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KR102067420B1 - 발광다이오드어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치 - Google Patents

발광다이오드어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치 Download PDF

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KR102067420B1
KR102067420B1 KR1020130103708A KR20130103708A KR102067420B1 KR 102067420 B1 KR102067420 B1 KR 102067420B1 KR 1020130103708 A KR1020130103708 A KR 1020130103708A KR 20130103708 A KR20130103708 A KR 20130103708A KR 102067420 B1 KR102067420 B1 KR 102067420B1
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 LED 어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LED 어셈블리는, 금속프레임부와, 상기 금속프레임부의 내측 전면에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED칩과, 상기 다수의 LED칩의 이웃한 LED칩 사이마다 배치되어 와이어 본딩을 통해 상기 이웃한 LED칩 각각과 연결되는 다수의 연결부 및 형광체를 포함하며 상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부를 덮으며 형성되어 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 빛을 선광원으로 변환시키는 봉지부를 포함한다.
이러한 LED 어셈블리를 적용함에 따라 박형 및 네로우 베젤이면서 고휘도 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.

Description

발광다이오드어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치{LIGHT EMITTING DIODE ASSEMBLY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 LED 어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 방열특성을 향상시키며 네로우(narrow) 베젤 및 슬림(slim) 두께를 가지도록 하는 LED 어셈블리 및 그를 포함한 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 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.
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(backlight) 유닛이 배치된다.
이러한, 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Type)과 측면형(Edge Type)으로 구분되는데, 직하형 방식의 백라이트 유닛은 광원을 액정패널 하부에 배치함으로써 광원으로부터 출사되는 빛을 직접적으로 액정패널에 공급하는 방식이고, 측면형 방식의 백라이트 유닛은 액정패널 하부에 도광판을 배치하고, 광원을 도광판의 적어도 일측면에 배치함으로써 도광판에서의 굴절 및 반사를 이용하여 광원으로부터 출사되는 빛을 간접적으로 액정패널에 공급하는 방식이다.
여기서, 백라이트 유닛의 광원으로는 소비전력, 무게, 휘도 등에서 장점을 가지는 발광 다이오드(Light Emitting Diode:LED, 이하 LED라 함)를 많이 사용하고 있다.
이때, LED는 인쇄회로기판(printed circuit board:PCB)에 일정간격 이격된 상태로 다수 개 실장됨으로써 LED 어셈블리를 이룬다.
한편, 최근 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터는 물론 데스크톱 컴퓨터 모니터 및 벽걸이형 텔레비전 등 그 사용영역이 점차 넓어지고 있는 추세로, 경량, 박형 및 네로우 베젤(bezel)이면서 고휘도 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이때, LED의 수를 늘림으로써 고휘도 액정표시장치를 구현할 수 있지만, LED 간의 이격간격과 인쇄회로기판의 길이가 정해져 있으므로, LED의 수를 늘리는 데는 한계가 있다.
또한, LED의 수를 늘릴 경우 정해진 면적 내에서 LED 간의 이격간격을 최소화하며 개수를 늘리는 것이므로, 다수의 LED로부터 발생되는 전체 열이 증가되게 되는데, 이때 열이 제대로 배출되지 못하면 LED에 열화현상이 발생되며 광효율이 저하되고 LED의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 박형 및 네로우 베젤이면서 고휘도 액정표시장치를 구현할 수 있도록 하는 선광원으로써의 LED 어셈블리를 제공하는데 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 방열특성을 향상시켜 열화현상으로 인한 LED의 광효율 및 수명 저하현상을 방지할 수 있는 LED 어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치를 제공하는데 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 목적은 본딩 불량을 최소화하고 공정을 단순화하며 공정비용을 절감시킬 수 있는 LED 어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치를 제작하는데 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 어셈블리는, 금속프레임부와; 상기 금속프레임부의 내측 전면에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED칩과; 상기 다수의 LED칩의 이웃한 LED칩 사이마다 배치되어 와이어 본딩을 통해 상기 이웃한 LED칩 각각과 연결되는 다수의 연결부; 및 형광체를 포함하며 상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부를 덮으며 형성되어 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 빛을 선광원으로 변환시키는 봉지부를 포함한다.
