KR100286829B1 - 발광소자 어레이기판 및 이것을 사용한 장치 - Google Patents

발광소자 어레이기판 및 이것을 사용한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이미지센서, 액정표시기의 백라이트등에 사용되는 발광소자 어레이기판과 이것을 사용한 장치에 관한 것으로, 기판상에 복수개의 발광소자가가 배열되어 라인상(狀)으로 발광하는 발광소자 어레이기판에 있어서 피조사면으로의 조사량분산이 적은 한편 제조비용이 적은 발광소자 어레이기판을 제공하는 것을 목적으로하고 상기 복수개의 발광소자중 광조사량이 적은 발광소자 주위의 발광소자 어레이기판상에 광반사성부재를 설치하고 발광소자로부터 출사된 빛중 주위에서 반사된 반사광을 다시 광반사성부재에 반사해서 상기 발광소자 어레이기판의 광조사량이 적은 부분의 광량을 보충하고 광조사량을 전체에 균일화하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광소자 어레이기판 및 이것을 사용한 장치
제1도는 종래의 발광소자 어레이기판을 나타낸 평면도,
제2도는 종래의 발광소자 어레이기판의 각 발광소자의 접속을 나타낸 회로도,
제3도는 종래의 발광소자 어레이기판의 각 발광소자의 발광영역을 나타낸 측면에서 본 설명도,
제4도는 본 발명에 의거한 발광소자 어레이기판의 평면도,
제5도는 본 발명에 의거한 발광소자 어레이기판의 측면도,
제6도는 본 발명에 의거한 발광소자 어레이기판과 종래의 발광소자 어레이기판의 조사량특성의 비교를 나타낸 도면,
제7도는 본 발명의 의거한 발광소자 어레이기판을 갖춘 이미지센서를 탑재한 전자기기, 및
제8도는 본 발명에 의거한 발광소자 어레이기판을 갖춘, 백라이트를 탑재한 액정표시기를 나타내는 도면이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1,11 : 기판베이스 2,13 : LED칩
3 : 전류조정저항 4 : 피광조사면
5,10,32 : LED어레이기판 12: 동(銅)패턴
14 : 기판보호층 15 : 광반사성부재
21 : 알루미늄제 프레임 22,35 : 기판
23 : 유리커버 24 : 발광부
25 : 수광부 26 : 집광렌즈
27 : 렌즈누름 30 : 액정표시패널
31 : 커넥터 33 : 커버
34 : 백라이트 36 : 도전성부재
37 : 외장패널
본 발명은 이미지센서, 액정표시기의 백라이트등에 사용되는 발광소자 어레이기판과 이것을 사용한 장치에 관한 것이다.
종래 이미지센서등에서 발광부로 사용되고 있는 LED어레이기판(발광소자 어레이 기판의 한 예로서 사용된다)은 제 1 도에 나타낸 바와 같이 기판베이스(1)의 상면에 복수개의 LED칩(2)이 라인상(狀)으로 배열되어 있다. 그리고 LED칩(2)은 회로적으로 제 2 도에 나타낸 바와 같이 수개의 LED칩(2)(이 예에서는 4개를 도시한다)이 직렬로 접속되고 다시 전류조정저항(3)이 직렬로 접속되어있다. 또한 이들 LED칩(2)과 전류조정저항(3)을 가지는 직렬회로가 병렬로 접속되고 전원전압(V)에 의해 LED어레이 전체가 구동되고 발광하도록 되어있다.
이러한 LED어레이기판(5)의 발광특성은 제 3 도에 나타낸 바와 같다. LED칩(2)은 소정간격을 두고 배열되어 있기 때문에 피광조사면(4)이 평면일 경우 조사량은 LED칩(2)의 바로 윗부분에 비해 인접하는 LED칩(2) 사이의 부분쪽이 적어진다. 그러나, LED어레이기판(5)의 양단(兩端)을 제외하고 LED칩(2)은 인접하는 LED칩(2)에 의해 빛을 보완할 수 있다. 따라서, 피광조사면(4)은 전체가 거의 균일하게 조사된다.
