배치되는 광학 부재들을 포함할 수 있다.
광원 플레이트(80)는 평판 형상을 가질 수 있다. 광원 플레이트(80)는 액정 패널(10)에 나란하게 배치될 수 있다.
광원 플레이트(80)는 인쇄회로기판(90)과, 인쇄회로기판(90)의 액정 패널(10)을 마주 보는 면에 실장되는 복수의 엘이디 칩들(100)과, 복수의 엘이디 칩들(100)을 보호하고 광효율을 증대시키도록 복수의 엘이디 칩들(100) 각각을 둘러싸도록 형성되는 복수의 몰딩부들(120)을 포함할 수 있다. 광원 플레이트(80)의 구체적인 구조에 대해서는 후술한다.
광학 부재들은 엘이디 칩들(100)에서 발산되는 광의 이동 경로 상에 배치되어 광의 진행 방향을 안내하거나 광을 반사시키거나 광을 확산시키거나 광특성을 향상시킬 수 있다.
광학 부재들은 광을 반사시켜 광손실을 방지하는 반사 시트(Reflector Sheet, 70)와, 광원 플레이트(80)에서 발사되는 불규칙적인 광을 고르게 확산시키는 확산판(Diffuser Plate, 60)과, 광의 파장을 변화시켜 색 재현성을 향상시키는 퀀텀 닷 시트(Quantum Dot Sheet, 53)와, 광특성을 향상시키는 광학 시트들(51, 52)을 포함할 수 있다.
반사 시트(70)는 광원 플레이트(80)에서 발산되는 광 또는 확산판(60)에서 후방으로 출사되는 광을 확산판(60)으로 반사시킬 수 있다. 반사 시트(70)는 광원 플레이트(80)에 밀착되도록 광원 플레이트(80)의 전방에 배치될 수 있다.
반사 시트(70)는 복수의 몰딩부들(120)에 대응되도록 형성되는 복수의 개구들(71)을 가질 수 있다. 복수의 몰딩부들(120) 각각은 대응되는 개구(71)의 내부에 배치될 수 있다. 복수의 몰딩부들(120) 각각은 대응되는 개구(71)의 내주면(72)으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 이로써 엘이디 칩들(100)에서 발산되는 광이 개구(71)의 내주면(72)에 의해 차단되는 것이 방지되고 광지향각이 커질 수 있다.
확산판(60)은 광원 플레이트(80)에서 발산되는 광을 고르게 확산시키고, 퀀텀 닷 시트(53)와 광학 시트들(51, 52)을 지지할 수 있다. 확산판(60)은 그 입사면으로 입사된 광을 고르게 확산시켜 그 출사면으로 출사시킬 수 있다.
퀀텀 닷 시트(53)는 확산판(60)의 전방에 확산판(60)에 이격되도록 배치될 수 있다. 퀀텀 닷 시트(53)의 내부에는 광을 내는 수 나노미터 크기의 반도체 결정체인 퀀텀 닷(Quantum Dot)이 분산 배치될 수 있다. 퀀텀 닷은 청색 광을 받아 그 크기에 따라 가시광선의 모든 색을 발생시킬 수 있다. 퀀텀 닷의 크기가 작을수록 짧은 파장의 광을 발생시키고 크기가 클수록 긴 파장의 광을 발생시킬 수 있다.
광학 시트(51, 52)는 확산판(60)에서 출사되는 광의 광특성을 향상시키도록 확산판(60)의 전방에 배치될 수 있다. 광학 시트(51, 52)는 확산판(60)의 패턴을 상쇄시키기 위한 확산 시트(Diffuser Sheet), 광을 집중시켜서 휘도를 향상시키는 프리즘 시트(Prism Sheet), 외부의 충격이나 이물 유입으로부터 다른 광학 시트를 보호하는 보호 시트(Protection Sheet), 일 편광은 투과사키고 다른 편광은 반사시켜서 휘도를 향상시키는 반사 편광 시트(DBEF, Dual Brightness Enhancement Film) 등을 포함할 수 있다.
