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Description
本発明は、バックライトユニットに関するものであって、より詳しくは、発光ダイオード(LED)モジュールを用いるバックライトユニットにおいて、バックライトユニットをスリム化すると共に、LEDモジュールの不良によって必要となる光学シートまたは反射シートの再加工工程を容易にすることができるバックライトユニットに関するものである。
最近、急速な発展を繰り返している半導体産業の技術開発に伴って、小型で且つ軽量化であることに加え、より強力な性能を有する製品が生産されてきている。いままで情報ディスプレイ装置に広く使われているCRT(cathode ray tube)は性能や価格的な側面で多くの長所を有しているものの、小型化または持運びの側面で短所を有している。このような短所を克服するための方案の一つとして液晶表示装置が提案されている。液晶表示装置は、小型、軽量、低消費電力などの長所を有しており、CRTの短所を克服することができる代替手段として益々注目されてきており、現在はディスプレイ装置を必要とするほぼ全ての情報処理機器に取り付けられているのが実情である。
液晶表示装置とは、液晶の特定の分子配列に電圧を与えて他の分子配列に変換させ、該分子配列によって発光する液晶セルの復屈折性、旋光性、2色性及び光散乱特性などの光学的性質の変化を視角変化に変換するもので、液晶セルによる光の変調を用いたディスプレイ装置である。
このような液晶表示装置は、独自に発光できない受光素子であるため、液晶パネルの後面に取り付けられたバックライトを用いて液晶パネルを照明する。液晶パネルの光透過率は、印加された電気信号によって調節され、これに応じて静止画や動画が液晶パネル上に表現される。
前述のように、液晶パネルへ光を供給するバックライトユニットでは、従来から、冷陰極蛍光ランプ(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)が広く使われているが、最近では、携帯用装置またはフィールドシーケンシャルカラー(Field sequential color)液晶表示装置のように多様な形態のディスプレイ装置とその改善された駆動方法との登場により、発光ダイオード(Light emitting diode:以下、LEDと称す)を用いたバックライトユニットのニーズが増加している。
以下、図1を参照して、発光ダイオードを用いたバックライトユニットについて詳細に説明する。図1は、従来技術によるバックライトユニットの構造を概略的に示した斜視図である。
図1に示すように、従来のバックライトユニットは、ディスプレイパネル(図示せず)の下部に位置し、光を発生する複数のLED110と、複数のLED110を支持駆動する印刷回路基板を有する複数のLEDモジュール120と、複数のLEDモジュール120の上側に所定の間隙をあけて離設されている光学シート140と、LEDモジュール120の背面に設けられた放熱パッド130とを含む。
ところが、前述の従来技術によるバックライトユニットでは、複数のLEDモジュール120の上側に設けられた光学シート140が、複数のLEDモジュール120と所定の間隙をあけて離設されており、光学シート140は、一枚で複数のLEDモジュール120を全て覆うように設けられている。ここで、LEDモジュール120の下面の放熱パッド130は、LEDモジュール120の個数分に分離されて個別にLEDモジュール120に取り付けられるか、あるいは一つの放熱パッド130がLEDモジュール120の全体を覆うように製作される。
しかしながら、前述のように、バックライトユニットの光学シートが下測に位置する複数のLEDモジュールと所定の間隙をあけて離間して設けられると、その離間距離のためバックライトユニットを用いるディスプレイ装置の小型化及びスリム化が難しいという不都合がある。
また、光指向性を制御する光学シート一枚で、複数のLEDモジュールの上側を全体として覆って固設すると、いずれかのLEDモジュールが損傷すると、その上側に固設された光学シートを全体として除去しなければならない等、バックライトユニットの再加工(rework)工程が複雑になるという不都合がある。
本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、LEDモジュールと、該LEDモジュールの上側に位置する光学シートまたは反射シートと、該LEDモジュールの下側に位置する放熱パッドとを一体型に設け、バックライトユニットを小型化且つスリム化すると共に、再加工工程のような後続工程を容易にすることができるバックライトユニットを提供することを目的の一つとする。
