KR100780223B1

KR100780223B1 - 색 얼룩 향상을 위한 ｌｅｄ 면 광원 및 이를 구비하는ｌｃｄ 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR100780223B1
Application number: KR1020060002842A
Authority: KR
Inventors: 이현호; 권재욱; 박명보; 윤형원; 양윤착
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-11-27
Also published as: NL2000416C2; TW200732789A; CN101000125A; KR20070074825A; JP2007188885A; TWI356948B; JP4499749B2; NL2000416A1; US20070159851A1

Abstract

색 얼룩 현상을 제거하고, 사용 LED 수를 감소시켜 저가로 제품을 생산할 수 있는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원 및 이를 구비하는 ＬＣＤ 백라이트 유닛이 제공된다.

본 발명은 G,R,B LED 소자들이 삼각형으로 배치된 다수의 클러스터들을 갖추고, 상기 클러스터들의 제1 방향을 따라서 상기 제1 방향을 중심으로 차례로 반전 배치된 제1 배열; 및 상기 G,R,B LED 소자들이 삼각형으로 배치된 다수의 클러스터들을 갖추고, 상기 클러스터들의 제2 방향을 따라서 상기 제2 방향을 중심으로 차례로 반전 배치된 제2 배열;을 포함하고, 상기 제1 배열과 제2 배열은 서로 직교하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원과 이를 이용한 ＬＣＤ 백라이트 유닛을 제공한다.

본 발명에 의하면, 색 얼룩 현상을 제거하여 균일한 백색광을 생성할 수 있고, 면 광원의 단위 면적당 사용 LED 수를 감소시켜 저가로 제품을 생산할 수 있는 효과를 얻는다.

색 얼룩 현상, LED, 면 광원, ＬＣＤ 백라이트 유닛, 클러스터, 백색 광

Description

색 얼룩 향상을 위한 ＬＥＤ 면 광원 및 이를 구비하는 ＬＣＤ 백라이트 유닛{PLANE LIGHT SOURCE USING LEDS TO IMPROVE COLOR STAIN CHARACTERISTIC AND LCD BACKLIGHT UNIT COMPRISING THE SAME}

도 1의 (a)는 종래의 면 광원에 사용된 LED 매트릭스의 배치를 도시한 개략도,

(b)는 (a)에 도시된 LED 매트릭스를 채용한 면 광원의 LED 배치를 도시한 개략도.

도 2는 종래의 기술에 따른 면 광원의 LED를 도시한 배치도.

도 3은 종래의 기술에 따른 R,G,G,B 소자 배열을 갖는 면 광원의 LED 를 도시한 배치도.

도 4는 종래의 기술에 따른 R,G,G,B 소자 배열을 갖는 면 광원을 이용하여 얻어진 ＬＣＤ 백라이트 유닛의 색 얼룩 및 백색 광 현상을 도시한 사진.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 삼각 클러스터 구조의 LED 소자 배열을 갖는 LED 면 광원의 구조를 도시한 배치도.

도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원을 이용하여 얻어진 ＬＣＤ 백라이트 유닛의 색 얼룩 및 백색 광 현상을 도시한 사진.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 삼각 클러스터 구조의 LED 소자 배열을 갖는 LED 면 광원의 구조를 도시한 배치도.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원을 이용하여 얻어진 ＬＣＤ 백라이트 유닛의 색 얼룩 및 백색 광 현상을 도시한 사진.

도 9는 본 발명에 따른 LED 면 광원에서 클러스터 사이의 피치 간격과 확산 시트 높이와의 상관 관계를 나타낸 설명도.

도 10은 본 발명에 따른 LED 면 광원을 적용하여 얻은 ＬＣＤ 백라이트 유닛을 도시한 분해도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,1'.... 본 발명에 따른 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원

