KR101107684B1 - Ｌｅｄ 어레이 및 이를 이용한 백 라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED로부터 액정 패널측으로 투과하는 광 중 수직 광을 차단하여 LED 형성 부위와 관계없이 상부에 위치한 액정 패널 전면에 고르게 발광이 가능한 LED 어레이 및 이를 이용한 백 라이트 유닛에 관한 것으로, 본 발명의 LED 어레이는 서로 동일 간격으로 이격되며 적어도 하나 이상의 열로 배치되는 복수개의 LED 및 상기 복수개의 LED 상부에 역프리즘을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
Figure R1020040109430
백 라이트, 역프리즘, LED, 반사체, 수직 발광, 확산, 수평 발광

Description

ＬＥＤ 어레이 및 이를 이용한 백 라이트 유닛{LED array and Backlight Unit With Using the Same}
도 1은 종래의 형광 램프를 포함한 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도
도 2는 종래의 LED 및 이의 출광 방향을 나타낸 도면
도 3은 도 2의 LED로 2열 어레이 형성시 발광 상태를 나타낸 사진
도 4는 도 3을 백 라이트 유닛으로 구성시 발광 상태를 나타낸 사진
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 단면도
도 6은 프리즘에 의한 집광 원리를 나타낸 도면
도 7은 역프리즘에 의한 광확산 원리를 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 어레이를 구성하는 일 LED를 나타낸 단면도
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 LED로 2열 어레이 형성시 발광 상태를 나타낸 사진
도 10은 도 9의 2열 LED 어레이로 백 라이트 유닛을 구성시 발광 상태를 나타낸 사진
도 11은 본 발명의 LED를 포함한 백 라이트 유닛을 나타낸 평면도
도 12는 도 11의 백 라이트 유닛이 장착된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
30 : 케이스 탑 35 : 커버 바텀
40 : 액정 패널 50 : 광학 쉬트
60 : 가이드 패널 100 : LED
101 : 렌즈 102 : 투명 몰드
103 : 칩 다이 104 : 몸체
110 : 역프리즘 120 : PCB
200 : LED 201 : 렌즈
202 : 투명 몰드 203 : 칩 다이
204 : 몸체 205 : 반사체
본 발명은 LED(Light Emitting Diode)에 관한 것으로 특히, LED로부터 액정 패널측으로 투과하는 광 중 수직 광을 차단하여 LED 형성 부위와 관계없이 상부에 위치한 액정 패널 전면에 고르게 발광이 가능한 LED 어레이 및 이를 이용한 백 라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 텔레비전(TV)을 비롯해서 계측기기, 정보 단말 기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적 극적으로 대응할 수 없었다.
따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로, 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP ; Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD ; Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한, CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치는, 최근에 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형정보 표시장치 등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.
여기서 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정패널과 상기 액정패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.
한편, 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 소자이기 때문에 액정패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백 라이트가 반드시 필요하며, 이러한 백 라이트는 램프 유닛이 설치되는 위치에 따라 에지방식과 직하방식으로 구분된다.
여기서 광원으로는 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), CCFL(냉음극 형광램프, Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp) 등을 사용하며, 특히 수명이 길고 소비전력이 작으며 얇게 형성할 수 있는 CCFL 방식이 대화면 컬러 TFT LCD에서 많이 사용된다.
CCFL 방식은 페닝 효과(penning effect)를 이용하기 위해 아르곤(Ar), 네온(Ne) 등을 첨가한 수은(Hg) 가스를 저압으로 봉입한 형광 방전관을 사용하고 있다. 관의 양단에는 전극이 형성되는데 음극은 판상으로 넓게 형성되며, 전압이 인가될 경우 스퍼터링 현상에서와 같이 방전관 내의 하전입자가 판상의 음극과 충돌하여 이차전자를 발생시키고 이는 주변 원소들을 여기시켜 플라즈마를 형성시킨다.
이 원소들은 강한 자외선을 방출하며 이 자외선이 다시 형광체를 여기시켜 형광체가 가시광선을 방출하게 한다.
이중 에지방식은 빛을 안내하는 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 것으로써, 램프 유닛은 빛을 발산하는 램프, 램프의 양단에 삽입되어 램프를 보호하는 램프 홀더 및 램프의 외주면을 감싸고 일측면이 도광판의 측면에 끼워져 램프에서 발산된 빛을 도광판 쪽으로 반사시켜 주는 램프 반사판을 구비한다.