上記目的を達成するために、光を発生する複数のLEDと、該複数のLEDを支持駆動する印刷回路基板を有する複数のLEDモジュールと、該複数のLEDモジュールの上側に各々取り付けられた光学シートと、前記複数のLEDモジュールの背面に各々取り付けられた放熱パッドと、を含むバックライトユニットが提供される。
また、本発明にかかるバックライトユニットにおいて、前記LEDモジュール、前記光学シート及び前記放熱パッドは同一の大きさに設けられることが望ましい。
また、前記光学シート及び前記放熱パッドの大きさは、前記LEDモジュールより小さくてもよい。また、前記LEDモジュールは、長手方向に並んで配列されてもよい。前記LEDモジュールは、中央の一定領域を取り囲むように配列されてもよい。
また、前記複数のLEDは、三角形または四角形状に連続して配列されてもよい。また、前記複数のLEDのうちの一部が、部分的にオン/オフ可能なように回路的に分離されてもよい。
上記目的を達成するために、別の実施の形態によれば、光を発生する複数のLEDと、前記複数のLEDを支持駆動する印刷回路基板を有する、複数のLEDモジュールと、を含み、前記複数のLEDモジュールが、2個以上の行と2個以上の列とのマトリクス状に配列された複数の白色LEDを含み、互いに最短距離に配設された任意のLEDの組み合わせからなるLEDユニットの中心光量が、各LEDから出る光量の平均値に対して80%〜120%であるバックライトユニットが提供される。
また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記複数のLEDが、三角形状を有して連続配列され、同じ列に配置された互いに隣接した第1のLED及び第2のLEDの間の距離が、20〜140mmである。
また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記複数のLEDが、三角形状を有して連続配列され、前記行と前記列のうち互いに隣接したLED間の列方向距離または行方向距離が、8.2〜70mmである。
また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記複数のLEDが、四角形状を有して連続配列され、互いに隣接したLED間の距離が、8.2〜70mmである。
また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記複数のLEDが、四角形状を有して連続配列され、前記LEDの配列された列の方向に対する前記LEDの配置された位置の角度が、70〜110度である。
また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記複数のLEDモジュールが多数のブロックに区分可能で、各ブロック別にオン/オフ可能なように、各ブロックは印刷回路パターンによって回路的に分離されている。
また、上記目的を達成するために、白色光を発生する複数のLEDと、前記複数のLEDを駆動する印刷回路基板を有する複数のLEDモジュールと、を含み、前記複数のLEDのうち互いに隣接するLED間の距離が8.2〜70mmであり、前記複数のLEDモジュールが、中央の一定領域を取り囲むように配列されているバックライトユニットが提供される。
上記目的を達成するために、本発明によれば、主波長が420〜456nmのLEDチップと、前記LEDチップの周囲に配置され、該LEDチップにより励起されて赤色光を発する赤色蛍光体と、前記LEDチップ周囲に配置され、該LEDチップにより励起されて緑色光を発する緑色蛍光体とを備える白色光を発生する複数のLEDと、前記複数のLEDを支持駆動する印刷回路基板を有する複数のLEDモジュールとを含み、前記複数のLEDモジュールは、少なくとも4個以上で、中央の一定領域を取り囲むように配列されることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記赤色蛍光体は窒化物系または硫化物系の赤色蛍光体を含むことができる。
また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記赤色蛍光体は、窒化物系組成のCaAlSiN
3
:Eu又は硫化物系の組成の(Ca,Sr)S:Eu赤色蛍光体を含むことができる。
また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記緑色蛍光体は、シリケート系、硫化物系及び窒化物系のうちのいずれか一つを含むことができる。
また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記緑色蛍光体は、A
2
SiO4又はA
3
SiO
5
シリケート系、SrGa
2
S
4