후방 섀시(40)는 백라이트 유닛의 후방에 배치될 수 있다. 후방 섀시(40)는 대략 테두리부가 전방으로 절곡된 판 형상을 가질 수 있다. 후방 섀시(40)와 전방 섀시(20)의 사이에 백라이트 유닛이 수용될 수 있다.
후방 섀시(40)는 광원 플레이트(80)가 설치되는 후방 베이스부(41)와, 미들 몰드(30)와 결합되도록 후방 섀시(40)의 상하좌우의 테두리에서 형성되는 후방 측면부(42)를 포함할 수 있다.
후방 섀시(40) 엘이디 칩(100) 등의 발열 소자에서 발생하는 열을 외부로 방열시키는 기능을 할 수 있다. 이를 위해 후방 섀시(40)는 알루미늄, SUS 등의 각종 금속 재질, 또는 ABS 등의 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
전방 섀시(20)는 백라이트 유닛의 광이 액정 패널(10)로 제공되도록 개구(23)를 갖는 틀 형상을 가질 수 있다. 전방 섀시(20)는 미들 몰드(30)와 결합되도록 전방 섀시(20)의 상하좌우의 테두리에서 형성되는 전방 측면부(21)와, 액정 패널(10)을 지지하도록 전방 측면부(21)에서 내측으로 돌출되는 패널 지지부(22)를 포함할 수 있다.
미들 몰드(30)는 확산판(60)을 지지하고 광원 모듈(100)에서 발산된 광을 확산판(60)으로 반사시킬 수 있다. 미들 몰드(30)는 확산판(60)과 광원 모듈(100) 사이의 간격을 유지할 수 있다. 미들 몰드(30)는 전방 섀시(20)와 후방 섀시(40)의 사이에 결합될 수 있다.
미들 몰드(30)는 개구(31)를 갖는 틀 형상으로 형성될 수 있다. 미들 몰드(30)는 전방 섀시(20)와 후방 섀시(40)가 결합되는 프레임부(32)와, 확산판(60)을 지지하도록 프레임부(32)에서 내측으로 돌출되는 확산판 지지부(33)와, 광을 반사시키도록 확산판 지지부(33)에서 연장되는 반사부(34)와, 기판(102)을 지지하도록 반사부(34)에서 연장되는 기판 지지부(35)를 포함할 수 있다.
프레임부(32)는 미들 몰드(30)의 상하좌우 테두리에 형성될 수 있다. 프레임부(32)는 공지된 다양한 끼움 결합 구조 및 별도의 체결 부재를 통해 전방 섀시(20) 및 후방 섀시(40)에 결합될 수 있다.
확산판 지지부(33)는 확산판(60)을 지지하도록 프레임부(32)에서 내측으로 돌출될 수 있다. 확산판 지지부(33)는 확산판(60)의 입사면의 테두리부를 지지할 수 있다. 확산판 지지부(33)는 후방 섀시(40)의 베이스부(41)에 나란하도록 형성될 수 있다.
반사부(34)는 광원 플레이트(80)에서 발산된 광을 확산판(44)의 입사면으로 반사시킬 수 있다. 반사부(34)는 대략 확산판 지지부(33)에서 후방 내측으로 경사지게 연장될 수 있다.
기판 지지부(35)는 광원 플레이트(80)의 인쇄회로기판(90)이 후방 섀시(40)의 베이스부(41)에서 들뜨지 않도록 고정할 수 있다. 기판 지지부(35)는 반사부(34)의 내측 단부에 형성될 수 있다. 기판 지지부(35)와 베이스부(41)의 사시에 광원 플레이트(80)의 인쇄회로기판(90)의 테두리부가 지지될 수 있다.
미들 몰드(30)의 프레임부(32)와, 확산판 지지부(33)와, 반사부(34)와, 기판 지지부(35)는 일체로 형성될 수 있다. 미들 몰드(30)의 표면에는 반사율이 높은 물질이 코팅될 수 있다. 반사율이 높은 물질은 미들 몰드(30)의 전체 표면에 코팅되거나 또는 반사부(34)의 표면에만 코팅될 수도 있다. 미들 몰드(30) 전체 또는 미들 몰드(30)의 반사부(34)는 광의 반사가 잘 이루어지도록 화이트 색상을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트와 반사 시트를 도시한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트와 반사 시트를 도시한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 엘이디가 인쇄회로기판에 실장된 구조를 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 광원 플레이트의 구조 및 제조 방법에 대해 상술한다.
