KR102192957B1 - 발광소자 어레이를 구비한 백라이트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED 어레이를 구비한 백라이트에 관한 것으로, LED 어레이에 지지프레임을 설치하여 LED 어레이가 PCB에 실장될 때 LED 어레이에 경사가 발생하지 않도록 하며, 지지프레임을 PCB가 아닌 하부커버와 접촉하도록 함으로써 PCB의 폭을 감소할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 백라이트에 관한 것으로, 특히 PCB의 폭을 최소화할 수 있는 발광소자 어레이를 구비한 백라이트에 관한 것이다.
근래, 휴대폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.
상기 액정표시소자는 투과형 표시소자로서, 액정분자의 굴절율 이방성에 의해 액정층을 투과하는 광의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 화면상에 표시한다. 따라서, 액정표시소자에서는 화상의 표시를 위해 액정층을 투과하는 광원인 백라이트(back light)가 설치된다. 일반적으로 백라이트는 크게 2종류로 구분될 수 있다.
첫째는 램프가 액정패널의 측면에 설치되어 액정층에 광을 제공하는 측면형 백라이트이고 둘째는 램프가 액정패널의 하부에서 직접 광을 제공하는 직하형 백라이트이다.
측면형 백라이트는 액정패널의 측면에 설치되어 반사판과 도광판을 통해 액정층을 광을 공급할 수 있다. 따라서, 두께를 얇게 할 수 있게 되므로, 얇은 두께의 표시장치가 요구되는 노트북 등에 주로 사용된다. 그러나, 측면형 백라이트는 광을 발광하는 램프가 액정패널의 측면에 위치하므로 대면적의 액정패널에 적용하기 어려울 뿐만 아니라 도광판을 통해 광이 공급되므로 고휘도를 얻기 어렵게 된다. 따라서, 근래 각광받고 있는 대면적의 LCD TV용 액정패널에는 적합하지 않다는 문제가 있었다.
직하형 백라이트는 램프로부터 발광된 광이 직접 액정층에 공급되므로 대면적의 액정패널에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 고휘도가 가능하기 때문에, LCD TV용 액정패널을 제작하는데 주로 사용되고 있다.
한편, 근래 백라이트의 램프로서 형광램프 대신 발광소자(Light Emitting Device)와 같이 자체적으로 광을 발광하는 광원을 사용하고 있다. 이 발광소자는 R, G, B 단색광을 방출하기 때문에, 백라이트에 적용했을 때 색재현율이 좋고 구동전력을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 통상적으로 발광소자에서 발광된 광이 액정패널로 공급될 때 단색광이 직접 공급되는 것이 아니라 백색광이 공급된다.
도 1은 종래 LED패키지를 구비한 직하형 백라이트가 채용된 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시소자는 액정패널(10)과 상기 액정패널(10)의 하부에 배치되어 액정패널(10)에 광을 공급하는 백라이트(20)로 구성된다.
액정패널(10)은 제1기판(2)과 제2기판(4) 및 그 사이의 액정층(도면표시하지 않음)으로 이루어진다. 제1기판(2)은 박막트랜지스터 어레이기판으로서, 각종 전극 및 박막트랜지스터가 형성되며, 제2기판(4)은 컬러필터기판으로서 블랙매트릭스 및 컬러필터층이 형성된다.
백라이트(20)는 일정 폭을 가긴 직사각형상으로 이루어져 일정 간격을 두고 배치되는 복수의 PCB(Printed Circuit Board;88)와 각각의 PCB(88) 위에 복수개 배치되어 액정패널(10)에 광을 공급하는 LED 어레이(80)와, 상기 LED 어레이(80)와 액정패널(10) 사이에 배치되어 액정패널(10)로 공급되는 광의 효율을 향상시키는 광학시트(26)로 구성된다.
상기 백라이트(20)는 직하형 백라이트이므로, LED어레이(80)에서 발광된 광이 도광판 직접 액정패널(10)에 공급되므로, 액정패널(10) 전체에 걸쳐 균일하게 광이 공급되려면, 액정패널(20) 하부에 서로 일정거리 이격된 LED어레이(80)가 복수개 배치되고 LED어레이(80)와 액정패널(10)이 설정된 거리 이상으로 이격되어 있어야만 한다. 따라서, 종래 액정표시소자에서는 복수의 PCB(88)가 일정 거리 이격되어 배치되고 그 위에 복수의 LED어레이(80)가 일정 간격을 두고 실장되어 액정패널(10) 전체에 걸쳐 광을 공급하게 된다.