그러나 LED어레이기판(5)의 양단부분에서는 전술한 바와 같이 조사량을 보충할 수 없기 때문에 LED어레이기판(5)의 중심부분에 비해 어두워진다.
이와같은 양단만 조사량이 적은 LED어레이기판(5)을 이미지센서에 사용한 경우는 원고 양단의 이미지를 정확하게 판독할 수 없다. 또한 액정표시기의 백라이트에 사용한 경우는 액정표시기의 양단이 어두어지고 액정표시가 잘 보이지 않게 된다.
이와같이 불합리를 방지하기 위해 종래는 예를 들면 LED어레이기판을 탑재하는 장치측의 대응으로서는 일본 특원평3-250093호와 일본 특원평4-20호에 나타낸 바와 같이 LED어레이기판으로부터 피광조사면에 이르는 광로의 주위에 광반사판을 설치하고 광로내에서 복수회 사출광을 반사시키고 피광조사면으로의 빛의 조사를 균일화하고 있다. 또한 LED어레이기판측의 대응으로서는 LED어레이기판 양단의 LED칩의 간격을 조밀하게 하거나 LED어레이기판 양단의 LED칩에만 휘도가 높은 LED칩을 사용하거나 혹은 양단의 LED칩에만 많은 전류를 흐르게 했다. 이렇게 함으로써 피광조사면의 전체를 균일하게 조사하는 LED어레이기판을 얻었다.
그러나 상기한 종래의 불합리방지책은 각각 아래에 나타낸 문제점이 있다. 즉 LED어레이를 탑재하는 장치측에서 대책을 세웠을 경우 부품수가 증가하고 비용이 많이듦과 동시에 공간적으로 제한을 받는 경우가 많다. 또한 LED어레이기판측에서 대책을 세웠을 경우 양단칩의 간격만을 작게하는 것은 어느 정도 작게할지 설계상의 선정에 시간이 걸리고, 휘도가 높은 LED를 일부러 준비하는 것은 칩 선별에 시간이 걸리며 고휘도의 LED칩은 비용이 많이 든다. 또한 기판양단의 LED칩에만 많은 전류를 흘리는 것은 그 LED칩만의 수명이 짧아진다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래의 문제점에 착안해서 구성된 것으로 발광부의 광량에 거의 분산이 없고 싼값에 실현할 수 있는 발광소자 어레이기판 및 이를 사용한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 발광소자 어레이기판은 기판상에 복수개의 발광소자가 배치되어 구성된 것으로 상기 복수개의 발광소자중 일부 발광소자주변의 상기 기판상에 광반사성부재를 형성하고 있다. 이 발광소자 어레이기판에서는 기판의 소망하는 부분, 즉 광조사량이 부분적으로 저하하는 장소, 특히 양단의 발광소자 주변에 광반사성 부재를 형성하고 있기 때문에 기판의 양단이 중앙부에 비해 광량이 적어도 조사면의 주변에 반사하고 기판으로 돌아온 광을 광반사성 부재로 다시 반사해서 조사면에 조사한다. 결과적으로 조사면에 달하는 빛은 LED칩 자체의 빛과 반사광이 합성되게 되고 조사량을 증가할 수 있다. 따라서, 균일하게 조사면을 비출 수 있다.
본 발명에 의하면 일부 소망하는 발광소자주변의 기판상 면에 광반사성부재를 형성하고 있기 때문에 조사면내의 광량의 분산을 저비용으로 작게 할 수 있다. 특히 기판제작시에 실크스크린 인쇄로 문자를 넣은 경우 그 문자입력인쇄와 함께, 예를 들면 열경화성수지등의 인쇄에 의해 광반사성부재를 형성하기 때문에 비용이 상승하지 않는다. 또한, 문자를 넣지 않은 기판의 경우에서도 인쇄는 상당히 저비용화할 수 있다. 또한 다이본딩, 와이어본딩등을 실시할 때 특별한 조작도 필요없고 공정에서의 비용상승의 걱정도 할 필요가 없다.
