KR20070023364A - 백라이트유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백라이트유닛에 관한 것으로, 특히 대면적의 액정표시장치에 적합한 백라이트유닛에 관한 것이다.

본 발명에 따른 백라이트유닛은 복수의 풀칼라 발광다이오드 패키지를 일련의 어레이로 배열한 발광다이오드(LED) 광원부와; 상기 발광다이오드 광원부에 구성된 각각의 풀칼라 발광다이오드 패키지의 점멸동작을 제어하기 위한 인쇄회로기판(PCB)을 구비하는 발광다이오드 모듈을 적어도 하나 포함함을 특징으로 한다.

백라이트유닛, 액정표시장치, 발광다이오드, 풀칼라 발광다이오드 패키지

Description

백라이트유닛{BACK LIGHT UNIT}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트유닛의 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 모듈의 구성을 나타낸 평면도,

도 3은 도 2에 도시된 LED 모듈의 연결구성을 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

130 : PCB 140 : LED 광원부

140a~140n : 풀칼라 LED 패키지 200a~200n : LED 모듈

201 :　커넥터

본 발명은 백라이트유닛에 관한 것으로, 특히 대면적의 액정표시장치에 적합한 백라이트유닛에 관한 것이다.

디지털 멀티미디어 기기의 핵심 디스플레이로 부상된 TFT-LCD는 자체적으로 발광할 수 없기 때문에 외부의 광원이 필요한데, 이 빛을 제공하여 주는 장치가 백라이트유닛(Back Light Unit; 이하 BLU라 칭함)이다.

한편, 중대형 액정표시장치용 BLU의 광원으로는 소형제작이 용이하고 가격이 저렴한 냉음극형광램프(Cold Catho Fluorescent : 이하 CCFL이라 칭함)가 사용되고 있다. 그러나 이러한 CCFL은 고전압을 양극에 인가하여야 하며, UV파장을 여기시켜 가시광을 만들어내는 원리로 인해 표시장치의 중요한 특성인 색재현성 범위(National Television System Committee의 지정범위 : 이하 NTSC라 칭함)가 다소 떨어지는 단점이 있으며, 더욱이 CCFL을 이용하여 BLU를 제작할 경우 수백 볼트의 구동전압으로 제어해야하므로 별도로 고가의 인버터 회로가 필요할 뿐만 아니라, 국제적으로 환경 규제에 따라 수은을 사용하는 CCFL의 사용이 문제화되고 있다.

이에 따라 최근 LED를 광원으로 하는 BLU의 채용이 증가되고 있다. LED 광원은 수명이 길고 NTSC 120 이상의 표시장치를 제작할 수 있을 뿐만 아니라 DC 수~수십 볼트의 정전류 제어만으로 구현이 가능하다는 장점이 있다.

현재 핸드폰 및 모바일에서 사용 중인 소형 액정 표시장치용 BLU의 광원으로 LED가 적용되고 있으며 대형 액정표시장치용 BLU에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 액정표시장치용 BLU에 적합한 고출력의 특수 LED 패키지를 개발하고 있으나 이러한 고출력의 특수 LED의 경우 가격이 비쌀 뿐만 아니라 발열로 인해 액정표시장치의 화면 왜곡현상이 발생하는 문제점이 있다. 예를 들면, LED 1개당 소모전력은 1W정도이고, 1W의 소모전력에서 열로 발생되는 비율이 70%이상 된다. 30인치 TFT-LCD의 LED BLU에 사용되는 LED의 개수는 약 200개에 달하며, 여기서 발생되는 열은 140W가 발생된다. 발생된 열은 BLU 내부의 온도를 상승시켜, 전자회로 등의 동작 신뢰성을 저하시킬 수 있고, 내부 온도차로 인해 부품이나 케 이스에 열응력이 발생되어 제품의 변형을 초래 할 수도 있다. 현재 TFT-LCD 등의 평판형 디스플레이 시장은 화면의 대형화로 나가는 추세이고, 따라서 광원을 공급하는 BLU 또한 대형화 될 수밖에 없다. 이렇게 BLU가 대형화 되면 LED의 사용수가 증가되고, 증가되는 BLU의 개수에 비례하여 LED가 백라이트 내부로 방출하는 열은 더 증가하게 될 것이다.

