KR101305375B1

KR101305375B1 - 엘이디 패키지 및 이를 이용한 백라이트 어셈블리

Info

Publication number: KR101305375B1
Application number: KR1020060102527A
Authority: KR
Inventors: 이종칠
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2013-09-06
Also published as: KR20080035896A

Abstract

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 백라이트(Backlight) 광원으로 사용되는 LED(Light Emitting Diode)에 관한 것으로, 특히 상기 LED(Light Emitting Diode) 렌즈의 양봉 캡(Cap) 구조에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 상기 LED(Light Emitting Diode) 렌즈를 한 개의 봉우리가 아닌 양봉으로 만들어 빛을 분산시킴으로써 좌우 휘도를 상승시켜 화면 표시 품질을 개선하는 것이다. 따라서 본 발명에 의해 LED(Light Emitting Diode)의 협소한 빛을 넓혀 외관 품질을 개선할 수 있고 광 효율 향상으로 인해 광원으로 사용되는 LED(Light Emitting Diode)의 수량 감소가 가능해져서 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 제조 단가를 절감할 수 있다.

Description

엘이디 패키지 및 이를 이용한 백라이트 어셈블리{LED Package and Backlight Assembly using the same}

도 1은 백라이트 어셈블리(Backlight Assembly)용 백색 LED 패키지의 발광 원리를 나타낸 도면.

도 2는 종래의 캡(Cap)형 백색 LED 패키지를 나타낸 도면.

도 3은 상기 도 2의 캡(Cap)형 백색 LED 패키지에서 발산된 광의 방사 범위를 나타낸 도면.

도 4는 캡(Cap)형 백색 LED 패키지의 광 방사 범위에 의한 시야각을 도식적으로 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 구성된 캡(Cap)형 백색 LED 패키지를 나타낸 도면.

도 6은 상기 도 5의 본 발명의 실시예에 따른 캡(Cap)형 백색 LED 패키지에서 발산된 광의 방사 범위를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 캡(Cap)형 백색 LED 패키지의 광 방사 범위에 의한 시야각을 도식적으로 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상기 캡(Cap)형 렌즈의 다양한 형상 을 개략적으로 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

111 : 자외선 LED 칩 113 : 적, 녹, 청 인광물질

115 : 렌즈 117 : 방열 슬러그

119 : 케이스 121 : 인쇄회로기판

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 백라이트(Backlight) 광원으로 사용되는 LED(Light Emitting Diode)에 관한 것으로, 특히 상기 LED(Light Emitting Diode)에서 발광하는 빛을 분산시켜 상기 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 좌, 우 휘도를 향상시키는 LED(Light Emitting Diode) 렌즈의 양봉 캡(Cap) 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 자체적으로 발광하지 못하는 수동 발광소자이기 때문에 액정 패널의 후면에 부착된 백라이트 어셈블리(Backlight Assembly)를 이용하여 화상을 구현하게 된다.

상기 백라이트 어셈블리(Backlight Assembly)는 광원의 배치 방식에 따라 에 지(Edge) 방식과 직하 방식으로 나뉜다.

상기 에지(Edge) 방식은 도광판 외곽에 광원을 설치한 것으로, 광원으로부터 발광된 광을 투명한 상기 도광판을 이용하여 액정패널 전체 면으로 광을 입사시키는 방식이고 상기 직하 방식은 액정패널의 배면에 광원을 두어 액정패널 전면을 직접 조사하는 방식이다.

상기 백라이트 어셈블리(Backlight Assembly)는 광원으로 종래에는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등을 광원으로 사용하였으나 수명이 짧고 플라즈마 방전에 필요한 높은 동작 전압을 얻기 위한 인버터(Invertor)가 필요하며 전력 소비 효율이 낮은 문제점이 있다. 따라서 최근에는 상기의 문제점을 해결할 수 있는 LED(Light Emitting Diode)를 상기 백라이트 어셈블리(Backlight Assembly)의 광원으로 많이 사용하는 추세이다.

