KR100656966B1 - Ｌｅｄ 패키지를 구비한 백라이트 유니트 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 LED 백라이트 유니트는, 기판상에 설치되어 빛을 생성하는 LED 칩; 및 상기 LED 칩에서 발생된 빛의 진행경로상에 위치되어 빛을 경로를 유도하는 LED 렌즈를 포함하는 LED 패키지를 구비한 백라이트 유니트로서, 상기 LED 칩에 대향하는 상기 LED 렌즈의 내측 표면에는 빛을 전반사하기 위한 코팅층이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ 패키지를 구비한 백라이트 유니트{Back light unit with LED package}
도 1은 종래의 LED 패키지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 취한 종래의 LED 패키지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 렌즈를 구비한 LED 패키지의 사시도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 LED 패키지의 단면도이다.
도 5는 도 4의 LED 패키지의 변형예의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 렌즈를 구비한 LED 패키지의 분해 단면도이다.
도 7은 도 6의 LED 패키지가 조립된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7의 LED 패키지의 변형례의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
130 : LED 패키지 128 : 표면
132 : LED 렌즈 134 : 프레임
136 : LED 칩 138 : 코팅층
142 : 히트 싱크 슬러그 146 : 리드
149 : 삽입부 150 : 전반사체
152 : 턱 154 : 삽입홈
156 : 턱
본 발명은 LED 패키지를 이용한 직하형 백라이트 유니트(direct type back light unit)에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 LED 렌즈 커버 내부에 전반사를 위한 코팅층을 구비한 LED 패키지를 이용한 직하형 백라이트 유니트이다.
통상적으로, 평판표시장치(flat panel display)는 발광형과 수광형으로 분류되는데, 발광형으로는 음극선관(CRT), 전계 발광(Electro Luminescent;EL) 소자, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel;PDP) 등이 있고, 수광형으로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display;LCD) 등이 있다.
상기 LCD는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고 외부로부터 빛을 받아 화상을 형성하는 수광형 소자이므로, 별도의 광원, 예를 들면 이른바 백라이트를 설치하여 어두운 곳에서는 화상을 관찰할 수 있도록 하고 있다.
이러한 LCD용 백라이트는 광원의 설치 위치에 따라 직하형(direct type)과 에지(edge)형으로 구분되며, LED를 광원으로 하여 백색광을 생성하는 방법에는 적녹청(RGB) LED를 광학적으로 믹싱하여 백색광을 생성하는 RGB LED 방법과, 자외선 LED와 적녹청 형광체를 혼합하는 방법, 청색 LED와 황색 형광체를 혼합하는 바이너 리 컴플리멘터리(binary complimentary) 방식이 있다. LED 광원은 종래에 광원으로 사용되었던 CCFL에 비하여 응답시간이 상당히 빠를 뿐 아니라 수은과 같은 중금속을 함유하지 않고 완전 고체 소자이므로 친환경적이라는 장점이 있다. 특히 이중에서 RGB LED 방식의 경우 종래에 광원으로 사용되었던 CCFL 및 다른 LED 방식에 비하여 색표현 능력이 우수하여, 고품위의 LCD TV용 LED 백라이트에 채용되었다.
한편 도 1 및 2는 기판상에 다수 설치되어 빛을 측방향으로 발광하는 종래의 LED 패키지의 사시도이다. 여기서, 리드(46)에 전기적으로 연결되어 히트싱크 슬러그(42)상의 플레이트상에 설치된 LED 칩(36)에서 발광된 빛은 LED 칩을 매립하고 있는 LED 렌즈 수단(38)의 상부에 돌출된 접시 형상으로 형성된 반사부(32)에서 반사되며, 반사시에 외부와의 굴절률 차이에 의한 내부 전반사를 위해 임계각도 이상의 각으로 빛이 반사부(32)에 입사하면 LED 패키지(14)의 측방향으로 빛이 나가게 된다. 그러나, 이러한 종래의 LED 패키지에서는 LED 칩(36)에서 발생된 빛이 LED 렌즈 수단의 반사부(32)에서 반사될 때, 빛을 측방향으로 진행시키기 위해서는 빛이 전반사되도록 LED 렌즈 수단의 반사부(32)의 표면을 가공하여야 하였다.