광원 플레이트(80)의 인쇄회로기판(90)은 베이스(91)와, 금속 배선(미도시)을 포함하는 전원 배선층(93)과, 베이스(91)와 전원 배선층(93)의 사이에 형성된 절연층(92)과, 전원 배선층(93)의 패턴을 보호하고 광효율 증대를 위해 전원 배선층(93) 위에 형성된 PSR(Photo Solder Resist)층(96)을 포함할 수 있다.
베이스(91)는 광원 플레이트(80)의 골격을 형성하며, 전원 배선층(93)을 통해 엘이디 칩(100)에 전압을 인가할 수 있는 기판이면 어떤 것이든 사용 가능할 수 있다. 예를 들어, FR-4, 세라믹, 폴리이미드(Polyimide), PET, 유리(glass) 등에 의해 형성될 수 있다.
전원 배선층(93)의 금속 배선은 베이스(91) 위에 도전성 물질이 패터닝되어 형성될 수 있다.
절연층(92)은 베이스(91)와 전원 배선층(93)의 사이에 위치하여 베이스(91)와 전원 배선층(93)의 금속 배선 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있다.
PSR층(96)은 전원 배선층(93) 위에 PSR(Photo solder resist) 잉크를 도포함으로써 형성될 수 있다.
이러한 인쇄회로기판(90) 상에 복수의 엘이디 칩들(100)이 실장될 수 있다. 복수의 엘이디 칩들(100)은 서로 소정의 간격을 갖도록 실장될 수 있다. 복수의 엘이디 칩들(100)은 인쇄회로기판(90) 상에 매트릭스 형태로 실장될 수 있다.
엘이디 칩(100)은 인쇄회로기판(90) 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 직접 실장될 수 있다. 엘이디 칩(100)은 무기(無機, inorganic) 발광 소자일 수 있다. 무기 발광 소자는 알루미늄(aluminum, AL), 갈륨(gallium, Ga), 질소(nitrogen, N), 인(phosphor, P), 비소(arsenic, As) 또는 인듐(indium, In)과 같은 무기물 재료를 사파이어, 갈륨비소(GaAs) 또는 실리콘(Si) 계열의 모재 기판 상에 박막 성장시켜 제조할 수 있다.
엘이디 칩(100)은 모재 기판에서 픽업되어 인쇄회로기판(90) 위에 직접 전사될 수 있다. 엘이디 칩(100)은 정전 헤드(Electrostatic Head)를 사용하는 정전기 방식 또는 PDMS 나 실리콘 등의 탄성이 있는 고분자 물질을 헤드로 사용하는 접착 방식 등을 통해 픽업 및 이송될 수 있다.
엘이디 칩(100)은 상면(102)과, 적어도 하나의 측면(103)과, 저면(104)를 갖는 소자 바디(101)와, 소자 바디(101)의 저면(104)에 형성된 소자 전극들(114, 115)을 포함하는 플립 칩(flip chip) 타입의 엘이디일 수 있다. 엘이디 칩(100)은 대략 육면체 형상을 가질 수 있으며, 적어도 하나의 측면(103)은 4개의 측면을 포함할 수 있다.
이러한 플립 칩 타입의 엘이디는 금속 리드(lead) 또는 와이어(wire)와 같은 별도의 연결 구조 없이 저면(104)에 형성된 소자 전극들(114, 115)을 통해 직접 인쇄회로기판(90) 상에 실장될 수 있다. 따라서, 제조 공정의 효율성이 높고 엘이디 칩(100)의 소형화 및 경량화에 유리할 수 있다. 또한, 소자 전극들(114, 115)이 엘이디 칩(100)의 발광 방향과 반대 방향에 위치하기 때문에 엘이디(100)의 발광 효율이 향상될 수 있다.