이때, 액정패널(10)과 백라이트(20)는 외부 케이스(50)에 수납되어 조립된다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 LED 어레이(80)를 구체적으로 나타내는 도면으로, 도 2a는 PCB에 LED 어레이(80)가 실장된 것을 나타내는 사시도이고 도 2b는 배면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, PCB(88)에는 금속 등과 같이 도전성이 좋은 물질로 도전패턴(89)이 형성되며, 그 위에 LED 어레이(80)가 실장된다. 상기 LED 어레이(80)의 배면에는 3개의 단자(82)가 형성되어 PCB(88)에 형성된 도전패턴(89)과 전기적으로 접속된다. 이때, 상기 PCB(88)에는 홀이 형성되어 상기 단자(82)가 삽입될 수 있으며, 상기 단자(82)는 납땜 등과 같은 접합수단에 의해 도전패턴(89)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 단자(82)는 LED 어레이(80) 내부의 발광소자를 PCB(88)의 도전패턴(89)가 전기적으로 연결하여 외부로부터 발광소자로 신호를 인가할 뿐만 아니라 LED 어레이(80)를 PCB(88)에 실장하는 역할도 한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 단자(82)는 LED 어레이(80)의 배면에 삼각형 형상으로 배치된다. 일반적으로 LED 어레이(80)가 PCB(88)에 실장될 때 LED 어레이(80)에 경사가 발생하게 되면, LED 어레이(80)에서 출사되는 광이 액정패널(10)의 하면으로 균일하게 공급되지 않게 되어 액정표시소자의 화질에 불량이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 불량을 방지하기 위해, 단자(82)를 적어도 3개 이상 형성하여, LED 어레이(80)의 실장시 경사가 발생하는 것을 방지한다.
그러나, 상기와 같은 구조의 LED 어레이(80)에서는 다음과 같은 문제가 발생한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, LED 어레이(80)의 단자(82)는 삼각형 형상으로 3개 형성되어야만 하며, 이때 단자(82) 사이의 간격(a1)은 약 7-8mm이다. 따라서, LED 어레이(80)의 단자(82)를 PCB(88)에 실장할 때, 도전패턴(89)의 폭이 적어도 8mm을 초과해야만 단자(82)가 도전패턴(89)과 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 도전패턴(89)이 형성되는 PCB(88)의 폭(ℓ1)은 상기 도전패턴(89) 보다 커야만 한다. 실질적으로 LED 어레이(80)의 조립공차 및 도전패턴(89)의 패터닝 공차를 감안하면, PCB(88)의 폭(ℓ1)이 약 12mm 이상이 되어야만 LED 어레이(80)가 PCB(88)에 실장될 때, LED 어레이(80)의 단자(82)와 도전패턴(89)의 전기적인 접속이 불량으로 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
그러나, PCB(88)을 12mm 이상의 폭으로 형성하는 경우, PCB(88)의 면적이 증가하게 되므로, 액정표시소자의 무게가 증가하게 된다. 또한, PCB(88)의 면적 증가에 따라 PCB(88)의 비용의 상승하게 되어 제조비용이 증가하게 된다. 더욱이, 면적이 증가된 PCB(88)가 배치되는 공간이 증가하게 되므로, 원하는 갯수의 PCB(88), 엄밀하게 말하면 원하는 갯수의 LED 어레이(80)를 백라이트에 설치할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, LED 어레이가 실장되는 PCB의 폭을 최소화할 수 있는 백라이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 백라이트는 광을 발광하는 LED 패키지(Light Emitting Device Package); 상기 LED 패키지 실장되는 PCB(Printed Circuit Board); 상기 LED 패키지가 실장된 PCB에 실장되어 LED 패키지에서 발광되는 광을 확산시키며, PCB의 길이방향으로 배치되는 제1지지프레임 및 PCB의 폭방향으로 PCB의 폭보다 큰 간격으로 배치되어 외부 구조물과 접촉하는 제2지지프레임으로 구성된다.
상기 LED 패키지는 리드프레임; 상기 리드프레임의 상면에 배치되어 제1단색광을 발광하는 적어도 하나의 발광부; 상기 발광부로부터 방출되는 광의 일부를 흡수하여 제2단색광을 방출하는 형광층; 상기 발광부를 수납하는 몰드프레임; 상기 몰드프레임 내부에 형성된 보호층; 및 상기 보호층 위에 형성된 렌즈로 이루어진다
상기 제1지지프레임과 제2지지프레임의 배치방향은 서로 수직하므로, 제1지지프레임은 PCB 위에 위치하고 제2지지프레임은 액정표시소자의 구조물상에 배치된다. 이때, PCB는 5-7mm의 폭으로 형성된다.
본 발명에서는 LED 어레이의 렌즈의 하부 베이스에 제1리드프레임 및 제리드프레임을 설치하며, 이때 PCB의 길이방향을 따라 배치되는 제1리드프레임의 간격 보다 PCB의 폭방향으로 배치되는 제2리드프레임의 간격을 크게 하여, 제1지지프레임은 PCB 상에 실장되고 제2지지프레임은 PCB가 아닌 하부커버와 접촉하도록 하다. 따라서, 종래에 비해 PCB의 폭을 감소할 수 있게 되어, 액정표시장치의 전체 중량이 감소할 수 있게 된다.