뿐만 아니라, LED 칩(36)이 점광원이 아니고 어느 정도의 면적을 가진 면광원이므로 LED 칩의 임의의 지점에서 나온 빛마다 렌즈의 반사면에서의 임계각도가 달라지므로 LED 칩의 모든 지점을 모두 커버할 수 있는 입사각을 가지도록 설계하는 것은 상당히 곤란한 문제점이 있으며, 따라서, 빛의 진행경로(L)로 표시된 바와 같이, 상당량의 빛이 전반사되지 못하고 LED 패키지(14)의 측면이 아닌 전방으로 진행하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 LED를 광원으로 하는 백라이트에서 LED의 광경로의 측면으로 유도함에 있어서, 면광원인 LED 칩의 어느 지점에서 발생된 빛도 모두 전반사시켜서 측면으로 그 경로를 유도할 수 있는 LED 패키지를 구비한 백라이트 유니트를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 LED 칩에서 발생된 빛이 LED 렌즈를 통과한 후에는 전반사를 위한 제어가 어려운 문제를 극복하기 위하여 LED 칩에서 발생된 빛이 LED 렌즈를 통과하기 전에 전반사시키는 LED 패키지를 구비한 백라이트 유니트를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 LED 렌즈의 하측 표면에 전반사 코팅을 형성함에 있어서 코팅층이 형성되는 별도의 전반사체에 코팅층을 형성한 후에 LED 렌즈에 장착할 수 있는 구조를 가진 LED 패키지를 구비하는 백라이트 유니트를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유니트는,
기판상에 설치되어 빛을 생성하는 LED 칩; 및
상기 LED 칩에서 발생된 빛의 진행경로상에 위치되어 빛을 경로를 유도하는 LED 렌즈를 포함하는 LED 패키지를 구비한 백라이트 유니트로서,
상기 LED 칩에 대향하는 상기 LED 렌즈의 내측 표면에는 빛을 전반사하기 위한 코팅층이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 내측 표면은 상기 LED 칩 위에 이격되어 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내측 표면은 빛의 진행 경로 제어를 위한 형상을 구비한다.
특히, 상기 내측 표면은 돌출되어 있는 것이 바람직한데, 오목한 원뿔 형상으로 돌출되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유니트는,
기판상에 설치되어 빛을 생성하는 LED 칩; 및
상기 LED 칩에서 발생된 빛의 진행경로상에 위치되어 빛을 경로를 유도하는 LED 렌즈를 포함하는 LED 패키지를 구비한 백라이트 유니트로서,
상기 LED 칩에 대향하며 상기 LED 렌즈에 장착되는 별도의 전반사체를 포함하며, 상기 전반사체의 하측 표면에는 빛을 전반사하기 위한 코팅층이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하측 표면은 상기 LED 칩 위에 이격되어 위치된다.
또한, 상기 LED 렌즈는 전반사체가 장착될 삽입홈을 구비하며, 상기 전반사체의 상측은 상기 LED 렌즈의 삽입홈에 삽입 장착되는 삽입부를 구비하며, 상기 전반사체의 하측 표면은 빛의 진행 경로 제어를 위한 형상을 구비한다.
특히, 상기 하측 표면은 돌출되어 있는 것이 바람직한데, 오목한 원뿔 형상으로 돌출되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상기 코팅층은 Ag 또는 Al을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 코팅층은 접착력 증가를 위한 보조재료로서 Cr 또는 Mo를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 코팅층은 보호층을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 코팅층의 두께는 약 50 나노미터 이상인 것이 바람직하다.
한편, 상기 코팅층에 전반사 기능 및 일부 투과성을 동시에 부여하는 경우에, 상기 코팅층의 두께는 약 20 나노미터 내지 약 50 나노미터인 것이 바람직하다.
여기서, LED 칩이 공기중에 노출되는 것을 방지하기 위하여 상기 LED 칩은 보호층에 의해 매립되어 있다.
이때, 상기 보호층은 상기 LED 렌즈의 내측 표면과 상기 LED 칩 사이의 이격된 공간을 충진하여 형성되는데, 이러한 보호층은 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 보호층은 상기 LED 렌즈와 실질적으로 동일한 굴절률을 가지는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직하형 백라이트 유니트를 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 백라이트 유니트에 장착되는 LED 패키지의 사시도이며, 도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 취한 단면도이다. 백라이트 유니트에는 이러한 구조의 LED 패키지가 소정의 배열을 이루도록 복수개 설치된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, LED 패키지(130)는 LED 광원인 LED 칩(136)과 상기 LED 칩(136)의 측방향 및 상방향을 둘러싸서 LED 칩에서 발생된 빛의 진행경로를 제어하는 LED 렌즈(132)를 구비한다.
