KR101204736B1 - 액정표시장치용 발광다이오드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치용 백라이트에 관한 것으로, 특히 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 발광다이오드 패키지의 반사프레임의 양측면의 두께를 줄임으로써, 빛의 발산영역을 넓히는 것이다. 이와 같이, 빛의 발산영역을 넓힘으로써 액정표시장치의 균일한 휘도를 얻을 수 있다.

Description

액정표시장치용 발광다이오드{Luminescent diode for liquid crystal display device}

도 1은 광원으로 발광다이오드를 사용한 액정표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 도 1의 A를 개략적으로 확대 도시한 도면.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 도면.

도 4는 종래의 발광다이오드 패키지를 사용한 액정표시장치의 빛의 퍼짐정도를 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 사용한 액정표시장치의 빛의 퍼짐정도를 개략적으로 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

121 : 반사프레임 123 : 렌즈

125 : 인쇄회로기판 127 : 와이어링부(Wiring)

129 : 발광다이오드 칩 131 : 형광물질

본 발명은 액정표시장치용 백라이트에 관한 것으로, 특히 발광다이오드에 관한 것이다.

최근 정보기술과 이동통신기술 등의 발전과 함께 정보를 시각적으로 표시해줄 수 있는 디스플레이 장치의 발전이 이루어지고 있으며, 디스플레이 장치는 구동 형태에 따라 투사형, 직하형 등으로 구분되며, 직하형 디스플레이는 크게 발광 특성을 갖는 자체 발광형 디스플레이와 다른 외부의 요인으로 발광할 수 있는 비발광형으로 분류되고 있다.

상기 비발광형 디스플레이로는 LCD(liquid Crystal Display)를 예로 들 수 있다.

상기 LCD는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자이므로 별도의 광원을 요구하게 된다. 이에 따라, 배면에 형광램프를 구비한 백라이트 유닛(Backlight unit)이 마련되어 LCD 전면을 향해 빛을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 화상이 구현된다.

상기 백라이트 유닛은 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluoresent Lamp), EEFL(External Electrode Fluoresent Lamp), 그리고 LED(Light Emitting Diode) 등을 사용한다.

이 중에서 특히, 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 소형, 저소비전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있으며, 실용화되어 있는 발광다이오드의 재료로서 AlGaAs, GaAlp, GaP, InGaAlP등의 5족원소로 As, P를 사용한 3-5족 화합물 반도체가 사용되고 있다.

도 1은 광원으로 발광다이오드를 사용한 액정표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 발광다이오드를 이용한 액정표시장치(10)는 광을 발생하는 다수의 발광다이오드 패키지(15)와, 다수의 발광다이오드 패키지(15)가 등간격으로 실장된 인쇄회로기판(미도시)을 구성하고 있으며, 상기 인쇄회로기판(미도시)이 일측 또는 양측에 구성되며, 발광된 빛을 가이드 하는 도광판(13)과, 상기 도광판(13)의 하부에 구성되는 백색 또는 은색시트의 반사판(11)을 포함하며, 상기 도광판(13)의 상부에는 액정패널(17)이 구성된다.

도광판(13)의 일측 또는 양측에 구성된 인쇄회로기판(미도시)에는 적, 녹, 청의 발광다이오드 패키지(15)가 각각 이격된 공간을 가지고 교대로 반복하여 배열 구성된다.

상기와 같이 구성된 발광다이오드 패키지(15)는 액정패널(17)에 화상을 구현하는 경우에 적, 녹, 청의 3색의 발광다이오드에 전압을 인가하여 발광하고, 상기 발광한 적, 녹, 청의 빛은 도광판(13) 내에서 산란하는 것에 의해 색 혼합되어 백 색광을 액정패널(17)에 조명하게 된다.

도 2는 도 1의 A를 개략적으로 확대 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 발광다이오드 칩(미도시)에서 발생되는 빛을 외부로 방사시키기 위한 반사프레임(21)과, 발광다이오드 칩(미도시)의 빛이 발산되는 렌즈(23)로 구성된다.

상기 반사프레임(21)은 발광다이오드 칩(미도시)의 빛이 발산되는 내측면과, 상기 내측면과 평행한 외측면이 개구되어 있으며, 상기 렌즈(23)는 빛이 발산되는 반사프레임(21)의 중앙에 돌출되어 구성된다.

이때 도시하지는 않았지만, 상기 렌즈(23) 내부에는 발광다이오드 칩과, 발광다이오드 칩을 감싸는 형광물질이 포함된다.

상기 반사프레임(21)의 개구된 외측면을 통해서는, 상기 발광다이오드 칩(미도시)을 제어하기 위한 제어부가 실장된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)(미도시)과 와이어링부(Wiring)(미도시)을 사이에 발광다이오드 칩(미도시)과 연결된다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 자른 도면이다.