또한, PCB는 접착제나 접착필름에 의해 하부커버에 부착되므로, PCB의 면적이 감소함에 따라 접착제 및 접착필름의 소모량도 감소하게 되어 제조비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 종래 액정표시장치의 구조를 간략하게 나타내는 분해 사시도.
도 2a 및 도 2b는 종래 액정표시장치에서 PCB에 LED어레이가 실장된 것을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 나타내는 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 PCB에 실장된 LED 어레이의 구조를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 LED 패키지의 구조를 나타내는 단면도.
도 7a 및 도 7b는 단자 및 지지프레임이 부착된 LED 어레이의 구조를 나타내는 도면.
도 8a 및 도 8b는 LED 어레이가 PCB에 실장된 것을 나타내는 도면.
도 2a 및 도 2b는 종래 액정표시장치에서 PCB에 LED어레이가 실장된 것을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 나타내는 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 PCB에 실장된 LED 어레이의 구조를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 LED 패키지의 구조를 나타내는 단면도.
도 7a 및 도 7b는 단자 및 지지프레임이 부착된 LED 어레이의 구조를 나타내는 도면.
도 8a 및 도 8b는 LED 어레이가 PCB에 실장된 것을 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(101)는 화소들이 매트릭스형태로 배열되어 화상을 구현하는 액정패널(110)과, 상기 액정패널(110)의 측면에 각각 접속되어 액정패널(110)에 주사신호와 데이터신호와 같은 각종 신호를 인가하는 구동부(115)와, 상기 액정패널(110)의 배면에 배치되어 액정패널(110)에 광을 공급하는 백라이트(170)로 구성된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 액정패널(110)은 제1기판 및 제2기판과 그 사이의 액정층으로 이루어져 외부로부터 신호가 인가됨에 따라 화상을 구현한다. 제1기판에는 종횡으로 배열되어 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인과 데이터라인이 형성되어 있으며, 각각의 화소영역에는 스위칭소자인 박막트랜지스터가 형성되고 상기 화소영역 위에는 화소전극이 형성된다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 박막트랜지스터는 게이트라인과 접속되는 게이트전극, 상기 게이트전극 위에 비정질실리콘 등이 적층되어 형성되는 반도체층, 상기 반도체층 위에 형성되고 데이터라인 및 화소전극에 연결되는 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진다.
도면에는 도시하지 않았지만, 제2기판은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터, 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)로 이루어질 수 있다.
이와 같이 구성된 제1기판 및 제2기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 제1기판과 제2기판의 합착은 상기 제1기판 또는 제2기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.
백라이트(170)는 상기 액정패널(110)의 하부 측면에 배치되어 광을 발광하는 LED 어레이(Light Emitting Device Array;180)와, 상기 액정패널(110)과 LED 어레이(180) 사이에 구비되어 액정패널(110)로 공급되는 광을 확산하고 집광하는 확산시트 및 프리즘시트로 이루어진 광학시트(175)와, 상기 LED 어레이(180) 하부에 배치되어 하부로 인도되는 광을 액정패널(110) 측으로 반사시키는 반사판(174)으로 이루어진다.
LED 어레이(180)는 PCB(188)에 실장되어 배치된다. 이때, 상기, PCB(188)는 설정된 폭으로 형성되어 하부커버(150) 상에 복수개 배치되며, 상기 PCB(188) 위에는 복수의 LED 어레이(180)가 PCB(188)의 길이방향을 따라 실장되어 상부의 액정패널(110)로 광을 공급한다.
이와 같이, LED 어레이(180)가 하부커버(150) 상에 배치되는 경우, 하부커버(150) 위에 배치되는 반사판(174)에는 LED 어레이(180)의 위치와 대응하는 영역이 제거되어 윈도우(174a)가 형성된다. LED 어레이(180)는 상기 반사판(174)의 윈도우(174a)를 통해 상부로 노출되기 때문에, LED 어레이(180)에서 발광된 광이 윈도우(174a)를 통해 액정패널(110)로 공급된다.
특히, 본 발명에서는 상기 윈도우(174a)가 반사판(174)의 일측에서 타측으로 연장되는 일정 폭의 직사각형상으로 형성되어, LED 어레이(180) 뿐만 아니라 PCB(188)도 상기 윈도우(174a)를 통해 외부로 노출된다.
광학시트(175)는 LED 어레이(180)로부터 광의 효율을 향상시켜 액정패널(110)로 공급된다. 상기 광학시트(175)는 LED 어레이(180)로부터 입사된 광을 확산시키는 확산시트와 상기 확산시트에 의해 확산된 광을 집광하여 액정패널(110)에 균일한 광이 공급되도록 하는 프리즘시트로 이루어진다. 이때, 확산시트는 1매 또는 2매가 구비되며, 프리즘시트는 프리즘이 x,y-축방향으로 수직으로 교차하는 2매로 이루어져 x,y-축 방향에서 광을 굴절시켜 광이 직진성을 향상시킨다.