또한, LED 패키지 내부에는 LED 칩(136)에서 발생한 열을 배출하기 위하여 LED 칩(136)은 플레이트(144)를 통하여 히트싱크 슬러그(142)와 열적으로 접촉되어 있으며, LED 칩(136)의 구동신호와 이에 소요되는 전원은 외부의 전원으로부터 리드(146)를 통하여 LED 칩(136)에 전달된다.
한편, LED 칩(136)이 공기중에 직접 노출되는 것을 방지하기 위하여 상기 LED칩(136)은 보호층(160)에 의해 매립되어 보호되어 있다. 이러한 호보층은 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, LED 패키지(130)의 LED 칩(136)에서 발생한 빛은 LED 렌즈(132)를 통과하여 LED 패키지를 출사하게 된다. 여기서, 상기 LED 렌즈(132)는 빛의 적절한 반사 각도와 진행 경로를 유도하기 위하여 소정의 형상을 가진 내측의 표면(128)을 구비한다. 도 4에서는 LED 렌즈의 내측 표면이 LED 칩(136)을 향하여 돌출된 형상의 LED 렌즈가 도시되고 있다. 여기서, LED 렌즈(132)의 내측 표면은 LED 칩(136) 상에 이격되어 형성되도록 LED 칩과의 사이에 소정의 공간을 가진다. 상기 LED 렌즈(132)의 내측 표면은 빛의 경로를 제어하기 위하여 오목한 원뿔 형상으로 돌출되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 LED 렌즈(132)의 내측 표면의 윤곽은 이에 한정되지 않으며, 제어하고자 하는 빛의 경로에 따라 다양한 윤곽으로 설계될 수 있다.
한편, 내측으로 돌출된 상기 내측 표면(128)상에는 LED 칩에서 발생된 빛을 전반사하기 위한 코팅층(138)이 소정의 두께로 형성된다. 따라서, 돌출된 내측 표면(128)에서 LED 칩에 의해 만들어진 빛의 진행경로가 1차적으로 제어되게 된다.
이 때, 종래의 LED 패키지에서는 LED 렌즈와 공기의 매질간의 특성 차이에 따른 전반사의 임계 각도를 이용하여 빛의 진행 경로를 제어하였다. 그러나 본 발명에서는 전반사가 일어나도록 임계각도를 고려하여 설계할 필요없이 LED 렌즈(132)의 하측 표면(128)에 임계각과는 무관하게 전반사를 일으키는 코팅층(138)을 형성한다.
따라서, LED 칩(136)에서 발생된 빛이 LED 렌즈에서 반사되거나 굴절될 때, 빛의 진행 경로에 따른 표면(128)의 윤곽만 고려되면 되고, 굳이 렌즈의 재료의 종류에 따라 전반사가 일어나도록 임계각도에 맞추어 표면을 가공할 필요는 없다.
상기 LED 렌즈는 폴리 메틸 메타 아크릴레이트(PMMA), PC, 또는 실리콘이나 유리와 같은 높은 광투과성을 나타내는 투명한 광학 재료중에서 선택된 재료로 형성된다.
또한 상기 코팅층(138)은 도면에 상세히 도시되지는 않았으나, 주재료로서 Ag 또는 Al 등과 같은 통상적인 반사 코팅 재료를 포함한다. 또한 이러한 주재료는 LED 렌즈(132)상에 접착하기 위하여 주재료와 LED 렌즈 사이에는 Cr, Mo 등과 같은 코팅막 접착력 증가를 위한 보조 재료가 개재된다. 또한, LED 렌즈(132)의 내측 표면(128)에 형성된 코팅층(138)을 보호하기 위하여 SiO2, SiO 등의 실리케이트 세라믹 및 파라린(paralyne)등의 고분자형 보호층 재료가 사용되어 코팅층을 이 루게 된다.