:Eu組成の硫化物系及びBeta―SiAlON組成の窒化物系のうちのいずれか一つを含み、前記AはSr、Ba、Ca、Mgであってもよく、Srは必須成分で、Ba、Ca、Mgは必要によって選択的に含まれ、0≦Ba、Ca、Mgの組成の和≦1を満たすことができる。
本発明によれば、LEDモジュールを挟む上側の光学シートまたは反射シートと下側の放熱パッドとを一体型に設け、バックライトユニットを小型化且つスリム化させることができる。
また、本発明によれば、前記光学シートまたは反射シートが各々のLEDモジュールの上側に個別に取り付けられているため、複数のLEDモジュールのうちのいずれか一つが損傷すると、該損傷したLEDモジュールの上側に取り付けられた光学シートまたは反射シートのみを選択的に除去し、再加工工程のような後続工程を容易にすることができる。
また、色の一様性及び輝度の観点から、バックライトユニットの面積に応じて、LEDモジュールの個数、モジュール当りブロックの個数及びブロック当りLEDの個数を設定することによって、光学シートまたは反射シートの個数を最小化して設計することができる。
これにより、本発明によれば、バックライトユニットを小型化且つスリム化させると共に、バックライトユニットの製造歩留まりをさらに向上させることができるという効果を奏する。
本発明のさらに他の目的および本発明によって得られる利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態から一層明らかになる。
図面では、幾つかの層及び領域を明確に表すために厚さは拡大して示されている。また、明細書全体に渡って同一部分に対しては同一符号を付して示す。以下、添付図面を参照して、本発明の一実施の形態によるバックライトユニットに対して詳細に説明する。
まず図2を参照して、本発明の一実施の形態によるバックライトユニットを詳しく説明する。図2は、本発明の実施の形態によるバックライトユニットの構造を概略的に示した斜視図である。
同図のように、本発明によるバックライトユニット100は、ディスプレイ装置(図示せず)の下部に位置し、光を発生する複数のLED110と、複数のLED110を支持駆動する印刷回路基板を有する複数のLEDモジュール120と、複数のLEDモジュール120の上側に各々取り付けられた光学シート140と、複数のLEDモジュール120の背面に各々取り付けられた放熱パッド130とを含む。
複数のLED110は、白色光を射出することができる。例えば、複数のLED110は、青色LEDチップと、該青色LEDチップ上に配置された赤色蛍光体及び緑色蛍光体とを含むことができる。または、複数のLED110は、青色LEDチップ、赤色LEDチップ及び緑色LEDチップを含むことができる。ここで、その青色LEDチップは、250〜420nmの発光波長を有するLEDチップと、該LEDチップ上に配置された青色蛍光体とを含む。これと同様に、前記赤色LEDチップ及び前記緑色LEDチップは、250〜420nmの発光波長を有するLEDチップ上に配置された各々赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含む。
ここで、前記赤色蛍光体として使われる物質の例として、窒化物系組成のCaAlSiN3:Eu、硫化物系組成の(Ca,Sr)S:Eu等が挙げられる。
前記緑色蛍光体として使われる物質の例として、シリケート系の2,1,4組成付きA2SiO4、シリケート系の3,1,5組成付きA3SiO5、硫化物系組成のSrGa2S4:Eu、窒化物系組成のBeta−SiAlON等が挙げられる。ここで、前記シリケート系2,1,4系組成の蛍光体は(Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu,Xの蛍光体を使用することができる。この時、該Srは必須成分であり、Ba、Ca、Mgは必要に応じて選択的に含まれることができる(0≦Ba、Ca、Mgの組成の和≦1)。該Euは、活性剤として使われ、+2価のEu2+が使われる。該Xは、添加物としてHo、Er、Ce、YF、Cl、Br、I、P、S、NまたはGdのうちの少なくとも一つ以上を含むことができ、1PPM〜500000PPMの範囲から選択的にドープ量を調節して使用することができる。また、前記シリケート系3,1,5組成の蛍光体は(Sr、Ba、Ca、Mg)3SiO5:Eu,Xの蛍光体を使用することができる。ここで、該Srは必須成分であり、Ba、Ca、Mgは必要に応じて選択的に含まれることができる(0≦Ba、Ca、Mgの組成の和≦1)。該Euは活性剤として使われ、+2価のEu2+を用い、Xは添加物としてHo、Er、Ce、YF、Cl、Br、I、P、S、NまたはGdのうちの少なくとも一つ以上を含むことができ、1PPM〜500000PPMの範囲から選択的にドープ量を調節して使用することができる。