이때, 상기 다수의 연결부는 아일랜드(island) 타입으로 배치되며, 필름 또는 더미칩 구조인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부는 다이본딩 방식으로 상기 금속프레임부 상에 부착되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 LED 어셈블리를 포함하는 액정표시장치는, 액정패널과; LED 어셈블리를 포함하여 상기 액정패널의 배면에 위치되는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 LED 어셈블리는 금속프레임부와, 상기 금속프레임부의 내측 전면에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED칩과, 상기 다수의 LED칩의 이웃한 LED칩 사이마다 배치되어 와이어 본딩을 통해 상기 이웃한 LED칩 각각과 연결되는 다수의 연결부, 그리고 형광체를 포함하며 상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부를 덮으며 형성되어 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 빛을 선광원으로 변환시키는 봉지부를 포함한다.
여기서, 상기 금속프레임부는 양 단 각각에 위치하며 외부전원과의 연결을 위한 전극패드부를 포함하는 몰딩부와, 상기 몰딩부의 사이에 도전성을 가지는 금속재질로 구성되는 금속부를 포함하고, 상기 금속부는 상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부가 실장되는 저면부와, 상기 저면부의 길이방향을 따라 상기 저면부에 수직하게 형성되며 상기 봉지부의 측면을 감싸는 측벽부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 다수의 연결부는 아일랜드(island) 타입으로 배치되며, 필름 또는 더미칩 구조인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부는 다이본딩 방식으로 상기 금속프레임부 상에 부착되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 다수의 연결부의 개수는 상기 다수의 LED칩의 개수보다 1개 적은 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 다수의 LED칩은 상기 다수의 연결부를 통해 서로 직렬 연결되는 것이 특징이다.
한편, 상기 백라이트 유닛은 상기 LED 어셈블리가 액정패널의 하부에 다수 배치되는 직하형이거나, 또는 상기 LED 어셈블리가 도광판의 적어도 일 측면에 배치되는 측면형인 것을 특징으로 한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 다수의 LED칩과 이를 감싸며 외부 프레임의 역할을 하는 금속의 프레임부를 일체로 LED 어셈블리로 구성함으로써 두께를 최소화할 수 있으며, 다수의 LED칩에서 발생된 열을 보다 손쉽게 외부로 방출시킬 수 있게 된다.
또한, 서로 이웃한 LED칩 사이에 아일랜드 형태의 연결부를 적용함으로써 와이어 본딩 시에 발생될 수 있는 본딩 접촉 불량과 다수의 LED칩 간을 이격하여 배치함에 발생될 수 있는 와이어 처짐 현상에 의한 단락을 방지할 수 있게 된다. 이때 연결부를 필름형태 또는 더미칩의 형태로 구현하여 LED칩 실장 시 함께 부착할 수 있도록 함으로써 공정을 단순화하여 공정의 생산성 및 효율성을 향상시키며 공정비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연결부의 크기를 조절 할 경우, LED칩 간의 이격거리를 좁히며 보다 많은 수의 LED칩을 실장할 수 있게 된다. 이에 따라, 빛의 출사량이 증대되며 광효율이 향상되게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 LED 어셈블리를 적용함으로써 박형 및 네로우 베젤이면서 고휘도 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리를 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 LED 어셈블리를 도시한 배면도.
도 3은 도 1의 LED 어셈블리를 도시한 사시도.
도 4a는 도 1의 Ⅰ- Ⅰ'의 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
도 4b는 도 1의 Ⅱ- Ⅱ'의 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도.
도 5는 도 4b에 도시된 연결부의 다른 형태를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리가 포함된 액정표시장치를 도시한 분해 사시도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 LED 어셈블리를 도시한 배면도이며, 도 3은 도 1의 LED 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이, LED 어셈블리(180)는 실질적으로 빛을 출사하는 다수의 LED칩(182), 다수의 LED칩(182) 간의 연결을 위한 다수의 연결부(184), 다수의 LED칩(182)과 다수의 연결부(184)를 전기적으로 연결하는 와이어(186), 다수의 LED칩(182)과 다수의 연결부(184)를 밀봉하는 봉지부(188) 및 이들의 외부를 감싸며 일체화시키는 금속프레임부(190)를 포함한다.