상기 LED 렌즈(138)의 내측 표면(128)에 형성되는 코팅층(138)의 두께는 코팅층이 전반사 기능을 하는 경우 코팅층의 두께는 약 50 나노미터의 이상인 것이 바람직하다. 또한 코팅층에 전반사 기능 및 일부 투과성을 동시에 부여하는 경우, 코팅층이 너무 두꺼우면 LED 패키지의 상부로 출사될 필요성이 있는 빛이 전혀 출사하지 못하게 되고 너무 얇으면 완전투과상태가 되므로, 이 경우 상기 코팅층의 두께는 약 20 나노미터 내지 약 50 나노미터인 것이 바람직하다.
따라서, LED 칩(136)에서 생성된 빛은 LED 렌즈(132)에서 그 경로가 제어되면서 LED 렌즈의 표면(128)상에 형성된 코팅층(138)에서 전반사 각도와는 무관하게 반사되어 LED 패키지(130)의 측면으로 빛이 진행하게 된다. 이러한 구조에서 코팅층(138) 자체의 전반사 성질에 의해 빛이 전반사 되므로 LED 렌즈의 곡면 형상이나 재료의 선택과는 무관하게 전반사가 일어나게 된다. 즉, 스넬의 법칙에 따른 입사각을 고려할 필요없이 전반사가 일어나게 되는데, 마치 이러한 원리는 거울에 의해 빛이 무조건 전반사되는 것과 같다.
전술한 바와 같은 구조의 LED 패키지에 의할 경우, LED 칩(136)에서 발생된 빛은 LED 칩(136)을 둘러싸고 있는 LED 렌즈(132)의 내측 표면(128)에 형성된 코팅층(138)에서 전반사되어 LED 패키지(130)의 상측방향이 아닌 측면 방향으로 진행하게 되며, 추가적으로 LED 렌즈(132)의 측부에서 굴절하게 되어 정확한 경로 제어가 이루어진다.
이와 같이 측방향으로 빛을 진행시키는 LED 패키지들이 복수개 모여서 빛 을 혼합하여 소정의 색상과 특징을 가진 백라이트를 형성하게 되고 그 빛을 백라이트의 전방으로 출사시켜 디스플레이 장치의 백라이트 유니트를 이루게 된다.
도 4을 참조하면, LED 칩(136)에서 발생된 빛이 코팅층(138)에서 전반사되어 그 경로(L)가 제어되는 상태가 도시된다.
도 5를 참조하면, 도 4의 LED 패키지의 변형례의 단면이 도시되고 있다. 도 4와 동일한 구조에 대한 설명을 생략하고, 그 차이점만을 설명하면, LED 칩(136)이 공기에 노출되는 것을 방지하기 위하여, LED 렌즈(132)의 내측 표면과 LED 칩(136) 사이의 이격된 공간이 보호층(160')으로 충진된다. 이 경우, LEd 칩에서 발광된 빛의 경로로 볼 때 비슷한 굴절률 등의 광학적 특성을 가지는 실린콘 수지 또는 에폭시 수지의 충진층과 PMMA 또는 PC로 구성된 LED 렌즈의 구조물이 광학적으로 연속성을 유지하기 때문에 빛의 방출 효율이 크게 저하되지는 않는다.
도 6 및 도 7은 도 4의 LED 패키지와는 다른 LED 패키지 구조를 가진 제 2 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이다. 도 4에서 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 표시하였으며, 이에 대해서는 반복적인 설명은 생략한다.
LED 렌즈의 표면에 전반사 코팅층을 형성하는 작업은 매우 정밀한 작업이다. 특히, 코팅층이 형성될 특정부위가 코팅 작업을 수행하기에 용이하지 않은 경우, 한정된 영역에만 코팅층을 형성하는 데는 많은 시간이 비용이 소요된다.
도 6에 따르면, LED 렌즈의 표면에 코팅층을 형성함에 있어서 코팅층 형성작업이 훨씬 용이하면서 코팅층의 형성위치가 더욱 정확한 LED 패키지가 도시된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지를 구비한 백라이트 유니트는, 기판상에 설치되어 빛을 생성하는 LED 칩(136)과, 상기 LED 칩(136)에서 발생된 빛의 진행경로상에 위치되어 빛을 경로를 유도하는 LED 렌즈(132)를 포함하는 LED 패키지(130)를 구비한 백라이트 유니트로서, 상기 백라이트 유니트는 상기 LED 칩(136)에 대향하며 상기 LED 렌즈(132)에 장착되는 별도의 전반사체(150)를 포함하며, 상기 전반사체(150)의 하측 표면에는 빛을 전반사하기 위한 코팅층(138)이 구비되어 있다.