また、前記青色蛍光体として使われる物質として、シリケート系組成物質、硫化物系組成物質、窒化物系組成物質、アルミン酸(Aluminate)系組成などが挙げられる。
複数のLEDモジュール120は、m行とn列とでマトリクス状に配列された複数のLED110を含む。また、m×n個配列された複数のLED110は、複数のブロック単位で区分されることができる。ここで、m及びnは各々2以上の正の整数である。即ち、各LEDモジュール120は、複数のブロックを含む。また、複数のLED110は、各ブロック単位で独立して駆動することができる。このように、バックライトユニット100はブロック単位を用いて容易に分割駆動することができる。
また、前記LEDモジュールの個数、前記LEDモジュールに含まれるブロックの個数及び前記ブロック当りのLEDチップの個数のうちのいずれか一つを適宜調節することによって、分割駆動LEDバックライトユニットに必要な光量を適宜提供することができる。
以下、具体的に、前記バックライトユニット(BLU)のサイズに応じて適切なLEDの個数とそれに応じる各単位別(LEDモジュール、ブロック、ブロック当りチップ)の調節範囲に対する選択について説明する。
ここでは、代表的なディスプレイ大きさである40インチ、46インチ、52インチ及び57インチを考える。
まず、各バックライトユニットのサイズに対する総要求光量(単位:lumens)は、各々7000、8000、93000、13000に設定されることができる。このような総要求光量を満たすことができるLEDチップの個数は、表1に示すように、単位LEDの光量によって決定することができる。
表1に示すように、使われるLEDの単位光量によって要求されるLEDの個数は、多少差がある。このような多くの数のLEDは、色の一様性及び輝度を考慮して最適な稠密度を有することができるように適切な配列となる必要がある。
このような配列が、多様な面積及び個数により容易に具現されることができるように、本発明においては、LEDモジュールの個数、モジュール当りのブロックの個数、ブロック当りのLED数を適宜選択し、最適な輝度及び色の一様性の条件を得ることができる方案を提供する。
中型サイズに該当する40インチ、46インチの場合には、前記LEDモジュールの個数とブロック当りのLEDの個数とを同一範囲において選択されることができ、前記LEDバックライトユニットが40インチの場合には、前記LEDモジュールを4〜14個のブロックで構成し、前記LEDバックライト装置が46インチの場合は、前記LEDモジュールを5〜15個のブロックで構成することができる。もちろん、必要に応じて、他の調節因子、即ちモジュールの個数及びブロック当りチップの個数を表2に示された範囲において適宜異ならせて選択することができる。
また、比較的大型サイズに該当する52インチ、57インチの場合には、前記LEDモジュールのブロックの個数は6〜28個の範囲に選択し、前記LEDモジュールの各ブロックに対するLEDの個数は6〜24個の範囲に選択することができる。モジュールの個数は望ましくは、前記バックライトユニットが52インチの場合は6〜12個であり、前記LEDバックライトユニットが57インチの場合は6〜20個である。
具体的には、LEDモジュール120は2〜28個であり、前記各モジュール当り1〜28のブロックで構成され、前記各ブロックには2〜240個のLEDが配列されることができる。しかしながら、本発明の実施の形態において、前記LEDモジュールの個数、ブロックの個数及びLEDの個数は、これに限定される訳ではない。
光学シート140は、複数のLED110と対応する光透過孔145を有し、入射光を所定の方向に散乱または反射させ、上部のディスプレイ装置へLED110から発生した光を機能的拡散または照射させることができる機能を提供する。
本発明による光学シート140は、下側に位置する複数のLEDモジュール120のうちのいずれか一つと同一の大きさを有して設けられており、各々のLEDモジュール120に個別に取り付けられている。
これにより、本発明は、光学シート140とLEDモジュール120とを一体型に設け、バックライトユニット100を小型化且つスリム化させることができる。
光学シート140及び放熱パッド130の大きさは、LEDモジュールと同じく示されているが、これに限定される訳ではなく、光学シート140及び放熱パッド130の大きさはLEDモジュール120の大きさより小さくてもよい。
また、光学シート140が各々のLEDモジュール120の上側に個別に取り付けられているため、複数のLEDモジュール120のうちのいずれか一つが損傷しても、該損傷したLEDモジュール120の上側に取り付けられた光学シート140のみを除去し、該損傷したLEDモジュール120を交替または修理することができる等、バックライトユニット100の再加工(rework)工程は容易になる。
