KR20090009120A

KR20090009120A - 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR20090009120A
Application number: KR1020080069033A
Authority: KR
Inventors: 김대연; 정영준; 함헌주; 신재홍; 신창호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2009-01-22
Also published as: KR100951274B1; JP2009105070A; CN102635811A; JP2012089509A; JP4880005B2; CN101634405A; CN101701688A; CN101349385B; CN101349385A

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 특히, 광을 발생하는 복수의 LED와, 상기 복수의 LED를 지지하며 구동하는 인쇄회로기판을 갖는 복수의 LED 모듈과, 상기 복수의 LED 모듈의 상측에 각각 부착된 광학시트와 및 상기 복수의 LED 모듈의 배면에 각각 부착된 방열패드를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

백라이트유닛, LED모듈, 광학시트, 방열패드

Description

백라이트 유닛{BACK LIGHT UNIT}

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광다이오드(LED) 모듈을 사용하는 백라이트 유닛에 있어서, 백라이트 유닛을 슬림화시키고 LED 모듈의 불량으로 인한 광학시트 또는 반사시트의 재작업을 용이하게 할 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것이다.

최근 들어 급속한 발전을 거듭하고 있는 반도체 산업의 기술 개발에 의하여 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 강력해진 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 정보 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있는 CRT(cathode ray tube)가 성능이나 가격적인 측면에서 많은 장점을 갖고 있지만, 소형화 또는 휴대성의 측면에서는 단점을 갖고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위한 방안의 하나로 제안된 것이 액정표시장치인데 액정표시장치는 소형, 경량, 저 전력 소비 등의 장점을 갖고 있어 CRT의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.

액정표시장치란, 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열 로 변환시키고 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정 셀의 복 굴절성, 선광성, 2색성 및 광 산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정 셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.

이러한 액정표시장치는 자체적으로 발광하지 못하는 수광 소자이기 때문에, 액정 패널의 후면에 부착된 백라이트(Back light Unit)를 이용하여 액정패널을 조명한다. 액정 패널의 광 투과율은 인가된 전기적 신호에 따라 조절되며, 이에 대응되어 정지된 화상이나 움직이는 화상이 액정 패널 상에 표현된다.

상기와 같이 액정패널로 광(light) 공급을 수행하는 백라이트 유닛에서 사용되는 램프는 종래에 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)가 널리 사용되었으나, 최근 들어서는 휴대용 장치 또는 필드 시퀀셜 컬러(Field sequential color) 액정표시장치와 같이 다양한 형태의 디스플레이 장치와 그 개선된 구동방법에 의해 발광다이오드 (Light emitting diode : 이하, LED라 한다)를 이용한 백라이트 유닛의 활용이 점차 증가하게 되었다.

그러면, 이하 도 1을 참조하여 발광다이오드를 이용한 백라이트 유닛에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 백라이트 유닛은 미도시된 디스플레이 패널의 하부에 위치하며, 광을 발생하는 복수의 LED(110)와, 상기 복수의 LED(110)를 지지하며 구동하는 인쇄회로기판을 갖는 복수의 LED 모듈(120)과, 상기 복수의 LED(120) 모듈의 상측에 이와 소정 거리 이격되어 마련된 광학시트(140)와, 상기 LED 모듈(120)의 배면에 마련된 방열패드(130)를 포함한다.

그런데, 상술한 종래 기술에 따른 백라이트 유닛은, 복수의 LED 모듈(120) 상측에 마련된 광학시트(140)가 복수의 LED 모듈(120)와 소정 간격 이격되게 위치하고 있으며, 상기 광학시트(140)는 한 장으로 복수의 LED 모듈(120)을 모두 덮도록 형성되어 있다. 이 때 LED 모듈(120) 하면의 방열패드(130)는 LED 모듈 개수로 분리되어 개별 LED 모듈(120)에 장착되기도 하고 혹은 하나의 방열패드(130)가 LED 모듈(120) 전체를 덮도록 제작될 수 있다.