또한, LED 패키지 내부에는 LED 칩(136)에서 발생한 열을 배출하기 위하여 LED 칩(136)은 플레이트(144)를 통하여 히트싱크 슬러그(142)와 열적으로 접촉되어 있으며, LED 칩(136)의 구동신호와 이에 소요되는 전원은 외부의 전원으로부터 리드(146)를 통하여 LED 칩(136)에 전달된다.
한편, LED 칩(136)이 공기중에 직접 노출되는 것을 방지하기 위하여 상기 LED칩(136)은 보호층(160)에 의해 매립되어 보호되어 있다. 이러한 호보층은 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 그 하측 표면에 코팅층(138)이 형성되어 있는 전반사체(150)는 LED렌즈(132)와는 별개의 부품이다. 따라서, 전반사체는 LED 렌즈의 가공 작업과는 별개로 가공 형성되어 하측 표면(128)에 전반사를 위한 코팅층(138)이 형성된 후 LED 렌즈(132)의 소정의 위치에 장착된다.
전반사체는 LED렌즈(132)의 소정의 위치에 장착되므로 사전에 LED렌즈에 장착될 수 있는 형상으로 가공된다. 그 다음으로 전반사체에 코팅층을 형성하는 작 업 단계에서는 전반사체의 하측 표면(128)이 위로 향하게 된 상태에서 그 위에 코팅층이 형성된다. 그 후에 코팅층 형성 작업이 종료되면 코팅층이 형성된 전반사체는 LED렌즈의 소정의 위치에 고정되어 장착된다.
도 6을 참조하면, LED 렌즈(132)에 전반사체(150)를 장착하는 방법으로서 끼워맞춤에 의한 방법이 도시되고 있다. 따라서, LED 칩(136)에서 발생된 빛의 진행 경로상에 전반사체가 위치될 수 있도록 LED 렌즈(132)의 소정의 위치에는 삽입홈(154)이 가공된다. 상기 전반사체(150)의 상측에는 상기 LED 렌즈(132)의 삽입홈(154)에 삽입 장착되는 삽입부(149)가 형성되며, 상기 LED 렌즈(132)의 상기 삽입홈(154)과 상기 전반사체(150)의 삽입부(149)는 서로 상보적인 형상을 가지게 되어 삽입부가 삽입홈에 끼워맞추어져서 장착되게 된다. 여기서, 전반사체를 LED 렌즈에 장착하는 방법은 끼워맞춤에 한정되지는 않으며, 빛의 진행 경로 및 투과성을 저하하지 않는 범위내에서 다른 장착방법이 사용될 수도 있다.
한편, 전반사체(150)는 LED 칩(136)에 대응하여 정렬된 위치에 장착된다.
상기와 같은 삽입홈(154)과 삽입부(149)의 결합에 의해 전반사체(150)가 LED 렌즈(132)의 내측에 장착되는 위치는 LED 칩(136)으로부터 소정의 간격으로 이격된 상부에 위치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전반사체(150)의 하측 표면(128)은 빛의 진행 경로를 제어하기 위하여 소정의 윤곽을 가진다. 즉, 전반사체의 하측 표면의 윤곽에 따라 빛이 반사되어 진행하게 되므로 그 각도를 정밀하게 가공하여 빛을 소정의 방향으로 제어할 수 있다. 다만, 종래 기술과 다른 점으로서, 전반사체(150)의 하측 표면에 전 반사를 위한 코팅층(138)이 형성되므로 빛을 전반사하기 위한 임계각을 고려하여 하측 표면(128)의 윤곽을 가공할 필요는 없다. 왜냐하면, 코팅층(138)에 의해 전반사가 일어나기 때문에 스넬의 법칙에 따라 전반사를 위함 임계각을 조절할 필요가 없기 때문이다.