放熱パッド130は、LEDモジュール120から発生する熱を放出するためのもので、合成樹脂またはガラス素材の放熱板及び熱伝導率の高い金属が含まれた板(plate)などから構成されることができる。LEDモジュール120の下面の放熱パッド130は、発熱量の小さな場合、必要に応じて削除されてもよい。
また、本発明において、最適な輝度及び色の一様性を有するLEDモジュールの個数、LEDモジュール当りのブロックの個数、ブロック当りのLEDの個数を適宜選択することができ、これによる光学シート及び放熱パッドの個数を適宜選択することができる。
つまり、本発明は、光学シート140、LEDモジュール120及び放熱パッド130を一体型に設け、バックライトユニット100を小型化且つスリム化させると共に、光学シート140を各々のLEDモジュール120の上側に個別に取り付け、バックライトユニット100の再加工(rework)工程を容易にすることができる。
本発明の実施の形態において、光学シート140が各ブロック単位で分離されることと説明したが、これと同様に反射シートも各ブロック単位で分離されることができる。
複数のLEDモジュール120のうちのいずれか一つは図2に示すように、複数のLEDが一列に並設された状態に設けられてもよいが、これに限定される訳ではなく、複数のLEDがバックライトユニットの特性によって様々な状態に設けられてもよい。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態によるバックライトユニットにおいて、LEDモジュール120に配置された複数のLEDの配列形態の多様な例を説明することにする。
図3は、本発明の第1の実施の形態によるバックライトユニットの複数のLED配列形態を示す斜視図である。図3に示すように、複数のLED110を2つの列に並んで配列された状態に設けることができる。つまり、本発明による一つのLEDモジュール120では、複数のLED110がバックライトユニットの特性に応じて一つ以上の列に設けられる。
図4は、本発明の第2の実施の形態によるバックライトユニットの複数のブロック形態を示す平面図である。図5は、本発明の第2の実施の形態によるバックライトユニットの複数のLED配列形態を示す平面図である。
図4に示すように、LEDモジュール120上の複数のLED110が三角形状に連続して配列されることができる。バックライトユニット100は分割駆動のために、複数のLED110は複数のブロックA、B、C、Dに区分されることができる。ここで、各ブロック別にオン/オフ可能なように、各ブロックは印刷回路パターンに回路的に分離されていてもよい。また、LEDモジュール120の下面の放熱パッドは、発熱量の小さな場合、必要に応じて削除されてもよい。
前記LEDの配列形態を調節して、バックライトユニット100は最適な一様性(Uniformity)を有することができる。図5に示すように、LED110が白色光を射出する場合、該LED110は互いに離間されている。また、バックライトユニット100は最適な一様性を有するべく、互いに最短距離に配置された任意のLEDの組み合わせによってなされたLEDユニット(U)の中心光量(C)は、各LEDから出る光量の平均値に対して80%〜120%を有するべきである。
ここで、同一の列に配置され、互いに隣接した第1のLED110aと第2のLED110bとの間の第1の距離aは20〜140mmであってもよい。また、行方向に第1のLED110a及び第2のLED110bからそれぞれ隣接した第3のLED110cとの間の第2の距離b及び第3の距離eは15〜90mmであってもよい。ここで、バックライトユニット100は、最適な一様性を有するため、第2の距離b及び第3の距離eは互いに同一でありえる。また、第1の距離aは、第2の距離b及び第3の距離eに比べて大きくなければならない。
これに加えて、列方向に互いに隣接した第1のLED110aと第3のLED110cとの間の距離と行方向に互いに隣接した第2のLED110b及び第3のLED110cとの間の距離は、各々8.2〜70mmであってもよい。
図6は、本発明の第3の実施の形態によるバックライトユニットの複数のブロック形態を示す平面図である。また、図7は、本発明の第3の実施の形態によるバックライトユニットの複数のLED配列形態を示す平面図である。
図6に示すように、LEDモジュール120上の複数のLED110は、四角形、例えば長方形または正方形で連続して配列されてもよい。バックライトユニットは分割駆動のために、複数のLED110は多数のブロックA、B、C、Dに区分されることができる。ここで、各ブロック別にオン/オフ可能なように、各ブロックは印刷回路パターンにおいて回路的に分離されることができる。また、前記LEDモジュールの下面の放熱パッドは、発熱量の小さな場合、必要に応じて削除されてもよい。