그러나, 상기와 같이 백라이트 유닛의 광학시트가 하측에 위치하는 복수의 LED 모듈과 소정 간격 이격되게 형성되면, 이격된 거리로 인해 이러한 백라이트 유닛을 사용하는 디스플레이 장치의 소형화 및 슬림화가 어려운 문제가 있다.

또한, 광지향성을 제어하는 광학시트가 복수의 LED 모듈 상측에 이를 전체적으로 덮는 한장의 시트로 안착 및 고정되게 되면, 어느 하나의 LED 모듈이 손상되더라도 그 상측에 위치하는 광학시트를 전체적으로 제거하여야 하는 등 백라이트 유닛의 재조립(rework) 공정이 복잡해지는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, LED 모듈과 그 상측에 위치하는 광학시트 또는 반사시트 및 그 하측에 위치하는 방열패드를 일체형 으로 형성하여 백라이트 유닛의 크기를 소형화 및 슬림화시키는 동시에 이의 재조립 공정과 같은 후속 공정을 용이하게 할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 광을 발생하는 복수의 LED와, 상기 복수의 LED를 지지하며 구동하는 인쇄회로기판을 갖는 복수의 LED 모듈과, 상기 복수의 LED 모듈의 상측에 각각 부착된 광학시트 및 상기 복수의 LED 모듈의 배면에 각각 부착된 방열패드를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

또한, 상기 본 발명의 백라이트 유닛에서, 상기 LED 모듈과 광학시트 및 방열패드는 동일한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수의 LED는 삼각형 또는 사각형 모양으로 연속적으로 배열될 수 있다.

또한, 상기 복수의 LED 중 일부의 LED가 부분적으로 on/off 될 수 있도록 회로적으로 분리되어 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 LED 모듈과 그 상측에 위치하는 광학시트 또는 반사시트 및 그 하측에 위치하는 방열패드를 일체형으로 형성하여 백라이트 유닛의 크기를 소형화 및 슬림화시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 광학시트 또는 반사시트가 각각의 LED 모듈 상측에 개별적으로 각각 부착되어 있으므로, 복수의 LED 모듈 중 어느 하나의 LED 모듈이 손상되면 손상된 LED 모듈의 상측에 부착된 광학시트 또는 반사시트만을 선택적으로 제거하여 이의 재조립 공정과 같은 후속 공정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 백라이트 유닛의 면적에 따라 색균일도 및 휘도를 고려한 LED 모듈의 개수, 모듈당 블록수 및 블록당 LED수를 설정함에 따라 광학시트 또는 반사시트의 개수를 최소화하도록 설계할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 백라이트 유닛을 소형화 및 슬림화시킬 수 있을 뿐만 아니라 백라이트 유닛의 제조 수율을 또한 향상시킬 수 있는 효과가 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.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.

이제 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

우선, 도 2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)은 미도시된 디스플레이 장치 하부에 위치하며, 광을 발생하는 복수의 LED(110)와, 상기 복수의 LED(110)를 지지하며 구동하는 인쇄회로기판을 갖는 복수의 LED 모듈(120)과, 상기 복수의 LED 모듈(120)의 상측에 각각 부착된 광학시트(140) 및 상기 복수의 LED 모듈(120)의 배면에 각각 부착된 방열패드(130)를 포함한다.

상기 복수의 LED(110)는 백색을 구현할 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 LED(110)는 청색 LED 칩, 상기 청색 LED칩상에 배치된 적색 형광체 및 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 또는, 상기 복수의 LED(110)는 청색 LED 칩, 적색 LED 칩, 녹색 LED칩을 포함할 수 있다. 이때, 상기 청색 LED 칩은 250 내지 420nm의 발광 파장을 갖는 LED 칩과 상기 LED 칩상에 배치된 청색 형광체를 포함한다. 이와 마찬가지로, 상기 적색 LED 칩과 상기 녹색 LED 칩은 250 내지 420nm의 발광 파장을 갖는 LED 칩상에 배치된 각각 적색 형광체 및 녹색 형광체를 포함한다.

여기서, 상기 적색 형광체로 사용되는 물질의 예로서는 나이트라이드(nitride)계 조성의 CaAlSiN₃:Eu 및 설파이드(sulfide)계 조성의 (Ca,Sr)S:Eu등일 수 있다.

