KR101669642B1 - 백라이트유닛 및 이에 이용되는 ｌｅｄ들의 서브 어레이 장치 - Google Patents

Abstract

여기에서는 LED 어레이가 도광판의 측면에 위치하는 에지 타입 백라이트유닛이 개시된다. 백라이트유닛의 LED 어레이는, 목표색(target color)의 광을 함께 만드는 제1 배열의 LED들을 포함하는 제1 서브 어레이와; 상기 목표색의 광을 함께 만드는 제2 배열의 LED들을 포함하는 제2 서브 어레이를 포함한다. 상기 제1 서브 어레이와 상기 제2 서브 어레이는 단부들끼리 인접하게 배치되고, 상기 단부들 각각에는 상기 목표색의 광을 단독으로 발하는 말단 LED가 위치한다.

발광 다이오드, 에지 백라이트 유닛, 백라이트 유닛

Description

백라이트유닛 및 이에 이용되는 ＬＥＤ들의 서브 어레이 장치{BACK LIGHT UNIT AND SUB ARRAY DEVICE OF LEDS USED FOR THE SAME}

본 발명은 LED(Light Emitting Diode)를 이용하는 백라이트유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, LED들의 서브 어레이들을 인접시켜 백라이트유닛용 LED 어레이를 구성함에 있어서, 서브 어레이들 사이에서 야기되는 색편차를 억제 또는 줄이기 위한 기술에 관한 것이다.

최근 평판 디스플레이 장치는 폭발적인 성장을 보이고 있다. 평판 디스플레이 장치는 소형화, 저전력화가 필수적인 모바일(mobile) 장치뿐 아니라 무게와 두께를 줄여야 하는 대형 디지털 TV에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다. 그 중에서도 LCD(Liquid Crystal Display) 방식은 소형 기기부터 대형 기기에까지 적용 가능하여 평판 디스플레이 방식 중에서 가장 널리 사용되는 방식이다.

LCD 장치는 액정 패널이 자체적으로 발광하지 못하기 때문에 액정 패널의 후면에 백라이트유닛으로 불리는 광원을 필요로 한다. 백라이트유닛에서 발생한 빛이 액정 층과 컬러 필터 등을 거치면서 외부에 화면을 보여준다. 따라서, 백라이트유닛은 LCD 장치의 성능에 상당한 영향을 미친다. 예를 들어, 디스플레이 장치의 색 재현성, 최대 밝기, 명암비, 백색 균일성, 색온도 등의 화면 품질뿐 아니라 무게, 디자인, 수명, 소비 전력 등이 백라이트 유닛에 의해 상당한 영향을 받을 수 있다.

기존의 백라이트 유닛으로는 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp), 외부전극 형광램프(EEFL: External Electrode Fluorescent Lamp) 등이 널리 사용되고 있다. 그러나 이들 형광램프들은 치수(dimension)가 크고 소비전력도 크며, 최대 밝기에 상당한 한계가 있다. 이러한 형광램프를 채용한 LCD 장치들은 NTSC(National Television System Committee) 기준으로 최대 약 80%의 색재현성을 보인다. 특히, 이들 형광램프들은 선광원이기 때문에, 값비싼 확산필름 등을 사용하여야만 LCD 전체 면에 대해 균일한 빛을 공급할 수 있다. 이러한 기술적인 요인들 외에도, EU에서 2006년 이후 자동차에 CCFL을 사용하지 못하게 금지하는 등 형광램프 외에 다른 광원을 개발해야 할 필요성이 있어왔다.

한편, LED는 초기에는 백라이트로 이용할 만큼 충분한 휘도를 제공하지 못하였고 제조 비용이 비쌌으나, 최근에는 휘도가 충분히 높고, 소비 전력 및 제조 비용이 낮은 LED가 개발되고 있다.