이리하여, 코팅층(138)이 그 하측 표면(128)에 형성된 전반사체(150)가 LED 렌즈(132)의 삽입홈(154)에 끼워 맞춰지게 되는데, 이때, LED 렌즈의 삽입홈(154)의 주변부에는 단차가 형성되도록 턱(156)이 형성되고, 이에 상보적인 형상으로 전반사체(150)의 상측의 삽입부(149)의 주위에도 턱(152)이 형성되어, 전반사체(150)의 삽입부(149)가 LED렌즈(132)의 삽입홈(154)에 삽입되어 소정의 위치에 다다르게 되면 턱(152, 156)의 결합에 의해 전반사체(150)의 장착 위치가 결정된다.
도 6에 도시된 바와 같이, LED 렌즈(132)에 전반사체(150)가 장착되면, 상기 LED 렌즈는 LED 칩(136)을 둘러싸도록 그 위에 위치되어 LED 패키지를 구성하게 된다.
도 7에는 전반사체(150)가 LED 렌즈(132)에 장착된 상태에서 LED 패키지가 완전히 조립된 상태에서의 수직 단면도이다.
도 7에 도시된 LED패키지의 경우, 도 4에 도시된 LED 패키지와 비교하여 LED 패키지(130)의 내부 구조는 전체적으로 동일하다. 다만, 양 실시예간에 차이점을 든다면, 도 4의 실시예에서는 LED렌즈에서 코팅층이 형성되는 표면이 LED 렌즈와 일체로 형성되어 있는 반면에, 도 7의 실시예에서는 LED 렌즈에서 코팅층의 형성되는 표면이 LED 렌즈와는 별도의 부품이지만 LED 렌즈의 소정의 위치에 장착된 전반 사체의 하부 표면인 점에서 차이가 있다.
도 7을 참조하면, LED 칩(136)에서 발생된 빛은 전반사체(150)의 하부 표면(128)에 형성된 전반사체(138)에서 전반사되어 소정의 광경로(L)를 따라 측방향으로 나아가게 된다.
여기서, 상기 LED 렌즈는 폴리 메틸 메타 아크릴레이트(PMMA), PC, 또는 실리콘이나 유리와 같은 높은 광투과성을 나타내는 투명한 광학 재료중에서 선택된 재료로 형성된다.
또한 상기 코팅층(138)은 도면에 상세히 도시되지는 않았으나, 주재료로서 Ag 또는 Al 등과 같은 통상적인 반사 코팅 재료를 포함한다. 또한 이러한 주재료는 LED 렌즈(132)상에 접착하기 위하여 주재료와 LED 렌즈 사이에는 Cr, Mo 등과 같은 코팅막 접착력 증가를 위한 보조 재료가 개재된다. 또한, LED 렌즈(132)의 내측 표면(128)에 형성된 코팅층(138)을 보호하기 위하여 SiO2, SiO 등의 실리케이트 세라믹 및 파라린(paralyne)등의 고분자형 보호층 재료가 사용되어 코팅층을 이루게 된다.
상기 LED 렌즈(138)의 하부 표면(128)에 형성되는 코팅층(138)의 두께는 코팅층이 전반사 기능을 하는 경우 코팅층의 두께는 약 50 나노미터의 이상인 것이 바람직하다. 또한 코팅층에 전반사 기능 및 일부 투과성을 동시에 부여하는 경우, 코팅층이 너무 두꺼우면 LED 패키지의 상부로 출사될 필요성이 있는 빛이 전혀 출사하지 못하게 되고 너무 얇으면 완전투과상태가 되므로, 이 경우 상기 코팅층의 두께는 약 20 나노미터 내지 약 50 나노미터인 것이 바람직하다.
따라서, LED 칩(136)에서 생성된 빛은 LED 렌즈(132)에서 그 경로가 제어되면서 LED 렌즈에 장착되는 전반사체(150)의 하부 표면(128)상에 형성된 코팅층(138)에서 전반사 각도와는 무관하게 반사되어 LED 패키지(130)의 측면으로 빛이 진행하게 된다. 이러한 구조에서 코팅층(138) 자체의 전반사 성질에 의해 빛이 전반사 되므로 LED 렌즈의 곡면 형상이나 재료의 선택과는 무관하게 전반사가 일어나게 된다.