상기 녹색 형광체로 사용되는 물질의 예로서는 실리캐이트계(silcate)계의 2,1,4 조성을 가진 A₂SiO₄,실리케이드계의 3, 1, 5 조성을 가진 A₃SiO₅, 설파이 드(sulfide)계 조성의 SrGa₂S₄:Eu, 및 나이트라이드(nitride)계 조성의 Beta-SiAlON등일 수 있다. 여기서, 상기 실리캐이트계 2,1,4조성의 형광체의 예로서는 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu,X 의 형광체를 사용 할 수 있다. 이때, 상기 Sr은 필수 성분이며 Ba,Ca,Mg은 필요에 따라 선택적으로 포함될 수 있다( 0≤Ba,Ca,Mg≤1). 상기 Eu는 활성제로 사용되며 +2가의 Eu2+를 사용된다. 상기 X는 첨가물로서 Ho, Er, Ce, Y F, Cl, Br, I, P, S, N 또는 Gd 중 적어도 하나 이상을 포함 할 수 있으며, 1PPM 내지 500000PPM의 범위에서 선택적으로 도핑량을 조절하여 사용 할 수 있다. 또한, 상기 실리캐이트계 3,1,5조성의 형광체는 (Sr,Ba,Ca,Mg)3SiO5:Eu,X 의 형광체를 사용 할 수 있다. 이때, 상기 Sr은 필수 성분이며 Ba,Ca,Mg은 필요에 따라 선택적으로 포함될 수 있다(0≤Ba,Ca,Mg≤1). 상기 Eu는 활성제로 사용되며 +2가의 Eu2+를 사용하며 X는 첨가물로서 Ho, Er, Ce, Y F, Cl, Br, I, P, S, N 또는 Gd 중 적어도 하나 이상을 포함 할 수 있으며 1PPM 내지 500000PPM의 범위에서 선택적으로 도핑량을 조절하여 사용 할 수 있다.

또한 상기 청색 형광체로 사용되는 물질의 예로서는 실리캐이트(silicate)계 조성 물질, 설파이드(sulfide)계 조성 물질, 나이트라이드(nitride)계 조성 물질, 및 알루미네이트(Aluminate)계 조성 등일 수 있다.

상기 복수의 LED 모듈(120)은 m개의 로우와 n개의 컬럼의 메트릭스 형태로 배열된 복수의 LED(110)를 포함한다. 이때, m×n개로 배열된 복수의 LED(110)는 복수의 블록 단위로 구분될 수 있다. 여기서, m 및 n은 각각 2 이상인 양의 정수이 다.

즉, 상기 각 LED 모듈(120)은 복수의 블록을 포함한다. 이때, 상기 복수의 LED(110)는 각 블록 단위로 독립적으로 구동될 수 있다.

이와 같이, 백라이트 유닛(100)은 블록 단위를 이용하여 용이하게 분할 구동할 수 있다.

또한, 상기 LED 모듈 수, 상기 LED 모듈에 포함되는 블럭 수 및 상기 블럭 당 LED 칩 수 중 어느 하나를 적절히 조절함으로써, 분할 구동 LED 백라이트 유닛에 필요한 광량을 적절하게 제공 받을 수 있다.

구체적으로, 상기 백라이트 유닛(BLU)의 사이즈에 따라 적정한 LED 개수와 그에 따른 각 단위별(LED 모듈, 블럭, 블럭당 칩)의 조절범위에 대한 선택에 대해 설명한다.

여기서, 대표적인 디스플레이 크기인 40인치, 46인치, 52인치 및 57인치에 관한 사항으로 예시된다.

우선, 각 백라이트 유닛ㅍ 사이즈에 대한 총 요구광량(단위: lumens)은 각각 7000, 8000, 93000, 13000로 설정될 수 있다. 이러한 총 요구광량은 만족할 수 있는 LED 칩 개수는 표1에 나타난 바와 같이, 단위 LED의 광량에 따라 결정될 수 있다.

일반적으로 사용되는 4, 8, 10, 15 루멘스의 LED로서 필요한 개수를 아래 표1과 같이 나타낼 수 있다.