이와 같이 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 에지방식은 주로 랩탑형 컴퓨터 및 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용되는 것으로, 빛의 균일성이 좋고, 내구 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 백 라이트 유닛을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래의 형광 램프를 포함한 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 종래의 형광 램프를 포함한 백 라이트 유닛은 내면에 형광체가 코팅되어 광을 발산하는 형광램프(11)와, 상기 형광램프(11)를 고정시켜줌과 동시에 상기 형광램프(11)로부터 조사된 광을 한 방향으로 집광시키는 램프 하우징(12)과, 상기 형광램프(11)로부터 발산된 광을 백라이트 상부의 액정패널측으로 공급해 주는 도광판(13)과, 상기 도광판(13) 하부에 부착되어 액정패널 반대쪽으로 새어나오는 광을 도광판(13)으로 반사시켜 주는 반사판(14)과, 상기 도광판(13) 상부에 위치하여 도광판(13)에서 나온 광을 균일하게 확산시켜 주는 확산판(15)과, 상기 확산판(15) 상부에 위치하여 상기 확산판(15)에서 확산된 빛을 집광시켜 액정패널로 전달하는 프리즘 시트(16)와, 상기 프리즘 시트(16) 상부에서 위치하여 상기 프리즘 시트(16)를 보호하는 보호시트(17)와, 상기 구성 요소들을 수납하여 고정시켜 주는 메인 지지대(18)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 백라이트 유닛은 형광램프(11)에서 발산된 광은 도광판(13)의 입광면에 집광되어 도광판(13)을 거쳐 확산판(15)과 프리즘 시트(16)를 차례로 거쳐 액정패널에 전달된다.
그러나 상기와 같이 종래의 형광램프를 사용한 백라이트 유닛은 광원자체의 발광특성으로 인해 색재현율이 낮다. 또한, 형광램프의 크기 및 용량의 제약 때문에 고휘도의 백라이트 유닛을 획득하기 힘들다.
한편, 도 1에 도시된 백 라이트 유닛은 에지 방식의 백 라이트 유닛이다.
상술한 에지 방식과 광원의 위치 및 배열에 차이를 갖는 직하방식은, 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점적으로 개발되기 시작한 것으로, 확산판의 하부면에 복수개의 램프를 일렬로 배열시켜 액정패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 것이다.
이러한, 직하방식은 에지방식에 비해 광의 이용 효율이 높기 때문에 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다.
한편, 상술한 에지 방식 및 직하 방식은 광원을 형광 램프를 이용하는 것이다. 근래에는 형광 램프에 들어가는 가스의 유해성 때문에 환경 오염 문제를 감안 하여 새로운 광원의 개발이 진행되었다. 그 중 LED(Light Emitting Diode)는 환경 오염이 없고, 다양한 칼라 표현이 가능하고, 소비 전력을 감소시킬 수 있어 신 소재로 각광받고 있다.
도 2는 종래의 LED 및 이의 출광 방향을 나타낸 도면이다.
도 2와 같이, 종래의 LED(20)는, LED 칩이 포함된 칩 다이(chip die, 22), 상기 칩 다이(22)를 지지하는 몸체(21), 상기 LED 칩을 보호하는 투명 몰드(23) 및 상기 투명 몰드(23) 상부에 위치하여 상기 투명 몰드(23)를 통과하는 광을 확산, 발광시키는 렌즈(24)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 LED(20)는 상기 투명 몰드(23)를 거쳐 렌즈(24)로부터 나오는 광은 수직 방향의 발광 성분과 수평 방향의 발광 성분이 있다. 이 경우, 수직 발광 성분은 전체 광량 중 약 20~30% 정도 달하는데, 이 성분은 상기 LED(20)를 소정 간격 이격시켜 배치하였을 때, LED(20) 형성 부위가 특히 밝아보이는 현상을 일으킨다.
도 3은 도 2의 LED로 2열 어레이 형성시 발광 상태를 나타낸 사진이다.
도 3과 같이, 도 2와 같은 LED의 2열 어레이 배치시 상기 LED가 갖는 수직 발광 성분으로 인해, 전면에 걸쳐 고르게 발광이 이루어지지 못하고 상기 LED 배치 영역만 특히 밝아보이는 현상이 발생한다.
도 4는 도 3을 백 라이트 유닛으로 구성시 발광 상태를 나타낸 사진이다.