도 1은 예컨대, 평면 TV와 같은 디스플레이 장치에 적용될 수 있는 LED 백라이트 유닛의 한 예를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 도광판(3)의 서로 마주하는 두 측면에 LED 어레이들이 각각 배치되어 있다. 도광판의 두 측면에만 LED 어레이(A)들이 배치되지만 도광판의 세 측면, 더 나아가서는, 도광판(3)의 네 측면 각각에 LED 어레이(A)들이 배치될 수 있다. LED들이 실장되는 PCB의 제조 여건 또는 기타 다른 여건에 따른 길이 제 약으로 인해, 두개 이상의 PCB(2a, 2b) 상에 각각 배열된 두개 이상의 서브 어레이(S1, S2)들이 길이 방향으로 인접하게 배치되어 하나의 LED 어레이(A)를 구성한다. 서브 어레이(S1, S2)들 각각은 두개의 LED들(W1, W2)의 배열이 하나로 그룹화되어 길이 방향을 따라 연속 반복되어 있다. 배열 내 LED들(W1, W2) 각각은 다른 색, 즉, 색좌표가 다른 광을 발하며, 그들 사이의 중심에서 목표색을 얻도록 되어 있다. 특히, 색좌표가 다른 백색 LED들이 배열 내에 포함된 백라이트 유닛이 근래 제안된 바 있다.

종래에는 길이방향으로 인접해 있는 서브 어레이들(S1, S2)의 말단들에 동일한 색(또는, 색좌표)의 LED들이 모여 배치되거나 또는 원치 않는 LED들의 배열이 생겨, 이에 의해, 그 모여 있는 LED들 사이에서 원하는 목표색의 광을 얻을 없는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 서브 어레이들(S1, S2)이 인접해 있는 위치에서는 원하는 색 혼합이 이루어지지 않아 색편차가 발생할 수 있었다.

이러한 종래의 문제점은 에지 타입 백라이트유닛에 국한되지 않고, 직하형 백라이트 유닛에서도, 인접하는 PCB들 사이, 다시 말해 인접하는 LED들의 서브 어레이의 말단들 사이에서, 원하는 색 혼합이 이루어지지 않아 색 편차가 일어날 우려가 컸다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 목표색의 광을 만드는 LED들의 배열을 포함하는 서브 어레이들을 인접해 배치하는 백라이트 유닛에서, 서브 어레이들이 인접되는 위치의 말단 LED들이 단독으로 목표색의 광을 발하도록 구성하여, 서브 어레이들 사이에서 색편차가 발생하는 것을 막기 위한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, PCB 상에서 색좌표가 다른 LED들의 소정 배열이 연속 반복되는 서브 어레이들을 인접해 배치한 백라이트 유닛에서, 그 소정 배열의 중심에서 얻을 수 있는 목표색의 광을 서브 어레이 말단의 LED가 단독으로 발하도록 하여, 색편차를 줄이는데 기여할 수 있는 LED 서브 어레이 장치 및 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 측면에 따라, LED 어레이가 도광판의 측면에 위치하는 에지 타입 백라이트유닛이 제공된다. 상기 LED 어레이는, 목표색(target color)의 광을 함께 만드는 제1 배열의 LED들을 포함하는 제1 서브 어레이와; 상기 목표색의 광을 함께 만드는 제2 배열의 LED들을 포함하는 제2 서브 어레이를 포함하며, 상기 제1 서브 어레이와 상기 제2 서브 어레이는 단부들끼리 인접하게 배치되고, 상기 단부들 중 적어도 하나에는 상기 목표색의 광을 단독으로 발하는 말단 LED가 위치한다.

바람직하게는, 상기 제1 서브 어레이는 상기 제1 배열의 LED들이 길이방향을 따라 2회 이상 연속 반복되어 있고, 상기 제2 서브 어레이는 상기 제2 배열의 LED들이 길이방향을 따라 2회 이상 연속 반복되어 있다. 상기 제1 배열과 상기 제2 배열은 동일한 배열인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 제1 배열 내 LED들과 상기 제 2 배열 내 LED들은 색좌표가 다른 백색광을 각각 발하는 것이 바람직하다. 그리고, 그 LED들의 백색광이 혼합되어, 상기 목표색의 광을 얻되, 그 목표색의 광 도 백색광이다. 또한, 상기 제1 서브 어레이 내 LED들과 상기 제2 서브 어레이 내 LED들은 전체적으로 직선 배열된다. 더 바람직하게는, 상기 제1 서브 어레이는 제1 PCB 상에 상기 제1 배열 내 LED들과 제1 말단 LED가 직선 배열로 실장되어 이루어지며, 상기 제2 서브 어레이는 상기 제1 PCB와 인접하는 제2 PCB 상에 상기 제2 배열 내 LED들과 제2 말단 LED가 직선 배열로 실장되어 이루어진다. 상기 제1 배열 및 상기 제2 배열 각각은 색좌표가 다른 2개의 LED들로 이루어진다. 더 바람직하게는, 상기 목표색의 광은 상기 제1 배열의 중심 및 상기 제2 배열의 중심에서 얻어지는 색좌표의 광과 같다.

