KR101476421B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

백라이트 유닛에 있어서, 적어도 하나의 제1 발광 다이오드 패키지와 적어도 하나의 제2 발광 다이오드를 포함하되, 상기 제1 발광 다이오드 패키지는 청색 LED칩 및 녹색 LED칩과, 상기 청색 LED칩 및 녹색 LED칩으로부터 발생되는 광들과 혼광되어 백색을 발광하는 제1 형광체를 포함하며, 상기 제2 발광 다이오드 패키지는 청색 LED칩 및 적색 LED칩과, 상기 청색 LED칩 및 상기 적색 LED 칩으로부터 발생되는 광들과 혼광되어 백색을 발광하는 제2 형광체를 포함하고, 상기 제1 발광 다이오드 패키지 및 상기 제2 발광 다이오드 패키지는 번갈아가면서 교차로 배열되어 설치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛이 제공된다.
백라이트, 발광다이오드, 색재현성, 형광체

Description

백라이트 유닛{BACKLIGHT UNIT}
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 상세하게는 액정 표시 장치에서 백색 광원을 제공하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이(Thin Film Transistor Array)기판과 컬러필터(Color Filter)기판이 일정한 간격으로 이격되어 합착되고, 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터기판이 합착된 일정한 공간에 구비된 액정층으로 구성된 액정패널(Liquid Crystal Display Panel)과, 액정패널을 구동시키는 구동부 및 액정패널에 백라이트를 공급하는 백라이트 유닛을 포함하여 구성된다.
종래의 백라이트 유닛은 RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지를 이용하거나, 적색 LED와, 녹색 LED와, 청색 LED가 고르게 배열되어 각각의 LED에서 방출되는 광의 혼합에 의해 생성된 백색광을 방출한다. 그러나, RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지를 이용하거나, 각각의 LED칩을 이용하여 백라이트를 구현하는 경우 재료비 및 기타 수율에서 문제가 발생한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래에 RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지를 이용하거나, 각각의 LED칩을 이용하여 백라이트를 구현하는 것을 대체하여 재료비 및 기타 수율에서 문제점을 해결할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 백라이트 유닛에 있어서, 적어도 하나의 제1 발광 다이오드 패키지와 적어도 하나의 제2 발광 다이오드를 포함하되, 상기 제1 발광 다이오드 패키지는 청색 LED칩 및 녹색 LED칩과, 상기 청색 LED칩 및 녹색 LED칩으로부터 발생되는 광들과 혼광되어 백색을 발광하는 제1 형광체를 포함하며, 상기 제2 발광 다이오드 패키지는 청색 LED칩 및 적색 LED칩과, 상기 청색 LED칩 및 상기 적색 LED 칩으로부터 발생되는 광들과 혼광되어 백색을 발광하는 제2 형광체를 포함하고, 상기 제1 발광 다이오드 패키지 및 상기 제2 발광 다이오드 패키지는 번갈아가면서 교차로 배열되어 설치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛이 제공된다.
상기 제1 발광 다이오드 패키지 및 상기 제2 발광 다이오드 패키지는, 2개의 열로 병렬배치되며, 제 1 열과 제 2 열은 극성이 서로 반대 방향으로 배열될 수 있다.
상기 청색은 430 내지 500nm, 상기 녹색은 500 내지 580nm, 상기 적색은 580 내지 760nm일 수 있다.
바람직하게, 상기 청색은 450 내지 470nm, 상기 녹색은 515 내지 540nm, 상기 적색은 620 내지 640nm일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 청색 LED칩 및 녹색 LED칩과 적색 형광체를 포함하여 백색을 발광하는 상기 제1 발광 다이오드 패키지와, 청색 LED칩 및 적색 LED칩과 녹색 형광체를 포함하여 백색을 발광하는 상기 제2 발광 다이오드 패키지를 교차하여 번갈아가면서 배열설치하여 백라이트 유닛을 구현함으로써, 종래에 RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지를 이용하거나, 각각의 LED칩을 이용하여 백라이트를 구현하는 것을 대체할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 종래에 RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지를 이용하거나, 각각의 LED칩을 이용하여 백라이트를 구현할 때보다 사용되는 LED칩의 개수가 줄어들어 불량이 발생될 확률이 줄어들어서 수율 및 신뢰성을 높일 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛(10)은 교류 전원을 공급하는 전원 공급부(20)로부터 공급되는 교류 전원에 의해 발광동작을 수행한다.