백라이트 유닛 사이즈(inch)		40	46	52	57
총 요구광량(lumens)		7000	8000	9300	13000
단위 LED 광량에 따른 LED 필요 개수	4 lumens LED	1750	2000	2325	3250
	8 lumens LED	875	1000	1162	1625
	10 lumens LED	700	800	930	1300
	15 lumens LED	466	533	622	866

표1에 나타난 바와 같이, 사용되는 LED의 단위 광량에 따라 요구되는 LED의 개수는 다소 차이가 있을 수 있다. 이러한 많은 수의 LED는 색균일도 및 휘도를 고려하여 최적의 조밀도를 가질 수 있도록 적절한 배열을 가질 필요가 있다.

이러한 배열이 다양한 면적 및 개수에 보다 용이하게 구현될 수 있도록, 본 발명에서는 LED 모듈 수, 모듈 당 블럭 수, 블럭 당 LED 수를 적절히 선택하여 최적의 휘도 및 색균일도 조건을 얻을 수 있는 방안을 제공한다.

표1에 나타난 조건을 만족시키기 위해서, 각 백라이트 유닛 사이즈에서 LED 모듈 수, 모듈 당 블럭 수, 블럭 당 LED 수는 아래 표2와 같이 선택될 수 있다.

백라이트 유닛 사이즈(inch)	40	46	52	57
LED 개수	466~1750	533~2000	622~2325	866~3250
LED 모듈 개수	6~12	6~12	6~12	6~20
모듈당 블록개수	4~14	5~15	6~28	6~28
블록당 LED 개수	6~24	6~24	6~24	6~24

중형 사이즈에 해당하는 40인치, 46인치의 경우에는, 상기 LED 모듈 개수와 블럭 당 LED 개수를 동일한 범위에서 선택될 수 있으며, 상기 LED 백라이트 유닛은 40인치인 경우에는, 상기 LED 모듈을 4∼14개의 블럭으로 구성하고, 상기LED 백라이트 장치는 46 인치인 경우에는 상기 LED 모듈을 5∼15개의 블럭으로 구성할 수 있다. 물론, 필요에 따라 다른 조절 인자, 즉 모듈 개수와 블럭당 칩의 개수를 표2에 나타난 범위에서 적절하게 달리 선택할 수 있다.

또한, 비교적 대형 사이즈 해당하는 52인치, 57인치의 경우에는, 상기 LED 듈의 블럭 개수는 6∼28개의 범위로, 상기 LED 모듈의 각 블럭에 대한 LED 개수는 6∼24개의 범위로 선택할 수 있다. 모듈의 개수는 바람직하게, 상기 백라이트 유닛은 52 인치인 경우에는 상기 LED 모듈은 6∼12개일 수 있으며, 상기 LED백라이트 유닛은 57 인치인 경우에, 상기 LED 모듈은 6∼20개일 수 있다.

즉, 상기 LED 모듈(120)은 2∼28개이고, 상기 각 모듈당 1∼28의 블록으로 구성되고 상기 각 블록에는 2∼240개의 LED가 배열될 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시예에서, 상기 LED 모듈 수, 블록수 및 LED 개수를 한정하는 것은 아니다.

상기 광학시트(140)는 상기 복수의 LED(110)와 대응하는 광 투과홀(145)을 가지고, 입사광을 소정의 방향으로 산란 혹은 반사시켜 상부의 디스플레이 장치 측으로 LED(110)에서 발생된 광을 기능적 확산 또는 응집 조사시킬 수 있는 기능을 제공한다.

본 발명에 따른 광학시트(140)는 하측에 위치하는 복수의 LED 모듈(120) 중 하나의 LED 모듈(120)과 동일한 크기를 가지도록 형성되어 있으며, 각각의 LED 모듈(120)에 개별적으로 각각 부착되어 있다.

이에 따라, 본 발명은 상기 광학시트(140)와 LED 모듈(120)을 일체형으로 형성하여 백라이트 유닛(100)을 소형화 및 슬림화시킬 수 있다.