상기 LED(Light Emitting Diode)는 반도체 p-n 접합 구조에서 전자와 정공이 재결합 할 때 전위차에 의해서 발광하게 되는데 이때 나오는 빛을 이용하여 정보를 나타내는 디스플레이 소자이다. 이러한 LED는 질화갈륨(GaN), 비소화갈륨(GaAs), 인화갈륨(GaP), 갈륨-비소-인(GaAs1-xPx), 갈륨-알루미늄-비소(Ga1-xAlxAs), 인화인듐(InP), 인듐-갈륨-인(In1-xGaxP)등으로 구성된 화합물 반도체를 재료로 하며 저 휘도, 저 전압, 긴 수명 및 저 가격 특징을 가지고 종래에는 표시용 램프나 숫자와 같은 단순 정보표시에 많이 응용되어 왔으며, 최근에 산업기술의 발전, 특히 정보표시 기술과 반도체 기술의 발전으로 그 응용범위를 FPD(Flat Panel Display)분야까지 넓혀 왔으며 향후에는 독자적인 정보 디스플레이 소자로 계속 발전할 것 으로 기대된다.

이하, 종래 기술에 따른 백색 LED 패키지 구조를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 자외선(UV) LED(Light Emitting Diode)와 R(적), G(녹), B(청) 인광물질의 조합으로 이루어진 백색 LED 패키지의 백색 발광 원리를 나타내는 도면이다.

상기 백색 LED 패키지(10)가 백색 발광을 하는 원리는, 상기 R(적), G(녹), B(청) 인광물질(13)이 높은 에너지의 자외선(UV) LED(Light Emitting Diode)(11)에 의하여 여기되어(Exited) 적색 스펙트럼(R), 녹색 스펙트럼(G), 청색 스펙트럼(B)을 방출하고, 상기 적색 스펙트럼(R), 녹색 스펙트럼(G), 청색 스펙트럼(B)이 결합된 결합 스펙트럼에 의하여 백색광이 만들어 진다.

이러한 상기의 백색 LED 패키지(10)는 하나의 자외선(UV) LED(Light Emitting Diode)(11)에 적색, 녹색, 청색을 각각 방출하는 인광물질(13)을 사용하여 백색광을 구현하므로 제작 방법이 용이하고 상기 R(적), G(녹), B(청) 인광물질(13)의 함유량 조절이 용이하므로 온화한 백색의 표현이 가능한 장점이 있다.

도 2는 종래의 캡(Cap)형 백색 LED 패키지를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 캡(Cap)형 백색 LED 패키지(10)는 광을 발산하는 자외선(UV) LED 칩(11)과 상기 자외선(UV) LED 칩(11)에서 출사된 광의 각도를 제어하는 렌즈(15)와 상기 자외선(UV) LED 칩(11) 발광시 발생되는 고온의 열을 외부로 배출하는 역할을 하고 반사 효율이 높은 반사면을 제공하는 방열 슬러그(17)를 포함한다.

상기 방열 슬러그(17)의 외곽은 케이스(19)에 의해 고정되어 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)(21) 상에 부착된다.

한편, 백색광을 만들기 위해 상기 자외선 LED 칩(11) 상에는 캡(Cap)형으로 R(적), G(녹), B(청) 인광물질(미도시)이 도포되게 된다.

도 3은 상기 도 2의 캡(Cap)형 백색 LED 패키지(10)에서 발산된 광의 방사 경로를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, R(적), G(녹), B(청) 인광물질(13)의 구조가 캡(Cap) 형상으로 설계된 백색 LED 패키지(10)는 상기 캡(Cap)형 설계시 봉우리 형태에 의해 렌즈(15)를 반구형으로 설계함에 따라 광이 중심으로 집중하는 반면 좌, 우가 어두워져서 백라이트(Backlight) 조립시 중심에는 광 집중에 의한 핫 스팟(Hot Spot) 발생과 좌, 우측에는 광 부족에 의한 암부 발생 등의 2차적인 불량이 야기되어 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 화면 표시 품질을 저하시키게 된다.