백라이트 유닛(10)은 복수개의 발광 다이오드들(11, 12)을 포함한다. 상기 발광 다이오드 패키지들(11, 12)은 2개의 열로 병렬배치되며, 제 1열과 제 2 열은 극성이 서로 반대 방향으로 배열되어 있다.
따라서, 전원 공급부(20)에서 교류전원이 인가되는 경우 플러스 전압구간에서는 제 1 열에 전류가 흘러서 발광 다이오드 패키지들이 발광동작을 수행하고, 마이너스 전압 구간에서는 제 2 열에 전류가 흘러서 발광 다이오드 패키지들이 발광동작을 수행하게 된다.
이로 인해, 제 1 열과 제 2 열은 번갈아가면서 발광동작을 수행하게 된다.
상기 백라이트 유닛(10)에 배열되는 발광 다이오드 패키지들(11, 12)은 제1 발광 다이오드 패키지(11)와 제2 발광 다이오드 패키지(12)가 번갈아 가면서 교차로 배열되어 있다. 제1 발광 다이오드 패키지(11)는 청색 LED칩 및 녹색 LED칩과, 청색 LED칩 및 녹색 LED칩으로부터 발생된 광과 혼광되어 백색을 발광하는 제1 형광체를 포함하여 백색을 발광한다. 여기에서는, 제1 형광체로 적색 형광체인 경우를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제2 발광 다이오드 패키지(12)는 청색 LED칩 및 적색 LED칩과, 청색 LED칩 및 적색 LED칩으로부터 발생된 광과 혼광되어 백색을 발광하는 제2 형광체를 포함하여 백색을 발광한다. 여기에서는, 제2 형광체로 녹색 형광체인 경우를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 여기에서, 상기 청색은 430 내지 500nm, 상기 녹색은 500 내지 580nm, 상기 적색은 580 내지 760nm일 수 있다. 좀더 바람직하게, 상기 청색은 450 내지 470nm, 상기 녹색은 515 내지 540nm, 상기 적색은 620 내지 640nm일 수 있다.
제1 발광 다이오드 패키지(11) 및 제2 발광 다이오드 패키지(12)는 하나의 기판위에 청색, 녹색, 적색 LED칩중에서 선택된 적어도 서로 다른 파장의 광을 방출하는 LED칩들과 상기 LED칩으로 방출된 광에 의해 여기되어 광변환을 수행하여 상기 LED칩에 의해 발생된 광과 혼광하여 백색광을 방출하기 위한 형광체를 포함하고 있다.
백라이트 유닛(10)의 각 발광 다이오드 패키지들(11, 12)은 60㎐의 주파수인 교류가 인가되면 인가된 교류에 의해 주기적으로 턴온되어 발광된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 제1 발광 다이오드 패키지의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 제1 발광 다이오드 패키지(11)는 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(130)이 형성된다. 상기 제 1 전극(120) 상에 청색광을 방출하는 제 1 발광 다이오드(150)가 실장되고, 상기 청색광에 의하여 여기되며, 여기광보다 장파장의 피크 파장을 가지는 적색광을 방출하는 형광체(190)가 제 1 발광 다이오드(150)의 상부에 배치된다.
제 2 발광 다이오드(160)는 상기 제 2 전극(130) 상에 실장되며, 상기 형광 체(190)에서 방출되는 광과 다른 파장인 녹색광을 방출한다.
상기 제 1 및 제 2 발광 다이오드(150, 60)는 와이어(1)를 통하여 각 발광 다이오드(150, 160)를 제 3 전극(미도시)에 공통적으로 전기 연결할 수 있다. 그너나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 다양하게 연결될 수 있다.
상기 기판(110)의 상부에는 제 1 및 제 2 발광 다이오드(150, 160)를 봉지하는 몰딩부(180)를 포함하고, 몰딩부(180)의 내부에는 상술한 적색을 발광하는 형광체(190)를 포함한다.
상기 기판(110)은 기계적 가공을 통해 기판(110)의 중심 영역에 소정의 홈을 형성하고 홈의 측벽면에 소정의 기울기를 주어 형성된 반사부(미도시)를 포함할 수 있다.