도 4와 같이, 도 3의 LED 2열 어레이 구조에 광학 쉬트 및 하부 프레임 등을 더 구성하여 백 라이트 유닛을 형성하게 되면 상기 LED 형성 부위에 대응되는 부위 가 특히 밝아 보이고, 나머지 영역은 부분적으로 어두워 보이게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 LED는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래의 LED는 면발광을 유도하는 수평 발광 성분뿐만 아니라 수직 발광 성분이 출광된다. 이 경우, 수직 방향으로의 출광은 LED 광효율 상승을 저해함은 물론이며, RGB의 LED 광이 그대로 보이게 되는 현상이 발생된다. 이 때, LED 배열부가 보이는 경우 이는 외관 NG로 관찰된다.
따라서, LCD 백라이트에 적용을 위해서 수직 방향으로의 출광을 억제하고, 수평 방향으로의 출광을 유도해야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 LED로부터 액정 패널측으로 투과하는 광 중 수직 광을 차단하여 LED 형성 부위와 관계없이 상부에 위치한 액정 패널 전면에 고르게 발광이 가능한 LED 어레이 및 이를 이용한 백 라이트 유닛을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 어레이는 서로 동일 간격으로 이격되며 적어도 하나 이상의 열로 배치되는 복수개의 LED 및 상기 복수개의 LED 상부에 역프리즘을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 LED 상부이며, 상기 역프리즘 하부에 렌즈를 더 포함한다.
상기 역프리즘은 상기 복수개의 LED로부터 소정 간격 이격된다.
상기 역프리즘은 상기 복수개의 LED에 부착된다.
상기 LED는 LED 칩이 장착된 칩 다이와, 상기 칩 다이를 지지하는 몸체 및 상기 LED 칩을 커버하는 투명 몰드를 포함하여 이루어진다.
상기 LED는 적색, 녹색, 청색 LED가 교번하여 배열된다.
또한, 동일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 어레이는 서로 동일 간격으로 이격되며 적어도 하나 이상의 열로 배치되는 복수개의 LED 및 상기 복수개의 LED 각각의 상부에 형성된 반사체를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기 반사체는 LED 상부에 부착된다.
상기 LED 상부이며, 상기 반사체 하부에 렌즈가 더 형성된다.
상기 반사체는 상기 렌즈에 인쇄되어 형성된다.
상기 LED는 LED 칩이 장착된 칩 다이와, 상기 칩 다이를 지지하는 몸체 및 상기 LED 칩을 커버하는 투명 몰드를 포함하여 이루어진다.
상기 LED는 적색, 녹색, 청색 LED가 교번하여 배열된다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백 라이트 유닛은 서로 이격된 복수개의 LED와, 상기 복수개의 LED 상부에 형성된 역프리즘과, 상기 역프리즘 상부에 형성된 광학 쉬트와, 상기 복수개의 LED가 장착되는 PCB 및 상기 광학 쉬트, 복수개의 LED의 측부를 감싸며 상기 PCB가 배치되는 커버 바텀을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백 라이트 유닛은 서로 이격된 복수개의 LED와, 상기 복수개의 LED 상부에 형성된 반사체와, 상기 반사체 상부에 형성된 광학 쉬트와, 상기 복수개의 LED가 장착되는 PCB 및 상기 광학 쉬트, 복 수개의 LED의 측부를 감싸며 상기 PCB가 배치되는 커버 바텀을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 LED 어레이 및 이를 이용한 백 라이트 유닛을 상세히 설명하면 다음과 같다.
- 제 1 실시예 -
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 단면도이다.
도 5와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 어레이는 LED(100) 상부에 역 프리즘(110)을 구성하여 출사광을 좌우로 퍼뜨려 광확산을 촉진시킬 수 있는 것이다.
여기서, 상기 LED(100)는, LED 칩이 포함된 칩 다이(chip die, 103), 상기 칩 다이(103)를 지지하는 몸체(104), 상기 LED 칩을 보호하는 투명 몰드(102) 및 상기 투명 몰드(102) 상부에 위치하여 상기 투명 몰드(102)를 통과하는 광을 확산 및 발광시키는 렌즈(101)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 렌즈(101)는 생략 가능하다.
그리고, 상기 LED(100) 상부에 역프리즘(110)이 더 배치되는데, 도시된 바와 같이, 복수개의 LED(100) 상에 이에 대응되는 형상으로 역프리즘(110)을 수평으로 연결시켜 더 형성할 수도 있고, LED 각각의 상부에 단위 역프리즘을 더 형성할 수도 있다.