図7に示すように、上述した四角形の配列を有する場合のように、互いに最短距離に配置された任意のLEDの組み合わせによってなされたLEDユニット(U)の中心光量(C)は、各LEDから出る光量の平均値に対して80%〜120%を有するべきである。このため、互いに隣接したLED110の離間間隔(D1、D2)は、各々8.2mm〜70mmであってもよい。また、LED110が配列された列の方向に対する前記LEDが配置された位置の角度(θ)は、70〜110度であってもよい。
このようなLED配列において、色再現性及び輝度向上のために、LEDは次のような条件を満たさなければならない。
前記LEDチップは、白色光を射出できるように、主波長(dominant wavelength)が420〜456nmの青色LEDチップと、該青色LEDチップの周囲に配置され、該青色LEDチップによって励起されて赤色光を発する赤色蛍光体と、該青色LEDチップの周囲に配置され、前記青色LEDチップによって励起されて緑色光を発する緑色蛍光体とを含むことができる。この時、前記赤色蛍光体が発する赤色光の色座標は、CIE 1931色座標系を基準として4つの頂点(0.6448,0.4544)、(0.8079,0.2920)、(0.6427,0.2905)及び(0.4794,0.4633)により囲まれた領域内にあり、前記緑色蛍光体が発する緑色光の色座標は、CIE 1931色座標系を基準として4つの頂点(0.1270,0.8037)、(0.4117,0.5861)、(0.4197,0.5316)及び(0.2555,0.5030)により囲まれた領域内にあるべきである。
望ましくは、前記青色LEDチップの発光スペクトルの半値幅(FWHM)は10〜30nmであり、緑色蛍光体105の半値幅は30〜100nmであり、赤色蛍光体の半値幅は50〜200nmであることができる。これにより、より良い色一様さ及び色品質の白色光を得るようになる。特に、前記青色LEDチップの主波長及び半値幅を各々420〜456nm及び10〜30nmに限定することによって、CaAlSiN3:Eu赤色蛍光体の効率と(Sr、Ba、Ca、Mg)2SiO4:Eu、X(0≦Ba、Ca、Mgの組成の和≦1)緑色蛍光体効率を大きく向上させることができる。
ここで、前述のように、前記赤色蛍光体として使われる物質の例として、窒化物系組成のCaAlSiN
3
:Eu、硫化物系組成の(Ca、Sr)S:Eu等が挙げられる。
前記緑色蛍光体として使われる物質の例として、シリケート系の2,1,4組成を有するA
2
SiO
4
、シリケート系の3,1,5組成を有するA
3
SiO
5
、硫化物系組成のSrGa
2
O
4
:Eu、窒化物系組成のBeta―SiAlON等が挙げられる。ここで、シリケート系2,1,4組成の蛍光体の例としては、(Sr、Ba、Ca、Mg)
2
SiO
4
:Eu、Xの蛍光体を用いることができる。ここで、Srは必須成分であり、Ba、Ca、Mgは必要に応じて選択的に含まれる(0≦Ba、Ca、Mgの組成の和≦1)。また、Euは活性剤として使われ、+2価のEu
2+
が使われる。Xは添加物として、Ho、Er、Ce、YF、Cl、Br、I、P、S、N又はGdのうちのいずれか一つ以上を含むことができ、1ppm〜500000ppmの範囲でドーピング量を調節して選択的に使用することができる。また、シリケート系3,1,5組成の蛍光体の例としては、(Sr,Ba,Ca、Mg)
3
SiO
5
:Eu、Xの蛍光体を用いることができる。ここで、Srは必須成分であり、Sa、Ca、Mgは必要に応じて選択的に含まれる(0≦Ba、Ca、Mgの組成の和≦1)。Euは活性剤として使われ、+2価のEu
2+
が用いられる。Xは添加物として、Ho、Er、Ce、YF、Cl、Br、I、P、S、N、Gdのうちのいずれか一つ以上を含むことができ、1ppm〜500000ppmの範囲でドーピング量を調節して選択的に用いることができる。
また、前記青色蛍光体として使われる物質の例として、シリケート系組成物質、硫化物系組成物質、窒化物系組成物質、アルミン酸塩系組成などが挙げられる。
図8は、本発明の実施の形態によるバックライトユニットの輝度を示す写真である。同図のように、互いに最短距離に配置された任意のLEDの組み合わせによってなされたLEDユニット(U)の中心光量(C)は、各LEDから出る光量の平均値に対して80%〜120%を有するように複数のLEDを配列する場合、最適な一様さを有することが認められる。
従って、本発明の実施の形態でのように、複数のLEDを各々含む複数のLEDモジュールを備えるバックライトユニットにおいて、LEDの形態及びLEDの配列を調節することによって、バックライトユニットの一様性、色再現率及び輝度を向上させることができる。