게다가 고출력에 따른 휘도 균일도 저하와 하나의 패키지마다 단일 LED 칩으로 구성함으로써 백색광(white color)을 구현하기 위하여 RGB(Red, Green, Blue) 고유의 색이 혼합되는 구간이 필요하며, 이로 인해 실제 화면표시구간이 좁아지고 액정표시장치의 부피 및 두께가 커지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 중대형 액정표시장치에 적합한 BLU를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 액정표시장치의 발열량을 낮추고, 소비전력을 절감할 수 있는 BLU를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 조립이 용이하고 액정표시장치 전체에 휘도 편차가 발생되지 않는 BLU를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 BLU는

복수의 풀칼라 LED 패키지를 일련의 어레이로 배치한 발광다이오드(LED) 광원부와; 상기 발광다이오드 광원부에 구성된 각각의 풀칼라 LED 패키지의 점멸동작 을 제어하기 위한 인쇄회로기판(PCB)을 구비하는 LED 모듈을 적어도 하나 포함함을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 풀칼라 LED 패키지는 각각 하나의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광다이오드를 하나의 패키지에 일체화한 것임을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 LED 모듈은 필요에 따라 다수 개로 확장할 수 있으며, 커넥터에 의해 인접한 발광다이오드모듈과 접속됨을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 풀칼라 LED 패키지는 직병렬 결선법에 의해 인접 풀칼라 LED 패키지와 접속됨을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 일련의 어레이는 매트릭스 구조임을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 BLU(100)의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 상기 BLU(100)는 상부프레임(110) 및 하부프레임(120)과, 인쇄회로기판(PCB)(130)과, LED 광원부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 상부프레임(110) 및 하부프레임(120)은 지지대 역할을 하는 것으로써, 종래 일반적인 구성을 다양하게 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기 상부프레임(110)은 확산판, 확산시트, 프리즘시트, 보호시트 등이 조립되어 적용되며, 상기 하부프레임(120)은 발열을 위해 알루미늄 합금 등이 주요 재질로 이용된다.

상기 PCB(130)는 알루미늄, 구리 등의 금속이나 합금이 사용되며 FR4를 사용하기도 한다. 또한 PCB의 효과적인 방열을 위해 PCB 앞면과 뒷면에 실리콘, 세라믹, 나노 코팅소재 등의 제품을 시트나 액상형태의 제품으로 부착, 도포, 코팅 할 수 있다.

상기 LED 광원부(140)는 상기 PCB(130)에 전기적으로 연결되는 전극과 이 전극으로부터 전류가 인가될 때만 발광하게 되는 다수의 LED(140a~140n)를 일련의 어레이 형태로 배치한 것이다. 특히, 상기 LED(140a~140n)는 풀칼라(full color) LED 패키지로써 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 LED를 하나의 패키지에 일체화한 것이다. 또한, 상기 LED(140a~140n)는 가로x세로가 10mmx10mm 이하의 소형 풀칼라 LED로써 소모전력이 0.2W 정도이며, 종래에 비해 LED 자체의 발열량이 크게 줄어 든 것이다.

한편, 액정표시장치의 대형화에 따라 BLU의 사이즈가 커지게 되면 LED를 부착한 PCB의 사이즈 또한 커지게 된다. 이를 해결하기 위해 본 발명에서는 LED를 이용한 BLU의 모듈화 기법을 제안한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 모듈의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 LED 모듈의 연결구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 하나의 LED 모듈(200)은 PCB(130) 위에 일련의 어레이로 직병렬(ladder) 결합된 다수의 풀칼라 LED(140a~140n) 패키지와, 커넥터(connector)(201)를 포함한다. 본 실시예에서 n개의 풀칼라 LED 패키지 각각은 좌, 우, 상, 하의 인접 LED 칩과 동일 간격으로 이격된 매트릭스 구조를 갖는 것이나, 어레이의 형태는 다양하게 변경 적용할 수 있다.

