KR20070072753A - Back-light module using blue light source - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 백라이트 모듈이 적용되는 LCD디스플레이장치를 개략적으로 도시한 분해사시도,1 is an exploded perspective view schematically showing an LCD display device to which a backlight module according to the present invention is applied;
도 2는 본 발명에 따른 백라이드 모듈의 분해도, 2 is an exploded view of a backlight module according to the present invention;
도 3은 도 2의 결합단면도,3 is a cross-sectional view of the combination of FIG.
도 4는 청색LED로부터 발광되는 청색광원의 색좌표 분포를 나타낸 분포도,4 is a distribution chart showing color coordinate distribution of a blue light source emitted from a blue LED;
도 5 내지 도 7은 형광체의 코팅두께에 따른 색좌표 분포를 나타낸 분포도,5 to 7 is a distribution chart showing the color coordinate distribution according to the coating thickness of the phosphor,
도 8은 형광체의 코팅두께에 따른 색좌표값의 변화를 나타낸 분포도이다. 8 is a distribution diagram showing the change in color coordinate values according to the coating thickness of the phosphor.
♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣♣ Explanation of symbols for the main parts of the drawing
10: 백라이트 모듈 20: 광원 10: backlight module 20: light source
21: 청색LED 22: PCB21: Blue LED 22: PCB
30: 도광판 40: 형광체 30: LGP 40: phosphor
50: 엘시디패널 60: 광학시트 50: LCD panel 60: optical sheet
본 발명은 엘시디 백라이트 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백라이트의 균일한 광분포 및 저전력을 소모하는 광원 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to an LCD backlight module, and more particularly to a light source module that consumes a uniform light distribution and low power of the backlight.
일반적으로, 액정표시장치는 액정에 의한 광(光)의 변조를 이용한 디스플레이 장치로서, 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 액정패널과, 액정패널에 광을 공급하는 백라이트 모듈을 포함한다. In general, a liquid crystal display device is a display device using modulation of light by liquid crystal, and includes a liquid crystal panel for displaying an image by controlling the amount of light coming from the outside, and a backlight module for supplying light to the liquid crystal panel. .
액정은 비발광성이기 때문에 별도의 광원이 필요하다. 따라서, 액정에 빛을 공급하도록 액정 뒷면에서 빛을 조사하는 광원인 백라이트 모듈을 필요로 한다. 백라이트 모듈은 빛을 실질적으로 조사하는 광원과, 광원에서 조사된 빛을 액정표시패널방향으로 안내하는 도광판과 빛을 정면으로 모아주는 확산시트 등을 포함한다. 한편, 백라이트 모듈은 도광판에 램프가 부착되는 방식에 따라, 도광판의 배면에 광원이 설치되어 빛을 발산하는 직하식 백라이트 모듈와, 도광판의 측면에 광원이 설치되어 빛을 발산하는 에지식 백라이트 모듈로 구분된다. Since the liquid crystal is non-luminescent, a separate light source is required. Therefore, a backlight module, which is a light source for irradiating light from the back of the liquid crystal, is required to supply light to the liquid crystal. The backlight module includes a light source for substantially irradiating light, a light guide plate for guiding the light emitted from the light source toward the liquid crystal display panel, and a diffusion sheet for collecting the light in front. Meanwhile, the backlight module is divided into a direct type backlight module that emits light by installing a light source on the rear surface of the light guide plate and an edge type backlight module that emits light by installing a light source on the side of the light guide plate according to a method of attaching a lamp to the light guide plate. do.
또한, 광원으로는 종래에는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 및 HCFL(Heated Cathode Fluorescent Lamp, FL(Fluorescent Lamp)등과 같은 프라즈마식 소형 광원을 이용하거나 소형 표시판의 경우 LED 점광원 또는 저휘도의 EL(Electro-Luminescence) 소자를 이용하였다.In addition, as a light source, conventionally, a small plasma type light source such as Cold Cathode Fluorescent Lamp (CCFL) and Heated Cathode Fluorescent Lamp (FLFL), or FLFL is used. -Luminescence) device was used.