상기 광학시트(140) 및 방열패드(130) 크기는 LED 모듈과 동일한 것으로 도시 및 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상기 광학시트(140) 및 방열패드(130) 크기는 LED 모듈(120)의 크기보다 작을 수도 있다.

또한, 상기 광학시트(140)가 각각의 LED 모듈(120) 상측에 개별적으로 각각 부착되어 있으므로, 복수의 LED 모듈(120) 중 어느 하나의 LED 모듈(120)이 손상되면 손상된 LED 모듈(120)의 상측에 부착된 광학시트(140)만을 제거하여 손상된 LED 모듈(120)을 교체 또는 수리할 수 있는 등 백라이트 유닛(100)의 재조립(rework) 공정을 용이하게 할 수 있다.

상기 방열패드(130)는 상기 LED 모듈(120)에서 발생되는 열을 방출하기 위한 것으로, 합성수지 또는 글래스 소재의 방열판 및 열전도율이 높은 금속이 포함된 판(plate) 등으로 형성될 수 있다. 상기 LED 모듈(120) 하면의 방열패드(130)는 발열량이 작은 경우 필요에 따라 삭제될 수 도 있다.

즉, 본 발명은 상기 광학시트(140)와 LED 모듈(120) 및 방열패드(130)를 일체형으로 형성하여 백라이트 유닛(100)을 소형화 및 슬림화시킬 수 있는 동시에 상기 광학시트(140)를 각각의 LED 모듈(120) 상측에 개별적으로 각각 부착하여 백라이트 유닛(100)의 재조립(rework) 공정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에서 최적의 휘도 및 색균일도를 갖는 LED 모듈 수, LED 모듈 당 블록 수, 블록당 LED 수를 적절하게 선택할 수 있어, 이에 따른 광학시트 및 방열패드의 개수를 적절하게 선택할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 광학시트(140)가 각 블록 단위로 분리되는 것으로 설명하였으나, 이와 마찬가지로 상기 광학시트(140)와 같이, 반사시트도 각 블록 단위로 분리될 수 있다.

한편, 상기 복수의 LED 모듈(120) 중 하나의 LED 모듈(120)은 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 LED가 하나의 열로 나란히 배열된 상태로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 LED는 백라이트 유닛의 특성에 따라 여러 형태로 배열될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, LED 모듈(120)에 배치된 복수의 LED의 배열 형태의 다양한 예들을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제 1 실시예에 따른 복수의 LED 배열 형태를 도시한 사시도이다.

도 3에 도시한 바와 같이 복수의 LED(110)가 두개의 열로 나란히 배열된 상태로 형성될 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 하나의 LED 모듈(120)은 복수의 LED(110)가 백라이트 유닛의 특성에 따라 하나 이상의 열로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제 2 실시예에 따른 복수의 블록 형태를 도시한 평면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제 2 실시예에 따른 복수의 LED 배열 형태를 도시한 평면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 LED 모듈(120) 상의 복수개의 LED(110)가 삼각형 모양을 가지며 연속적으로 배열될 수 있다. 상기 백라이트 유닛(100)은 분할구동을 위해, 복수개의 LED(110)는 복수의 블록(A, B, C, D)으로 구분될 수 있다. 여기서, 각 블록별로 on/off 될 수 있도록 각 블록은 인쇄회로 패턴으로 회로적으로 분리되어 있을 수 있다. 이때, 상기 LED 모듈(120) 하면의 방열패드는 발열량이 작은 경우 필요에 따라 삭제될 수 도 있다

상기 LED의 배열 형태를 조절하여, 백라이트 유닛(100)은 최적의 균일도 (Uniformity)를 가질 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 LED(110)가 백색을 구현할 경우, 상기 LED(110)들은 서로 이격되어 있다. 이때, 백라이트 유닛(100)은 최적의 균일도 (Uniformity)를 가지기 위해, 서로 최단거리에 배치된 임의의 LED들의 조합으로 이루어진 LED 유닛(U)의 중심광량(C)은 각 LED에서 나오는 광량의 평균값에 대해 80% 내지 120%를 가져야 한다.

