KR100819652B1 - 엘이디 백라이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디를 이용하여 투과형의 액정표시장치의 백라이트로 사용하기 위한 엘이디(LED) 백라이트 장치에 관한 것이다. 본 발명은 발광 다이오드가 액정표시패널의 직하부에 배치되어 광을 공급하도록 하는 백라이트 장치에 있어서, 상기 백라이트 장치의 기판에는 다수개의 레드(R), 그린(G), 블루(B) 발광 다이오드가 반복적으로 배열되고, 상기 기판의 모서리(edge)에는 상기 R,G,B 발광 다이오드 대신 백색 발광 다이오드를 배열하여 백라이트의 사각 모서리부분에서의 색 얼룩 현상을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 장치를 제공한다.

엘이디, 백라이트, 액정표시장치, 백색 발광 다이오드, RGB

Description

엘이디 백라이트 장치{LED Back Light Device}

도 1은 다수개의 소형 엘이디를 배열한 기판을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 백라이트 장치에 사용되는 백색 발광 다이오드의 다양한 배열을 도시한 도면이다.

도 3은 고휘도의 대형 엘이디를 배열한 기판에 본 발명의 백라이트 배열을 적용한 도면이다.

도 4는 도 3의 실시예 중 R 발광 다이오드를 제외한 실시예를 도시하고 있다.

도 5는 모서리 및 모서리를 잇는 변에 본 발명의 백라이트 배열을 적용한 실시예를 도시하고 있다.

도 6은 모듈화된 기판을 이용하는 경우에 대한 실시예를 도시하고 있다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 모서리 부분 20: 기판

11: 백색 발광 다이오드 12: GREEN 발광 다이오드

14: BLUE 발광 다이오드 16: RED 발광 다이오드

31: 백색 발광 다이오드 클러스트

32: RGB 발광 다이오드 클러스트

본 발명은 엘이디를 이용하여 투과형의 액정표시장치의 백라이트로 사용하기 위한 엘이디(LED) 백라이트 장치에 관한 것이다.

최근 디스플레이 장치로 CRT 대신에 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)나 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel) 등의 매우 박형화된 표시장치가 활발히 개발되고 있다. 특히 액정 표시 패널을 이용한 액정표시장치는 저소비 전력으로 구동이 가능하고 대형 액정표시패널의 가격이 낮아짐에 의해 활발히 보급되고 있는 추세이다.

이와 같은 액정표시장치에서는, 컬러필터를 구비한 투과형의 액정 표시 패널을 배면(REAR) 측으로부터 면모양으로 조명하는 백라이트 방식이 주류를 이루고 있다. 백라이트 장치의 광원으로서는 형광관을 이용한 냉음극 형광관(CCFL:Cold Cathod Fluorescent Lamp)이나, 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)가 많이 사용되고 있다.

한편, 엘이디를 이용한 백라이트 장치는 밝고 균일한 백색광을 최소의 두께에서 구현하는 것이 관건이다. 디스플레이용 직하방식의 엘이디 백라이트는 많은 수의 소형 엘이디 패키지를 클러스트 단위(RGB, RGGB, RGBGR)로 묶거나 등간격 배치로 백색광을 구현하고 있다. 또한 적은 수의 고휘도 엘이디 패키지(1W 급)를 광 학렌즈와 함께 클러스트 단위로 묶어 구현하는 방법도 있다. 여기서 직하형(DIRECT)은 LED를 출사면의 바로 아래에 배치하여 사용하는 것을 의미한다.

이와 같이 직하방식의 엘이디 백라이트 장치에서는 LED가 점광원이기 때문에 색 얼룩(unenenness) 현상이 발생하게 된다. 특히 백라이트의 사각 모서리 또는 반사판 테두리 부분에 배치된 각각의 RED, GREEN, BLUE 엘이디 패키지가 반사판 사각테두리에 의해 광이 직접 반사되어 광 경로가 짧아지는 문제가 발생하고, 이로인해 모서리의 광들이 충분한 색혼합 구간을 확보하지 못하게 되어 백색광이 아닌 RGB 고유색이 두드러지게 나타나는 색얼룩 현상이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엘이디를 이용한 백라이트 장치의 사각 모서리부분 또는 반사판 테두리부분에 배치된 각각의 R,G,B 엘이디 패키지가 고유의 색을 출사하게 되어 색 얼룩 현상이 발생하게 하는 것을 방지할 수 있는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 발광 다이오드가 액정표시패널의 직하부에 배치되어 광을 공급하도록 하는 백라이트 장치에 있어서, 상기 백라이트 장치의 기판에는 다수개의 레드(R), 그린(G), 블루(B) 발광 다이오드가 반복적으로 배열되고, 상기 기판의 모서리(edge)에는 상기 R,G,B 발광 다이오드 대신 백색 발광 다이오드를 배열하여 백라이트의 사각 모서리부분에서의 색 얼룩 현상을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 장치를 제공한다.