상기 역프리즘(110)은 하부로부터 진행되는 광을 좌우로 퍼뜨리는 도광판 역할을 한다. 따라서, 일부 수직 출광 성분도 존재하지만 그 양은 전체 출광 성분에 대해 2% 내외로, 매우 작은 양으로, 종래에서와 같이, LED 형성 부위가 특히 밝아보이는 현상은 발생하지 않게 된다.
또한, 상기 역프리즘(110)은 상기 LED(100)와 접하여 형성할 수도 있고, 소정 간격 이격하여 형성할 수도 있다.
여기서 설명하지 않은 도면 부호인 120은 상기 LED(100)를 어레이 형태로 배치할 때, LED(100)가 장착되는 PCB(Printed Circuit Board)이다.
이하에서는, 프리즘과 역프리즘의 원리를 설명하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 어레이의 광 확산 원리의 이해를 돕는다.
도 6은 프리즘에 의한 집광 원리를 나타낸 도면이며, 도 7은 역프리즘에 의한 광확산 원리를 나타낸 도면이다.
도 6과 같이, 프리즘을 이용하면 하부에 위치한 광원으로부터 여러 방향으로부터 입사되는 광이 상기 프리즘의 소정 면을 만나면서 모두 수직 성분의 광으로 집광하여 출사된다. 이러한 프리즘은 특정 영역에 광을 모으거나 특정 부위의 광 효율을 높이기 위해 사용한다.
반면, 도 7과 같이, 역프리즘은 하부에 위치한 광원으로부터 수직으로 입사되는 광이 역프리즘의 소정 면을 만나면서 사방으로 확산하여 출사된다. 이러한 역프리즘은 도광판과 같이, 광을 좌우로 퍼뜨려 면발광성을 우수하게 하는 역할을 한 다. 본 발명에서는 상기 역프리즘의 확산성을 이용하여 입사된 광 중 수직 성분의 발광 성분을 제한함으로써, 면발광성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 어레이는, 상기 LED(100)가 적색(R), 녹색(G), 청색(B) LED 형태로 각 색상을 발광하는 LED가 차례로 배열되었을 경우, 상기 역프리즘(110)이 R, G, B LED간의 혼색을 촉진하여 최종적으로 상기 역프리즘을 통해 나오는 광이 백색 광원으로 형태로 출광되도록 한다.
또한, 수직 성분의 발광 성분을 제한하여 면발광을 유도함으로써, LED의 특정 영역이 보이는 현상을 방지할 수 있다.
- 제 2 실시예 -
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 어레이를 구성하는 일 LED를 나타낸 단면도이다.
도 8과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 어레이는 상기 제 1 실시에의 역프리즘을 반사체로 대치시킨 것이다.
여기서, LED(200)는, LED 칩(미도시)이 포함된 칩 다이(chip die, 203), 상기 칩 다이(203)를 지지하는 몸체(204), 상기 LED 칩을 보호하는 투명 몰드(202) 및 상기 투명 몰드(202) 상부에 위치하여 상기 투명 몰드(202)를 통과하는 광을 확산, 발광시키는 렌즈(201)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 LED 칩이 포함된 상기 칩 다이(203)의 상부면에는 반사막(미도시)이 더 형성되어 있다. 그리고, 상기 LED(100)의 렌즈(201) 상부에 수직 방향의 발광을 억제하는 반사체(205)를 더 형성한다.
이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 어레이의 발광 원리는 다음과 같다.
즉, 상기 LED(200)의 LED 칩에서 발광되는 광이 상기 투명 몰드(202)를 지나, 렌즈를 통해 상기 반사체(205)의 하부면을 지났을 때, 상기 반사체(205)의 하부면에서 반사되어 상기 LED 칩 다이(203)의 상부면에 도달한다. 여기서, 상기 LED 칩 다이(203)의 상부면에서는 다시 반사가 이루어져 상기 LED(200)의 수평 발광 성분으로 출사되어 나간다.
여기서, 상기 반사체(205)는 상기 LED의 렌즈(201) 상부면에 붙여질 수도 있고, 또는 상기 투명 몰드(202) 상에도 붙여질 수 있다. 이러한 반사체(205)는 알루미늄(Al) 등의 반사성 금속 등으로 이루어진다.
이 경우, 상기 반사체(205)에 의해 수직으로 통과되는 광은 거의 제한되며, 또한, 다시 칩 다이(203)의 상부면을 지나면 수평 광으로 반사되어 출사됨으로써, LED(200)로부터 출사되는 광의 손실을 줄임과 동시에 수직 발광 성분을 제한함으로써, 상기 LED 어레이를 사용한 백 라이트 유닛의 시감을 좋게 할 수 있는 것이다.