도 4의 (a)는 상기 캡(Cap)형 백색 LED 패키지의 좌, 우 시야각 범위를 나타낸 것이고 도 4의 (b)는 캡(Cap)형 백색 LED 패키지의 상, 하 시야각 범위를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이, 상기 캡(Cap)형 백색 LED 패키지(10)는 상기 렌즈(15)의 구조상 광이 중심으로 집중되기 때문에 시야각이 좁아지게 된다.

즉, 종래의 상기 캡(Cap)형 백색 LED 패키지(10)는 좌, 우 약 50도, 상, 하 약 30도의 시야각 범위를 갖게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 LED(Light Emitting Diode) 렌즈를 한 개의 봉우리가 아닌 양봉으로 만들어 상기 LED(Light Emitting Diode)로부터 출사된 광의 집중을 막고 분산시킴으로써, 좌, 우 휘도의 상승을 통한 시야각 개선을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 시야각 개선을 통해, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 화면 표시 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 LED(Light Emitting Diode)를 제어하기 위한 제어부가 실장된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)과; 상기 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 상부에 고정되는 자외선(UV) LED 칩과; 상기 자외선(UV) LED 칩의 주변부를 감싸는 R(적), G(녹), B(청) 인광물질과; 상기 자외선(UV) LED 칩을 포함하며, R(적), G(녹), B(청) 인광물질 상부에 구성되어 상기 자외선(UV) LED 칩에서 출사된 광의 각도를 제어하는 양봉의 캡(Cap)형 렌즈와; 상기 자외선(UV) LED 칩 발광시 발생되는 고온의 열을 외부로 배출하는 역할을 하고 반사효율이 높은 반사면을 제공하는 방열 슬러그와; 상기 방열 슬러그를 감싸는 케이스를 포함하는 캡(Cap)형 백색 LED 패키지를 제공한다.

상기 자외선(UV) LED의 파장은 400㎚ 내외인 것을 특징으로 한다.

상기 렌즈의 형상은 양봉으로 한정되는 것이 아니라 원하는 시야각에 따라 다양하게 변형 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열 슬러그는 자외선(UV) LED 칩 구동시 발생되는 열을 방출시키기 위하여 금속 재질로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 구성된 캡(Cap)형 백색 LED 패키지(100)를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 구성된 캡(Cap)형 백색 LED 패키지(100)는 광을 발산하는 자외선(UV) LED 칩(111)과 상기 자외선(UV) LED 칩(111)에서 출사된 광의 각도를 제어하는 양봉 형상의 렌즈(115)와, 상기 자외선(UV) LED 칩(111) 발광시 발생되는 고온의 열을 외부로 배출하는 역할을 하고 반사 효율이 높은 반사면을 제공하는 방열 슬러그(117)를 포함한다.

상기 양봉 형상의 렌즈(115)는 상기 자외선(UV) LED 칩(111)에서 출사된 광을 분산시켜 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 좌, 우 휘도를 상승시키는 역할을 한다.

또한, 상기 방열 슬러그(117)는 케이스(119)에 의해 고정되어 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)(121) 상에 부착된다.

한편, 백색광을 만들기 위해 상기 자외선 LED(UV) 칩(111) 상에는 캡(Cap)형으로 R(적), G(녹), B(청) 인광물질(113)이 도포되게 된다.

상기 R(적), G(녹), B(청) 인광물질(113)은 적색, 녹색, 청색의 함유량 조절 이 용이하여 온화한 백색광 구현이 가능하다.

도 6은 상기 도 5의 본 발명의 실시예에 따른 캡(Cap)형 백색 LED 패키지에서 발산된 광의 방사 범위를 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 양봉 형상의 렌즈(115) 구조로 설계된 캡(Cap)형 백색 LED 패키지(100)는 렌즈(115)가 하나의 봉우리 형상 일 때 보다 중심으로 집중되는 광이 분산되어 좌, 우 휘도가 상승하게 된다.