10,10'.... 클러스터 20,20'.... 제1 배열

30,30'.... 제2 배열 θ1,θ2,θ3.... 모서리 각

100... 본 발명의 ＬＣＤ 백라이트 유닛 110.... LCD 패널

114.... 집광 시트 116....확산시트

151.... 기판 152.... LED

154.... 측벽 156.... 반사 층

200.... 종래의 면 광원 205.... 종래의 LED 매트릭스

211,212.... 종래의 광원 에지 부 300.... 종래의 면 광원

310,320,330,340.... 종래의 광원 열 315.... 중첩 영역

400.... 종래의 면 광원 410.... 제1 LED 배열

420.... 제2 LED 배열

D.... 클러스터 사이의 피치 간격

H.... 반사 판으로부터 확산시트까지의 높이

본 발명은 발광 다이오드(이하, LED라 함)를 이용하고 색 얼룩 특성을 향상시키기 위한 면 광원 및 이를 구비한 액정표시장치(이하, LCD라 함) 백라이트 유닛(backlight unit)에 관한 것으로, 보다 상세히는 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발광하는 LED들을 삼각형으로 클러스터(cluster)로 배치하되, 평면상에서 차례로 반전하도록 배치하여 색 얼룩 현상을 제거하고, 사용 LED 수를 감소시켜 저가로 제품을 생산할 수 있는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원 및 이를 구비하는 ＬＣＤ 백라이트 유닛에 관한 것이다.

종래의 LCD의 백라이트의 광원으로 사용된 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL, 이하 CCFL이라 함)은 수은 가스를 사용하므로 환경 오염을 유발할 수 있고, 응답속도가 느리며, 색 재현성이 낮을 뿐만 아니라 LCD 패널의 경박단소화에 적절하지 못한 단점을 가졌다.

이에 비해 LED들은 친환경적이며, 응답속도가 수 나노 초로 고속 응답이 가 능하여 비디오 신호 스트림에 효과적이고, 임펄시브(Impulsive) 구동이 가능하며, 색재현성이 100% 이상이고 적색, 녹색, 청색 LED의 광량을 조정하여 휘도, 색 온도 등을 임의로 변경할 수 있을 뿐만 아니라, LCD 패널의 경박단소화에 적합한 장점들을 가지므로, 최근 LCD 패널 등의 백라이트용 광원으로 적극적으로 채용되고 있는 실정이다.

이와 같이 LED를 채용한 LCD 백라이트는, 광원의 위치에 따라 에지 형 백라이트와 직하 형 백라이트로 구분할 수 있다. 상기 에지 형 백라이트는 가로 길이가 긴 바(bar) 형태의 광원이 측면에 위치하여 도광판을 이용하여 LCD 패널의 전면으로 빛을 조사하는 방식을 채택한 것이며, 상기 직하 형은 LCD 패널의 하부에 위치하며 LCD 패널과 거의 동일한 면적을 갖는 면 광원으로부터 직접 LCD 패널의 전면으로 빛을 조사하는 방식을 채택한 것이다.

종래의 직하 형 LCD 패널에 사용되는 면 광원은 적색, 녹색, 청색의 광을 혼합하여 백색 광을 생성하기 위해, 도 1의 (a)에 도시한 것과 같이, 일 대각선 방향으로 적색 및 청색 LED가 배치되고, 타 대각선 방향으로 두 개의 녹색 LED가 배치된 2×2 LED 매트릭스(205)를 종횡으로 복수 개 배열한 면 광원(200)을 채용하였다.

참조 도면에서 부호 'R'은 적색 광을 방출하는 적색 LED를 나타내고, 부호 'G'는 녹색 광을 방출하는 녹색 LED를 나타내며, 부호 'B'는 청색 광을 방출하는 청색 LED를 나타낸다. 일반적으로 백색 광을 생성하기 위해서 두 개의 녹색 LED와 하나의 적색 LED 및 청색 LED가 채용된다.

상기와 같이 LED 매트릭스(205)를 종횡으로 복수 개 배열한 종래 면 광원(200)의 LED 배치가 도 1의 (b)에 도시되어 있다. 도 1의 (b)에 도시된 것과 같은 LED 배치에서 면 광원(200)의 중심부에서 비교적 적색, 녹색, 청색 광의 혼합이 원활하게 이루어져 균일한 백색광을 생성할 수 있으나, 광원의 사방 에지 부(211)(212)에서 청색 또는 적색 LED가 적절하게 배치되지 못하는 구조를 가지므로, 적색 또는 청색을 띄는 광이 방출된다.

즉 도 1의 (b)에서, 도면 부호 '(211)'으로 표시한 에지 부에서 적색 LED(R)와 녹색 LED(G)만 번갈아서 배치되고 청색 LED(B)가 배치되지 못하므로 적색을 띄는(reddish) 광을 방출하게 되고, 도면 부호 '(212)'로 표시한 에지 부에서 청색 LED(B)와 녹색 LED(G)만 번갈아 배치되고 적색 LED(R)가 배치되지 못하므로 청색을 띄는(bluish) 광을 방출하게 된다.