다수의 LED칩(182)은 금속프레임부(190)의 내면 길이방향을 따라 제1간격 이격된 상태로 일렬로 배치된다. 이때, 다수의 LED칩(182)은 연결부(184)와 와이어(186)에 의해 직렬로 연결된다.
다수의 연결부(184)는 일정면적을 가지며 구성되어 와이어(186)를 불량 없이 본딩하기 위한 구성부로, 다수의 LED칩(182)에서 서로 인접한 LED칩 사이에 아일랜드(island) 타입으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 여기서 불량은 서로 인접한 LED칩 간을 와이어 본딩을 통해 연결함에 따라 발생될 수 있는 와이어 처짐 현상과 와이어 본딩 시 발생될 수 있는 단선 및 단락을 포함할 수 있다.
이러한 다수의 연결부(184)를 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 우선, 금속프레임부(190)의 길이방향을 제1방향이라 하고, 이와 수직한 방향을 제2방향이라 정의하면, 다수의 연결부(184) 각각은 제1방향을 따라 제1길이(L1)를 가지고, 제2방향을 따라 제2길이(L2)를 가진다.
반면, 다수의 LED칩(182)은 제1방향을 따라 제3길이(L3)를 가지고, 제2방향을 따라 제4길이(L4)를 가진다.
여기서, 연결부(184)와 LED칩(182)을 비교하여 보면, 연결부(184)의 제1길이(L1)와 제2길이(L2)는 LED칩(182)의 제3길이(L3)와 제4길이(L4)에 비해 길게 형성되어 LED칩(182)보다 큰 크기를 가질 수 있다. 이럴 경우, 연결부(184)가 와이어 본딩을 위한 면적을 보다 넓게 가지게 됨으로써 와이어 본딩이 보다 쉽게 이루어질 수 있는 이점이 있다. 한편, 이에 한정되지 않고 연결부(184)의 크기는 조절될 수 있다. 이를 설명하면, 연결부의 제1길이(L1)와 제2길이(L2) 각각은 LED칩의 제3길이(L3)와 제4길이(L4)와 동일하거나, 이보다 작은 길이로 조절될 수 있다. 이때, 제1길이(L1)를 줄일 경우 LED칩 간의 이격간격을 좁히며 LED칩의 수를 늘릴 수 있으며, 제2길이(L2)를 줄일 경우 제2방향에 대한 너비(W)를 줄일 수 있게 된다.
이때, 다수의 연결부(184)는 서로 인접한 LED칩(182) 사이에 형성되므로 다수의 LED칩(182)의 개수보다 1개 적게 형성됨이 바람직하다.
한편, 이와 같은 연결부(184)가 없을 경우, 인접한 LED칩 간을 칩투칩본딩(chip to chip bonding)방식으로 연결하여 다수의 LED칩(182)을 직렬 연결하게 되는데, 일예로 인접한 첫번째 LED칩과 두번째 LED칩에 있어서 와이어의 일단은 첫번째 LED칩의 제1본딩위치(일예로 캐소드)에 연결되고, 타단은 두번째 LED칩의 제2본딩위치(일예로 애노드)에 연결되어야 한다. 그러나 와이어의 본딩 위치는 LED칩 내의 한정된 영역(애노드 및 캐소드 연결 영역) 내에서 이루어져야 하는데, LED칩 수가 많을수록 오차범위가 누적되며 본딩 위치를 정확하게 찾아 본딩하기가 어려운 문제점이 있다. 또한, 서로 인접한 LED칩 간을 와이어 본딩을 통해 직접 연결함에 따라 와이어가 쳐지는 처짐현상이 발생될 수 있다. 이는 와이어의 단락을 야기시킬 수 있다. 이와 같이, 칩투칩본딩방식은 와이어의 단락 또는 단선과 같은 본딩 접촉 불량을 야기시키는 주된 원인으로 작용하고 있다.
따라서, 본 발명에서는 LED칩 내의 한정된 영역보다 넓은 면적을 가지는 아일랜드 타입의 연결부(184)를 적용하여 와이어(186)를 본딩함으로써 본딩 위치에 정확하게 본딩이 이루어지게 된다. 이를 통해 와이어 처짐현상에 의한 와이어 단락이 방지되며, 본딩 접촉 불량이 방지된다. 일예로 도면 상에서 인접한 첫번째 LED칩(182)과 두번째 LED칩(182) 그리고 이들 사이에 첫번째 연결부(184)에 있어서 와이어(186)의 일단은 첫번째 LED칩(182)의 제1본딩위치에 연결되고, 타단은 첫번째 연결부(184)에 연결되게 된다.