[실시예]
이하 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
제 4 도는 본 발명의 한 실시예를 나타내는 LED어레이기판의 평면도, 제 5 도는 동실시예의 LED어레이기판의 측면도이다.
본 실시예의 LED어레이기판(10)은 제 5 도에 나타낸 바와 같이 기판베이스(1)의 상면에 동패턴(12)이 형성되고, 이 동패턴(12)상에 다시 금도금을 형성한 위에 복수개의 LED칩(13)이 다이본딩, 와이어본딩되어 있다. 또한 LED칩(13)의 주변에는 열경화성수지로 기판보호층(14)이 형성되어 있다. 기판보호층(14)은 예를 들면 그린색의 레지스트(그린레지스트)를 인쇄함으로써 형성한다. 이 기판보호층(14)(그린레지스트층)상에 LED어레이기판(10)의 양단부(兩端部)에만 광반사성부재(15)가 형성되어 있다. 이 광반사성부재(15)는 예를 들면 실크스크린 인쇄에 의해 형성된 화이트레지스트 등이다. 이때 광반사성부재(15)의 크기(면적)는 광반사성부재(15)로서 형성하는 화이트레지스트의 실제의 반사효율이나, LED어레이기판(10)의 각 발광소자의 실제의 발광편차에 기초하여 LED어레이기판(10) 양단과 중앙부의 광조사량이 같도록 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 LED어레이기판(10)의 단부와 그 중앙부의 광조사량을 측정하고, 그 광조사량의 차분을 산출한다. 그리고, 산출한 광조사량의 차분과 동등한 반사량을 얻을 수 있는 광반사성부재(15)의 크기를 산출한다.
이와같이 제조된 LED어레이기판(10)의 광조사량을 측정하면 양단부만 광반사성부재(화이트레지스트)(15)를 형성하고 있기 때문에 종래의 그린레지스트층(14)만의 경우에 양단의 광량이 제 6 도의 특성(A)(점선)과 같이 감소되는데 대해 본 실시예의 LED어레이기판은 제 6 도의 특성(B)(실선)와 같이 양단부에서 광량이 줄어들게 된다.
이것은 조사면의 주변에 반사해서 돌아온 광을 광반사성부재(15)(화이트레지스트)에서 다시 반사해서 조사면에 조사한다. 특히 LED어레이기판(10)의 단부에 위치하고 다른 LED칩으로부터의 광보조를 받을 수 없는 경우에도 반사광에 의해 조사량의 보조를 실시할 수 있다. 이에 의해 조사면상의 광량이 전역에 균일하게 되고 이미지센서와 같이 광량의 분산이 적은 LED어레이기판이 필요한 것에 대해서도 사용가능하다.
또한 상기 실시예에서 LED칩(13)은 다이본딩, 와이어본딩에 의해 기판베이스(11)상에 탑재되는 예를 나타냈지만 이 대신에 몰드된 LED의 전극을 땜납해도 좋다.
또한 상기 실시예에서는 기판베이스(11)의 양단부에 화이트레지스트(15)를 형성했는데 보다 많은 광량을 높일 필요가 있을 경우는 기판베이스(11)의 양단부에 알루미늄 증착하거나 알루미늄테이프를 팽팽하게 하는 것 등에 의해 알루미늄박막을 형성해서 광반사성부재로 해도 좋다.
또한 광반사성부재(15)는 사용할 발광소자 파장의 빛을 다른 파장의 빛보다 강하게 반사시키는 색과 광택을 선택하는 것이 바람직하다.