상기 구동부(115)는 상기 액정패널(110)과 다양한 형태로 결합되어 액정패널(110)에 형성된 게이트라인 및 데이터라인에 주사신호와 화상정보를 공급함으로써, 액정패널(110)의 화소를 구동시킨다.
상기 구동부(115)는 FPC(flexible printed circuit board;115a)와 인쇄회로기판(115b)으로 이루어진다. 상기 FPC(115a)에는 게이트라인 및 데이터라인을 통해 액정패널(110)에 신호를 인가하는 데이터구동소자와 게이트구동소자 등과 같은 구동소자가 실장되며, 인쇄회로기판(115b)에는 각종 배선이 형성되어 상기 구동소자를 액정표시장치(101)와 체결되는 시스템의 전기배선과 전기적으로 연결한다.
상기 인쇄회로기판(115b)은 하부커버(150)의 바닥면 또는 측면에 배치된다. 이때, 상기 FPC(115a)가 연성을 갖기 때문에, 액정패널(110)에서 후면으로 접혀서 인쇄회로기판(115b)은 하부커버(150)의 측면 또는 바닥면에 배치된다.
상기 인쇄회로기판(115b)이 하부커버(150)의 바닥면에 배치되는 경우, 하부커버(150)에는 커버쉴드(155)가 설치된다. 상기 커버쉴드(155)는 하부커버(150)의 바닥면에 배치된 인쇄회로기판(115b)을 덮은 상태로 하부커버(150)의 바닥면과 체결되어, 상기 인쇄회로기판(115b)을 하부커버(150)의 바닥면에 고정시킴과 동시에 인쇄회로기판(115b)을 보호한다.
도면에서는 상기 인쇄회로기판(115b)이 액정패널(110)의 일측에만 형성되고 커버쉴드(155)도 하부커버(150)의 일측에만 부착된 구성이 개시되어 있지만, 액정표시장치의 종류나 크기에 따라 인쇄회로기판(115b)이 액정패널(110)의 양측에 형성되고 커버쉴드(155)도 하부커버(150)의 양측에 부착될 수도 있다.
상기 액정패널(110)과 백라이트(170)는 가이드패널(140)과 하부커버(150) 및 상부커버(160)에 의해 조립된다. 이때, 상기 액정패널(110)은 가이드패널(140) 상부에 놓이게 되며, 가이드패널(140)은 하부커버(150) 및 상부커버(160)와 체결되어 조립된다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 조립된 구조를 나타내는 단면도로서, 이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치를 좀더 자세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 하부커버(150) 위에는 복수의 PCB(188)가 배치되며, 상기 PCB(188)에는 복수의 LED 어레이(180)가 실장된다. 또한, 하부커버(150) 위에 반사판(174)이 배치된다. 이때, 상기 반사판(174)에는 윈도우(174a)가 형성되어 PCB(188) 및 LED 어레이(180)가 상기 윈도우(174a)를 통해 노출된다. LED 어레이(180) 위에는 일정 거리 이격된 상태로 광학시트(175)가 배치된다.
상기 하부커버(150)는 상부커버(160) 및 가이드패널(140)과 조립되며, 상기 가이드패널(140) 위에는 광학시트(175)와 일정 거리 이격되도록 액정패널(110)이 놓인다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부커버(150)는 상부커버(160) 및 가이드패널(140)은 나사와 같은 체결수단에 의해 조립될 수 있다.
액정패널(110)의 일측에는 FPC(115a)가 부착된다. 이 FPC(115a)의 이면, 즉 액정패널(110)에 부착되는 면에는 복수의 데이터구동소자(미도시)가 실장된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 FPC(115a)에는 복수의 패드가 형성되어 액정패널(110)의 패드와 전기적으로 접속되어 상기 데이터구동소자로부터 출력되는 신호가 액정패널(110)로 공급된다. 상기 FPC(115a)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수개가 액정패널(110)에 부착되고 각각의 FPC(115a)에는 하나 또는 복수의 데이터구동소자가 실장된다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 FPC(115a)에는 인쇄회로기판이 접속되며, 상기 인쇄회로기판은 하부커버(150)에 부착된다.
상기와 같이 구성된 액정표시소자에서는 PCB(188)를 통해 LED 어레이(180)에 신호가 인가됨에 따라 상기 LED 어레이(180)가 백색광을 발광하며 발광된 백색광이 액정패널(110)로 공급됨으로써 화상을 구현한다.
