KR100796482B1 - 백라이트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광원으로서 냉음극관 대신에 LED(Light Emitting Diode)를 사용하여 소비전력을 감소시키고, 수명을 연장할 수 있는 백라이트 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 백라이트는 자외선을 발생하는 다수의 LED로 이루어지며, 다수의 LED가 복수의 층으로 배열되는 LED어레이와, 상기 LED어레이의 발광면 상에 형성되고 상기 LED어레이의 발광면에 대해 복수의 요철면을 가지며 가시광을 발생하는 형광체층과, 상기 형광체층 및 LED어레이를 고정시키는 LED하우징과, 상기 LED어레이와 상기 형광체층 사이에 형성되며, 상기 LED어레이의 발광면에 대해 복수의 요철면을 가지는 제1 에폭시 수지와, 상기 형광체층의 표면에 제2에폭시 수지를 포함하여 구성된 램프 어셈블리를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명의 백라이트 제조방법은 LED 하우징 내에 다수의 LED로 이루어진 LED어레이를 복수의 층으로 배열하는 단계와, 상기 LED어레이의 발광면 상에 복수이 요철면을 가지는 제1에폭시 수지를 형성하는 단계와, 상기 제1에폭시 수지 상에 상기 LED어레이에서 발생된 자외선에 의해 여기되어 가시광을 방출하는 복수의 요철면을 가지는 형광체층을 형성하는 단계와, 상기 형광체층 상에 제2에폭시 수지를 형성하는 단계로 이루어지는 램프 어셈블리를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

LED, 형광체층

Description

백라이트 및 그 제조방법{Backlight and method for manufacturing the same}

도 1은 종래 기술에 따른 백라이트의 구성단면도

도 2는 종래 기술에 따른 백라이트의 분해 사시도

도 3은 본 발명에 따른 백라이트의 구성단면도

도 4는 본 발명에 따른 램프 어셈블리의 정면도

도 5는 본 발명에 따른 램프 어셈블리의 측면도

도 6은 본 발명에 따른 램프 어셈블리의 평면도

도 7a 내지 7c는 본 발명에 따른 램프 어셈블리의 제조 공정도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 메인 지지대 3 : 하부커버

5 : 도광판 6 : 하부 확산판

7 : 하부 프리즘 8 : 상부 프리즘

9 : 상부 확산판 15 : 램프 하우징

30 : LED 하우징 31 : LED어레이

32,34 : 제1, 제 2 에폭시 수지 33 : 형광체층

본 발명은 백라이트에 관한 것으로, 특히 액정표시장치를 포함한 디스플레이 소자의 후면 또는 전면 광원으로 사용되는 백라이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display:LCD)의 광원으로 사용되는 소위 백라이트(Backlight)는 원통형 형광 램프를 배치하는 방식으로서, 직하형 방식과 도광판 방식이 있다.

직하형 방식은 평면에 형광 램프를 배치하는데, 형광램프의 형상이 액정패널에 나타나므로 램프와 액정패널 사이의 간격을 유지해 주어야 하며, 따라서 박형화에는 한계가 있다.

도광판 방식은 평판 외곽에 형광 램프를 설치하여 도광판을 이용 전체의 면으로 빛을 분산하는 것으로, 형광 램프가 측면에 설치되고 빛이 도광판을 통과하여야 하므로 휘도가 낮은 문제가 있다. 또한 균일한 광도의 분포를 위해서 도광판에 대한 고도의 광학적 설계기술과 가공기술이 요구된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정표시장치용 백라이트를 설명하기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 백라이트의 구성단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 백라이트의 분해 사시도로서, 램프에 의한 선광을 면광으로 변환시켜 주는 에지형(Edge type) 백라이트이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 백라이트는 영상을 디스플레이하는 액정패널의 하단부에 구성되는데, 그 구조는 백라이트의 각 구성요소를 지지하는 메인 지지대(1)와, 상기 메인 지지대(1)를 보호하는 하부커버(3)와, 광원으로 사용되는 램프(10)를 수용하는 램프 어셈블리와, 램프(10)에서 조사된 빛을 액정패널에 균일하게 공급하는 도광판(5)과, 도광판(5)의 상부면에 구비되어 도광판(5)에서 입사된 빛을 확산시키는 상부 확산판(9) 및 하부 확산판(6)과, 상기 상부 확산판(9)과 하부 확산판(6) 사이에서 확산된 빛을 집광시켜 액정패널로 전달하는 상부 프리즘(8) 및 하부 프리즘(7)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 백라이트의 조립 과정을 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 커넥터(16)에 연결되어 있는 고압측 램프 와이어(13a)와 저압측 램프 와이어(13b)를 각각 고압측 램프 홀더(12a)와 저압측 램프 홀더(12b)에 삽입한 후, 상기 램프 와이어(13a,13b)를 각각 램프의 고압측과 저압측에 솔더링(Soldering)한 다음, 상기 램프 홀더(12a,12b)가 램프의 솔더링부를 덮도록 조립하여 램프 하우징(15)에 안착시킴으로써 램프 어셈블리를 완성한다.