제 7 도는 본 발명의 광반사성부재를 갖는 LED어레이기판을 포함한 이미지센서를 갖는 전자기기(M)를 나타낸다. 이 이미지센서는 알루미늄제 프레임(21)의 하부에 1장의 기판(22)을, 상부에 투명커버로서의 유리커버(23)를 부착하고 있다. 기판(22)상에는 본 발명의 광반사성부재를 가지며 LED칩으로 구성된 발광부(24)와 포토다이오드칩 등으로 구성된 수광부(25)가 소정위치에 설치되어 그 표면에는 적당한 배선패턴이 설치되어 있다. 집광렌즈(굴정율 경사형렌즈 어레이)(26)는 프레임(21)에 설치된 렌즈누름(27)에 의해 프레임(21)의 벽면에 눌려 고정되어 있다.
이러한 구성을 가지는 이미지센서에서는 발광부(24)로부터 출사된 빛은 유리커버(23)상의 촬상대상물인 원고(W)에 거의 수직으로 입사한다. 그리고 원고(W)에서 유리커버(23)에 대해 기울기방향으로 반사된 빛이 반사광로에 있는 집광렌즈(26)를 통과하고 수광부(25)에 수광되어 전기신호로 변환된다.
또한 발광부(24), 수광부(25), 집광렌즈(26)는 모두 도면에 있어서 지면에 직교하는 방향으로 가늘고 길며 전기신호는 1행씩 얻어진다. 그리고 원고(W)등을 종이 우(또는 좌)방향으로 이동함으로써 다음의 행데이터를 판독한다.
이와같이 본 발명에 관련된 LED어레이기판을 사용한 경우, 원고(W)의 이미지를 판독할 때, LED어레이기판의 조사량을 어레이단부와 중앙부에서 균일하게 할 수 있어 충실한 이미지판독을 할 수 있다. 또한 조사량을 균일화하기 위해서 특별한 구성부품(발광부로부터 원고에 이르는 광로를 광반사재로 둘러싸는 것과 특정부분에 발광량이 많은 LED를 이용하는 등)과 광량보상회로등을 필요로 하지 않기 때문에 부품비용과 조립비용이 상승할 걱정이 없다.
또한 본 발명에 관련된 LED어레이기판을 액정표시기의 백라이트에 사용한 경우를 제 8 도에 나타낸다.
액정표시패널(30)은 스스로 발광할 수 없기 때문에 뒷면에서 백라이트(34)에 의해 빛을 조사할 필요가 있다.
커넥터(31)에 의해 전원이 공급되는 LED어레이기판(32)은 액정표시패널(30)을 면발광시키기 위한 커버(33) 내부에 복수개 설치하고 전체에 백라이트(34)를 형성하고 있다. 그리고 백라이트(34)는 상기 액정표시패널(31)을 구동하는 기판(35)에 끼워져 액정표시패널(30)을 뒷면에서 조사하고 있다. 이때 상기 액정표시패널(30)과 기판(35)은 도전성부재(36)에 의해 접속되어 있다. 또한 L형후크를 가지는 외장패널(37)은 액정표시패널(30)과 백라이트(34)와 도전성부재(36)를 기판(35)에 고정한다.
이와같이 본 발명에 관련된 LED어레이기판을 액정표시기의 백라이트(34)에 사용하면 특별한 구성부품과 광량보상회로 등을 필요로 하지 않기 때문에 부품비용이나 조립비용의 상승을 걱정하지 않고 액정표시면이 구석구석까지 균일하게 발광하는 보기 편한 액정표시기를 얻을 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판상에 복수개의 발광소자가 배열되고 라인상으로 발광하는 발광소자 어레이기판에 있어서, 상기 복수개의 발광소자중 광조사량이 적은 발광소자 어레이기판의 양단(兩端)의 발광소자 주위의 상기 기판상에 설치되어 발광소자로부터 사출된 빛중 주위에 반사한 반사광을 다시 반사해서 상기 발광소자 어레이의 광조사량이 적은 부분의 광량을 보충하고 광조사량을 전체에 균일화하는 광반사성부재를 가지는 것을 특징으로 하는 발광소자 어레이기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광반사성부재가 상기 발광소자 어레이기판 양단의 발광소자 주위의 상기 기판상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광소자 어레이기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광반사성부재가 상기 발광소자에서 사용하는 파장의 빛을 다른 파장의 빛보다 강하게 반사시키는 색과 광택을 가지는 화이트레지스트로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 어레이기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광반사성부재가 알루미늄박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자 어레이기판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광반사성부재는 발광소자어레이 단부와 중앙부의 광조사량이 같아지는 반사량을 얻을 수 있는 크기로 선택되는 것을 특징으로 하는 발광소자 어레이기판.