봉지부(188)는 형광체를 포함한 실리콘 수지 또는 에폭시 수지를 다수의 LED칩(182)과 다수의 연결부(184)의 상부에 도포한 후 경화하여 형성한다.
이러한 봉지부(188)는 점광원인 다수의 LED칩(182)의 덮으며 전면에 형성됨으로써 다수의 LED칩(182)을 바 형태의 선광원으로 변환시키는 역할을 한다.
한편, 도시하지는 않았지만 봉지부(188)는 이중층으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 다수의 LED칩과 다수의 연결부의 상부에 형광체를 코팅하여 제1층을 형성하고, 제1층의 상부에 실리콘 수지 또는 에폭시수지를 도포하여 경화함으로써 제2층을 형성할 수 있다.
금속프레임부(190)는 금속재질로 구성되며, 다수의 LED칩(182)과 다수의 연결부(184) 및 봉지부(188)를 감싸며 보호하는 제1역할을 함과 동시에 다수의 LED칩(182)에서 발생된 열을 보다 효율적으로 배출하는 제2역할을 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 금속프레임부(190)를 크게 분류하면, 전극패드부(191, 192)를 포함하며 양 단에 각각 형성되는 절연체인 제1몰딩부 및 제2몰딩부(197, 198)와, 양 단의 제1 및 제2몰딩부(197, 198) 사이에 형성되어 금속프레임부(190)의 대부분을 이루는 금속부(195)를 포함한다.
여기서, 제1몰딩부(197)는 내부에 외부전원(미도시)의 제1극과 전기적으로 연결되는 제1전극패드부(191)를 포함하고, 제2몰딩부(197, 198)는 내부에 외부전원(미도시)의 제2극과 전기적으로 연결되는 제2전극패드부(192)를 포함한다. 이에 따라, 다수의 LED칩(182a) 각각은 제1전극패드부(191)와 제2전극패드부(192)에 의해 인가되는 전압에 의해 발광하게 된다.
이때, 제1전극패드부 및 제2전극패드부(191, 192) 각각은 외부전원(미도시)과 연결되는 제1부분(191a, 192a)과 와이어 본딩을 통해 LED칩(182)과 연결되는 제2부분(191b, 192b)을 포함하는데, 제2부분(191b, 192b)은 LED칩(182)과 와이어(186)를 통해 전기적으로 연결되기 위해 제1몰딩부 및 제2몰딩부(197, 198) 각각의 외측으로 노출되도록 형성된다.
한편, LED 어셈블리를 배면에서 보면, 도 2에 도시된 바와 같이 제1전극패드부 및 제2전극패드부(191, 192)는 외부로 노출된다.
금속부(195)는 열전도성이 우수한 금속물질, 일예로 알루미늄, 구리 또는 철로 형성되거나, 또는 알루미늄, 구리 및 철 중 적어도 2개의 물질을 포함한 합금으로 형성되어 다수의 LED칩(182) 각각으로부터 발생된 열을 신속히 외부로 방출시키는 역할을 한다.
이때, 금속부(195)는 다수의 LED칩(182)과 다수의 연결부(184)가 실장되는 저면부와, 저면부의 길이방향을 따라 저면에 수직하게 형성되며 서로 마주보는 제1 및 제2측면부(195b, 195c)를 포함한다.
이때, 제1몰딩부와 제2몰딩부(197, 198) 각각에 대응되는 제1측면부(195b)의 외면에는 보강홈(194)이 더 포함될 수 있는데, 보강홈(194)은 제1 및 제2몰딩부(197, 198)와 금속부(195)로 구성되는 LED 어셈블리(180)의 사출 성형과정에서 함께 형성되며 인성(toughness)을 부여하기 위한 것으로, 외부의 물리적인 힘에 의해 LED 어셈블리(180)의 형상이 변형되는 것을 방지하는 역할을 한다.