따라서 종래의 LED 배치를 채용한 면 광원(200)은 그 에지 부(211)(212)에서 균일한 백색광을 방출하지 못하는 문제점을 갖는다.

도 2에는 이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 다른 실시형태에 따른 면 광원(300)의 LED 배치를 도시한 개략도이다. 도 2에 도시된 실시형태에 따른 면 광원(300)이 갖는 클러스터 구조는, 제1 열(310)에 상기 복수 개의 LED가 청색, 녹 색, 녹색, 적색의 순서대로 일렬로 반복하여 배치되고, 상기 제1 열(310)에 이웃한 제2 열(320)에 상기 복수 개의 LED가 녹색,적색,청색,녹색의 순서대로 일렬로 배치되며, 그 다음 제3 열(330)에 녹색,청색,적색,녹색의 열이 배치되고, 그 다음 제4 열(340)에 적색,녹색,녹색,청색이 배치되는 클러스터 구조를 갖는 것이며, 이러한 구조가 반복되는 것이다.

이와 같은, 클러스터 구조의 종래의 면 광원(300)에서, 어느 정도 에지 부(311)(312)에서 녹색,적색,청색,녹색의 LED들이 구비되어 균일한 백색광을 얻을 수는 있었지만, 면 광원(300)의 중앙에서 4개의 녹색 LED들이 겹치는 영역(315)이 존재하고, 이러한 영역(315)에서 녹색 광이 강하게 되어 색 얼룩이 발생되는 문제점을 일으키는 것이었다.

상기와 같은 종래의 클러스터 배열을 갖는 면 광원(300)은 광 시뮬레이션을 실행한 결과, 녹색이 강하게 분포하고 이러한 녹색 광은 인간이 민감하게 느껴서 면 광원 상에 색 얼룩을 남기는 것이다.

따라서, 이와 같은 종래의 면 광원(300)과 이를 채용한 LCD용 백라이트 유닛의 경우, 색 얼룩이 존재하여 바람직한 백색광의 균일한 분포를 얻을 수 없는 문제점을 갖는다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 본 발명의 출원인은 대한민국 특허출원 제2005-62297호에서 이와 같은 색 얼룩의 문제점을 해소하였다.

이와 같은 본 발명의 출원인에 의한 종래 기술은 도 3에 도시된 바와 같이, 인접한 2개의 녹색 LED들과, 이에 인접하여 하나의 적색 LED와 청색 LED들을 차례로 배치한 제1 LED 배열(410) 및 인접한 2개의 녹색 LED들과, 이에 인접하여 하나의 청색 LED와 적색 LED들을 차례로 배치한 제2 LED 배열(420)들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 LED 배열(410)(420)들은 임의의 행 또는 열로 배치되며, 상기 제1 및 제2 LED 배열(410)(420)들은 2개의 녹색 LED들을 에워 싸는 LED들이 적색 또는 청색 LED로 이루어진 면 광원(400)을 제공하고 있다.

상기와 같은 종래의 면 광원(400)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발광하는 LED들을 배치하되, 2개의 녹색 LED들을 에워 싸는 LED들이 적색 또는 청색 LED로 이루어지도록 함으로써, 면 광원(400)의 에지 부에서도 중심부와 거의 색 얼룩이 없는 균일한 백색광을 생성할 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다. 또한 이와 같은 종래의 기술은 면 광원(400)으로부터 방출되는 백색광이 인간의 색감지도와 유사하여 색 얼룩이 적게 보이게 하여 균일한 백색광을 얻을 수 있는 것이다.

그렇지만 상기와 같은 종래의 기술은 인접한 2개의 녹색 LED들과, 이에 인접하여 하나의 적색 LED와 청색 LED들을 배치한 클러스터들, 즉 4개의 B,G,G,R 소자들을 하나의 단위 유닛으로 하는 것이기 때문에, 면 광원(400)의 단위 면적당 필요한 LED 수가 많은 것이었다. 따라서 이와 같은 종래의 기술은 저가의 면 광원을 구현하고자 하는 측면에서 개선의 여지가 있는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서 그 목적은,색 얼룩 현상을 제거하여 균일한 백색광을 생성할 수 있는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원 및 이를 구비하는 ＬＣＤ 백라이트 유닛을 제공한다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 면 광원의 단위 면적당 사용 LED 수를 감소시켜 저가로 제품을 생산할 수 있으면서 우수한 백색 광을 얻을 수 있는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원 및 이를 구비하는 ＬＣＤ 백라이트 유닛을 제공한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,