이러한 반사부의 저면에 제 1 및 제 2 발광 다이오드(150, 160)를 실장하여 각 발광 다이오드에서 방출되는 광의 반사를 극대화하여 발광 효율을 증대시킬 수 있다.
몰딩부(180)는 소정의 에폭시 또는 실리콘 수지와 상기 형광체(190)의 혼합물을 이용한 사출 공정을 통해 형성할 수 있다. 또한 별도의 주형을 이용하여 제작한 다음, 이를 가압 또는 열처리하여 몰딩부(180)를 형성할 수 있다. 몰딩부(180)는 볼록 렌즈 형태, 평판 형태 및 표면에 소정의 요철을 갖는 형태 등 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
기판(110) 상부에 상기 발광 다이오드(150, 160)를 봉지하기 위한 몰딩부(180)의 내부에 포함되는 형광체(190)로는 실리케이트계, 저머네이트계 및 저머 네이트-실리케이트계 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
형광체(190)는 도시한 바와 같이 상기 몰딩부(180) 내부에 균일하게 분포되는 것이 바람직하며, 이에 의해 제1 발광 다이오드(150)에서 방출되는 청색광과 제 2 발광 다이오드(160)에서 방출되는 녹색광과 형광체(190)에서 방출되는 적색광이 고르게 혼색되어 백색광을 구현할 수 있다. 상기 몰딩부(180)의 내부에는 연색성을 향상시키기 위하여 황색을 발광하는 형광체(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 발광 소자는 제 1 발광 다이오드(150)로부터 여기광인 청색광이 방출되고, 상기 청색광에 의하여 형광체(190)가 여기 발광하며, 제 2 발광 다이오드(160)는 상기 여기 발광된 광과 다른 광을 방출하여 이들의 혼광으로 원하는 스펙트럼 영역의 색을 구현한다.
즉, 청색 및 녹색 발광 다이오드(150, 60)로부터 청색광과 녹색광이 방출되고, 청색광에 의하여 형광체(190)는 적색광을 방출하며, 이들의 혼광에 의하여 백색 발광이 구현된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 제2 발광 다이오드 패키지의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 제2 발광 다이오드 패키지(12)는 기판(210)과, 상기 기판(210) 상에 제 1 전극(220) 및 제 2 전극(230)이 형성된다. 상기 제 1 전극(220) 상에 청색광을 방출하는 제 1 발광 다이오드(250)가 실장되고, 상기 청색광에 의하여 여기되며, 여기광보다 장파장의 피크 파장을 가지는 녹색광을 방출하는 형광 체(290)가 제 1 발광 다이오드(250)의 상부에 배치된다.
제 2 발광 다이오드(260)는 상기 제 2 전극(230) 상에 실장되며, 상기 형광체(290)에서 방출되는 광과 다른 파장인 적색광을 방출한다.
상기 제 1 및 제 2 발광 다이오드(250, 260)는 와이어(1)를 통하여 각 발광 다이오드(250, 260)를 제 3 전극(미도시)에 공통적으로 전기 연결한다.
상기 기판(210)의 상부에는 제 1 및 제 2 발광 다이오드(250, 260)를 봉지하는 몰딩부(280)를 포함하고, 몰딩부(280)의 내부에는 상술한 녹색광을 발광하는 형광체(290)를 포함한다.
상기 기판(210)은 기계적 가공을 통해 기판(210)의 중심 영역에 소정의 홈을 형성하고 홈의 측벽면에 소정의 기울기를 주어 형성된 반사부(미도시)를 포함할 수 있다.
이러한 반사부의 저면에 제 1 및 제 2 발광 다이오드(250, 260)를 실장하여 각 발광 다이오드에서 방출되는 광의 반사를 극대화하여 발광 효율을 증대시킬 수 있다.
