KR20070044896A - 백라이트용 광 모듈 - Google Patents

백라이트용 광 모듈 Download PDF

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KR20070044896A
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안도환
윤영민
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Abstract

본 발명의 목적은 모듈의 교체 수리가 용이하고 편리한 백라이트용 광 모듈을 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명은 회로 패턴이 짜여진 피시비기판과, 상기 피시비기판 상에 실장되는 적색 발광다이오드와 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드를 포함하는 적어도 하나 이상의 발광다이오드군, 상기 피시비기판 상에 실장되고 상기 피시비기판을 메인기판에 전기적으로 연결하기 위한 커넥터를 포함하는 백라이트용 광 모듈을 제공한다.
발광다이오드, 피시비기판, 커넥터, 렌즈

Description

백라이트용 광 모듈{Lighting Module for backlighting}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트용 광 모듈을 도시한 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트용 광 모듈을 도시한 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 백라이트용 광 모듈을 도시한 개략적인 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 광 모듈 11 : 피시비기판
12,14 : 녹색 발광다이오드 13 : 적색 발광다이오드
15 : 청색 발광다이오드 16 : 발광다이오드군
17 : 커넥터 18 : 렌즈
19 : 에폭시 20 : 저항
본 발명은 영상 장치에 사용되는 백라이트용 광 모듈에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 TFT-LCD 등의 영상 재생을 위한 왓트급의 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드로 구성된 백라이트용 광 모듈에 관한 것이다.
종래의 TFT-LCD 백라이트의 광원은 주로 냉음극 형광램프(CCFL)이 사용되어 왔다. 그러나 점차적으로 백색 발광다이오드(LED)가 휴대폰 및 PDF 등을 비롯한 소형 LCD 백라이트에 사용되어지고 있으며, 모니터, 노트북 등 중대형 LCD로 사용범위가 확산되고 있다.
상기 백색 발광다이오드는 종래에 사용되던 냉음극 형광램프에 비하여 발광 다이오드의 수명이 길고, 전력소모량은 작은 장점과, 인버터 등의 별도의 부가장치가 필요없고, 제품의 박형화를 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 색재현성이 높고, 환경유해 규제로부터 완전히 벗어날 수 있다는 장점이 있으며, 이에 점차적으로 그 사용량이 증가되고 있는 실정이다.
최근들어서는 중대형 TFT-LCD에 백색 발광다이오드를 대신하여 적색, 청색, 녹색의 삼원색의 발광다이오드를 조합한 백라이트가 사용되어지고 있으며, 이는 백색 발광 다이오드를 사용한 백라이트에 비하여 색재현성이 뛰어나기 때문이다.
중대형 TFT-LCD에 사용되는 적색, 청색, 녹색의 삼원색 발광다이오드 백라이트의 경우 TFT-LCD의 측면에서 발광하는 방식이 있으나, 이 경우 삼원색을 TFT-LCD 면에 고르게 분포시키기 위해서 라이팅 가이드가 필요할 뿐만 아니라, LCD의 크기가 커질수록 화면 중심부의 휘도가 감소되는 현상이 발생된다. 이에 따라 중대형일 수록 면발광 백라이트가 사용되고 있다.
상기 면발광 백라이트는 왓트급의 삼원색 발광다이오드가 사용되며, 메탈 피 시비에 적색, 녹색, 청색 발광다이오드가 일정하고 계산된 순서와 간격으로 일렬로 배열되어 실장되어 사용되고 있다.
그러나 상기와 같은 종래 구조의 고휘도 발광다이오드의 경우 삼원색이 간섭에 의해 백색을 나타낼 수 있도록 LCD의 확산시트 사이에 어느 정도의 간격이 필요하게 되며 이는 모듈의 크기가 커지는 원인이 된다.
또한, 다수의 발광다이오드가 하나의 메탈 피시비에 실장됨에 따라, 실장된 발광다이오드 중 일부가 문제가 발생될 경우 메탈 피시비를 LCD에서 떼어내어 문제가 발생된 발광다이오드를 수리해야 하는 문제점이 있다.