복수 개의 G,R,B LED 소자들이 행과 열로 배열된 면 광원에 있어서,

상기 G,R,B LED 소자들이 삼각형으로 배치된 다수의 클러스터들을 갖추고, 상기 클러스터들의 제1 방향을 따라서 상기 제1 방향을 중심으로 차례로 반전 배치된 제1 배열; 및

상기 G,R,B LED 소자들이 삼각형으로 배치된 다수의 클러스터들을 갖추고, 상기 클러스터들의 제2 방향을 따라서 상기 제2 방향을 중심으로 차례로 반전 배치된 제2 배열;을 포함하고,

상기 제1 배열과 제2 배열은 서로 직교하는 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원을 제공한다.

그리고 본 발명은 상기 각각의 클러스터들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각들이 서로 동일하게 형성된 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 각각의 클러스터들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각들이 서로 다르게 형성된 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원을 제공한다.

그리고, 본 발명은 상기 각각의 클러스터들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각의 2개가 서로 동일하게 형성된 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원을 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는, 상기 각각의 클러스터들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각들이 인접한 클러스터의 모서리 각들에 대응하여 동일하게 형성된 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는, 상기 클러스터 사이의 피치 간격은 ＬＣＤ 백라이트 유닛을 구성하는 경우, 반사 판으로부터 확산시트까지의 높이에 대해 D≤2H 의 범위를 갖는 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원을 제공 한다.

또한 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,

LCD 패널에 부착된 ＬＣＤ 백라이트 유닛에 있어서,

G,R,B LED 소자들이 삼각형으로 배치된 다수의 클러스터들을 갖추고, 상기 클러스터들의 제1 방향을 따라서 상기 제1 방향을 중심으로 차례로 반전 배치된 제1 배열 및 상기 G,R,B LED 소자들이 삼각형으로 배치된 다수의 클러스터들을 갖추고, 상기 클러스터들의 제2 방향을 따라서 상기 제2 방향을 중심으로 차례로 반전 배치된 제2 배열을 포함하고, 상기 제1 배열과 제2 배열은 서로 직교하는 면 광원;

상기 면 광원으로부터 입사된 광을 균일하게 확산시키는 확산시트; 및

상기 확산시트로부터 확산된 광을 집광하는 집광 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 백라이트 유닛을 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원(1)은 도 5에 도시된 바와 같이, G,R,B LED 소자들이 삼각형으로 배치된 다수의 클러스터(10) 들을 갖추고, 상기 클러스터(10)들의 제1 방향을 따라서 상기 제1 방향을 중심으로 차례로 반전 배치된 제1 배열(20)을 갖는다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 X 축을 제1 방향이라 가정하고, Y축을 제2 방 향이라 가정한다.

이와 같은 경우 제1 배열(20)에 위치된 다수의 클러스터(10) 들은 X 축의 제1 방향을 따라서 제1 방향을 중심으로 상하로 반전된 배치 구조를 갖는다.

따라서 도 4의 제1 배열(20)에서 첫 번째 클러스터(10)에 위치된 G,R,B LED 소자들이 상부측에 G 소자가 위치되고, 하부 측에 R과 B의 소자들이 위치된 구조라면, 두 번째의 클러스터(10)에 위치된 G,R,B LED 소자들은 상부 측에 R과 B의 소자들이 위치되고, 하부 측에 G 소자가 위치된다. 그리고 세 번째의 클러스터(10)에 위치된 G,R,B LED 소자들은 상부 측에 G 소자가 위치되고, 하부 측에 R과 B의 소자들이 위치하며, 네 번째의 클러스터(10)에 위치된 G,R,B LED 소자들은 두 번째와 마찬가지로 상부 측에 R과 B의 소자들이 위치되고, 하부 측에 G 소자가 위치된다

그리고, 상기와 같은 제1 배열(20)에 대하여 직교하도록 배치된 제2 배열(30)은 상기 제1 배열(20)과 마찬가지로 상기 G,R,B LED 소자들이 삼각형으로 배치된 다수의 클러스터(10)들을 갖추고, 상기 클러스터(10)들의 제2 방향을 따라서 상기 제2 방향을 중심으로 차례로 반전 배치된 구조를 갖는다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 Y 축을 제2 방향이라 가정한 경우, 제2 배열(30)에 위치된 다수의 클러스터(10)들은 Y 축의 제2 방향을 따라서 제2 방향을 중심으로 좌우로 반전된 배치 구조를 갖는다.