즉, 종래의 하나의 봉우리 형상의 렌즈(15) 구조로 설계된 캡(Cap)형 백색 LED 패키지(10)에서 발생하는 광 집중에 의한 핫 스팟(Hot Spot)과 암부 발생 등의 2차적인 불량의 개선이 가능하게 되어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 화면 표시 품질을 향상 시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 캡(Cap)형 백색 LED 패키지의 광 방사 범위에 의한 시야각을 도식적으로 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 상기 캡(Cap)형 백색 LED 패키지(100)는 양봉 형상의 렌즈(115) 구조로 인해, 중심으로 집중되는 광이 분산되어 좌, 우 휘도가 상승되고 종래보다 더 넓은 시야각을 갖게 된다.

즉, 상기 캡(Cap)형 백색 LED 패키지(100)는 약 80도의 시야각 범위를 갖게 된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상기 캡(Cap)형 렌즈의 다양한 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도시한 바와 같이, 상기 캡(Cap)형 렌즈(115)는 캡(Cap)형 렌즈(115)의 형상 a 내지 b와 같이 원하는 시야각에 따라 다양하게 형상을 변경하여 적용할 수 있다.

즉, 백색 LED 패키지(100)로부터 발산되는 광을 더욱 분산시킬 수 있는, 세 개의 봉우리를 갖는 삼봉의 캡(Cap) 형태나 캡(Cap) 각각의 크기와 모양을 변화시켜 원하는 시야각에 따라 다양한 형상의 캡(Cap)형 렌즈(115)를 설계하여 적용할 수 있다.

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

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 캡(Cap)형 백색 LED 패키지의 렌즈를 한 개의 봉우리가 아닌 양봉으로 만들어, 중심으로 집중되는 광이 분산됨으로써 좌, 우 휘도가 상승하여, 상기 캡(Cap)형 백색 LED 패키지를 백라이트(Backlight) 광원으로 하는 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 화면 표시 품질을 향상 시킬 수 있다.

즉, 본 발명에 의해 LED(Light Emitting Diode)의 협소한 빛을 넓혀 화면 표시 품질을 개선하는 효과가 있다.

또한, 광 효율 향상으로 인해, 광원으로 사용되는 LED(Light Emitting Diode)의 수량 감소가 가능해져서 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 제조 단가를 절감하는 효과가 있다.

Claims

인쇄회로기판;

상기 인쇄회로기판 상부에 고정되는 자외선 엘이디 칩과;

상기 자외선 엘이디 칩의 주변부를 감싸는 적, 녹, 청 인광물질과;

상기 자외선 엘이디 칩을 포함하며, 적, 녹, 청 인광물질 상부에 구성되는 삼봉의 캡형 렌즈와;

상기 인쇄회로기판 상에 부착되고 상기 자외선 엘이디 칩의 측면을 둘러싸며, 상기 자외선 엘이디 칩 발광시 발생되는 고온의 열을 외부로 배출하는 역할을 하고 반사면을 제공하는 방열 슬러그와;

상기 자외선 엘이디 칩과 적, 녹, 청 인광물질을 덮는 양봉의 캡형 렌즈와 방열 슬러그를 감싸는 케이스를 포함하며,

상기 삼봉의 캡형 렌즈는 중앙의 제1봉우리 형상과 상기 제1봉우리 형상 양측에 각각 위치하는 제2 및 제3봉우리 형상을 포함하고, 상기 제1봉우리 형상은 상기 제2 및 제3봉우리 형상과 다른 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 캡형 백색 엘이디 패키지.
제 1항에 있어서,

상기 제1봉우리 형상은 상기 제2 및 제3봉우리 형상보다 큰 것을 특징으로 하는 캡형 백색 엘이디 패키지.
제 1항에 있어서,

상기 제1봉우리 형상은 상기 제2 및 제3봉우리 형상보다 작은 것을 특징으로 하는 캡형 백색 엘이디 패키지.
제 1항에 있어서,

상기 방열 슬러그는 자외선 엘이디 칩 구동시 발생되는 열을 방출시키기 위하여 금속 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 캡형 백색 엘이디 패키지.