본 발명의 다른 측면에 따라, LED 어레이를 포함하는 백라이트유닛이 제공되되, 상기 LED 어레이는, 목표색의 광을 함께 만드는 제1 배열의 백색 LED들을 포함하는 제1 서브 어레이와, 상기 목표색의 광을 함께 만드는 제2 배열의 백색 LED들을 포함하는 제2 서브 어레이를 포함하며, 상기 제1 서브 어레이와 상기 제2 서브 어레이는 단부들끼리 인접하게 배치되고, 상기 단부들 중 적어도 하나에는 상기 목표색의 광을 단독으로 발하는 하나 이상의 말단 LED가 위치한다. 이때, 상기 백라이트유닛은 에지형 백라이트유닛이거나 직하형 백라이트유닛일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 에지 타입 백라이트유닛에서 도광판의 측면에 설치되는 LED들의 서브 어레이 장치가 제공된다. 상기 서브 어레이 장치는, 길이 방향을 따라 길게 연장된 PCB와, 상기 PCB 상에서 목표색의 광을 함께 만드는 LED들의 배열과, 상기 PCB의 말단 부근에 실장되며, 상기 목표색의 광을 단독으로 발하는 말단 LED를 포함한다. 이때, 상기 PCB 상에서 상기 LED들의 배열이 길이 방 향으로 연속 반복된다.

본 발명에 의하면, 에지 타입 발광 다이오드 백라이트를 구성함에 있어 해당 백라이트 유닛이 디스플레이 장치에 설치되는 위치에 상관없이 제1 서브 어레이와 제2 서브 어레이는 차례대로 배열된 각 LED들을 하나씩 번갈아 가면서 선택하여 전기적으로 연결하여 구성하고 있기 때문에, 제 1 서브 어레이와 제2 서브 어레이를 포함하는 LED 어레이가 균일한 광도 및 색좌표를 나타낼 수 있다..

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고, 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 주요 부분을 확대도로 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛(1)은, 사각형의 도광판(30)과, 상기 도광판(30)의 서로 마주하는 두 측면에 배치되는 LED 어레이들(A, A)을 포함한다. 본 실시예에서는, 도광판(30)의 두 측면에만 LED 어레이(A) 들이 배치되지만 도광판의 세 측면, 더 나아가서는, 도광판(30)의 네 측면 각각에 LED 어레이(A)들이 배치될 수 있다.

상기 LED 어레이(A)는 복수의 서브 어레이(S1, S2)를 포함하며, 그 복수의 서브 어레이(S1, S2)들은 길이 방향을 따라 연속적으로 인접해 있다. 본 실시예에서는, 두개의 서브 어레이(S1, S2)들이 하나의 LED 어레이(A)를 구성하지만, 세개 또는 그 이상의 서브 어레이들이 하나의 LED 어레이(A)를 구성할 수 있다. 특허청구범위 및 상세한 설명에서, 용어 '서브 어레이'는 LED들의 어레이로서, 그 LED들이 공통으로 실장되는 기판, PCB 또는 그 LED들 모두를 기구적 또는 물리적으로 연결하는 수단에 의해 분리될 수 없는 어레이를 의미한다. 또한, 특허청구범위 및 상세한 설명에서, 용어 'LED 어레이'는 LED들의 서브 어레이들의 조합에 의해 완성되는 LED들의 어레이를 의미하는 것이다.

본 실시예에서, 서브 어레이(S1 또는 S2)에 포함된 LED들(W1, W2, T)은 기다란 바(bar)형의 제1 PCB(21) 및 제2 PCB(22) 상에 직선 배열로 각각 실장되어 있다. 제1 PCB(21) 상에 실장된 LED들의 서브 어레이를 제1 서브 어레이라 하고, 제2 PCB(22) 상에 실장된 LED들의 서브 어레이를 제2 서브 어레이라 한다. 상기 제1 PCB(21)와 상기 제2 PCB(22)는 단부들끼리 맞대어진 채 서로 인접해 있다.