다만, 본 실시예와 달리, 엘이디 칩(100)은 소자 전극들이 서로 이격되게 배치되고2개의 와이어가 필요한 수평형(lateral chip) 타입의 엘이디이거나 또는 소자 전극들이 수직으로 서로 중첩되게 배치되고 1개의 와이어가 필요한 수직형(vertical chip) 타입의 엘이디일 수도 있다.
엘이디 칩(100)은 성장 기판(110), n 형 반도체층(111), 활성층(112), p형 반도체층(113), n형 소자 전극(114), p형 소자 전극(115)을 포함할 수 있다.
성장 기판(110)은 질화물 반도체 성장용 기판으로 유용한 사파이어 기판이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 실리콘 기판, GaN 기판 등 반도체 단결정 성장용으로 제공되는 다양한 기판일 수 있다.
N 형 반도체층(111), 활성층(112), p형 반도체층(113)은 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 활성층(112)은 전자와 정공이 재결합함을써 그 밴드갭 에너지 크기만큼의 광을 방출하는 발광층으로 기능할 수 있다.
N형 소자 전극(114)과, P형 소자 전극(115)은 질화물 반도체와 오믹 컨택(ohmic contact)할 수 있는 물질로 형성될 수 있으며 일례로 은(Ag), 알루미늄(Al) 등과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
인쇄회로기판(90)은 n 형 소자 전극(114)과, p형 소자 전극(115)에 각각 대응되도록 n형 기판 전극(94)와, p형 기판 전극(95)을 가질 수 있다. n 형 소자 전극(114)과, p형 소자 전극(115)은 각각 전도성을 갖는 솔더 범프(99)에 의해 n형 기판 전극(94)와, p형 기판 전극(95)에 전기적으로 연결될 수 있다.
다만, 본 실시예와 달리, n 형 소자 전극(114)과, p형 소자 전극(115)은 이방성 도전 필름에 의해 n형 기판 전극(94)와, p형 기판 전극(95)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이방성 도전 필름은 도전성 볼이 접착성 수지에 산포된 구조를 갖는 필름으로서, 도전성 볼에 압력이 가해지면 도전성 구체를 둘러싸고 있는 얇은 절연막이 깨지면서 도전성 구체가 전극들을 전기적으로 연결할 수 있다.
복수의 몰딩부들(120)은 복수의 엘이디 칩들(100)을 보호하고 광효율을 증대시키도록 복수의 엘이디 칩들(100) 각각을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
복수의 몰딩부들(120)은 액상의 몰딩재가 복수의 엘이디 칩들(100) 각각에 디스펜싱된 후 경화되어 형성될 수 있다. 몰딩재는 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 수지일 수 있으며, 엘이디 칩(100) 위에 디스펜싱되면 엘이디 칩(100)을 둘러싸도록 중력에 의해 퍼질 수 있다. 따라서, 몰딩부(120)는 대략 돔(dome) 형상을 가질 수 있고, 엘이디 칩(100)의 적어도 상면(102)과 측면(103)에 접하도록 형성될 수 있다.
몰딩재가 각각의 엘이디 칩(100)을 둘러싸도록 퍼질 때, 퍼지는 정도에 따라 각각의 몰딩부(120)의 형상이 서로 편차를 가질 수 있는데, 이러한 형상 오차가 발생하면 광원 플레이트(80)의 광특성의 균일성이 깨져 휘도 얼룩(Mura)이 시인될 수 있다.
따라서, 몰딩부(120) 간의 형상 편차를 최소화하기 위해 몰딩재는 칙소성(thixotropy)을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 칙소성을 갖는 물질은 칙소성을 크게 만들어서 몰딩재의 흐름성이 적어지게 할 수 있다. 따라저, 몰딩재를 디스펜싱 할 때 퍼지는 정도가 적어질 수 있으며, 복수의 몰딩부(120)들 간의 형상 편차가 줄어들 수 있다. 이러한 칙소성을 갖는 물질로서 다양한 물질이 사용될 수 있으며, 일례로 이산화규소(SiO2)가 사용될 수 있다.