또한, 메탈 피시비에 열 방출을 용이하게 하기 위하여 칩온 보드(COB)형태로 직접 발광 다이오드를 실장하는 경우 발광 다이오드의 분류(Sorting)가 어렵고 발광 다이오드에 문제가 발생할 경우 수리가 힘들고 불편한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 모듈의 교체 수리가 용이하고 편리한 백라이트용 광 모듈을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 박막형 구조로 되어 피시비와 확산 시트사이의 간격을 줄일 수 있도록 된 백라이트용 광 모듈을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광 모듈은 회로 패턴이 짜여진 피시비기판(PCB)과, 상기 피시비기판 상에 실장되는 적색 발광다이오드와 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드를 포함하는 적어도 하나 이상의 발광다이오드군, 상기 피시비기판 상에 실장되고 상기 피시비기판을 메인기판에 전기적으로 연결하기 위한 커넥터를 포함한다.
여기서 상기 피시비기판은 메탈코어 피시비기판 또는/및 세라믹 피시비기판이 사용될 수 있다.
상기 메탈코어 피시비기판은 알루미늄이나 동으로 구성되어 우수한 열전도성을 얻을 수 있는 장점이 있으며, 세라믹 피시비기판은 메탈코어 피시비기판에 비하여 열전도성은 떨어지나, 일반 FR4 피시비기판에 비하여 열전도성이 높으며, 가공 및 형태의 변형이 유리한 장점을 갖는다.
또한, 상기 피시비기판은 열 방출을 용이하게 하기 위하여 메탈 재질의 히트 싱크위에 다시 실장될 수 있다.
그리고 상기 발광다이오드군은 삼원색의 조합에 의해 백색을 표현할 수 있도록 녹색의 휘도가 상대적으로 높아야 하며, 이를 위해 적어도 하나의 적색 발광 다이오드와 두 개의 녹색 발광다이오드, 그리고 하나의 청색 발광 다이오드를 구비할 수 있다. 더욱 바람직하게 상기 발광다이오드군은 청색 발광다이오드와 적색 발광다이오드 녹색 발광다이오드의 휘도가 1:3:6의 비율로 구성된다
여기서 상기 발광다이오드군을 이루는 각 발광다이오드는 사각형태로 배치되거나 일렬로 배치될 수 있으며 배치구조에 있어서 특별히 한정되지 않는다.
또한, 상기 각 발광다이오드는 왓트급의 고휘도 발광다이오드가 사용됨이 바람직하다. 이는 적은 수량의 발광 다이오드로 많은 수량의 저휘도 발광 다이오드의 사용을 줄이기 위함이다.
백라이트에서 광원이 디퓨져 필름과 LCD 패널의 폴라라이져 및 칼라 필터 등을 통과하여 외부로 나오는 빛의 양은 초기 광원의 10%미만에 지나지 않는다. 따라서 고휘도의 발광원이 필요하며, 이에 왓트급의 고휘도 발광 다이오드가 사용된다.
사용되는 왓트급 고휘도 발광 다이오드는 두께가 0.55mm로써 기존의 5mm이상의 왓트급 발광 다이오드에 비해 현저히 두께를 줄일 수 있으며, 이는 확산시트까지의 거리를 줄일 수 있다. 이는 결과적으로 LCD의 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 광 모듈은 상기 피시비기판의 발광다이오드군 상에 실리콘 확산제를 삽입한 에폭시를 몰딩하여 에폭시 내에서 색의 혼합을 이루어 백색을 방출하거나, 에폭시를 대신하여 빛을 혼합하여 백색을 형성한 후 분산할 수 있는 렌즈를 발광다이오드군 상에 실장하여 LCD의 두께를 줄일 수도 있다.
한편, 본 광 모듈은 영상매체의 크기 및 구성요소에 따라 하나의 피시비기판 상에 다수개의 발광다이오드군을 실장하고 상기 피시비기판의 일측에 메인기판과의 연결을 위한 커넥터를 실장하여 대형 모듈을 구성할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트용 광 모듈을 도시한 개략적인 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트용 광 모듈을 도시한 개략적인 측면도이다.
상기한 도면에 의하면, 본 실시예에 따른 광 모듈(10)은 필요한 회로 패턴이 짜여진 피시비기판(PCB;11)과, 상기 피시비기판(11) 상에 실장되는 적색 발광다이오드(13)와 녹색 발광다이오드(12,14) 및 청색 발광다이오드(15)를 포함하는 발광다이오드군(16), 상기 피시비기판(11) 상에 실장되고 상기 피시비기판(11)을 메인기판에 전기적으로 연결하기 위한 커넥터(17), 상기 피시비기판(11)에 실장되어 각 발광다이오드(12,13,14,15)의 과전류를 막기 위한 저항(20), 상기 발광다이오드군(16) 상에 설치되어 빛을 혼합하여 분산시키기 위한 렌즈(18)를 포함한다.
상기 피시비기판(11)은 메탈 피시비기판(11)으로 알루미늄이나 동 또는 이의 혼합물로 구성된다.
상기 피시비기판(11)은 메탈 피시비기판 이외에 알루미나, 질화 알루미늄 또는 이의 혼합물로 구성되는 세라믹 피시비기판으로 이루어질 수 있고, 더 나아가 메탈과 세라믹을 브레이징으로 연결한 피시비기판을 사용할 수 있으며, 열 방출에 우수한 재질의 경우 특별히 한정되지 않는다.
본 실시예에서 상기 적색, 녹색, 청색 발광다이오드(15)는 하이파워 발광 다이오드로서 왓트급에 해당되며 용이한 열 방출을 위하여 메탈 프레임을 사용하였고, 색상에 관계없이 동일한 크기로 이루어지며, 예컨대 가로 1.8mm, 세로 3.2mm 높이 0.55mm의 초소형 발광 다이오드가 사용된다.