제1 및 제2 서브 어레이(S1, S2) 내에는 제1 백색 LED(W1)과 뒤 이은 제2 백색 LED(W2)로 구성된 배열이 하나로 그룹화되어 길이 방향을 따라 연속 반복되어 있다. 도 3에서, 상기 제1 백색 LED(W1)과 제2 백색 LED(W2)를 포함하는 하나의 배열은 가상의 점선 블록 내에 나타내었고, 도면부호 B를 부여하였다.

상기 1 백색 LED(W1)와 상기 제2 백색 LED(W2)는 색좌표(예를 들면, CIE 1931 색좌표)가 다른 광을 발하므로, 엄밀하게는 서로 다른 색의 광을 발한다. 그리고, 상기 제1 백색 LED(W1)의 광과 상기 제2 백색 LED(W2)의 광이 혼합되어 다른 색, 더 구체적으로는, 다른 색좌표의 광이 만들어진다. 따라서, 상기 배열이 반복됨으로써, 소정의 혼합광을 얻을 수 있으며, 특히, 배열의 중심, 본 실시예에서는, 제1 백색 LED(W1)와 제2 백색 LED(W2) 간의 중심에서는 목표색(targe color)의 광이 얻어진다. 배열(B) 내 LED들(W1, W2)의 개수는 이웃하는 LED들 사이에서 상기 목표색을 얻을 수 있는 2개인 것이 가장 선호된다. 가장 선호되는 본 발명의 일 실시예에 따라, 배열(B) 내 LED들(W1, W2)이 색좌표가 다른 광을 발하는 백색 LED들이고 그 배열 외의 말단 LED(T)도 목표색의 백색광을 발하는 백색 LED이지만, 백색 LED 외 다른 색의 LED를 이용하는 것을 완전히 배제하는 것은 아니라는 점에 유의한다. 상기 1 서브 어레이의 배열(B) 내 LED들과 상기 제2 서브 어레이의 배열(B) 내 LED들은 동일한 것이 바람직하며, 그것들의 배치 또한 동일한 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 말단 LED(T)가 서브 어레이(S1 또는 S2)의 양 단부들에 위치하지만, 다른 서브 어레이와 인접되는 한 단부에만 말단 LED(T)를 위치시킬 수도 있다.

도 2 및 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 서로 인접해 있는 1 서브 어레이(S1)와 상기 제2 서브 어레이(S2)의 단부들에는 제1 및 제2 말단 LED(T, T)가 각각 위치한다. 본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 말단 LED(T, T)는 제1 및 제2 PCB(21, 22)의 서로 인접하는 단부 부근에 실장된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 말단 LED(T, T)는 상기 제1 백색 LED(W1)와 상기 제2 백색 LED(W2)의 광 혼합에 의해 얻어질 수 있는 목표색의 광을 단독으로 발한다. 도 3에 상기 제1 백색 LED(W1)와 상기 제2 백색 LED(W2)의 광 혼합에 의해 얻어질 수 있는 목표색 또는 그 부근의 광이 얻어지는 영역과 상기 제1 및 제2 말단 LED(T,T)에 의해 목표색의 광이 발해지는 영역이 해치로 표시되어 있다.

도 4는 본 발명의 변형 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 직하형 백라이트유닛에서 디스플레이 패널(미도시됨) 또는 그 아래의 시트 상 광학부품 들의 직하에 배치되는 LED 어레이(a)를 볼 수 있다. 상기 LED 어레이(a)는 복수의 서브 어레이들(s1, s2; 두개만이 도시됨)을 포함한다. 제1 및 제2 서브 어레이들(s1, s2) 각각은 색 좌표가 다른 백색 LED들을 포함하며, 그 백색 LED들은 광폭의 제1 및 제2 PCB들(201, 202)에 각각 실장되어 있다. 상기 제1 및 제2 서브 어레이(s1, s2)들은 함께 목표색을 만들 수 있는 복수의 백색 LED들(w1, w2, w3, w4)이 포함된 배열(b)을 포함한다. 이 배열(b)들은 상기 제1 및 제2 PCB(201, 202) 각각에서 횡방향 및/또는 종방향으로 반복되어 있다. 상기 제1 서브 어레이(s1)과 상기 제2 서브 어레이(s2)가 인접되는 단부들에는 상기 목표색을 단독으로 발하는 말단 LED(t, t)들이 각각 위치한다. 상기 말단 LED(t, t)들은 상기 제1 및 제2 PCB(201, 202)의 단부 부근에 실장된다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

도 1은 종래의 백라이트유닛을 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트유닛을 설명하기 위한 도면.