이때, 본 발명의 백라이트는 직하형 백라이트로서, 상기 LED 어레이(180)에서 발광된 광이 직접 액정패널(110)로 공급되지만, 상기 LED 어레이(180) 상부에 별도의 도광판이 배치되어 LED 어레이(180)로부터 발광된 광이 도광판을 거쳐 액정패널(110)로 공급될 수도 있다. 이와 같이, 도광판을 구비한 직하형 백라이트의 경우, 도광판이 면광원으로 작용하므로, LED 어레이(180)의 숫자를 감소하여도 액정패널(110) 전체 영역에 걸쳐 균일한 광을 공급할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명에서는 복수의 LED 어레이(180)가 실장된 PCB(188)가 하부커버(150) 상에 배치되어 액정패널(110)에 광을 공급하는데, 이때 도 4에 도시된 바와 같이 LED 어레이(180)는 PCB(188)에 실장되지만, LED어레이(180)를 지지부재에 의해 PCB(188) 및 하부커버(150)에 고정 또는 접촉시킴으로써 LED 어레이(180)에 경사가 발생하는 것을 방지할 수 있게 되는데, 이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 LED 어레이(180)가 PCB(188)에 실장되는 것을 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, LED 어레이(180)는 LED패키지(200)과 렌즈(181)로 이루어진다. 상기 LED패키지(200)에는 단자가 형성되어 PCB(188)에 형성된 도전패턴(189)과 전기적으로 접속되도록 PCB(188)에 실장되며, 렌즈(181)는 상기 LED패키지(200)를 덮도록 PCB(188)에 실장된다.
도면에 도시된 바와 같이, LED패키지(200)와 렌즈(181)는 별개로 구성되어 PCB(188)에 실장된다. 즉, LED 어레이(180)를 PCB(188)에 실장할 때, 우선 LED패키지(200)를 PCB(188)에 실장한 후, 상기 LED패키지(200)를 덮도록 렌즈(181)가 PCB(188)에 실장된다.
도 6은 LED 어레이(180)의 LED패키지(200)를 나타내는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 LED패키지(200)는 리드프레임(218) 상에 형성되는 발광소자(210)와 상기 발광소자(210)를 수용하는 몰드프레임(230)으로 이루어진다. 상기 발광소자(210)의 상부와 대응하는 몰드프레임(230)의 내부에는 발광소자(210)를 보호하는 실리콘에폭시 등으로 이루어진 보호층(240)이 형성된다.
상기 발광소자(210)는 반도체기판(201) 상에 N형 불순물이 주입된 반도체층과 P형 불순물이 주입된 반도체층으로 이루어진 반도체층(203), 상기 반도체층(203)의 N형 반도체층과 P형 반도체층에 각각 형성된 패드(205,207), 상기 패드(205,207)와 리드프레임(218)을 전기적으로 연결하는 와이어(209)로 이루어진 발광부(211) 및 상기 발광부(211) 위에 형성된 형광층(204)으로 구성된다. 상기 발광부(211)는 Ag페이스트 등에 의해 리드프레임(218)에 부착된다.
상기 발광부(211)는 청색 단색광을 발광하는 청색 발광부이고 상기 형광층(204)은 적색 형광물질과 녹색 형광물질이 혼합된 층으로, 노란색 단색광이 발광되는 층이다. 이러한 구조의 발광소자(210)에서 상기 발광부(211)에서 발광된 청색의 단색광의 일부가 상기 형광층(204)에 흡수됨에 따라 상기 형광층(204)으로부터 노란색 단색광이 발광되므로 상기 청색 단색광과 노란색 단색광이 혼합되어 백색광이 출력된다.
또한, 상기 발광부(211)는 적색 단색광을 발광하는 적색 발광부로 구성하고 그 상부의 형광층(204)은 녹색 형광물질과 청색 형광물질이 혼합된 형광층으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 적색 발광소자로부터 적색 단색광이 발광하며, 발광된 적색광의 일부가 형광층에 흡수되어 상기 형광층으로부터는 청녹색(cyan)의 단색광이 방출하게 된다. 이 청녹색의 단색광이 상기 적색 발광부에서 발광되는 적색의 단색광과 혼합되어 백색광이 출력된다.
그리고, 상기 발광부(211)는 녹색 단색광을 발광하는 녹색 발광부로 구성하고 그 상부의 형광층(204)은 적색 형광물질과 청색 형광물질이 혼합된 형광층으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 녹색 발광소자로부터 녹색 단색광이 발광하며, 발광된 녹색 단색광의 일부가 형광층에 흡수되어 상기 형광층으로부터는 다홍색(magenta)의 단색광이 방출하게 된다. 다홍색의 단색광이 상기 녹색 발광부에서 발광되는 녹색의 단색광과 혼합되어 백색광이 출력된다.
한편, 본 발명에서는 백색광을 출광하기 위해, 발광부(211)를 청색 발광부, 녹색 발광부, 적색 발광부로 이루어진 3개의 발광부로 형성할 수 있다. 이러한 구성에서는 각각의 발광부에서 청색광, 녹색광, 적색광이 출력되며, 이 출력된 청색광, 녹색광, 적색광이 혼합되어 백색광으로 액정패널(110)에 공급된다. 따라서, 이러한 구조의 경우 별도의 형광층이 필요없게 된다.