이러한 보강홈(194)은 제1측면부(195b)의 양단 각각에만 형성될 수도 있고, 제1측면부(195b)와 제2측면부(195c)의 양단 각각에 형성될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 어셈블리(180)는 다수의 LED칩(182)이 다수의 연결부(184)와 함께 금속프레임부(190)에 직접적으로 실장되며 일체형으로 구성됨에 따라 종래 다수의 LED가 인쇄회로기판에 실장됨으로써 이루어지는 LED 어셈블리에 비해 슬림한 두께(H)로 형성할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 LED 어셈블리(180)는 바형태의 선광원으로 작용하는 것으로, 내부 봉지부(188)의 두께를 조절함으로써 전체 두께(H)를 조절할 수 있는 이점이 있다.
도 4a는 도 1의 Ⅰ- Ⅰ'의 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이고, 도 4a는 도 1의 Ⅱ- Ⅱ'의 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도로, 도 1 내지 도 3을 참조하여 동일 구성에 동일 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
우선 LED칩을 기준으로 한 LED 어셈블리의 단면을 살펴보면, 도 4a에 도시된 바와 같이 금속부(195)와, 부착수단(171a)과, LED칩(182) 및 봉지부(188)가 하부에서 상부로 순차적으로 위치된다.
여기서, 금속부(195)는 LED칩(182)과 봉지부(188)를 밀봉하며 보호하기 위한 구성부로, 전술한 바와 같이 외부 프레임에 해당되는 기구부의 역할을 수행함과 동시에 LED칩(182)으로부터 발생된 열을 효과적으로 방출하는 역할을 한다.
이러한 금속부(195)는 LED칩(182)이 실장되는 저면부(195a)와, 저면부(195a)에 수직하게 길이방향을 따라 형성되며 서로 마주보는 제1 및 제2측면부(195b, 195c)를 포함한다.
이때, 금속부(195)의 제1 및 제2측면부(195b, 195c)는 봉지부(188)보다 높게 형성된 것으로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고 봉지부(188)의 표면과 동일한 높이로 형성될 수도 있다.
부착수단(171a)은 LED칩(182)을 금속부(195)의 저면부(195a) 상에 부착(실장)하기 위한 것으로, 페이스트(paste)일 수 있다.
이에 따라, LED칩(182)으로부터 출사된 빛은 봉지부(188)의 전면(189)을 통해 출사되게 된다.
한편, 연결부(184)를 기준으로 한 LED 어셈블리의 단면을 살펴보면, 도 4b에 도시된 바와 같이 금속부(195)와, 부착수단(171b)과, 연결부(184) 및 봉지부(188)가 하부에서 상부로 순차적으로 위치된다.
부착수단(171b)은 연결부(184)를 금속부(195)의 저면부(195a) 상에 부착(실장)하기 위한 것으로, 도 4a에 마찬가지로 페이스트(paste)일 수 있다.
연결부(184)는 하부에서 상부로 베이스층(271)과, 접착수단(273)과, 구리(Cu)로 형성된 구리층(275) 및 은(Ag)이 코팅된 은 코팅층(277)을 포함하는 필름 형태인 것을 특징으로 한다.
여기서, 베이스층(271)은 연결부 전체를 지지하기 위한 것으로, 폴리이미드(polyimide) 물질로 이루어질 수 있다.
접착수단(273)은 베이스층(271)과 구리층(275) 사이에 구비되어 이들을 서로 접착시킨다.
이러한 구조를 가지는 연결부(184)는 필름 형태로 구성됨으로써 LED칩(182)과 동일한 부착(attach)공정에서 부착순서에 따라 또는 동시에 부착될 수 있다. 이를 좀 더 설명하면, 부착(attach)공정은 다이 본딩(die bonding)공정이며, 이에 따라 다수의 LED칩과 다수의 연결부는 다이 본딩공정을 통해 금속프레임부 상에 부착되는데, 다이 본딩공정은 다이본딩 장비를 통해 이루어질 수 있다. 이와 같이 하나의 부착공정에서 미리 제조된 LED칩과 연결부를 부착할 수 있으므로, 공정을 단순화시킬 수 있으며, 나아가 공정의 생산성 및 효율성을 증대시킬 수 있다.
한편, 이러한 연결부는 칩(chip)을 제조하는 웨이퍼(wafer)를 이용하여 더미칩의 형태로 형성될 수도 있다.