이때, 동일한 열에 배치되며, 서로 인접한 제 1 및 제 2 LED(110a, 110b)간의 제 1 거리(a)는 20 내지 140mm일 수 있다. 또한, 행방향으로 상기 제 1 및 제 2 LED(110a, 110b)로부터 인접한 제 3 LED(110c)간의 각각 제 2 및 제 3 거리(b,e)는 15 내지 90mm일 수 있다. 여기서, 백라이트 유닛(100)은 최적의 균일도를 가지기 위해, 상기 제 2 및 제 3 거리(b,e)는 서로 동일할 수 있다. 이때, 상기 제 1 거리(a)는 상기 제 2 및 제 3 거리(b, e)에 비해 커야 한다.

이에 더하여, 열방향으로 서로 인접한 제 1 및 제 3 LED(110a, 110c) 간의 거리와 행방향으로 서로 인접한 제 2 및 제 3 LED(110b, 110c)간의 거리는 각각 8.2 내지 70mm일 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제 3 실시예에 따른 복수의 블록 형태를 도시한 평면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제 3 실시예에 따른 복수의 LED 배열 형태를 도시한 평면도이다.

도 6에서와 같이, 상기 LED 모듈(120) 상의 복수개의 LED(110)가 사각형 형태, 예컨대 직사각형 또는 정사각형을 가지며 연속적으로 배열되어 있을 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 분할구동을 위해, 복수개의 LED(110)는 다수개의 블록(A, B, C, D)로 구분될 수 있다. 여기서, 각 블록별로 on/off 될 수 있도록 각 블록은 인쇄회로 패턴으로 회로적으로 분리되어 있을 수 있다. 이때, 상기 LED 모듈 하면의 방열패드는 발열량이 작은 경우 필요에 따라 삭제될 수 도 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 상술한 사각형의 배열을 가질 경우에서와 같이, 서로 최단거리에 배치된 임의의 LED들의 조합으로 이루어진 LED 유닛(U)의 중심광량(C)은 각 LED에서 나오는 광량의 평균값에 대해 80% 내지 120%를 가져야 한다. 이를 위해, 서로 이웃한 LED(110)의 이격 간격(D1, D2)은 각각 8.2mm 내지 70mm일 수 있다. 또한, 상기 LED(110)가 배열된 열의 방향에 대한 상기 LED가 배치된 위치의 각도(θ)는 70 내지 110도일 수 있다.

이와 같은 LED 배열에 있어서, 색재현성 및 휘도 향상을 위해, LED는 다음과 같은 조건을 만족해야 한다.

상기 LED칩은 백색을 구현하기 위해 주파장(dominant wavelength)이 420~456nm인　청색 LED 칩과; 상기　청색 LED 칩 주위에 배치되고, 상기 청색 LED 칩에 의해 여기 되어　적색광을 발하는 적색 형광체와; 상기 청색 LED 칩　주위에 배치되고, 상기 청색 LED 칩에 의해 여기 되어　녹색광을 발하는 녹색 형광체를　포함할 수 있다. 이때, 상기 적색 형광체가 발하는 적색광의　색좌표는 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 4개의 꼭지점(0.6448, 0.4544), (0.8079, 0.2920), (0.6427, 0.2905) 및 (0.4794, 0.4633)에 의해　둘러싸인 영역 내에 있고, 상기 녹색 형광체가 발하는 녹색광의　색좌표는 CIE 1931 색좌표계를 기준으로 4개의 꼭지점(0.1270, 0.8037), (0.4117, 0.5861), (0.4197, 0.5316) 및 (0.2555, 0.5030)에 의해　둘러싸인 영역 내에 있어야 한다.