렌즈(181)는 LED패키지(200)로부터 출광되는 백색광을 바깥쪽 방향으로 굴절시켜, LED패키지(200)부터 출광되는 광을 더 넓은 영역으로 확산시킨다. 이와 같이, 렌즈(181)를 구비함에 따라 LED 어레이(180)가 백라이트에 설치될 때, LED패키지(200)로부터 액정패널(110)에 조사되는 영역이 렌즈가 구비되지 않은 경우의 조사 영역 보다 넓게 되어, 작은 수의 LED 어레이(180)를 설치하여도 전체 액정패널(110)에 광을 균일하게 조사할 수 있게 된다. 또한, 렌즈(181)를 구비함에 따라 LED 어레이(180)와 액정패널(110) 사이의 간격을 감소하는 경우에도 LED 어레이(180)로부터 출력되는 광이 액정패널(110)에 균일하게 공급되므로, 액정표시장치의 두께를 감소할 수 있게 된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 렌즈(181)를 나타내는 도면으로, 도 7a는 사시도이고 도 7b는 단면도이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 렌즈(181)는 입사되는 광을 굴절시키는 렌즈본체(182)와, 상기 렌즈본체(182)에 하면에 형성되며 개구부(186)가 형성된 베이스(183)와, 상기 베이스(183)에 형성된 제1지지프레임(184) 및 제2지지프레임(185)으로 이루어진다.
상기 렌즈본체(182)는 유리, 메타크릴레이트수지(PMMA), 폴리카보네이드(PC), 폴리스틸렌(PS) 및 메틸메타크릴레이드 스틸렌(MS) 등을 포함하는 아크릴계 레진(acrylic resin), 또는 실리콘계 레진(silicone resin) 등으로 형성될 수 있다. 그러나, 상기 렌즈본체(182)는 발광되는 광을 굴절시키는 외부로 확산키는 굴절형 렌즈만이 사용되는 것이 아니라 발광되어 입사되는 광을 반사하여 광을 외부로 확산시키는 반사형 렌즈나 발광되어 입사되는 광을 굴절 및 및 반사시켜 광을 외부로 확산시키는 굴절/반사형 렌즈도 사용될 수 있을 것이다.
베이스(183)는 렌즈본체(182)와 일체로 형성된다. 즉, 베이스(183) 역시 메타크릴레이트수지(PMMA), 폴리카보네이드(PC), 폴리스틸렌(PS) 및 메틸메타크릴레이드 스틸렌(MS) 등을 포함하는 아크릴계 레진(acrylic resin), 또는 실리콘계 레진(silicone resin) 등으로 형성된다. 그러나, 상기 베이스(183)는 렌즈본체(182)와 분리되어 형성될 수도 있다.
베이스(183)에는 개구부(186)가 형성된다. 상기 개구부(186)는 렌즈(181)를 PCB(188)에 실장할 때 LED패키지(200)가 위치한다. 렌즈(181)를 PCB(188)상에 실장할 때, 상기 개구부(186)를 통해 PCB(188)에 실장된 LED패키지(200)가 렌즈본체(182)에 위치하게 된다. 따라서, 상기 개구부(186)는 어떠한 크기도 가능하지만, 내부에 LED패키지(200)가 수납될 정도의 크기로 형성되어야만 한다. 이때, 상기 개구부(186)는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형과 같이 LED패키지(200)의 형상에 따라 다양하게 형성할 수 있을 것이다.
베이스(183)에는 제1지지프레임(184) 및 제2지지프레임(185)이 형성된다. 상기 제1지지프레임(184) 및 제2지지프레임(185)은 각각 2개씩 형성되는데, 제1지지프레임(184) 및 제2지지프레임(185)은 각각 개구부(186)의 중앙영역을 중심으로 일정 간격으로 형성된다. 이때, 2개의 제1지지프레임(184) 사이의 간격이 제2지지프레임(185) 사이의 간격보다 커서, 제1지지프레임(184)이 제2지지프레임(185) 보다 더 중앙에 근접하여 배치된다. 이때, 2개의 제1지지프레임(184)을 잇는 선과 2개의 제2지지프레임(185)을 잇는 선은 서로 수직으로 형성되어, 제1지지프레임(184) 및 제2지지프레임(185)은 마름모꼴로 배치된다.
상기 제1지지프레임(184) 및 제2지지프레임(185)은 단면이 원형 또는 다각형으로 이루어진 막대형상으로 형성되어 베이스(183)에 부착된다.