상기 직병렬 결합방법은 직렬 및 병렬 구조를 결합한 것으로써, 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 LED를 모듈단위를 결합하여 그 크기를 확장할 경우 LED 어레이(array)에서 발생하는 문제를 해결할 수 있다. 예를 들면, LED 칩 간의 특성 차이로 인한 전류의 불균일한 흐름을 소자간의 유기적인 결합에 의해 분담하는 결과를 얻을 수 있고 이에 따라 동작 중 LED 칩의 불량에 의한 소자의 단락(open) 상황에서도 불량 LED 칩만 발광하지 않으며 나머지 LED 칩들은 불량 LED 칩만큼의 전류를 분담하여 발광하게 된다. 또한, 직병렬 연결된 LED 칩의 수가 많아질수록, 문제가 되는 LED 칩의 전류를 보상받는 LED 칩의 수가 많으므로 불량 LED 칩에 의한 피해에 효율적으로 대처할 수 있는 특성이 있다. 이에 따라 BLU 제작 시 직렬 결선법을 적용할 경우 LED 칩 하나의 문제로 인해 라인 전체의 LED 칩이 발광하지 않는 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 LED 모듈(Module1~Module8, 200a~200n)은 필요에 따라 인접한 모듈과 커넥터(201)를 이용하여 연결함으로써 결선을 연장할 수도 있으며 이는 전원장치의 사양에 따라 다양한 조건으로 구동할 수 있는 장점이 있다. 또한, 일부 LED 패키지에 문제가 발생할 경우 해당 모듈만 교체할 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 BLU는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 본 발명에 따른 BLU는 소형 풀칼라 LED 패키지를 사용함으로써 LED 자체의 발열량이 매우 적고, 또한 BLU 전면에 다양한 어레이 형태로 배치함으로써 LED에서 발생한 열을 넓은 면적에 고루 분산시킬 수 있어 발열에 의해 발생되는 액정표시장치의 화면 왜곡 문제점을 크게 개선할 수 있다.

둘째, 풀칼라 LED 패키지 내부에서 충분할 색혼합(color mixing)이 이루어지도록 함으로써 종래의 단일 LED 칩을 이용하거나 대면적 LED 칩을 이용하여 제작된 BLU의 문제점인 색혼합 문제를 개선하고, BLU의 슬림화가 가능하다.

셋째, 본 발명은 소형 풀칼라 LED 패키지를 BLU 전면에 일련의 어레이로 배치함으로써 종래 고출력의 특수 LED를 이용하여 LED BLU를 제작할 경우 발생하던 휘도 균일도 문제를 개선할 수 있다.

넷째, 본 발명은 BLU 전면에 소형 풀칼라 LED 패키지를 고루 배치하여 LED에서 발생한 열을 분산시킴으로써 종래 LED BLU 제작 시 가장 큰 문제 중 하나인 LED 광원이 위치한 곳의 국부적인 발열 문제를 효율적으로 개선할 수 있다.

Claims (5)

1. 백라이트유닛에 있어서,

   복수의 풀칼라 발광다이오드 패키지를 일련의 어레이로 배치한 발광다이오드(LED) 광원부와; 상기 발광다이오드 광원부에 구성된 각각의 풀칼라 발광다이오드 패키지의 점멸동작을 제어하기 위한 인쇄회로기판(PCB)을 구비하는 발광다이오드 모듈을 적어도 하나 포함함을 특징으로 하는 백라이트유닛.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 풀칼라 발광다이오드 패키지는

   각각 하나의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광다이오드를 하나의 패키지에 일체화한 것임을 특징으로 하는 백라이트유닛.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광다이오드모듈은

   필요에 따라 다수 개로 확장할 수 있으며, 커넥터에 의해 인접한 발광다이오드모듈과 접속됨을 특징으로 하는 백라이트유닛.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 풀칼라 발광다이오드 패키지는

   직병렬 결선법에 의해 인접 풀칼라 발광다이오드 패키지와 접속됨을 특징으로 하는 백라이트유닛.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 일련의 어레이는

   매트릭스 구조임을 특징으로 하는 백라이트유닛.

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