이를 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 도 4b에 도시된 연결부의 다른 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 연결부(184)는 실리콘 기판(373)과, 실리콘 기판(373)의 배면에 형성된 제1전극층(371)과, 실리콘 기판(373)의 전면에 순차적으로 형성된 실리콘 옥사이드막(375) 및 제2전극층(377)을 포함하는 더미칩 형태로 형성될 수 있다.
이러한 연결부(184)는, 도 4b와 마찬가지로 부착부재를 통해 금속부 상에 부착될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리가 포함된 액정표시장치에 대한 분해 사시도로, 도 1 내지 도 5를 참조하여 동일 구성에 동일 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 바와 같이 액정표시장치(100)는, 액정패널(110)과, 백라이트 유닛(120), 그리고 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 모듈화하기 위한 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.
액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판(112, 114)으로 구성된다.
여기서, 도면상에 도시하지는 않았지만, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제1기판(112) 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소 전극과 일대일 대응 연결된다.
그리고, 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제2기판(114) 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter)와, 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix), 그리고 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다. 여기서, 상기 투명 공통전극은 제1기판(112)에 형성될 수도 있다.
그리고, 제1 및 제2기판(112, 114)의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 제1 및 제2편광판(미도시)이 각각 부착될 수 있다.
또한, 이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나 테이프케리어패키지(Tape Carrier Package:TCP) 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 커버버툼(150) 배면으로 적절하게 젖혀 밀착될 수 있다.
이에 상술한 구조의 액정패널(110)은, 인쇄회로기판(117)을 통해 전달되는 게이트구동회로의 온 또는 오프 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터 구동회로의 신호전압이 데이터라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.
이러한 액정패널(110)의 배면에는, 투과율의 차이를 화상으로 표시할 수 있도록 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
백라이트 유닛(120)은 서포트메인(130)의 가장자리를 따라 배치되는 LED 어셈블리(180)와, 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되며 광원과 적어도 일 측면이 서로 마주보도록 배치되는 도광판(123) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트들(121)을 포함한다.
여기서, LED 어셈블리(180)는 본 발명의 핵심 구성요소로, 다수의 LED칩(도 1의 182)과 이들 간을 서로 연결하기 위한 다수의 연결부(도 1의 184)가 직접적으로 금속프레임부(도 1의 190)에 실장되어 일체화된 형태로, 바 형태를 가지며 선광원으로 작용하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, LED 어셈블리(180)의 다수의 LED칩(도 1의 182) 각각으로부터 출사된 빛은 봉지부(도 1의 188)의 전면(189)을 통해 선광원의 형태로 출사되어 도광판(123)의 입광부를 통해 도광판(123) 내로 입사되게 된다.
이와 같은 LED 어셈블리(180)는, 종래 다수의 LED가 솔더링에 의해 인쇄회로기판에 실장됨으로써 이루어지는 LED 어셈블리와 달리 다수의 LED칩(도 1의 182)이 금속재질의 금속프레임부(도 1의 190) 상에 실장되고, 금속프레임부(190)는 대기에 노출되므로, 다수의 LED칩(도 1의 182) 각각으로부터 발생된 열은 보다 신속히 외부로 방출될 수 있게 된다. 이를 통해 별도의 방열판 없이도 다수의 LED칩 각각의 수명을 연장시킬 수 있으며, 열에 의한 휘도 변화를 방지하여 고휘도를 유지할 수 있게 된다.
또한 LED 어셈블리(180)는, 회로배선이 형성된 인쇄회로기판을 필요로 하지 않기 때문에 종래 LED 어셈블리에 비해 얇은 두께(H)로 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 LED 어셈블리(180)는 바형태의 선광원으로 작용하는 것으로, 내부 봉지부(도 1의 188)의 두께를 조절함으로써 전체 두께(H)를 조절할 수도 있다. 이와 같이 LED 어셈블리(180)의 전체 두께(H)를 조절하여 얇게 구현하게 되면, 비표시영역에 대응되는 베젤의 폭을 줄이며 네로우 베젤의 액정표시장치를 구현할 수 있는 이점이 있다.