그러나 백라이트 모듈에 사용되는 광원은 대부분 플라즈마 원리의 광원으로 백색을 구현하는데 종래의 광원은 다음과 같은 문제점을 갖는다. 첫째, 인간의 시감도 특성과 발광 스펙트럼의 차이로 인한 광의 손실이 발생한다. 둘째, 프라즈마 가스 압력의 변화에 따르는 짧은 수명을 가진다. 셋째, 프라즈마 방전에 필요한 수 백 V의 고전압의 동작전압을 가지므로 전력 소모가 심하다. 넷째, 이러한 고전력의 발생에 필요한 인버터를 필요로 하게된다.However, most of the light sources used in the backlight module implement white as a light source of a plasma principle, and the conventional light sources have the following problems. First, the loss of light occurs due to the difference between human visibility and emission spectrum. Second, it has a short lifespan in response to changes in plasma gas pressure. Third, power consumption is severe because it has a high voltage operating voltage of several hundred volts necessary for plasma discharge. Fourthly, an inverter required for generating such high power is required.
이러한 문제점을 해결하고자 백라이트 모듈에 사용되는 광원으로서 장수명, 저전력, 소형, 낮은 동작전압, 높은 내구성을 갖는 백색의 광을 발생하는 LED를 사용할 수 있으나 백색LED는 그 가격이 고가이므로 LCD의 백라이트 모듈의 광원으로는 채용되지 않고 있다.To solve this problem, as a light source used in the backlight module, an LED that generates white light having long life, low power, small size, low operating voltage, and high durability may be used. It is not adopted as a light source.
또한, 백색광을 발생시키는 방법은 청색 LED 칩을 반사컵 위에 부착한 다음, 녹색 발광 형광체와 적색 발광 형광체를 투명수지에 섞은 것을 청색 LED 칩 상부에 코팅시키고 청색 LED를 작동 시키는 방법이 있어왔다. In addition, a method of generating white light has been a method of attaching a blue LED chip on the reflective cup, and then coating a mixture of green light emitting phosphor and red light emitting phosphor on a transparent resin on the top of the blue LED chip and operating the blue LED.
하지만, 상술한 방법은 백색 LED들 만드는 공정에서 많은 어려움을 가지고 있다. 특히, 청색 LED 칩위에 코팅시키는 녹색 발광 형광체와 적색 발광 형광체의 농도뿐만 아니라 코팅의 형태에 따라서 백색의 발광 형태가 크게 변하는 문제점이 있다. However, the method described above has many difficulties in the process of making white LEDs. In particular, there is a problem in that the white light emitting form is greatly changed depending on the shape of the coating as well as the concentration of the green light emitting phosphor and the red light emitting phosphor coated on the blue LED chip.
따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 균일한 광분포 및 저전력 소모와 함께 높은 내구성을 가지는 백라이트 모듈을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a backlight module having high durability with uniform light distribution and low power consumption.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 광원이 도광판의 측면으로 조사되는 백라이트 모듈 에 있어서, 청색파장을 갖는 광원을 발생시키는 LED와; 상기 LED로부터 발생된 청색광을 백색광으로 변환하도록 상기 LED와 대응되는 상기 도광판의 측면에 코팅된 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈에 의해 달성된다. According to the present invention, there is provided a backlight module in which a light source is irradiated to a side of a light guide plate, the backlight module comprising: an LED for generating a light source having a blue wavelength; And a phosphor coated on a side of the light guide plate corresponding to the LED so as to convert blue light generated from the LED into white light.