즉, LED 어레이를 구성하는 LED는 단일의 백색 광원이 아니라 R, G, B LED가 균일하게 배열되어 있는 형태이다. 본 발명에서는, LED 의 수직광원을 제한함으로써, 특정 색의 광이 보이는 현상을 방지할 수 있게 한다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 LED로 2열 어레이 형성시 발광 상태를 나 타낸 사진이다.
도 9와 같이, 상술한 제 1 실시예 또는 제 2 실시예로 구성된 LED 2열 어레이는, 도 3에 나타난 종래의 LED 어레이의 발광 상태에 비해, 현저히 수직 발광이 억제될 수 있다. 이 경우, 수직 발광 성분은 전체 발광량의 2% 내외로 종래에 비해 1/10 정도로 현저히 줄어들었다.
도 9에서는, 상기 LED 2열 어레이는 광학 쉬트가 그 상부에 대응되지 않은 것으로, 아직 확산판 또는 확산 쉬트(광학 쉬트의 구성물) 등에 의해 면 방향의 광 확산이 완전히 이루어지지 않아 LED 어레이가 띠 형태로 보인다.
도 10은 도 9의 2열 LED 어레이로 백 라이트 유닛을 구성시 발광 상태를 나타낸 사진이다.
도 10과 같이, 도 9의 2열 LED 어레이 상부에 광학 쉬트를 배치하고 상기 LEE 어레이 및 광학 쉬트 외곽을 안정적으로 수납하도록 상기 LED 어레이 및 광학 쉬트의 측면 및 하부에 프레임을 형성하여, 백 라이트 유닛을 구성하게 되면 상기 LED 어레이로부터 나오는 광은 반사체 또는 역프리즘에 의해 수평 방향으로 확산이 용이하게 일어나 상기 광학 쉬트 상부면의 전면에 걸쳐 휘도가 균일하게 나타난다.
도 11은 본 발명의 LED를 포함한 백 라이트 유닛을 나타낸 평면도이며, 도 12는 도 11의 백 라이트 유닛이 장착된 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 11 및 도 12와 같이, 본 발명의 LED를 포함한 백 라이트 유닛은, 커버 바텀(cover bottom, 20)과, 상기 커버 바텀(35) 상에 서로 평행하게 형성된 복수개의 PCB(Printed Circuit Board)(20)와, 상기 복수개의 PCB(120)들 각각에 소정 간격 이격되어 배치되는 복수개의 적색 LED(100a), 녹색 LED(100b), 청색 LED(100c) 및 상기 복수개의 적·녹·청색 LED(100a, 100b, 100c) 상부에 배치된 복수개의 광학 쉬트(50), 상기 광학 쉬트(50) 상에 형성된 액정 패널(40)과, 상기 액정 패널(40) 및 광학 쉬트(50)를 지지하는 가이드 패널(guide panel, 60)과, 상기 액정 패널(40)의 상부 가장 자리 및 가이드 패널(60)과 커버 바텀(35)의 측면에 형성되는 케이스 탑(case top, 30)을 포함하여 이루어진다.
상기 LED(100)의 상부에는 도시되어 있지 않지만, 도 5의 역 프리즘(110) 또는 도 8에 구성된 반사체(205)가 부착되어 있다.
여기서, 상기 액정 패널(40)과 상기 광학 쉬트(50) 사이에는 가이드 패널(guide panel, 60)의 돌출된 패턴이 삽입되어 이격 공간이 존재한다. 그리고, 상기 커버 바텀(35)은 상기 광학 쉬트(50) 하부로부터 소정 높이만큼 간극을 가져, 상기 복수개의 PCB(120) 및 복수개의 LED(100)가 형성될 공간과 상기 복수개의 LED(100)로부터 방열될 수 있는 공간을 확보한다.
상기 각각의 PCB(120)간은 서로 동일 간격의 이격 간격을 가지며, 상기 LED(100)로부터 발산되는 열이 방열되도록 한다.
상기 액정 패널(40)은 서로 소정 간격 이격한 상하부 기판과, 두 기판 사이에 충진된 액정층(미도시) 및 상기 상하부 기판의 표면에 형성된 상하부 편광판을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 광학 쉬트(50)는 제 1, 제 2 프리즘 쉬트(prism sheet), 확산 판(diffuser) 등을 포함한다.