전술한 바와 같은 구조의 LED 패키지에 의할 경우, LED 칩(136)에서 발생된 빛은 LED 칩(136)을 둘러싸고 있는 LED 렌즈(132)에 장착된 전반사체(150)의 하부 표면(128)에 형성된 코팅층(138)에서 전반사되어 LED 패키지(130)의 상측방향이 아닌 측면 방향으로 진행하게 되며, 추가적으로 LED 렌즈(132)의 측부에서 굴절하게 되어 정확한 경로 제어가 이루어진다.
이와 같이 측방향으로 빛을 진행시키는 LED 패키지들이 복수개 모여서 빛을 혼합하여 소정의 색상과 특정을 백라이트를 형성하게 되고 그 빛을 백라이트의 전방으로 출사시켜 디스플레이 장치의 백라이트 유니트를 이루게 된다.
도 8을 참조하면, 도 7의 LED 패키지의 변형례의 단면이 도시되고 있다. 도 7과 동일한 구조에 대한 설명을 생략하고, 그 차이점만을 설명하면, LED 칩(136)이 공기에 노출되는 것을 방지하기 위하여, LED 렌즈(132)의 내측 표면과 LED 칩(136) 사이의 이격된 공간이 보호층(160')으로 충진된다. 이 경우, LED 칩에서 발광된 빛의 경로로 볼 때 비슷한 굴절률 등의 광학적 특성을 가지는 실린콘 수지 또는 에폭시 수지의 충진층과 PMMA 또는 PC로 구성된 LED 렌즈의 구조물이 광 학적으로 연속성을 유지하기 때문에 빛의 방출 효율이 크게 저하되지는 않는다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 구조의 직하형 백라이트 유니트에 의하면 아래와 같은 효과를 달성할 수 있다.
첫째, LED 광경로를 제어함에 있어서, 제어하고자 하는 경로를 벗어나는 빛을 최소화할 수 있다.
둘째, LED 칩의 발광 면적에 관계없이 빛을 모두 전반사시켜서 측면으로 빛을 유도할 수 있다.
셋째, LED 패키지에 전반사 코팅층을 간편하게 형성할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 기판상에 설치되어 빛을 생성하는 LED 칩; 및
    상기 LED 칩에서 발생된 빛의 진행경로상에 위치되어 빛을 경로를 유도하는 LED 렌즈를 포함하는 LED 패키지를 구비한 백라이트 유니트에 있어서,
    상기 LED 칩에 대향하는 상기 LED 렌즈의 내측 표면에는 빛을 전반사하기 위한 코팅층이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 표면은 상기 LED 칩 위에 이격되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 표면은 빛의 진행 경로 제어를 위한 형상을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 내측 표면은 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 내측 표면은 오목한 원뿔 형상으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  6. 기판상에 설치되어 빛을 생성하는 LED 칩; 및
    상기 LED 칩에서 발생된 빛의 진행경로상에 위치되어 빛을 경로를 유도하는 LED 렌즈를 포함하는 LED 패키지를 구비한 백라이트 유니트에 있어서,
    상기 LED 칩에 대향하며 상기 LED 렌즈의 내측에 장착되는 별도의 전반사체를 포함하며, 상기 전반사체의 하측 표면에는 빛을 전반사하기 위한 코팅층이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하측 표면은 상기 LED 칩 위에 이격되어 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 LED 렌즈는 전반사체가 장착될 삽입홈을 구비하며, 상기 전반사체의 상측은 상기 LED 렌즈의 삽입홈에 삽입 장착되는 삽입부를 구비하며, 상기 전반사체의 하측 표면은 빛의 진행 경로 제어를 위한 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하측 표면은 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하측 표면은 오목한 원뿔 형상으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  11. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 코팅층은 Ag 또는 Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 코팅층은 접착력 증가를 위한 보조재료로서 Cr 또는 Mo를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 코팅층은 보호층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 코팅층의 두께는 약 50 나노미터 이상인 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 코팅층에 전반사 기능 및 일부 투과성을 동시에 부여하는 경우에, 상기 코팅층의 두께는 약 20 나노미터 내지 약 50 나노미터인 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  16. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 LED 칩이 공기중에 노출되는 것을 방지하기 위하여 상기 LED 칩은 보호층에 의해 매립되어 있는 것을 특징으로하는 백라이트 유니트.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 LED 렌즈의 내측 표면과 상기 LED 칩 사이의 이격된 공간을 충진하여 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 보호층은 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 LED 렌즈와 실질적으로 동일한 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
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