제1지지프레임(184) 및 제2지지프레임(185)은 LED 어레이(180)를 PCB(188)에 실장함과 아울러 LED 어레이(180)가 경사지는 것을 방지한다. 따라서, 제1지지프레임(184) 및 제2지지프레임(185)은 LED 어레이(180)를 고정시킬 수만 있다면 어떠한 물질이라도 사용할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 상기 구조의 LED 어레이(180)가 PCB(188)에 실장된 것을 나타내는 도면으로, 도 7a는 상면도이고 도 7b는 측면도이다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, PCB(188)는 하부버커(150)에 부착되어 고정되며, PCB(188)에는 길이 방향을 따라 도전패턴(189)이 형성되고 상기 LED 어레이(180)는 상기 PCB(188)의 길이방향을 따라 복수개 배치된다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, PCB(188)는 접착제나 접착필름과 같은 접착수단에 의해 하부커버(150)에 부착된다.
상기 LED 어레이(180)의 LED패키지(200)은 PCB(188)의 길이방향을 따라 복수개 배치되며, 도면에는 도시하지 않았지만 LED 패키지(200)의 단자는 도전패턴(189)과 전기적으로 접속되어 외부의 신호가 도전패턴(189) 및 단자를 통해 LED 패키지(200)에 공급됨으로써 LED 어레이(180)가 발광하게 된다.
제1지지프레임(184)은 PCB(188)의 길이방향으로 2개 배치되며, 제2지지프레임(185)은 PCB(188)의 폭방향으로 2개 배치된다. 제1지지프레임(184)은 PCB(188)상에 배치되는데, 제1지지프레임(184)은 PCB(188)의 고정부(도면표시하지 않음)과 결합되어 LED 어레이(180)를 PCB(188)상에 고정시킨다. 이때, 2개의 제1지지프레임(184) 사이의 간격은 LED패키지(200)의 간격보다 크기만 하면 된다.
2개의 제2지지프레임(185) 사이의 간격(a2)은 PCB(188)의 폭(ℓ2) 보다 크다(a2>ℓ2). 따라서, 도 8b에 도시된 바와 같이 LED 어레이(180)가 PCB(188)에 실장될 때 제1지지프레임(184)은 PCB(188)에 위치하지만, 제2지지프레임(185)은 PCB(188)과 접촉하지 않고 하부커버(150)와 직접 접촉하게 된다.
즉, 제1지지프레임(184)은 PCB(188)에 형성된 홀 등의 고정부에 삽입되어 고정되는데 반해, 제2지지프레임(185)은 하부커버(150)와 단지 접촉함으로써 LED 어레이(180)에 경사가 발생하는 것을 방지한다. 물론, 상기 제2지지프레임(185)이 하부커버(150)에 기계적인 수단에 의해 결합되어 고정될 수도 있지만, 상기 제2지지프레임(185)의 목적은 LED 어레이(180)의 균형을 유지하여 LED 어레이(180)에 경사가 발생하는 것을 방지하는 것이므로, 제2지지프레임(185)을 하부커버(150)에 고정시킬 필요없이 접촉시키기만 해도 된다.
도 8b에 도시된 바와 같이, PCB(188)는 일정 두께로 형성되고 제1지지프레임(184)은 PCB(188)와 접촉하고 제2지지프레임(185)은 하부커버(150)와 접촉하므로, 제2지지프레임(185)의 길이가 제1지지프레임(184)의 길이 보다 적어도 PCB(188)의 두께만큼 길어야만 한다.
PCB(188)에 직접 실장되는 제1지지프레임(184)은 PCB(188)의 길이방향을 따라 배치되고 제2지지프레임(185)은 PCB(188) 외부의 하부커버(150)와 접촉하므로, PCB(188)의 폭을 최소화할 수 있게 된다. 본 발명에서는 이론적으로 PCB(188)의 폭을 제1지지프레임(184)이 접촉 가능하고 신호가 원활하게 흐를 수만 있을 정도의 도전패턴(189)이 형성될 수 있는 공간을 확보할 수만 있다면 어떠한 폭으로 형성될 수 있지만, 실질적으로 LED 어레이(180)의 조립 공차나 도전패턴(189)의 형성 공차를 감안하여 PCB(188)의 폭을 약 5-7mm로 형성하는 것이 바람직하다. 종래 액정표시장치에서는 PCB의 폭이 약 12mm 이상이므로, 본 발명에 의해 PCB(188)의 폭을 약 5-7mm 감소시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치에서는 액정패널(110)의 하부에 배치되어 액정패널(110)에 광을 공급하는 백라이트의 LED 어레이(180)에 제1지지프레임(184) 및 제2지지프레임(185)을 형성함으로써 LED 어레이(18)가 실장되는 PCB(188)의 폭을 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, PCB(188)의 면적 감소에 따라 액정표시장치의 전체 중량을 감소할 수 있게 되어 액정표시장치의 경량화가 가능하게 되며, PCB(188)의 면적 및 PCB(188)를 하부커버에 부착하기 위한 접착제 및 접착필름의 면적도 감소할 수 있어서 제조비용을 절감할 수 있게 된다.