따라서 도 5의 제2 배열(30)에서 첫 번째 클러스터(10)에 위치된 G,R,B LED 소자들이 상부측에 G 소자가 위치되고, 하부 측에서 좌측에 R 소자가 위치되고 우측에 B 소자들이 위치된 구조라면, 두 번째의 클러스터(10)에 위치된 G,R,B LED 소자들은 상부 측에 역시 G 소자가 위치되고 하부 측에서 좌측에 B 소자가 위치되고 우측에 R 소자들이 위치된 구조이다.

그리고 세 번째의 클러스터(10)에 위치된 G,R,B LED 소자들은 상부 측에 G 소자가 위치되고, 하부 측에 R과 B의 소자들이 위치하며, 네 번째의 클러스터(10)에 위치된 G,R,B LED 소자들은 두 번째와 마찬가지로 상부 측에 역시 G 소자가 위치되고 하부 측에서 좌측에 B 소자가 위치되고 우측에 R 소자들이 위치된다.

또한 본 발명에 따른 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원(1)은 상기 각각의 클러스터(10)들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각(θ1)(θ2)(θ3)들이 서로 동일하게 형성된 것이다. 이와 같은 경우, 하나의 단위 유닛을 형성하는 하나의 클러스터(10)에 구비된 G,R,B LED 소자들은 하나의 정삼각형 구조로 배열될 수 있다.

그리고 본 발명은 상기 각각의 클러스터(10)들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각(θ1)(θ2)(θ3)들이 서로 다르게 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 하나의 단위 유닛을 형성하는 하나의 클러스터(10)에 구비된 G,R,B LED 소자들은 그 모서리각들이 각각 다른 일반적인 삼각형 구조로 배열될 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 상기 각각의 클러스터(10)들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각(θ1)(θ2)(θ3)들의 2개가 서로 동일하게 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 하나의 단위 유닛을 형성하는 하나의 클러스터(10)에 구비된 G,R,B LED 소자들은 이등변 삼각형 구조로 배열될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 면 광원은 각각의 클러스터(10)들에 구비된 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각(θ1)(θ2)(θ3)들은 이에 인접한 클러스터(10)의 모서리 각(θ1)(θ2)(θ3)들에 대응하여 동일하게 형성된 것이다. 즉 본 발명에 따른 면 광원은 제1 배열(20)과 제2 배열(30)에 걸쳐서 형성되는 하나의 단위 클러스터(10)에 포함된 G,R,B LED 소자들이 형성하는 삼각형의 형태는 모두 동일한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원(1)은 도 6에 도시된 바와 같이 ＬＣＤ 백라이트 유닛(100)을 구성한 경우, 색 얼룩이 없게 되어 균일한 백색 광을 얻을 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원(1)은 본 발명의 출원인이 제출한 대한민국 특허출원 제2005-62297호의 면 광원(400)에서 얻어지는 바와 같은 정도로 색 얼룩이 적고, 균일한 면 광원을 얻을 수 있는 것이다.

도 7에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원 (1')의 다른 구조가 도시되어 있다.

이와 같은 구조는 도 5에 도시된 바와 같은 제1 배열(20') 및 제2 배열(30')을 갖는 것이지만, 하나의 단위 클러스터(10')에 구비된 G,R,B LED 소자들은 각각의 LED 소자들 간의 거리가 긴밀하게 형성되어 있고, 하나의 클러스터(10')와 클러스터(10')의 사이가 도 5에 도시된 구조에 비해 멀리 배치되어 있다.

이와 같은 본 발명의 구조에서 상기 클러스터(10') 사이의 피치 간격(D)은 도 9에 도시된 바와 같이, ＬＣＤ 백라이트 유닛(100)을 구성하는 경우, 반사 판(156)으로부터 확산시트(116)까지의 높이(H)에 대해 D≤2H 의 범위를 갖는다. 만일 상기 클러스터(10) 사이의 피치 간격(D)이 2H를 초과하는 경우에는 클러스터(10)의 사이 거리가 너무 길게 되어 그 사이에서 광량 부족 현상이 발생할 수 있고, 그에 따라서 색 얼룩을 형성할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.