여기서, 상기 형광체는 코팅된 두께가 100 ~ 200 ㎛인 것이 청색광을 백색광으로 변환할 수 있어 바람직하다. 한편, 상기 형광체는 황색 형광체인 것을 특징으로 한다. Here, the phosphor is preferably coated with a thickness of 100 ~ 200 ㎛ can convert blue light to white light. On the other hand, the phosphor is characterized in that the yellow phosphor.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LCD용 백라이트 모듈에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an LCD backlight module according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 백라이트 모듈이 적용되는 LCD디스플레이장치를 개략적으로 도시한 분해사시도, 도 2는 본 발명에 따른 백라이드 모듈의 분해도, 도 3은 도 2의 결합단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 모듈이 적용되는 LCD디스플레이장치는 백라이트 모듈(10), LCD패널(50) 및 광학시트(60)로 구성된다. LCD패널(50) 및 광학시트(60)는 당업자에게는 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 1 is an exploded perspective view schematically showing an LCD display device to which a backlight module according to the present invention is applied, FIG. 2 is an exploded view of a backlight module according to the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of FIG. 2. As shown in the figure, the LCD display device to which the backlight module according to the present invention is applied is composed of a
백라이트 모듈(10)은 광원(20)과, 광원(20)으로부터 발생된 청색파장의 빛을 백색파장으로 변환시키는 형광체(40)가 광원(20)에 대응되는 측면에 코팅된 도광판(30)으로 구성된다. The
광원(20)은 청색LED(21)와 청색LED(21)가 배치될 수 있는 PCB(22)로 구성된다. 청색LED(21)는 표면실장형(SMT: Surface Mounted Type) 또는 COB(Chip On Board)의 고휘도 청색LED며, 약 400 내지 500nm의 파장을 가진 빛을 발광하게 된 다. 한편, 아래의 설명에서 본 발명에 사용되는 청색LED(21)는 4는 청색LED(21)로부터 발광되는 청색광원의 색좌표 분포를 나타낸 도 4에 도시된 바와 같이 약 470nm의 파장을 가지는 것으로 설명 및 실험하였다. 또한, PCB(22)는 상술한 청색LED(21)에 전원을 공급하는 전극 및 구동회로가 구성되어 있다.The
도광판(30)은 광원이 도광판(30)의 측면에 위치하도록 배치되며, 광원(30)과 마주보는 측면에는 형광체(40)가 코팅되어 있다. 형광체(40)는 황색형광체로서 일반적으로 세륨 도핑된 이트륨 알루미늄 가넛(일명, '야그형광체(YAG형광체)', Y3Al5O12;Ce3+ )을 결합시킨 것을 사용한다. 이러한 YAG 형광체는 Y, Gd, Ce, Sm, Al 및 Ga의 원료로서 산화물, 또는 고온에서 쉽게 산화되는 화합물을 사용하고, 그들을 소정의 화학량론비로 충분히 혼합하여 혼합원료를 제작하고, 제작된 혼합원료에 플럭스로서 불화암모늄(NH4F) 등의불화물을 적량 혼합해서 도가니에 넣고, 공기 중 1350-1450??온도범위에서 2-5시간 소성한 다음 소성품을 볼밀해서 세정, 분리, 건조 및 체를 쳐서 제조한다. 여기서 혼합원료는, Y, Gd, Ce, Sm, 의 희토류 원소를 화학량론비에 따라 산에 용해시킨 용해액을 수산에서 공침시킨 것을 소성해서 얻은 공침산화물과, 산화알루미늄, 산화갈륨을 혼합하여 제작할 수도 있다. 한편, 상술한 YAG형광체 이외에도 청색광원을 백색광원으로 변환시킬 수 있는 형광체라면 어느 것이라도 무방하다. 이하에서는 상술한 야그형광체를 사용한 것으로 설명 및 실험하였다. The
도 5 는 형광체의 두께가 60㎛ 내지 100㎛ 일 때의 색좌표분포를 나타낸 것 이며, 도 6은 형광체의 두께가 100㎛ 내지 200㎛일 때의 색좌표분포를 나타낸 것이며, 도 7은 형광체의 두께가 200㎛ 이상일 때의 색좌표분포를 나타낸 것이다. 또한, 도 8은 형광체(40)의 코팅두께에 따른 색좌표값의 변화를 나타낸 분포도이다.상술한 도면에서 노란색으로 표시된 부분이 색좌표분포를 나타낸 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 형광체(40)의 두께는 100㎛ 내지 200㎛로 도광판의 측면에 도포되는 것이 바람직하다. 도 5와 같이 형광체의 두께가 100㎛보다 작을 경우에는 형광체(40)를 투과한 빛이 백색으로 변환되지 않으며, 도 7과 같이, 형광체(40)의 두께가 200㎛보다 클 경우에는 형광체를 투과한 빛이 황색으로 변환되기 때문이다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 형광체(40)의 두께가 얇을수록 색변환이 적게 되며, 형광체가 두꺼울수록 색변환이 너무 많이 되는 특징을 가지고 있다. 이는 아래의 표에서도 확인할 수 있다. 아래의 표는 형광체의 두께에 따른 색좌표 값을 수치로 나타낸 것이다. FIG. 5 shows the color coordinate distribution when the thickness of the phosphor is 60 μm to 100 μm, FIG. 6 shows the color coordinate distribution when the thickness of the phosphor is 100 μm to 200 μm, and FIG. 7 shows the thickness of the phosphor. The color coordinate distribution at the time of 200 µm or more is shown. 8 is a distribution chart showing the change in the color coordinate value according to the coating thickness of the