한편, 상술한 상세한 설명에서는 특정구조의 백라이트 및 액정표시장치가 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정구조에만 한정되는 것은 아니다. 상세한 설명에 개시된 구조는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 요지는 LED 어레이에 하부커버와 접촉하는 지지프레임을 구비함으로써 PCB의 폭을 감소시키기 위한 것으로, 이러한 본 발명의 요지를 포함하는 다른 모든 구성은 본 발명의 범위에 포함되어야만 할 것이다.
예들 들면, 상술한 상세한 설명에서는 특정 구조의 LED 어레이가 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조의 LED 어레이에만 한정되는 것이 아니라, 현재 사용 가능한 모든 구조의 LED 어레이에 적용될 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 다양한 변형례나 본 발명을 기초로 용이하게 창안할 수 있는 구조 등도 본 발명의 범위에 포함되어야만 할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.
110 : 액정패널 150 : 하부커버
174 : 반사판 180 : LED 어레이
181 : 렌즈 184,185 : 지지프레임
188 : PCB 189 : 도전패턴
200 : LED 패키지
174 : 반사판 180 : LED 어레이
181 : 렌즈 184,185 : 지지프레임
188 : PCB 189 : 도전패턴
200 : LED 패키지
Claims (10)
- 하부커버에 수납되는 백라이트에 있어서,
광을 발광하는 LED 패키지(Light Emitting Device Package);
상기 LED 패키지가 실장되고 상기 하부커버 상에 배치되는 PCB(Printed Circuit Board); 및
상기 LED 패키지를 덮도록 상기 PCB에 실장되고 상기 LED 패키지의 광을 확산시키는 렌즈를 포함하고,
상기 렌즈는
상기 PCB에 접촉하고 상기 PCB의 길이방향으로 배치되는 제1지지프레임; 및
상기 하부커버에 접촉하고 상기 PCB의 폭방향을 따라 상기 PCB의 폭보다 큰 간격으로 배치되는 제2지지프레임을 포함하는 백라이트. - 제1항에 있어서, 상기 LED 패키지는,
리드프레임;
상기 리드프레임의 상면에 배치되어 제1단색광을 발광하는 적어도 하나의 발광부;
상기 발광부로부터 방출되는 광의 일부를 흡수하여 제2단색광을 방출하는 형광층;
상기 발광부를 수납하는 몰드프레임; 및
상기 몰드프레임 내부에 형성된 보호층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트. - 제1항에 있어서, 상기 LED 패키지는,
리드프레임;
상기 리드프레임의 상면에 배치되어 서로 다른 단색광을 발광하는 복수의 발광부;
상기 발광부를 수납하는 몰드프레임; 및
상기 몰드프레임 내부에 형성된 보호층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트. - 제1항에 있어서, 상기 렌즈는,
베이스;
상기 베이스 상부에 형성되어 광을 확산시키는 렌즈본체; 및
상기 베이스에 형성되어 상기 LED 패키지를 수납하는 개구부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트. - 제4항에 있어서, 상기 베이스에 대한 상기 제1지지프레임의 배치방향과 상기 베이스에 대한 상기 제2지지프레임의 배치방향은 상호 수직이고,
상기 제2 지지프레임의 길이는 상기 제1지지프레임의 길이와 상기 PCB의 두께의 합 이상인 것을 특징으로 하는 백라이트. - 제1항에 있어서, 상기 PCB의 폭은 5-7mm인 것을 특징으로 하는 백라이트.
- 제2항에 있어서, 상기 발광부는 청색 단색광을 방출하는 청색 발광부이고 상기 형광층은 녹색 형광물질 및 적색 형광물질이 혼합된 형광층인 것을 특징으로 하는 백라이트.
- 제2항에 있어서, 상기 발광부는 적색 단색광을 방출하는 적색 발광부이고 상기 형광층은 청색 형광물질 및 녹색 형광물질이 혼합된 형광층인 것을 특징으로 하는 백라이트.
- 제2항에 있어서, 상기 발광부는 녹색 단색광을 방출하는 녹색 발광부이고 상기 형광층은 청색 형광물질 및 적색 형광물질이 혼합된 형광층인 것을 특징으로 하는 백라이트.
- 제2항에 있어서, 상기 렌즈는 굴절형 렌즈, 반사형 렌즈 및 굴절/반사형 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트.
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| KR1020140094178A KR102192957B1 (ko) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 발광소자 어레이를 구비한 백라이트 |
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| KR1020140094178A KR102192957B1 (ko) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 발광소자 어레이를 구비한 백라이트 |
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| KR20160012577A KR20160012577A (ko) | 2016-02-03 |
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| KR1020140094178A KR102192957B1 (ko) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 발광소자 어레이를 구비한 백라이트 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2012004078A (ja) * | 2010-06-21 | 2012-01-05 | Enplas Corp | 発光装置、面光源装置、表示装置及び光束制御部材 |
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-
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