상기와 같이 구성된 LED를 포함한 백라이트 유닛은, 액정패널(40)에 화상을 구현하는 경우에, 상기 LED(100)를 점등시킨다. 상기 LED(100) 중 적색 LED(100a), 녹색 LED(100b), 청색 LED(100c)에 모두 또는 선택적으로 전압이 인가되어 해당 LED가 발광되고, 상기 발광한 적색, 녹색, 청색의 광은 상기 LED(100)와 광학 쉬트(50)의 이격 공간 및 광학 쉬트(50)에 의해 색혼합되어 혼합된 광을 액정패널(40)의 배면에 조명한다.
이와 같이, LED를 포함한 백 라이트 유닛은, 발광 소자인 LED(100)가 금속 PCB(Metal Core Printed Circuit Board)(120)에 장착되고, 상기 PCB(100)는 금속 재질인 커버 바텀(35)에 체결된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 LED 어레이 및 이를 이용한 백 라이트 유닛은 LED 소자 위에 프리즘 구조 혹은 반사 재질을 위치시켜, 수평 방향으로의 출광을 유도하며 RGB의 혼색으로 높은 효율의 백색광을 구현하기 위한 구조를 제안한 것이다.
또한, LED를 백 라이트 유닛 또는 광원이 요구되는 평판형 표시 장치에 적용할 경우, LED의 광효율 상승시켜 외관의 품질을 향상시키도록 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 LED 어레이 및 이를 이용한 백 라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, LED로부터 수직 발광하는 광을 반사시켜 이를 수평 발광시키도록 하여 면 발광성을 좋게 한다. 따라서, 이와 같은 LED 어레이를 백 라이트 적용시 LED 어레이 부분만 밝게 보이지 않고, 패널 전면에 고르게 광이 투과되어 출광 효율이 좋다. 따라서, 본 발명의 LED 어레이를 이용한 백 라이트 유닛은 시감이 좋다.
둘째, R, G, B 각각의 단색 LED가 순차적으로 배열하여 LED를 이루더라도, LED 상부에 역 프리즘 또는 반사체를 구비함으로써, 상기 역 프리즘 또는 반사체를 지나면서 수평 혹은 비스듬히 진행하는 광만 투과되어 R, G, B 광이 혼색이 잘 일어난다. 따라서, 본 발명의 LED 어레이는, 종래 R, G, B LED의 각 색상별 광이 인지됨과는 달리, 액정 패널 표면에서는 광의 혼색이 잘 일어나 우수한 백색 광원으로 기능하게 된다. 이는 외관의 품질을 향상시킨다.

Claims (14)

  1. 서로 동일 간격으로 이격되며 적어도 하나 이상의 열로 배치되고, 각각 LED 칩이 장착된 칩 다이와, 상기 칩 다이를 지지하는 몸체 및 상기 LED 칩을 커버하는 투명 몰드로 이루어진 복수개의 LED;
    상기 각 LED 상에 배치되어, 상기 투명 몰드를 통과하는 광을 확산 및 발광시키는 렌즈; 및
    상기 렌즈 상부에 복수개의 프리즘 산이 대향되는 역프리즘을 포함하여 이루어지며,
    상기 역프리즘의 프리즘 산이 각 LED 상의 렌즈의 중심과 접한 것을 특징으로 하는 LED 어레이.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 LED는 적색, 녹색, 청색 LED가 교번하여 배열된 것을 특징으로 하는 LED 어레이.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 서로 동일 간격으로 이격되며 적어도 하나 이상의 열로 배치되고, 각각 LED 칩이 장착된 칩 다이와, 상기 칩 다이를 지지하는 몸체 및 상기 LED 칩을 커버하는 투명 몰드로 이루어진 복수개의 LED;
    상기 각 LED 상에 배치되어, 상기 투명 몰드를 통과하는 광을 확산 및 발광시키는 렌즈;
    상기 렌즈 상부에 위치하며, 상기 렌즈 상부에 대향된 면에 복수개의 프리즘 산을 갖는 역프리즘;
    상기 역프리즘 상부에 형성된 광학 쉬트;
    상기 복수개의 LED가 장착되는 PCB; 및
    상기 광학 쉬트, 복수개의 LED의 측부를 감싸며 상기 PCB가 배치되는 커버 바텀을 포함하여 이루어지며,
    상기 역프리즘의 프리즘 산이 각 LED 상의 렌즈의 중심과 접한 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  14. 삭제
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