또한, 이미 앞에서 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 LED 어셈블리(180)는 연결부(도 1의 184)의 크기를 조절하여 너비(W) 또한 조절이 가능하다. 이에 따라, LED 어셈블리(180)의 너비(W)와 함께 도광판(123)의 두께 또한 얇게 조절하여 액정표시장치의 전체 두께를 줄임으로써 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있는 이점이 있다.
도광판(123)은 LED 어셈블리(180)로부터 입사된 광을 내부에서 굴절 및 반사시켜 면광원으로 구현하고, 이러한 면광원을 액정패널(110)로 제공한다.
반사판(125)은 사각판 형상으로 도광판(123)의 배면을 통과한 빛을 액정패널(110)쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.
도광판(123)은 LED부(160a)로부터 입사된 빛이 여러 번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
이러한 도광판(123)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴을 포함할 수 있다. 패턴은 도광판(123) 내부로 입사된 빛을 가이드하기 위하여 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(123)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성한다.
이와 같은 도광판(123)은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate: PMMA) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 폴리스틸렌(polystyren: PS)이 혼합된 폴리메타크릴스틸렌(polymethacrylstyrene: MS) 수지로 이루어질 수 있다.
이러한 도광판(123) 상부에 개재되는 다수의 광학시트들(121)은 도광판(123)에 의해 면광원으로 변환된 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사되도록 한다.
상기 다수의 광학시트들(121)은 광을 확산시키는 확산시트와, 광을 집광시키는 프리즘시트 그리고 프리즘시트를 보호하고 광을 확산시키는 보조역할을 하는 보호시트로 이루어질 수 있다.
전술한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 일체화 된다.
서포트메인(130)은 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 둘러 감싸며 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 구분한다.
탑커버(140)는 액정패널(110)의 전면 가장자리를 두르며 전면이 개구되도록 형성되어 액정패널(110)에서 구현되는 화상이 표시될 수 있도록 한다.
그리고, 백라이트 유닛(120)이 안착되어 액정표시장치(100) 전체 기구물의 기초가 되는 커버버툼(150)은 백라이트 유닛(120)이 안착되는 사각판 형상의 바닥부와, 바닥부에 수직하게 연결되며 서포트메인(130)의 측면을 감싸는 측면부로 이루어진다.
이에 따라, 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 가장자리가 사각테 형상인 서포트메인(130)으로 둘려진 상태로 액정패널(110) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(140) 그리고 백라이트 유닛(120) 배면을 덮는 커버버툼(150)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(130)을 매개로 일체화되어 모듈화된다.
이와 같이 모듈화됨에 따라, 백라이트 유닛(120)의 LED 어셈블리(180)로부터 출사된 빛은 도광판(123)의 입광부를 통해 도광판(123) 내로 입사된 후, 그 내부에서 액정패널(110)을 향해 굴절되며, 반사판(125)에 의해 반사된 빛과 함께 다수의 광학시트들(121)을 통과하는 동안 보다 균일한 고품위의 면광원으로 가공되어 액정패널(110)로 공급되게 된다.
여기서, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑 케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버라 일컬어지기도 한다.