상기와 같은 구조의 본 발명에 따른 LED 면 광원(1')의 경우, ＬＣＤ 백라이트 유닛(100)을 구성하면 도 8에 도시된 바와 같이 색 얼룩이 없게 되어 균일한 백색 광을 얻을 수 있다. 이와 같은 본 발명의 LED 면 광원(1')도 본 발명의 출원인이 제출한 대한민국 특허출원 제2005-62297호의 면 광원(400)에서 얻어지는 바와 같은 정도로 색 얼룩이 적고, 균일한 백색 광을 얻을 수 있는 것이다.

한편 본 발명에 따른 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원(1)(1')은 ＬＣＤ 백라이트 유닛(100)을 구성하는 경우, 도 10에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 LCD 백라이트 유닛(100)은 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 면 광원(1)을 구비하고,상기 면 광원(1)으로부터 입사된 광을 균일하게 확산시키는 확산시트(116)를 포함한다.

그리고, 상기 확산시트(116)의 LCD 패널(110) 측에 구비되고, 상기 확산시트(116)로부터 확산된 광을 상기 LCD 패널(110) 평면에 수직한 방향으로 집광하는 적어도 하나의 집광 시트(114) 등을 포함하여 구성된다.

상기에서 면 광원(1)에 구비된 상기 클러스터(10) 사이의 피치 간격(D)은 전술한 바와 같이, 반사 판으로부터 확산시트까지의 높이(H)에 대해 D≤2H 의 범위를 갖는다.

그리고, 본 발명에 따른 LCD 백라이트 유닛(100)은 상기 집광 시트(114) 상에 배치되며 하부의 광학구조물을 보호하기 위한 보호시트(112)를 추가 포함할 수 있다. 또한, 상기 면 광원(1)은, 기판(151)과, 상기 기판(151) 상에 전술한 본 발명에 따른 클러스터(10) 구조로 배치된 복수 개의 LED(152)를 포함한다. 이에 더하여, 상기 기판(151) 상면의 가장자리에서 본 발명의 클러스터(10) 구조로 배치된 LED(152)를 둘러싸도록 형성되며, 상기 LED(152)가 배치된 방향으로 경사면을 갖는 측벽(154)과, 상기 기판(151)의 상면에 형성되어 LED(152)에서 방출된 빛을 상부로 반사하는 반사 층(156)을 더 구비할 수 있다.

또한 측 방향으로 방출되는 빛을 상부로 방출할 수 있도록 상기 측벽(154)의 경사면에도 반사물질(154a)이 도포되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 면 광원(1)의 상부에 위치한 상기 확산시트(116)는 상기 면 광원(1)으로부터 입사되는 광을 분산시킴으로써 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지한다. 또한, 상기 확산시트(116)는 상기 제1 집광 시트(114a) 쪽으로 진행하는 광의 방향을 조정하여 상기 제1 집광 시트(114a)에 대한 경사각을 줄이는 역할도 함께 수행한다.

상기 제1 집광 시트(114a)와 제2 집광 시트(114b)는 각각 상부 면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있으며, 상기 제1 집광 시트(114a)의 프리즘 배열과 상기 제2 집광 시트(114b)의 프리즘 배열은 서로 소정의 각도(예를 들어, 90°)로 엇갈리도록 배치된다. 상기 제1 및 제2 집광 시트(114a)(214b)는 각각 상기 확산시트(116)로부터 확산된 광을 상기 LCD 패널(110) 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행하며, 이에 따라 제1 및 제2 집광 시트(114a)(214b)를 통과한 광의 보호시트(112)에 대한 수직 입사 성이 거의 완벽하게 얻어진다.

이에 따라, 상기 제1 및 제2 집광 시트(114a)(214b)를 통과하는 광은 거의 대부분 수직으로 진행하게 되어 상기 보호시트(112) 상의 휘도분포는 균일하게 얻어진다.

한편 본 발명은 도 10에서 두 개의 집광 시트를 사용하는 일례를 도시하였으나, 경우에 따라 하나의 집광 시트만을 사용하는 경우도 있다.