<표 : 형광체의 두께에 따른 색좌표 값><Table: Color coordinate values according to the thickness of the phosphor>
따라서, 본 발명에 따른 백라이트 모듈은 청색LED에서 발광된 청색광원이 도광판의 측면에 도포된 황색형광체에 의해 백색광으로 변환되고, 변환된 백색광이 도광판을 통하여 액정패널로 공급된다. 또한, 도광판의 특성에 따라 황색형광체의 코팅 두께를 적당이 조절하여 원하는 색좌표값을 가지는 백색광을 얻을 수 있게 된다. Therefore, in the backlight module according to the present invention, the blue light source emitted from the blue LED is converted into white light by the yellow phosphor coated on the side of the light guide plate, and the converted white light is supplied to the liquid crystal panel through the light guide plate. In addition, it is possible to obtain a white light having a desired color coordinate value by appropriately adjusting the coating thickness of the yellow phosphor according to the characteristics of the light guide plate.
이상의 설명에서 광원이 도광판의 일측에만 마련된 것으로 설명하였으나, 하나의 도광판의 양측에 광원이 있는 경우에는 도광판의 양측면에 형광체를 코팅하여도 상술한 작동효과를 얻을 수 있음은 물론이다. In the above description, the light source is described as being provided only on one side of the light guide plate. However, when the light source is provided on both sides of one light guide plate, the above-described operating effect can be obtained by coating phosphors on both sides of the light guide plate.
한편, 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다. On the other hand, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments can be implemented in various forms of embodiments within the appended claims. Without departing from the gist of the invention as claimed in the claims, any person of ordinary skill in the art is considered to be within the scope of the claims described in the present invention to the extent possible to vary.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이와 같이 본 발명은, LCD의 백라이트 광원으로 사용되는 CCFL 등의 광원을 청색 LED 및 도광판을 이용하여 선형 광원으로 대치함으로써 LCD의 박형 및 경량, 고균일성, 고휘도 특성을 유지할 수 있는 저가형 백색 백라이트 모듈이 제공된다. As described above, according to the present invention, the present invention, by replacing the light source, such as CCFL used as the backlight light source of the LCD with a linear light source using a blue LED and a light guide plate, the LCD thin and light, high uniformity, A low-cost white backlight module capable of maintaining high brightness is provided.
또한, 저전력을 소모하는 LED를 적용함으로써 저가격, 높은 내구성을 가짐을 물론, LCD를 채용한 휴대 장치의 경우 전력 소모가 심한 LCD를 저전력화함으로써 장시간 휴대 및 사용을 가능하게 하는 백라이트 모듈이 제공된다. In addition, a low cost and high durability by applying a low power consumption LED, as well as a portable device employing an LCD provides a backlight module that enables long-term portability and use by lowering the power consumption LCD.
그리고, 청색 LED로부터 발생한 청색광을 백색의 광으로 변환하기 위해 형광 체의 코팅두께를 제어할 수 있는 도광판을 사용하며, 청색 LED의 특성에 따라 색변환효율을 제어할 수 있는 장점을 가지는 백라이트 모듈이 제공된다. In addition, a light guide plate for controlling the coating thickness of the phosphor is used to convert the blue light generated from the blue LED into white light, and a backlight module having an advantage of controlling color conversion efficiency according to the characteristics of the blue LED is provided. Is provided.
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