도시한 바와 같이, 발광다이오드 패키지(도 2의 15)는 인쇄회로기판(25) 상에 양측으로 이격된 공간을 가지며, 경사각면으로 구성된 반사프레임(21)이 형성되고, 상기 반사프레임(21)의 이격된 공간에는 발광다이오드 칩(29)이 와이어링부(27)을 사이에 두고 인쇄회로기판(25)과 맞닿아 있으며, 상기 발광다이오드 칩(29)의 주변에는 형광물질(31)이 감싸고 있다.

또한, 상기 형광물질(31) 및 발광다이오드 칩(29) 상부에는 발광다이오드 칩(29)에서 나오는 빛을 균일하게 발산하기 위하여 렌즈(23)가 구비된다.

이때, 렌즈(23)는 반사프레임(21)의 경사각면을 포함한 상부에 구성되며, 상기 반사프레임(21)은 렌즈(23)의 양측면을 약 35% 이상의 두께로 덮어 구성된다.

상기 발광다이오드 칩(29)에 전압전류가 인가되면 빛이 방출되는데, 상기 방출된 빛은 형광물질(31)에 입사된 후 다시 렌즈(23)를 통해 외부로 발산된다. 이때, 형광물질(31)의 정면으로 발산된 빛은 그대로 렌즈(23)를 통과해 외부로 발산되지만, 측면에서 발산된 빛은 렌즈(23)의 양측을 35%의 두께로 덮고 있는 반사프레임(21)의 경사각면에 부딪혀 빛의 방향이 바뀌게 되어, 이 빛 역시 렌즈(23)를 통과하여 발광다이오드 패키지(도 2의 15)의 정면으로 방사된다.

즉, 상기 발산된 빛들은 발광다이오드 패키지(도 2의 15)의 정면으로만 빛이 방사되기 때문에, 빛의 퍼짐이 넓게 형성되지 않는다.

이로 인하여, 도 4에 도시한 바와 같이 액정표시장치(10)의 일측에 각각 이격된 공간을 가지고 구성되는 발광다이오드 패키지(15)가 구성되는데 이때, 발광다이오드 패키지(15)는 빛이 정면으로만 발산되기 때문에 빛의 퍼짐이 좋지 않아 액정표시장치 입광부의 발광다이오드 패키지(15)가 이격된 공간(A)에는 어두움이 존재하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발광다이오드 패키지 의 빛의 퍼짐을 넓게 하여, 등간격으로 구성된 발광다이오드의 이격공간에 발생되는 어두움을 해결하여 휘도 불균일을 제거하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 발광다이오드의 제어부가 실장된 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판과 와이어링부을 사이에 두고 연결된 발광다이오드 칩과; 상기 발광다이오드 칩의 주변부를 감싸는 형광물질과; 상기 발광다이오드 칩을 포함하여, 형광물질 상부에 구성되는 렌즈와; 상기 렌즈를 사이에 두고 이격되어 구성되고, 상기 렌즈의 두께보다 8 ~ 20%의 두께로 형성한 반사프레임을 포함하는 발광다이오드 패키지을 제공한다.

상기 반사프레임은 인쇄회로기판과 접촉하기 위해 개구된 제 1 면과, 상기 제 1 면과 수직하며, 반사프레임 내부에 실장되는 렌즈를 가이드하는 제 2 면 및 제 3 면을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 반사프레임의 개구된 제 1 면은 경사각면을 가지며, 상기 경사각면은 렌즈의 내부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인쇄회로기판은 발광다이오드 구동시 발생되는 열을 방출시키기 위하여 금속재질로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 발광다이오드 칩(미도시)에서 발생되는 빛을 외부로 방사 시키기 위한 반사프레임(121)과, 발광다이오드 칩(미도시)의 빛이 발산되는 렌즈(123)로 구성된다.

이때 도시하지는 않았지만, 상기 렌즈(123) 내부에는 발광다이오드 칩과, 발광다이오드 칩을 감싸는 형광물질이 포함된다.

상기 반사프레임(121)은 발광다이오드 칩(미도시)에 의해 방출되는 광량을 일정 각도로 균일하게 방사시키며, 상기 발광다이오드 칩(미도시)을 감싸는 구조로 구성한다.

이때, 상기 반사프레임(121)은 발광다이오드 칩(미도시)의 빛이 발산되는 내측면과, 상기 내측면과 평행한 외측면이 개구되어 있으며, 상기 반사프레임(121)의 양측면은 얇은 두께로 구성한다.

상기 반사프레임(121)의 외측면을 통해 발광다이오드 칩(미도시)은, 발광다이오드 패키지(115)의 발광을 제어하기 위한 제어부가 실장된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)(미도시)과 와이어링부(Wiring)(미도시)을 사이에 두고 연결된다.