또한, 상기 발광다이오드군(16)은 하나의 적색 발광다이오드(13)와 하나의 청색 발광다이오드(15) 그리고 두 개의 녹색 발광다이오드(12,14)로 구성되며, 네 개의 발광다이오드가 서로 근접하여 사각형의 모서리에 각각 배치된 형태로 피시비기판(11) 상의 일측에 실장된다.
도 1에 도시된 바와 같이 녹색 발광다이오드(12)가 도면상 좌측 상단에 실장될 경우 우측 하단의 위치에 다른 하나의 녹색 발광다이오드(14)가 실장되며, 우측 상단과 좌측 하단의 위치에는 적색 발광다이오드(13) 또는 청색 발광다이오드(15)가 각각 실장된다.
즉, 두 개의 녹색 발광다이오드(12,14)는 대각선 방향으로 배치되며 나머지 적색 발광다이오드(13)와 청색 발광다이오드(15)가 나머지 위치에서 서로 대각선 방향으로 배치된다.
이는 적색, 청색, 녹색 발광다이오드를 이용하여 백색을 연출할 경우, 청색, 적색, 녹색의 휘도가 대략 1:3:6의 비율로 이루어져야 하고, 녹색 발광다이오드(12,14)가 한쪽으로 치우치는 것을 방지함으로서 자연스러운 백색을 얻어내기 위함이다.
본 실시예에서 상기 각 발광다이오드에서 발광된 빛은 발광다이오드군(16)의 상부에 위치하고 있는 렌즈(18)를 통해 혼합분산되어 백색으로 방출된다. 상기 렌즈(18)는 상기 발광다이오드군(16)을 덮을 수 있는 정도의 크기로 이루어져 발광다이오드군(16) 상에 실장되며 발광다이오드군(16)과의 간격을 최소화하여 광 모듈(10)의 두께를 최소화할 수 있도록 한다.
또한 본 광 모듈(10)은 상기 렌즈(18)를 통해 빛을 혼합 분산하는 구조 이외에 상기 피시비기판(11)의 발광다이오드군(16) 상에 실리콘 확산제를 삽입한 에폭 시(19)를 몰딩한 구조로 하여, 상기 에폭시(19)를 통해 빛의 혼합을 이루어 백색을 방출할 수 있다.
한편, 상기 커넥터(17)는 수커넥터 또는 암커넥터로 특별히 한정없이 사용되며, 피시비기판(11) 상의 회로 패턴을 통해 상기 발광다이오드군(16)의 각 발광다이오드와 연결된다.
위에서 수커넥터(17)가 실장된 경우 암커넥터(17)가 구비된 연결케이블을 통해 메인기판과 연결되며, 반대로 암커넥터(17)가 실장된 경우 수커넥터(17)가 구비된 연결케이블을 통헤 메인기판과 연결된다.
여기서 상기 수커넥터는 예컨대 돌출된 핀이 구비된 구조이고 암커넥터는 상기 핀이 삽입되는 홀더가 구비된 구조로 이해할 수 있다.
상기 커넥터(17)는 최소한의 크기와 높이로 이루어지도록 하여 광 모듈(10)의 크기를 최소화할 수 있도록 함이 바람직하다.
이와같이 TFT-LCD를 비롯한 중대형 디스플레이의 백라이트용 광원으로 이용되는 적,녹,청색의 발광다이오드가 발광다이오드군(16)을 이루어 개별적으로 커넥터(17)를 통해 메인기판 상에 연결됨에 따라 필요에 따라 조립이 간편하고 문제 발생시 해당되는 발광다이오드군(16)만을 용이하게 교체하고 수리할 수 있게 된다.
한편, 도 3은 본 광 모듈의 또다른 실시예로서 대면적 영상장치를 위해 광 모듈의 크기를 확대하여 다수개의 발광다이오드군(16)이 실장된 구조를 예시하고 있다.
상기한 도면에 의하면, 광 모듈(10)은 바형태로 연장된 피시비기판(11)상에 적색 발광다이오드(13)와 녹색 발광다이오드(12,14) 및 청색 발광다이오드(15)를 포함하는 발광다이오드군(16) 다수개가 간격을 두고 배치되어 실장되며, 상기 피시비기판(11)을 메인기판에 전기적으로 연결하기 위한 커넥터(17)가 상기 피시비기판(11)의 끝단에 실장된 구조로 되어 있다.
상기 각 발광다이오드군(16)은 피시비기판(11)의 회로패턴을 통해 서로 전기적으로 연결된다.
또한, 도시되지는 않았으나 각 발광다이오드군(16)은 위에서 언급한 바와 같이 과전류를 막기 위한 저항과 빛을 혼합하여 분산시키기 위한 렌즈 또는 에폭시를 포함한다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 백라이트 모듈에 의하면, 커넥터를 포함하여 모듈화함으로서 컨넥터를 통해 메인기판 상에 간편하게 연결 조립할 수 있고, 불량 발생시 해당되는 모듈만을 교환할 수 있어 모듈 교체 및 불량 수기가 간편한 장점이 있다.
또한, 실장전 발광 다이오드의 분류(Sorting)가 가능하여 백색의 균일함(uniformity)를 높일 수 있게 된다.
또한, 최소화된 왓트급의 발광 다이오드를 사용함에 따라, 확산 시트까지의 거리를 최소화할 수 있고, 발광 효율을 높일 수 있다.
또한, 메탈 피시비 그리고/또는 세라믹 피시비에 발광다이오드를 실장함으로써 열방출이 용이한 잇점이 있다.
또한, 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드 위로 실리콘 확산제를 포함한 에폭시로 몰딩을 하거나, 렌즈를 장착하여 확산 시트까지의 거리를 더욱 줄일 수 있다.