  6. 기판상에 복수개의 발광소자가 배열되고 라인상으로 발광하는 발광소자 어레이기판을 가지는 전자기기에 있어서, 상기 복수개의 발광소자중 광조사량이 적은 발광소자 어레이기판의 양단의 발광소자 주위의 상기 기판상에 설치되어 발광소자로부터 사출된 빛중 주위에 반사된 반사광을 다시 반사해서 상기 발광소자 어레이의 광조사량이 적은 부분의 광량을 보충하고 광조사량을 전체에 균일화하는 광반사성부재를 가지는 것을 특징으로 하는 발광소자 어레이기판을 가지는 전자기기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광반사성부재가 상기 발광소자 어레이기판 양단의 발광소자 주위의 상기 기판상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광소자 어레이기판을 가지는 전자기기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 광반사성부재가 상기 발광소자에서 사용하는 파장의 빛을 다른 파장의 빛보다 강하게 반사시키는 색과 광택을 가지는 화이트레지스트로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 어레이기판을 가지는 전자기기.
  9. 제6항에 있어서, 상기 광반사성부재가 알루미늄박막에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광소자 어레이기판을 가지는 전자기기.
  10. 제6항에 있어서, 상기 광반사성부재는 발광소자어레이 단부와 중앙부의 광조사량이 같아지는 반사량을 얻을 수 있는 크기로 선택되는 것을 특징으로 하는 발광소자 어레이기판을 가지는 전자기기.
  11. 촬상대상물에 빛을 조사하고 그 반사광을 수광해서 촬상대상물의 이미지를 전기신호로서 얻는 이미지센서를 포함하는 전자기기에 있어서,
    (a) 촬상대상물을 탑재한 투명커버와,
    (b) 촬상대상물에 투명커버를 지나 빛을 조사하기 위한 발광부로서 기판상에 복수개의 발광소자가 배열되고, 라인상으로 발광하는 발광소자 어레이기판의 상기 복수개의 발광소자중 광조사량이 적은 발광소자 어레이기판의 양단의 발광소자 주위의 상기 기판상에 설치되어 발광소자로부터 사출된 빛중 주위에서 반사된 반사광을 다시 반사해서 발광소자어레이의 광조사량이 적은 부분의 광량을 보충하고 광조사량을 전체에 균일화하는 광반사성부재를 가지는 발광부와,
    (c) 촬상대상물로부터의 반사광을 투명커버를 지나 수용해서 집광하는 집광렌즈와,
    (d) 집광렌즈로부터의 빛을 수광해서 전기신호로 변환하는 수광부와,
    (e) 상기 투명커버를 상면에 탑재하여 상기 발광부와 상기 집광렌즈, 상기 수광부를 포함하는 본체프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광반사성부재가 상기 발광소자 어레이기판 양단의 발광소자 주위의 상기 기판상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 광반사성부재가 상기 발광소자에서 사용하는 파장의 빛을 다른 파장의 빛보다 강하게 반사시키는 색과 광택을 가지는 화이트레지스트로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  14. 제11항에 있어서, 상기 광반사성부재가 알루미늄박막에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  15. 제11항에 있어서, 상기 광반사성부재는 발광소자어레이 단부와 중앙부의 광조사량이 같아지는 반사량을 얻을 수 있는 크기로 선택되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
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