바람직하게는 상기 백색 발광 다이오드는 상기 기판의 각각의 모서리를 이어주는 변에 상기 R,G,B 발광 다이오드 대신 추가적으로 배열될 수 있다. 또한 상기 R,G,B 및 백색 발광 다이오드는 고휘도이며 R,G,B 발광 다이오드가 조합되어 하나의 단위 클러스트를 이룰 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 백색 발광 다이오드는 상기 클러스트를 구성하는 G,B 발광 다이오드를 대신하여 배열되며, 이때 R 발광 다이오드는 비워놓을 수 있다.

또한 상기 백색 발광다이오드는 일렬 또는 2열 이상 및 지그재그로 배열될 수도 있다. 또한 바람직하게는 상기 백색 발광 다이오드는 상기 모서리에 인접한 하나 이상의 R,G,B 발광 다이오드를 대신하여 배열될 수 있다. 또한 상기 기판은 소정 크기의 단위 모듈로 마련되어 다수개의 모듈 기판이 조합되도록 하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 도 1은 다수개의 소형 엘이디를 배열한 기판을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 백라이트 장치에 사용되는 백색 발광 다이오드의 다양한 배열을 도시한 도면이다.

본 발명의 엘이디 백라이트 장치는 발광다이오드(LED)가 액정 표시패널의 직하부에 배치되어 광을 공급하도록 하는 구조를 갖는다. 이때 각 광원을 이루는 발 광 다이오드는 각각 R,G,B 의 파장을 갖는 발광다이오드가 되며, 이러한 RGB 다이오드들이 적절히 혼합 배열되어 있게 된다. 다이오드들이 배열된 기판의 모서리부(테두리부분 포함)에서는 광이 측벽부분(테두리부분)에 의해 직접 반사되어 광 경로가 짧아지게 되고, 이러한 경로로 인해 주변 광과의 충분한 색 혼합이 이루어지지 않게 된다. 즉, 백색광을 출사할 수 있을 정도로 충분한 경로가 확보되지 않는 문제가 있는 것이다. 이는 모서리부분의 색 얼룩 현상을 야기하게 된다.

따라서, 본 발명은 발광 다이오드가 배열된 기판의 모서리부분에 기존의 RGB 발광 다이오드 대신 백색 발광 다이오드를 배열하여 모서리부분에서의 색 얼룩 현상을 방지할 수 있도록 한다.

도 1은 기판(20)에 많은 수의 소형 엘이디를 배열한 경우를 도시한 것이다. 도 1에서 각각의 R(RED), G(GREEN), B(BLUE) 발광 다이오드들은 반복적으로 배열되며, RGB 발광 다이오들로부터 나오는 광이 혼합되어 백색광을 액정 표시장치 후면에서부터 출사하게 된다.

이때 도시한 바와 같은 모서리부분(10)에 색 얼룩 현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 본 발명에서는 모서리부분에 백색 발광 다이오드를 배열하였다. 이를 도 2의 a ~ d 에서 보여주고 있다.

도 2는 본 발명의 백라이트 장치의 여러 실시예를 도시한 것으로, a에서와 같이 모서리의 R(16),G(12),B(14) 중 어느 하나의 발광다이오드를 백색 발광 다이오드(11)로 대체하여 사용하는 것이 가능하다. 또한 b에서는 모서리의 하나의 발광 다이오드가 아닌 모서리 영역에 있는 4개의 발광 다이오드를 백색으로 대체하여 사용하였다. c 및 d는 이러한 배열의 다른 타입을 보여주고 있다.

한편, 백색 발광 다이오드는 탑 형태(top view)와 사이드뷰 형태(side view)를 모두다 사용할 수 있으며, 통상적인 엘이디 백라이트에서 구현해야 하는 색 온도(약 12,000K)에 맞추어 제조하여 사용하게 된다. 백색 발광 다이오드(패키지)의 순방향 전압이 B,G 발광 다이오드의 순방향 전압(forward voltage)과 거의 동일하기 때문에 B,G 발광 다이오드의 대체에 대하여는 본 발명과 같은 백라이트 장치를 구동하는데 있어서 기존 회로의 설계 변경의 필요가 없는 장점이 있다.

도 3은 고휘도의 대형 엘이디를 배열한 기판에 본 발명의 백라이트 배열을 적용한 도면이다.

본 발명의 백라이트 장치는 도 1 및 도 2에서와 같은 소형 엘이디 패키지를 사용한 경우뿐 아니라 도 3에서와 같이 적은 수의 고휘도 발광 다이오드를 사용하는 경우도 적용가능하다. 도 3에서와 같이, 고휘도의 발광 다이오드 패키지들은 각각 RGB, RGGB, RGBGR 과 같은 단위로 묶일 수 있으며, 하나의 단위 클러스트(32)를 이루게 된다.

도 3에서와 같이 클러스트 단위로 이루어진 발광 다이오드들의 배열에서, 모서리에 위치한 하나의 클러스트를 백색 발광 다이오드 클러스트(31)로 대체하는 것이 가능하며(a), 또한 b에서와 같이 모서리 및 모서리에 인접한 다수개의 클러스트를 백색으로 대체하여 사용할 수 있다.