상기 인쇄회로기판(미도시)은 발광다이오드 칩(미도시)의 구동시 발생되는 열을 방출시키기 위하여 금속재질의 인쇄회로기판(미도시)을 사용한다. 이러한, 인쇄회로기판(미도시)은 다수의 발광다이오드 칩(미도시)을 제어하게 된다.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 도면이다.

도시한 바와 같이, 발광다이오드 패키지(도 5의 115)는 인쇄회로기판(125) 양측으로 이격된 공간을 가지며, 경사각면으로 구성된 반사프레임(121)을 형성하 고, 상기 반사프레임(121)의 이격된 공간에는 발광다이오드 칩(129)이 와이어링부(127)을 사이에 두고 인쇄회로기판(125)과 맞닿는 구조로 형성하며, 상기 발광다이오드 칩(129)의 주변에는 형광물질(131)이 감싸는 구조로 형성한다.

상기 와이어링부(127)을 통해 발광다이오드 칩(129)에 전압을 인가 받으며, 발광다이오드 칩(129)에 인가된 바이어스(bias)에 의해 발광다이오드 칩(129)으로부터 일차 파장의 빛이 방출되고, 이 빛이 형광물질(131)에 입사되어 형광물질(131)에 의한 새로운 이차 파장의 빛이 발생된다.

상기 일차 파장 빛과 이차 파장 빛이 혼합된 빛을 얻게 되는데, 두 빛이 보색 관계이면 백색광을 얻을 수 있다.

또한, 상기 형광물질(131) 및 발광다이오드 칩(129) 상부에는 발광다이오드 칩(129)에서 나오는 빛을 균일하게 방사하기 위하여 렌즈(123)를 구비한다.

이때, 렌즈(123)는 반사프레임(121)의 경사각면을 포함한 상부에 구성한다. 또한, 상기 반사프레임(121)은 상기 발광다이오드 칩(129)의 전방으로의 렌즈(123) 두께(t1)의 약 8 ~ 20%의 두께(t2)로 구성하며, 렌즈(123)의 양측면을 덮는 구조로 구성한다.

상기 렌즈(123)의 양측면을 덮는 반사프레임(121)의 두께를 줄임으로서, 상기 발광다이오드 칩(129)에서 발산된 빛은 낮게 구성된 반사프레임(121)의 경사각면을 따라 렌즈(123)의 측면으로도 방사된다. 이로 인하여, 발광다이오드 패키지(도 5의 115)에서 발산된 빛은 렌즈(123)의 전면으로 방사되어 빛의 퍼짐이 좋게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 빛의 퍼짐정도를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 발광다이오드 패키지(115)에서 방사된 빛은 액정표시장치 (110)전면에 넓게 퍼지게 되는데, 이때, 발광다이오드 패키지(115)에서 빛이 방출되는 입광부의 빛의 퍼짐은 렌즈(도 6의 123)의 전면으로 빛이 방사되기 때문에, 종래의 액정표시장치(도 4의 10) 입광부의 정면으로만 방사되는 빛의 퍼짐 보다 더 넓게 퍼지게 되어, 도 7에 표시한 B의 영역이 종래의 도 4에 도시한 A의 영역에 비해 작게 형성되는 것을 볼 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 발광다이오드 패키지의 반사프레임 측면을 제거함으로써, 발광다이오드 패키지의 빛의 퍼짐을 넓게 하여, 발광다이오드 패키지가 이격된 공간을 가지고 구성된 액정표시장치 입광부의 어두움을 해결하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 발광다이오드의 제어부가 실장된 인쇄회로기판과;

   상기 인쇄회로기판과 와이어링부를 사이에 두고 연결된 발광다이오드 칩과;

   상기 발광다이오드 칩의 주변부를 감싸는 형광물질과;

   상기 발광다이오드 칩을 포함하여, 형광물질 상부에 구성되는 렌즈와;

   상기 렌즈를 사이에 두고 이격되어 구성되는 반사프레임

   을 포함하며, 상기 렌즈는 빛이 발산되는 상기 발광다이오드 칩의 전방의 제 1 방향으로 제 1 두께를 가지며, 상기 반사프레임은 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 두께의 8 ~ 20%의 제 2 두께를 갖도록 형성하며,

   상기 반사프레임은, 상기 인쇄회로기판과 접촉하기 위해 개구된 제 1 면과, 상기 제 1 면과 수직하며, 상기 반사프레임 내부에 실장되는 상기 렌즈를 가이드하는 제 2 면 및 제 3 면을 포함하고,

   상기 반사프레임의 개구된 상기 제 1 면은 경사각면을 가지며, 상기 경사각면은 상기 렌즈의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판은 발광다이오드 구동시 발생되는 열을 방출시키기 위하여 금속재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.

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