以下、図9及び図10を参照して、本発明の実施の形態によるバックライトユニットをより具体的に説明する。図9は、本発明の実施の形態によるバックライトユニットを示す平面図である。図10は、本発明の実施の形態によるバックライトユニットの分割駆動のための回路図である。
図9を参照すると、本発明の実施の形態によるバックライトユニット100は、分割駆動バックライトユニットであってもよい。例えば、バックライトユニット100は、4つのLEDモジュール120を含む。LEDモジュール120は、配線基板115と、配線基板115上に搭載された複数のLED110とを含む。例えば、各LEDモジュール120において、LEDチップ110は、4つの行と9つの列から成るマトリクス状に配列されることができる。
LEDモジュール120は、6つのブロック(B1〜B6)に区分されることができる。本発明において、LEDモジュール120を構成するブロック(B1〜B6)は個別に駆動可能な単位を意味する。
本実施形態のように、各ブロック(B1〜B6)内のLEDチップ120は直列に接続されることができる。ここで、ブロック単位別にLEDチップ110の分割駆動が可能なように、各ブロック(B1〜B6)の回路の少なくとも一端は個別のコネクタに接続される。
このような分割駆動のための接続のために、LEDモジュール120の配線基板110は各々2つの第1のコネクタ130と6つの第2のコネクタ140a、140b、140cとを含んだ形態で例示されている。第1のコネクタ130及び第2のコネクタ140a、140b、140cは、異なる極性に接続され、外部電圧をLED110に与える役割をする。
各々のLEDモジュール120の上側に個別に各々光学シート(図示せず)が取り付けられる。これにより、複数のLEDモジュール120のうちのいずれか一つが損傷すると、該損傷したLEDモジュール120の上側に付着された光学シートのみを除去し、該損傷したLEDモジュール120を交替または修理することができる等、バックライトユニット100の再加工(rework)工程を容易に行うことができる。
図10を参照すると、第1番目の行及び第2番目の行から3つの列単位で各々6個ずつのLEDチップ15によって、第1〜第3のブロック(B1〜B3)が形成され、これと同様に、第3番目の行及び第4番目の行から3つの列単位で各々6つのLEDチップ15によって、第4〜第6のブロック(B4〜B6)が形成される。
各ブロックのLEDは、互いに直列に接続された構造を有する。第1〜第3のブロック(B1、B2、B3)の直列回路において、プラス端子は第1のコネクタ(P1)に共通接続され、マイナス端子はブロック単位で区分され、3つの個別の第2のコネクタ(P21、P22、P23)に各々接続される。これと同様に、第4〜第6のブロック(B4、B5、B6)の直列回路において、プラス端子は第1のコネクタに共通接続され、マイナス端子はブロック単位で区分され、3つの個別の第2のコネクタに各々接続される。ここで、図10のP1及びP21、P22、P23は各々、図9に示された第1のコネクタ及び第2のコネクタに対応する要素として理解することができる。
このように、本発明による分割駆動LEDバックライトユニットは、ブロック単位を用いて分割駆動に必要な構造を具現すると共に、大きく3つの単位で必要なLEDの個数を調節することができる。
より具体的には、前記分割駆動バックライトユニットは、全体として一様な調光のために複数の列と行とによってなされたマトリクス構造にLEDを配列し、LEDモジュールの個数と、該LEDモジュール内で分割駆動構造により提供されるブロックの個数と、各ブロックのLEDチップの個数を適宜調節して、面積に必要な適正なLEDチップの個数を容易に提供することができる。これにより、必要な個数で適切な稠密度を有するように容易に配列可能で、結果として中大型ディスプレイにおいて局所的な輝度制御(local dimming)効果と全体的な色の一様性を効果的に改善することができる。
また、各々のLEDモジュール120の上側に、個別に各々光学シート(図示せず)が取り付けられる。これにより、複数のLEDモジュール120のうちのいずれか一つが損傷しても、該損傷したLEDモジュール120の上側に付着された光学シートのみを除去し、該損傷したLEDモジュール120を交替または修理することができる等、バックライトユニット100の再加工(rework)工程を容易にすることができる。
本発明の実施の形態において、LEDモジュールは長手方向に配列されることと限定して説明したが、これに限定される訳ではない。
図11は、本発明の実施の形態によるバックライトユニットの他の配列形態のLEDモジュールを示す斜視図である。