한편, 이상에서는 본 발명에 따른 일 실시예로서 측면형 액정표시장치를 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 광원이 액정패널의 하부에 배치됨으로써 광원으로부터 출사된 빛이 직접적으로 액정패널로 공급되는 직하형 액정표시장치에도 본 발명에 따른 LED 어셈블리를 적용할 수 있음은 자명하다. 이 경우, 슬림한 직하형 액정표시장치를 구현할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
100: 액정표시장치 110: 액정패널
120: 백라이트 유닛 121: 다수의 광학시트들
123: 도광판 125: 반사판
130: 서포트메인 180: LED 어셈블리
182: 다수의 LED칩 184: 다수의 연결부
190: 금속프레임부 195: 금속부
197, 198: 제1몰딩부, 제2몰딩부

Claims (11)

  1. 액정패널과;
    LED 어셈블리를 포함하여 상기 액정패널의 배면에 위치되는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 LED 어셈블리는 금속프레임부와, 상기 금속프레임부의 내측에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED칩과, 상기 다수의 LED칩의 이웃한 LED칩 사이마다 배치되어 와이어 본딩을 통해 상기 이웃한 LED칩 각각과 연결되는 다수의 연결부, 그리고 형광체를 포함하며 상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부를 덮으며 형성되어 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 빛을 선광원으로 변환시키는 봉지부를 포함하며,
    상기 금속프레임부는
    상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부가 상면에 실장되는 저면부와, 상기 저면부의 길이방향을 따라 서로 마주보며 상기 저면부로부터 수직하게 형성되어, 상기 봉지부의 길이방향의 양 측면을 감싸는 제 1 및 제 2 측벽부를 포함하는 금속부와,
    상기 금속부의 양단에 각각 위치하며, 일단은 외부전원과의 연결을 위해 상기 저면부의 배면으로 노출되며, 타단은 상기 저면부의 상면으로 노출되는 제 2 부분을 포함하는 전극패드부와,
    상기 금속부의 양단에 각각 위치하며, 상기 제 2 부분을 외부로 노출하며, 상기 저면부와 상기 제 1 및 제 2 측벽부 사이로 위치하여, 상기 봉지부의 길이방향에 수직한 양 측면을 각각 이루는 몰딩부
    를 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전극패드부는 상기 외부전원과 연결되는 제 1 부분과, 상기 LED칩과 연결되는 상기 제 2 부분을 포함하며,
    상기 저면부의 배면으로는 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분이 모두 노출되며,
    상기 저면부의 상면으로는 상기 제 2 부분만 노출되며, 상기 제 1 부분 상부로는 상기 몰딩부가 위치하는 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 연결부는
    아일랜드(island) 타입으로 배치되며, 필름 또는 더미칩 구조인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부는
    다이본딩 방식으로 상기 금속프레임부 상에 부착되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 다수의 연결부의 개수는 상기 다수의 LED칩의 개수보다 1개 적은 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 LED칩은 상기 다수의 연결부를 통해 서로 직렬 연결되는 것이 특징인 액정표시장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은
    상기 LED 어셈블리가 액정패널의 하부에 다수 배치되는 직하형이거나, 또는 상기 LED 어셈블리가 도광판의 적어도 일 측면에 배치되는 측면형인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 금속프레임부와;
    상기 금속프레임부의 내측 전면에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED칩과;
    상기 다수의 LED칩의 이웃한 LED칩 사이마다 배치되어 와이어 본딩을 통해 상기 이웃한 LED칩 각각과 연결되는 다수의 연결부; 및
    형광체를 포함하며 상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부를 덮으며 형성되어 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 빛을 선광원으로 변환시키는 봉지부를 포함하며,
    상기 금속프레임부는
    상기 다수의 LED칩과 상기 다수의 연결부가 상면에 실장되는 저면부와, 상기 저면부의 길이방향을 따라 서로 마주보며 상기 저면부로부터 수직하게 형성되어, 상기 봉지부의 길이방향의 양 측면을 감싸는 제 1 및 제 2 측벽부를 포함하는 금속부와,
    상기 금속부의 양단에 각각 위치하며, 일단은 외부전원과의 연결을 위해 상기 저면부의 배면으로 노출되며, 타단은 상기 저면부의 상면으로 노출되는 제 2 부분을 포함하는 전극패드부와,
    상기 금속부의 양단에 각각 위치하며, 상기 제 2 부분을 외부로 노출하며, 상기 저면부와 상기 제 1 및 제 2 측벽부 사이로 위치하여, 상기 봉지부의 길이방향에 수직한 양 측면을 각각 이루는 몰딩부를 포함하는 LED 어셈블리.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 다수의 연결부는
    아일랜드(island) 타입으로 배치되며, 필름 또는 더미칩 구조인 것을 특징으로 하는 LED 어셈블리.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 다수의 연결부는
    상기 다수의 LED칩과 동일한 다이본딩 방식으로 상기 금속프레임부 상에 부착되는 것을 특징으로 하는 LED 어셈블리.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 전극패드부는 상기 외부전원과 연결되는 제 1 부분과, 상기 LED칩과 연결되는 상기 제 2 부분을 포함하며,
    상기 저면부의 배면으로는 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분이 모두 노출되며,
    상기 저면부의 상면으로는 상기 제 2 부분만 노출되며, 상기 제 1 부분 상부로는 상기 몰딩부가 위치하는 LED 어셈블리.
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