몰딩재는 몰딩부(120)의 높이(H)가 몰딩부(120)의 밑면의 반경(R)의 절반에 대응되거나 더 크게 형성되도록 적절한 칙소 지수를 가질 수 있다. 몰딩부(120)의 이와 같은 형상에 의해 광원 플레이트(80)는 높은 광효율과 광지향각을 얻을 수 있다. 또한, 몰딩부들(120) 간의 형상 편차가 최소화되어 휘도 얼룩(Mura)이 시인되는 것이 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해하여 도시한 도면이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트를 도시한 도면으로서, 엘이디 칩들에 몰딩재를 디스펜싱하기 전의 상태를 도시한 도면이다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 광원 플레이트의 단면도이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 설명한다. 전술한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동한 도면 부호를 부여하고 설명은 생략할 수 있다.
디스플레이 장치(201)는 화상을 표시하는 액정 패널(10)과, 액정 패널(10)의 후방에 배치되어 액정 패널(10)에 광을 제공하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛 및 액정 패널(10)을 지지하는 섀시 어셈블리를 포함할 수 있다.
백라이트 유닛은 액정 패널(10)의 후방에 배치되어 액정 패널(10) 측으로 광을 비춰줄 수 있다. 백라이트 유닛은 광원인 엘이디 칩(Light Emitting Diode chip)(300)들이 실장된 인쇄회로기판(290)을 포함하는 광원 플레이트(280)와, 광원 플레이트(280)에서 발산되는 광의 이동 경로 상에 배치되는 광학 부재들을 포함할 수 있다.
광원 플레이트(280)는 평판 형상을 가질 수 있다. 광원 플레이트(280)는 액정 패널(10)에 나란하게 배치될 수 있다.
광원 플레이트(280)는 인쇄회로기판(290)과, 인쇄회로기판(290)의 액정 패널(10)을 마주 보는 면에 실장되는 복수의 엘이디 칩들(300)과, 인쇄회로기판 상에 복수의 엘이디 칩들(300)을 회피하도록 인쇄되는 고반사 물질층(330)과, 복수의 엘이디 칩들(300)을 보호하고 광효율을 증대시키도록 복수의 엘이디 칩들(100) 각각을 둘러싸도록 형성되는 복수의 몰딩부들(320)을 포함할 수 있다.
전술한 실시예와 달리, 디스플레이 장치(201)는 반사 시트를 가지지 않을 수 있다.
고반사 물질층(330)은 높은 표면 반사율을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 고반사 물질층(330)은 이산화티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다. 고반사 물질층(330)은 복수의 엘이디 칩들(300)에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 개구들(331)을 가질 수 있다.
복수의 개구들(331) 각각의 내주면(332)은 대응되는 엘이디 칩(300)으로부터 이격되게 형성될 수 있다. 몰딩재는 이러한 복수의 개구들(331) 각각에 도트 디스펜싱되며, 복수의 개구들(331)의 내주면(332)은 몰딩부(320)의 형상을 한정하는 역할을 할 수 있다.
복수의 몰딩부들(320)은 몰딩재가 복수의 엘이디 칩들(300) 각각에 디스펜싱된 후 경화됨으로써 형성될 수 있다. 몰딩재는 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 수지일 수 있다.
몰딩재가 엘이디 칩(300) 위에 디스펜싱되면 몰딩재는 중력에 의해 개구(331)의 내주면(332)까지 퍼질 수 있다. 따라서, 몰딩부(320)는 개구(331)의 내부에 배치되고 원통 형상을 갖는 바디부(321)와, 바디부(321)에서 액정 패널(10)을 향해 돌출되고 돔 형상을 갖는 출광부(322)를 포함할 수 있다. 바디부(321)의 높이(HB)는 고반사 물질층(330)의 두께(D)와 같게 될 수 있다.
결과적으로, 몰딩부(320)의 형상은 고반사 물질층(330)의 개구(331)의 형상 및 크기와, 고반사 물질층(330)의 두께(D)에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 고반사 물질층(330)의 복수의 개구들(331)의 형상 및 크기와, 고반사 물질층(330)의 두께(D)를 균일하게 형성함으로써, 복수의 몰딩부들(320)의 형상을 균일하게 형성할 수 있다.
도 11를 참조하여 디스플레이 장치의 제조 방법을 간략히 설명한다.