同図のように、LEDモジュール120は、中央の一定領域を取り囲むように配列されることができる。図10では、4つのLEDモジュールとして示したが、実際4個以上のLEDモジュールが中央の一定領域を取り囲むことができる。LEDモジュールの下面の放熱パッドは、発熱量が小さい場合、必要に応じて削除されてもよい。
上記のように開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100 バックライトユニット
110 LED
120 LEDモジュール
130 放熱パッド
140 光学シート
110 LED
120 LEDモジュール
130 放熱パッド
140 光学シート
Claims (18)
- 光を発生する複数のLEDと、
前記複数のLEDが複数のブロックに区分され、各ブロック別にオン/オフ可能なように、前記複数のLEDを支持駆動する印刷回路基板を有するLEDモジュールと、
前記LEDモジュールの上側に一体に取り付けられた光学シートと
を備え、
前記光学シートは、前記複数のLEDと対応する光透過孔を有する
ことを特徴とするバックライトユニット。 - 前記LEDモジュールが一定領域の対向する二辺に配置され、かつ、互いの方向に光を照射する
ことを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。 - 前記LEDモジュールが、一定領域を取り囲むように配置されることを特徴とする請求項1または2に記載のバックライトユニット。
- 前記LEDモジュールは、長手方向に並列に配列され、LEDモジュールの各々の上側に前記光学シートが一体に取付けられる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のバックライトユニット。 - 前記LEDモジュールの背面に一体に取り付けられた放熱パッドをさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
- 前記LEDモジュール、前記光学シート及び前記放熱パッドが、同一の大きさに設けられたことを特徴とする請求項5に記載のバックライトユニット。
- 前記光学シート及び前記放熱パッドの大きさが、前記LEDモジュールより小さいことを特徴とする請求項5に記載のバックライトユニット。
- 前記複数のLEDは、
主波長が420〜456nmのLEDチップと、
前記LEDチップの周囲に配置され、前記LEDチップにより励起されて赤色光を発する赤色蛍光体と、
前記LEDチップの周囲に配置され、前記LEDチップにより励起されて緑色光を発する緑色蛍光体と
を含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のバックライトユニット。 - 前記赤色蛍光体が、窒化物系または硫化物系の赤色蛍光体を含むことを特徴とする請求項8に記載のバックライトユニット。
- 前記赤色蛍光体が、窒化物系組成のCaAlSiN3:Eu又は硫化物系の組成の(Ca,Sr)S:Eu赤色蛍光体を含むことを特徴とする請求項8に記載のバックライトユニット。
- 前記緑色蛍光体が、シリケート系、硫化物系及び窒化物系のうちのいずれか一つを含むことを特徴とする請求項8に記載のバックライトユニット。
- 前記緑色蛍光体が、A2SiO4又はA3SiO5シリケート系、SrGa2S4:Eu組成の硫化物系及びBeta―SiAlON組成の窒化物系のうちのいずれか一つを含み、前記AはSrであることを特徴とする請求項8に記載のバックライトユニット。
- 前記緑色蛍光体が、A2SiO4又はA3SiO5シリケート系、SrGa2S4:Eu組成の硫化物系及びBeta―SiAlON組成の窒化物系のうちのいずれか一つを含み、前記AはSrと、Ba、Ca及びMgから選択される一種以上の原子とを含み、ここで、0<Ba、Ca、Mgの組成の和≦1であることを特徴とする請求項8に記載のバックライトユニット。
- 前記複数のLEDは、連続して配列される三角形状の各頂点に配置される、ことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
- 同じ列に配置され、かつ、互いに隣接するLEDどうしの距離が、20〜140mmであることを特徴とする請求項14に記載のバックライトユニット。
- 前記三角形状の各頂点に配置されたLED間の距離が、8.2〜70mmであることを特徴とする請求項14または15に記載のバックライトユニット。
- 前記複数のLEDは、連続して配列される四角形の各頂点に配置される、ことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
- 行方向または列方向において互いに隣接したLED間の距離が、8.2〜70mmであることを特徴とする請求項17に記載のバックライトユニット。
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