도 3은 도 2의 중요 부분을 확대해 도시한 도면..

도 4는 본 발명의 변형 실시예로서, 직하형 백라이트유닛에 적용되는 LED 어레이를 설명하기 위한 도면.

Claims (11)

1. LED어레이가 도광판의 측면에 위치하는 에지 타입 백라이트유닛에 있어서, 상기 LED 어레이는,

   목표색(target color)의 광을 함께 만드는 제1 배열의 LED들을 포함하는 제1 서브 어레이와;

   상기 목표색의 광을 함께 만드는 제2 배열의 LED들을 포함하는 제2 서브 어레이를 포함하며,

   상기 제1 서브 어레이와 상기 제2 서브 어레이는 단부들끼리 인접하게 배치되고,

   상기 목표색의 광을 단독으로 발하는 말단 LED가 상기 제1 및 제2 서브 어레이의 단부들에 각각 배치되며,

   상기 말단 LED에서 발하는 목표색의 광은 상기 제1 및 제2 배열의 LED들과 색좌표가 다른 광인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 서브 어레이는 상기 제1 배열의 LED들이 길이방향을 따라 연속 반복되며, 상기 제2 서브 어레이는 상기 제2 배열의 LED들이 길이방향을 따라 연속 반복되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 배열과 상기 제2 배열은 동일한 배열인 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 배열 내 LED들과 상기 제 2 배열 내 LED들은 색좌표가 다른 백색광을 각각 발하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 서브 어레이 내 LED들과 상기 제2 서브 어레이 내 LED들은 전체적으로 직선 배열된 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 서브 어레이는 제1 PCB 상에 상기 제1 배열 내 LED들과 제1 말단 LED가 직선 배열로 실장되어 이루어지며, 상기 제2 서브 어레이는 상기 제1 PCB와 인접하는 제2 PCB 상에 상기 제2 배열 내 LED들과 제2 말단 LED가 직선 배열로 실장되어 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 배열 및 상기 제2 배열 각각은 색좌표가 다른 2개 이상의 LED들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 목표색의 광은 상기 제1 배열의 중심 및 상기 제2 배열의 중심에서 얻어지는 색좌표의 광인 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
9. LED 어레이를 포함하는 백라이트유닛에 있어서, 상기 LED 어레이는,

   목표색의 광을 함께 만드는 제1 배열의 백색 LED들을 포함하는 제1 서브 어레이와;

   상기 목표색의 광을 함께 만드는 제2 배열의 백색 LED들을 포함하는 제2 서브 어레이를 포함하며,

   상기 제1 서브 어레이와 상기 제2 서브 어레이는 단부들끼리 인접하게 배치되고,

   상기 목표색의 광을 단독으로 발하는 말단 LED가 상기 제1 및 제2 서브 어레이의 단부들에 각각 배치되며,

   상기 말단 LED에서 발하는 목표색의 광은 상기 제1 및 제2 배열의 LED들과 색좌표가 다른 광인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
10. 에지 타입 백라이트유닛에서 도광판의 측면에 설치되는 LED들의 서브 어레이 장치에 있어서,

    길이 방향을 따라 길게 연장된 PCB와;

    상기 PCB 상에서 목표색의 광을 함께 만드는 LED들의 배열과;

    상기 PCB의 말단 부근에 실장되며, 상기 목표색의 광을 단독으로 발하는 말단 LED를 포함하고,

    상기 말단 LED에서 발하는 목표색의 광은 상기 LED들과 색좌표가 다른 광인 것을 특징으로 하는 서브 어레이 장치.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 PCB 상에서 상기 LED들의 배열이 길이 방향으로 연속 반복되는 것을 특징으로 하는 LED들의 서브 어레이 장치.

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