먼저 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판을 준비한다(S10).
다음으로 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 복수의 엘이디 칩들을 실장한다(S20).
다음으로 인쇄회로기판 상에 복수의 엘이디 칩들을 회피하도록 고반사 물질층을 인쇄한다(S30).
다음으로 복수의 엘이디 칩들 각각에 몰딩재를 디스펜싱하여 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸는 복수의 몰딩부들을 형성한다(S40).
특정 실시예에 의하여 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에 명시된 본 발명의 기술적 사상으로서의 요지를 일탈하지 아니하는 범위 안에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 또는 변형 가능한 다양한 실시예들도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

Claims (15)

  1. 이미지를 표시하는 전면을 갖는 액정 패널;
    상기 액정 패널에 광을 제공하도록 상기 액정 패널의 후방에 배치되는 광원 플레이트로서, 전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 직접 실장되는 복수의 엘이디 칩들과, 칙소성(thixotropy)을 갖는 물질을 포함하는 몰딩재가 상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 디스펜싱됨으로써 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸도록 형성되는 복수의 몰딩부들을 포함하는 광원 플레이트; 및
    상기 액정 패널과 상기 광원 플레이트 사이에 배치되는 반사 시트로서, 상기 복수의 몰딩부들의 위치에 대응되게 형성되는 복수의 개구들을 포함하고, 상기 복수의 몰딩부들 각각은 대응되는 상기 복수의 개구들 각각의 내주면으로부터 이격되도록 대응되는 상기 복수의 개구들 각각의 내부에 배치되는 반사 시트; 를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각은 각각 돔(dome) 형상을 갖는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각의 높이(H)는 상기 복수의 몰딩부들 각각의 밑면의 반경(R)의 절반에 대응되거나 더 크게 형성된 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 엘이디 칩들 각각은 상면과 측면과 저면을 포함하는 소자 바디와, 상기 소자 바디의 저면에 형성된 소자 전극들을 포함하는 플립 칩 타입의 엘이디인 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 소자 바디의 적어도 상면과 측면에 접하도록 형성되는 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 소자 전극들에 대응되는 기판 전극들을 포함하고,
    상기 소자 전극들과 상기 기판 전극들은 솔더 범프에 의해 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 칙소성을 갖는 물질은 이산화규소(SiO2)를 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩재는 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 수지인 디스플레이 장치.
  9. 이미지를 표시하는 전면을 갖는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널에 광을 제공하도록 상기 액정 패널의 후방에 배치되는 광원 플레이트; 를 포함하고,
    상기 광원 플레이트는,
    전원 배선층과 PSR(Photo Solder Resist)층을 포함하는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 상에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 직접 실장되는 복수의 엘이디 칩들;
    상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 엘이디 칩들을 회피하도록 인쇄되고, 상기 복수의 엘이디 칩들에 대응되는 위치에 형성되는 복수의 개구들을 포함하는 고반사 물질층; 및
    몰딩재가 상기 복수의 엘이디 칩들 각각에 디스펜싱되어 상기 복수의 엘이디 칩들 각각을 둘러싸도록 형성되고, 상기 복수의 개구들의 내주면에 접하도록 형성되는 복수의 몰딩부들; 을 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 복수의 개구들의 내부에 배치되고 원통 형상을 갖는 바디부와, 상기 바디부에서 상기 액정 패널을 향해 돌출되고 돔 형상을 갖는 출광부를 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 바디부의 높이는 상기 고반사 물질층의 두께에 대응되는 디스플레이 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 고반사 물질층은 이산화티탸늄(TiO2)을 포함하고,
    상기 몰딩재는 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 수지인 디스플레이 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 엘이디 칩들 각각은 상면과 측면과 저면을 포함하는 소자 바디와, 상기 소자 바디의 저면에 형성된 소자 전극들을 포함하는 플립 칩 타입의 엘이디인 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 몰딩부들 각각은 상기 소자 바디의 적어도 상면과 측면에 접하도록 형성되는 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 소자 전극들에 대응되는 기판 전극들을 포함하고,
    상기 소자 전극들과 상기 기판 전극들은 솔더 범프에 의해 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
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