이어, 상기 램프 어셈블리를 메인 지지대(1)에 조립하고, 상기 메인 지지대(1)의 입광부측에 램프 어셈블리가 외부 충격으로부터 손상되지 않도록 하부 커버(3)를 조립한다. 이후, 메인 지지대(1)의 내부 바닥면에 반사판(4)을 장착한 후, 램프 하우징(15)의 내측 갭부위 내부로 상기 램프 하우징(15)의 갭 치수 및 평탄도가 틀어지지 않도록 주의하여 도광판(5)을 장착한다.

이후, 상기 도광판(5)의 상부에 하부 확산판(6), 하부 프리즘(7), 상부 프리즘(8), 상부 확산판(9)을 순차적으로 장착한다.

이와 같은 백라이트는 상기 커넥터를 파워 서플라이(Power supply)에 연결하여 램프에 전원을 인가하면, 상기 램프에서 글로우(Glow) 방전이 발생되면서 빛이 방출된다. 방출된 빛은 도광판(5)의 입광면에 입사된 후, 도광판(5) 하면의 인쇄 도트에 의해 반사 및 산란되어 프리즘을 통과하면서 수직방향으로 집광된 후, 확산판(6,9)을 통과하면서 비스듬한 각도로 산란된다.

따라서, 확산판을 통과한 빛은 액정패널의 후미에서 일정량의 빛을 비추게 되는데, 반사판(4)은 도광판(5)의 인쇄 도트에서 반사 및 산란되지 못하고 배면으로 빠져나가는 빛을 다시 위쪽으로 반사시켜 주는 역할을 한다.

그러나 종래 기술에 따른 백라이트는 높은 소비전력이 요구되므로 인버터(Inverter) 없이 구동이 불가능하며 램프와 램프 하우징을 별도로 조립하여야 하므로 조립공정이 복잡하다.

또한, 냉음극관(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)을 사용하므로 외부의 충격에 약하며, 10000시간 이내로 비교적 수명이 짧은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 냉음극관 대신에 LED(Light Emitting Diode)를 사용하여 소비전력을 감소시키고, 수명을 연장할 수 있는 백라이트 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트는 자외선을 발생하는 다수의 LED로 이루어지며, 다수의 LED가 복수의 층으로 배열되는 LED어레이와, 상기 LED어레이의 발광면 상에 형성되고 상기 LED어레이의 발광면에 대해 복수의 요철면을 가지며 가시광을 발생하는 형광체층과, 상기 형광체층 및 LED어레이를 고정시키는 LED하우징과, 상기 LED어레이와 상기 형광체층 사이에 형성되며, 상기 LED어레이의 발광면에 대해 복수의 요철면을 가지는 제1 에폭시 수지와, 상기 형광체층의 표면에 제2에폭시 수지를 포함하여 구성된 램프 어셈블리를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명의 백라이트 제조방법은 LED 하우징 내에 다수의 LED로 이루어진 LED어레이를 복수의 층으로 배열하는 단계와, 상기 LED어레이의 발광면 상에 복수이 요철면을 가지는 제1에폭시 수지를 형성하는 단계와, 상기 제1에폭시 수지 상에 상기 LED어레이에서 발생된 자외선에 의해 여기되어 가시광을 방출하는 복수의 요철면을 가지는 형광체층을 형성하는 단계와, 상기 형광체층 상에 제2에폭시 수지를 형성하는 단계로 이루어지는 램프 어셈블리를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이와 같은 본 발명의 백라이트(Backlight)는 냉음극관(CCFL) 대신에 LED를 사용하기 때문에 인버터(Inverter)가 필요치 않으며, 냉음극관에 비해 수명을 수 배 이상 연장할 수가 있다.

여기서, 상기 LED는 자외선(Ultra violet: UV)을 발생할 수 있는 것으로, 미세한 실장이 가능한 SMT(Surface Mount Technique) LED를 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 백라이트 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 백라이트의 구성단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 램프 어셈블리의 정면도이다. 그리고 도 5는 본 발명에 따른 램프 어셈블리의 측면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 램프 어셈블리의 평면도이다.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트는 각 구성요소를 지지하는 메인 지지대(1)와, 상기 메인 지지대(1)를 보호하는 하부커버(3)와, 광원으로 사용되는 다수의 LED어레이(31) 및 형광체층(33)으로 구성된 램프 어셈블리와, 상기 램프 어셈블리에서 조사된 빛을 액정패널에 균일하게 공급하는 도광판(5)과, 도광판(5)의 상부면에 구비되어 도광판(5)에서 입사된 빛을 확산시키는 상부 확산판(9) 및 하부 확산판(6)과, 상기 상부 확산판(9)과 하부 확산판(6) 사이에서 확산된 빛을 집광시켜 액정패널로 전달하는 상부 프리즘(8) 및 하부 프리즘(7)으로 구성된다.