도 4는 도 3의 실시예 중 R 발광 다이오드를 제외한 실시예를 도시하고 있다. 도 4에서와 같이 RED 발광 다이오드의 경우 순방향 전압이 백색 발광 다이오드와 차이가 있기 때문에 제외시키는 것이 보다 바람직할 수 있다. 이때 클러스트(31) 내의 다른 색의 발광다이오드는 백색으로 대체하고, RED 발광 다이오드는 비워놓은 상태의 배열이 가능하다.

또한, 이때 RED 발광 다이오드를 Amber(황색계역) 발광 다이오드로 대체하여 사용하는 것도 가능하다. RED 발광 다이오드가 빛의 색에 따라 굴절하는 정도가 가장 작기때문에 RED 발광 다이오드에 다른 색 발광 다이오드와 동일하게 패키징을 하거나 렌즈를 부착해도 RED 의 굴절율이 가장작기 때문에 유난히 RED가 두드러지게 보이는 현상이 발생한다. 따라서 모서리부분에 있는 RED 발광 다이오드를 Amber 발광 다이오드로 대체하는 것이 색의 두드러짐을 보다 완화시켜주는 효과를 내게 된다.

도 5는 모서리 및 모서리를 잇는 변에 본 발명의 백라이트 배열을 적용한 실시예를 도시하고 있다.

본 발명에 의한 백라이트 장치는 기판의 모서리 뿐 아니라 모서리를 이어주는 외곽의 변에 백색 발광 다이오드를 배열하는 것을 포함한다. 도 5의 a는 모서리를 잇는 변(40)에 기존의 RGB 발광 다이오드 대신에 백색 발광 다이오드 패키지가 배열되는 것을 도시하고 있다. 도 5 (b)는 모서리 변에 백색 발광 다이오드가 2열 로 배열되는 것을 도시하고 있다. 이러한 2열 이상의 배열은 대화면의 액정 표시장치의 백라이트에 사용될 수 있다.

도 5(c)는 고휘도 발광 다이오드 패키지를 사용하였을 경우의 모서리 및 변에 백색 발광 다이오드 패키지를 배열한 상태를 도시하고 있다. 도 5 (d) 및 (e)는 2열 이상으로 백색 발광 다이오드를 배열할 때를 도시한 것으로, d는 지그재그 방식으로 백색을 배열한 것이고, e는 지그재그 방식의 다른 실시예를 도시하고 있는 것이다. 이와 같이 경우에 따라 백색 발광 다이오드를 일렬 또는 다양한 방식으로 배치할 수 있다.

도 6은 모듈화된 기판을 이용하는 경우에 대한 실시예를 도시하고 있다.

한편, 본 발명의 백라이트 장치는 모듈화되는 기판에도 적용할 수 있다. 도 6에서와 같이 다수개의 기판이 모여 하나의 기판배열을 이루는 방식의 모듈화된 단위기판(25)을 사용하는 경우, 각 모듈 기판의 모서리 부분에 백색 발광 다이오드(11)를 배열할 수 있다. 모듈화된 기판은 도 1 내지 도 5에서 설명한 바와 같은 전체기판의 축소판으로 볼 수 있다.

본 발명은 엘이디를 이용한 백라이트 장치의 사각 모서리부분 또는 모서리와 모서리를 잇는 변에 백색 발광 다이오드를 배열하여 각각의 R,G,B 엘이디 패키지가 모서리 부분에서 고유의 색을 출사하게 되어 색 얼룩 현상이 발생하게 하는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한 본 발명은 엘이디 백라이트에서 모서리 부분의 색 얼룩 현상을 기존 회로의 변경 없이 적은 수량의 백색 발광다이오드를 사용하여 개선할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 발광 다이오드가 액정표시패널의 직하부에 배치되어 광을 공급하도록 하는 백라이트 장치에 있어서,

   상기 백라이트 장치의 기판에는 다수개의 레드(R), 그린(G), 블루(B) 발광 다이오드가 반복적으로 배열되고, 상기 기판의 모서리(edge)에는 상기 R,G,B 발광 다이오드 대신 백색 발광 다이오드를 배열하여 백라이트의 사각 모서리부분에서의 색 얼룩 현상을 방지하도록 하고,

   상기 백색 발광 다이오드는 상기 기판의 각각의 모서리를 이어주는 변에 상기 R,G,B 발광 다이오드 대신 추가적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 R,G,B 발광 다이오드가 조합되어 하나의 단위 클러스트를 이루는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 백색 발광 다이오드는 상기 클러스트를 구성하는 G,B 발광 다이오드를 대신하여 배열되며, 이때 R 발광 다이오드는 비워놓는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 백색 발광다이오드는 일렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 장치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 백색 발광다이오드는 2열 이상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 장치.
7. 제 2항에 있어서, 상기 백색 발광다이오드는 지그재그로 배열되는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 장치.
8. 제 2항에 있어서, 상기 백색 발광 다이오드는 상기 모서리에 인접한 하나 이상의 R,G,B 발광 다이오드를 대신하여 배열되는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 장치.
9. 제 2항에 있어서, 상기 기판은 소정 크기의 단위 모듈로 마련되어 다수개의 모듈 기판이 조합되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 장치.

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