몰딩부(280)는 소정의 에폭시 또는 실리콘 수지와 상기 형광체(290)의 혼합물을 이용한 사출 공정을 통해 형성할 수 있다. 또한 별도의 주형을 이용하여 제작한 다음, 이를 가압 또는 열처리하여 몰딩부(280)를 형성할 수 있다. 몰딩부(280)는 볼록 렌즈 형태, 평판 형태 및 표면에 소정의 요철을 갖는 형태 등 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
기판(210) 상부에 상기 발광 다이오드(250, 260)를 봉지하기 위한 몰딩 부(280)의 내부에 포함되는 형광체(290)로는 실리케이트계, 저머네이트계 및 저머네이트-실리케이트계 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
형광체(290)는 도시한 바와 같이 상기 몰딩부(280) 내부에 균일하게 분포되는 것이 바람직하며, 이에 의해 제1 발광 다이오드(250)에서 방출되는 청색광과 제 2 발광 다이오드(260)에서 방출되는 적색광과 형광체(290)에서 방출되는 녹색광이 고르게 혼색되어 백색광을 구현할 수 있다. 상기 몰딩부(280)의 내부에는 연색성을 향상시키기 위하여 황색을 발광하는 형광체(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 발광 소자는 제 1 발광 다이오드(250)로부터 여기광인 청색광이 방출되고, 상기 청색광에 의하여 형광체(290)가 여기 발광하며, 제 2 발광 다이오드(260)는 상기 여기 발광된 광과 다른 광을 방출하여 이들의 혼광으로 원하는 스펙트럼 영역의 색을 구현한다.
즉, 청색 및 적색 발광 다이오드(250, 260)로부터 청색광과 적색광이 방출되고, 청색광에 의하여 형광체(290)는 녹색광을 방출하며, 이들의 혼광에 의하여 백색 발광이 구현된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛에서 제1 발광 다이오드 패키지(11)와 제2 발광 다이오드 패키지(12)가 배열된 상태의 스펙트럼을 보여준다. 도 6을 참조하면, 도 3에 도시된 제1 발광 다이오드 패키지(11)의 스펙트럼과 도 5에 도시된 제2 발광 다이오드 패키지(12)의 광스펙트럼이 반영되어 있음을 알 수 있다.
도 7은 종래에 RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지의 광스펙트럼을 보여주며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛에서의 광스펙트럼(1)과 종래의 RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지를 이용한 백라이트 유닛에서의 광스펙트럼(2)을 함께 보여준다. 종래의 RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지를 이용한 백라이트의 색재현율이 최대 115%에 이른다. 한편, 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트의 색재현율은 최대 94%에 이른다. 따라서, 종래의 RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지를 이용한 백라이트의 색재현율에 미치지는 못하지만, 가격대비 높은 색재현율을 가지는 제품의 구현이 가능하다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 발광 다이오드 패키지의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 도 4에 도시된 제2 발광 다이오드 패키지의 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 스펙트럼을 보여준다.
도 7은 종래에 RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지의 광스펙트럼을 보여준다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛에서의 광스펙트럼과 종래의 RGB 풀 칼러 발광 다이오드 패키지를 이용한 백라이트 유닛에서의 광스펙트럼을 함께 보여준다.

Claims (4)

  1. 백라이트 유닛에 있어서,
    적어도 하나의 제1 발광 다이오드 패키지와 적어도 하나의 제2 발광 다이오드 패키지를 포함하되,
    상기 제1 발광 다이오드 패키지는 청색 LED칩 및 녹색 LED칩과, 상기 청색 LED칩 및 녹색 LED칩으로부터 발생되는 광들과 혼광되어 백색을 발광하는 제1 형광체를 포함하며,
    상기 제2 발광 다이오드 패키지는 청색 LED칩 및 적색 LED칩과, 상기 청색 LED칩 및 상기 적색 LED 칩으로부터 발생되는 광들과 혼광되어 백색을 발광하는 제2 형광체를 포함하고,
    상기 제1 발광 다이오드 패키지 및 상기 제2 발광 다이오드 패키지는 번갈아가면서 교차로 배열되어 설치되고,
    상기 제1 형광체는 적색 형광체를 포함하고, 상기 제2 형광체는 녹색 형광체를 포함하고, 상기 제1 및 제2 형광체 중 적어도 하나는 황색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드 패키지 및 상기 제2 발광 다이오드 패키지는,
    2개의 열로 병렬배치되며, 제 1 열과 제 2 열은 극성이 서로 반대 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 청색은 430 내지 500nm, 상기 녹색은 500 내지 580nm, 상기 적색은 580 내지 760nm인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 청색은 450 내지 470nm, 상기 녹색은 515 내지 540nm, 상기 적색은 620 내지 640nm인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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