상기 제2 집광 시트(114b)의 상부에 형성되는 보호시트(112)는 상기 제2 집광 시트(114b)의 표면을 보호하는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 광의 분포를 균일하 게 하기 위하여 광을 확산시키는 역할을 수행한다. LCD 패널(110)은 상기 보호시트(112) 상에 설치된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 LCD 백라이트 유닛(100)은 본 발명에 따른 면 광원(1)을 구비하여 색 얼룩을 제거하여 전체적으로 균일한 백색광을 얻을 수 있으므로, 종래의 LCD 백라이트 유닛에 비해 도광판 등의 구조물을 절감할 수 있고 경량화, 슬림화에 적합하며, 선명한 영상을 제공할 수 있다.

상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 색 얼룩 현상을 제거하여 균일한 백색광을 생성할 수 있음은 물론, 종래의 R,G,G,B 소자들의 구조에 비하여 25%의 LED 개수를 감소시킬 수 있는 것이다.

따라서 본 발명에 의하면, 면 광원의 단위 면적당 사용 LED 수를 감소시켜 저가로 제품을 생산할 수 있으면서 우수한 백색 광을 얻을 수 있는 효과를 얻는 것이다.

상기에서 본 발명은 특정한 실시 예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 이는 단지 예시적으로 본 발명을 설명하기 위하여 기재된 것이며, 본 발명을 이와 같은 특정 구조로 제한하려는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.

Claims

복수 개의 G,R,B LED 소자들이 행과 열로 배열된 면 광원에 있어서,

상기 G,R,B LED 소자들을 삼각형으로 배치한 다수의 클러스터들이 제 1 방향을 따라서 배치되되, 상기 클러스터들 각각이 상기 제1 방향을 따라 차례로 반전 배치된 제 1 배열; 및

상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따라 상기 G,R,B LED 소자들이 삼각형으로 배치된 다수의 다른 클러스터들을 배치하되, 상기 다른 클러스터들 각각이 상기 제 2 방향을 따라 차례로 반전 배치된 제2 배열;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원.
제1항에 있어서, 상기 제 1 배열의 상기 클러스터들은 상하 교대로 반전 배치된 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원.
제1항에 있어서, 상기 제 2 배열의 상기 다른 클러스터들은 좌우 교대로 반전 배치된 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원.
제1항에 있어서, 상기 클러스터들과 상기 다른 클러스터들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각들이 서로 동일하게 형성된 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원.
제1항에 있어서, 상기 클러스터들과 상기 다른 클러스터들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각들이 서로 다르게 형성된 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원.
제1항에 있어서, 상기 클러스터들과 상기 다른 클러스터들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각의 2개가 서로 동일하게 형성된 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 클러스터들과 상기 다른 클러스터들은 각각의 LED 소자들이 서로에 대해 형성하는 모서리 각들이 인접한 클러스터의 모서리 각들에 대응하여 동일하게 형성된 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 클러스터들과 상기 다른 클러스터들이 ＬＣＤ 백라이트 유닛을 구성하는 경우, 상기 클러스터들과 상기 다른 클러스터들에서 사이의 피치 간격(D)이 반사 판으로부터 확산시트까지의 높이(H)에 대해 D≤2H 의 범위를 갖는 것임을 특징으로 하는 색 얼룩 향상을 위한 LED 면 광원.
LCD 패널에 부착된 ＬＣＤ 백라이트 유닛에 있어서,

G,R,B LED 소자들을 삼각형으로 배치한 다수의 클러스터들이 제 1 방향을 따라서 배치되되, 상기 클러스터들 각각이 상기 제1 방향을 따라 차례로 반전 배치된 제 1 배열 및 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따라 G,R,B LED 소자들이 삼각형으로 배치된 다수의 다른 클러스터들을 배치하되, 상기 다른 클러스터들 각각이 상기 제 2 방향을 따라 차례로 반전 배치된 제2 배열을 포함하는 면 광원;

상기 면 광원으로부터 입사된 광을 균일하게 확산시키는 확산시트; 및

상기 확산시트로부터 확산된 광을 집광하는 집광 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD 백라이트 유닛.
제9항에 있어서, 상기 클러스터들과 상기 다른 클러스터들이 ＬＣＤ 백라이트 유닛을 구성하는 경우, 상기 클러스터들과 상기 다른 클러스터들에서 사이의 피치 간격(D)이 반사 판으로부터 확산시트까지의 높이(H)에 대해 D≤2H 의 범위를 갖는 것임을 특징으로 하는 LCD 백라이트 유닛.