여기서, 상기 램프 어셈블리는 자외선을 발생하는 복수의 LED들이 배열된 LED어레이(31)와, 상기 LED어레이(31)에서 발생된 자외선에 의해 여기되어 가시광을 발생하는 형광체층(33)으로 구성되는데, 상기 LED어레이(31)는 단층 또는 복수의 층으로 배치할 수 있다.

상기 LED어레이(31)와 형광체층(33) 사이에는 제1에폭시 수지(32)가 형성되는데, 상기 제1에폭시 수지(32)는 LED어레이(31)와 형광체층(33)과의 접착력(Adhesion)을 향상시키기 위한 것으로서, 반드시 형성해야 하는 것은 아니다.

한편, 상기 형광체층(33)의 표면에는 제2에폭시 수지(34)가 형성되는 것이 바람직하다. 만일, 제2에폭시 수지(34)가 형성되지 않을 경우에는 외부의 충격으로부터 형광체층(33)의 형광물질이 떨어져 나갈 우려가 있고, 이는 발광 효율을 저하시킬 수가 있기 때문이다.

도 4는 본 발명에 따른 램프 어셈블리의 정면도를 도시한 것으로서, 도면에 나타난 바와 같이, 자외선을 발생하는 LED어레이(31)는 LED하우징(30)에 의해 감싸여 있다.

상기 LED하우징(30)은 LED어레이(31)를 고정시킬뿐 아니라, LED어레이(31)에서 발생된 자외선이 도광판(5)의 입광면측이 아닌 다른 부분으로 빠져나가지 못하도록 반사판의 역할을 수행하며, 그 재질로서는 금속, 세라믹(Ceramic), 폴리머(Polymer) 등을 포함한다.

한편, 도 5에 도시된 측면도에 나타난 바와 같이, 형광체층(33)이 반원 형태로 형성되어 있으나, 형광체층(33)의 단면적을 크게 하는 구조이면 어느 형태라도 무방하다. 예를 들어 형광체층(33)이 반원 형태로 형성되면서 복수의 요철면을 갖는다면 단순히 반원 형태로 형성된 것에 비해 형광체층의 단면적이 증가하게 되고, 이는 면적 대비 발광 효율을 증가시킬 수가 있다.

도 6은 본 발명에 따른 램프 어셈블리의 평면도로서, 자외선을 발생하는 복수개의 LED가 일렬로 연장, 배치되어 LED어레이(31)를 이루고, 상기 LED어레이(31)의 발광면에는 제1에폭시 수지(32)가 형성된다. 상기 제1에폭시 수지(32)의 표면에는 형광체층(33)이 형성되며, 상기 형광체층(33)의 표면에는 제2에폭시 수지(34)가 형성된다. 그리고 상기 LED어레이(31) 및 형광체층(33)들은 LED하우징(30)이 감싸고 있다.

이와 같은 본 발명의 백라이트 제조공정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이, LED하우징(30)에 복수개의 LED를 일렬로, 단층 또는 복수의 층으로 배치하여 LED어레이(31)를 구성하고, 상기 LED어레이(31)의 발광면에 상응하여 제1에폭시 수지(32)를 도포한다. 이때, 상기 제1에폭시 수지(32)는 이후에 형성될 형광체층(33)의 단면적을 극대화할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

이후, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 제1에폭시 수지(32) 위에 형광체층(33)을 형성하고, 상기 형광체층(33)의 상부에 제2에폭시 수지(34)를 형성하여 램프 어셈블리를 완성한다.

이때, 상기 제1에폭시 수지(32)가 형광체층(33)의 단면적을 극대화할 수 있는 구조로 설계되었다면 상기 형광체층(33)의 단면적은 증가할 것이고, 이는 형광체층의 면적 대비 발광 효율을 증가시키게 되므로 결국, 백라이트의 발광 효율이 증가하게 된다.

이후, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 램프 어셈블리를 메인 지지대(1)에 조립하고, 상기 메인 지지대(1)의 입광부측에 램프 어셈블리(10)가 외부 충격으로부터 손상되지 않도록 하부 커버(3)를 조립한다.