Claims (7)

  1. 회로 패턴이 짜여진 피시비기판과;
    상기 피시비기판 상에 실장되는 적색 발광다이오드와 녹색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드를 포함하는 적어도 하나 이상의 발광다이오드군;
    상기 피시비기판 상에 실장되고 상기 피시비기판을 메인기판에 전기적으로 연결하기 위한 커넥터
    를 포함하는 백라이트용 광 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피시비기판은 메탈코어 피시비기판 또는/및 세라믹 피시비기판인 것을 특징으로 하는 백라이트용 광 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광다이오드군은 적어도 하나의 적색 발광 다이오드와 적어도 두 개의 녹색 발광다이오드, 적어도 하나의 청색 발광 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트용 광 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광다이오드는 왓트급의 하이파워 발광 다이오드인 것을 특징으로 하 는 백라이트용 광 모듈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광다이오드군은 각 발광다이오드가 사각형태로 배치되고, 상기 녹색 발광다이오드는 대각선 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트용 광 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 피시비기판의 발광다이오드군 상에 실리콘 확산제를 삽입한 에폭시가 몰딩된 것을 특징으로 하는 백라이트용 광 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 피시비기판의 발광다이오드군 상에 빛을 혼합하여 분산할 수 있는 렌즈가 실장된 것을 특징으로 하는 백라이트용 광 모듈.
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KR101370967B1 (ko) * 2007-11-27 2014-03-10 엘지디스플레이 주식회사 발광다이오드 어셈블리 및 이를 포함하는 액정표시장치용백라이트 유닛

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