다음, 메인 지지대(1)의 내부 바닥면에 반사판(4)을 장착한 후, LED하우징(30)의 내측 갭부위 내부로 상기 LED하우징(30)의 갭 치수 및 평탄도가 틀어지지 않도록 주의하여 도광판(5)을 장착한다.

이어서, 상기 도광판(5)의 상부에 하부 확산판(6), 하부 프리즘(7), 상부 프리즘(8), 상부 확산판(9)을 순차적으로 장착하면, 본 발명에 따른 백라이트 제조과 정이 완료된다.

이와 같은 백라이트는 LED어레이(31)의 양단에 DC전압을 인가하면, 상기 LED어레이(31)는 자외선을 발생시키고, 상기 발생된 자외선은 형광체층(33)을 여기시켜 가시광인 백색광을 만들어 낸다.

상기 백색광은 도광판(5)의 입광면에 입사된 후, 도광판(5) 하면의 인쇄 도트에 의해 반사 및 산란되어 프리즘을 통과하면서 수직방향으로 집광된 후, 확산판(6,9)을 통과하면서 비스듬한 각도로 산란된다.

따라서, 확산판을 통과한 빛은 액정패널의 후미에서 일정량의 빛을 비추게 된다. 이때, 상기 반사판(4)은 도광판(5)의 인쇄 도트에서 반사 및 산란되지 못하고 배면으로 빠져나가는 빛을 다시 위쪽으로 반사시켜 주는 역할을 한다.

이와 같은 본 발명의 백라이트는 그 자체로서의 조명광원 뿐만 아니라, 모니터, 노트북 PC, TV 등의 디스플레이용으로 사용되는 제품의 후미 또는 전방에서 광원으로 사용될 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 냉음극선과 대신에 LED를 사용하므로 고전압 구동을 위한 인버터가 필요치 않아 제품의 단가를 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 저저압 구동에 의한 소비전력을 감소시킬 수 있다.

둘째, 냉음극관 대신에 LED를 사용함에 따라 외부의 충격에 강하고, 냉음극 관을 이용하는 것에 비해 수명을 수 배 이상 증가시킬 수 있다.

Claims (12)

1. 자외선을 발생하는 다수의 LED로 이루어지며, 다수의 LED가 복수의 층으로 배열되는 LED어레이와,

   상기 LED어레이의 발광면 상에 형성되고 상기 LED어레이의 발광면에 대해 복수의 요철면을 가지며 가시광을 발생하는 형광체층과,

   상기 형광체층 및 LED어레이를 고정시키는 LED하우징과,

   상기 LED어레이와 상기 형광체층 사이에 형성되며, 상기 LED어레이의 발광면에 대해 복수의 요철면을 가지는 제1 에폭시 수지와,

   상기 형광체층의 표면에 제2에폭시 수지를 포함하여 구성된 램프 어셈블리를 구비한 백라이트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 LED하우징은 금속 또는 세라믹 또는 폴리머로 구성된 것을 특징으로 하는 백라이트.
7. 제1항에 있어서, 상기 형광체층에서 발생된 가시광을 디스플레이 패널로 전달하는 도광판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트.
8. 제7항에 있어서, 상기 도광판의 상부에 다수의 확산 시트 및 프리즘을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트.
9. 제1항에 있어서, 상기 램프 어셈블리는 상기 도광판의 적어도 어느 한면에 배치하는 것을 특징으로 하는 백라이트.
10. 제1항에 있어서, 상기 LED는 표면실장기술에 의해 제작되는 자외선 발생용 LED인 것을 특징으로 하는 백라이트.
11. LED 하우징 내에 다수의 LED로 이루어진 LED어레이를 복수의 층으로 배열하는 단계와,

    상기 LED어레이의 발광면 상에 복수이 요철면을 가지는 제1에폭시 수지를 형성하는 단계와,

    상기 제1에폭시 수지 상에 상기 LED어레이에서 발생된 자외선에 의해 여기되어 가시광을 방출하는 복수의 요철면을 가지는 형광체층을 형성하는 단계와,

    상기 형광체층 상에 제2에폭시 수지를 형성하는 단계로 이루어지는 램프 어셈블리를 형성하는 단계를 포함하는 백라이트 제조방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 램프 어셈블리를 메인 지지대에 조립하는 단계와,

    상기 메인 지지대의 입광부측에 상기 램프 어셈블리가 외부 충격으로부터 손상되지 않도록 하부 커버를 조립하는 단계와,

    상기 메인 지지대의 내부 바닥면에 반사판을 장착하는 단계와,

    상기 형광체층에서 발생된 가시광을 디스플레이 패널에 균일하게 공급하는 도광판을 장착하는 단계와,

    상기 도광판의 상부에 하부 확산판, 하부 프리즘, 상부 프리즘, 상부 확산판을 순차적으로 장착하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 제조방법.

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