바람직하게는, 상기 청색 LED 칩의 발광 스펙트럼의 반치폭(FWHM)은 10~30nm이고, 녹색 형광체(105)의 반치폭은 30~100nm이고, 적색 형광체의 반치폭은 50~200nm 일 수 있다. 이에 따라, 보다 좋은 색균일성 및 색품질의 백색광을 얻게 된다. 특히, 상기 청색 LED 칩의 주파장과 반치폭을 각각 420~456nm 및 10~30nm로 한정함으로써, CaAlSiN3:Eu 적색 형광체의 효율과 (Sr,Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu,X (0 ≤ Ba,Ca,Mg ≤1)녹색 형광체 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 휘도를 보여주는 사진이다. 도 8에서와 같이, 서로 최단거리에 배치된 임의의 LED들의 조합으로 이루어진 LED 유닛(U)의 중심광량(C)은 각 LED에서 나오는 광량의 평균값에 대해 80% 내지 120%를 가지도록, 복수개의 LED를 배열할 경우, 최적의 균일도를 갖는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서와 같이, 복수의 LED를 각각 포함하는 복수개의 LED 모듈을 구비하는 백라이트 유닛에 있어서, LED의 형태 및 LED 배열을 조절함에 따라, 백라이트 유닛의 균일도, 색재현율 및 휘도를 향상시킬 수 있다.

이하, 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 평면도이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분할 구동을 위한 회로도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)은 분할구동 백라이트 유닛일 수 있다. 예컨대, 상기 백라이트 유닛(100)은 4개의 LED 모듈(120)을 포함한다. 상기 LED 모듈(120)은 배선기판(115)과 상기 배선기판(115) 상에 탑재된 복수의 LED (110)을 포함한다. 예컨대, 상기 LED 칩(110)은 4개의 로우(row)와 9개의 컬럼(column)의 메트릭스로 배열될 수 있다.

상기 LED 모듈(120)은 6개의 블럭(B1-B6)으로 구분될 수 있다. 본 발명에서 상기 LED 모듈(120)을 구성하는 블럭(B1-B6)은 개별적으로 구동될 수 있는 단위를 의미한다.

본 실시형태와 같이, 각 블럭(B1-B6) 내의 LED 칩(120)은 직렬로 연결될 수

있다. 여기서, 블럭 단위별로 LED 칩(110)의 분할구동이 가능하도록 각 블럭(B1-B6)의 회로의 적어도 일단은 개별적인 커넥터에 연결된다.

이러한 분할구동을 위한 연결을 위해서, 상기 LED 모듈(120)의 배선기판(110)은 각각 2개의 제1 커넥터(130)와 6개의 제2 커넥터(140a, 140b, 140c)를 포함한 형태로 예시되어 있다. 상기 제1 및 제2 커넥터(130,140a, 140b, 140c)는 서로 다른 극성에 연결되어 외부 전압을 상기 LED(110)에 제공하는 역할을 한다.

각각의 LED 모듈(120) 상측에 개별적으로 각각 광학시트(미도시됨)가 부착되어 있다. 이로써, 복수의 LED 모듈(120) 중 어느 하나의 LED 모듈(120)이 손상되면 손상된 LED 모듈(120)의 상측에 부착된 광학시트만을 제거하여 손상된 LED 모듈(120)을 교체 또는 수리할 수 있는 등 백라이트 유닛(100)의 재조립(rework) 공정을 용이하게 할 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1 및 제2 번째 로우에서 3개 컬럼 단위로 각각 6개씩 의 LED 칩(15)이 제1 내지 제3 블럭(B1-B3)을 형성하고, 이와 유사하게 제3 및 제4번째 로우에서 3개 컬럼 단위로 각각 6개의 LED 칩(15)이 제4 내지 제6 블럭(B4-B6)을 형성한다.

각 블럭의 LED는 서로 직렬로 연결된 구조를 갖는다. 제1 내지 제3 블럭(B1,B2,B3)의 직렬회로에서 (+)단은 제1 커넥터(P1)에 공통으로 연결되며, (-)단은 블럭단위로 구분되어 3개의 개별 제2 커넥터(P21,P22,P23)에 각각 연결된다. 이와 유사하게, 제4 내지 제6 블럭(B4,B5,B6)의 직렬회로에서 (+)단은 제1 커넥터에공통으로 연결되며, (-)단은 블럭단위로 구분되어 3개의 개별 제2 커넥터에 각각연결된다. 여기서, 도 9의 P1 및 P21, P22, P23는 각각 도8에 도시된 제1 및 제2 커넥터에 대응하는 요소로 이해될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 분할 구동 LED 백라이트 유닛은 블럭단위를 이용하여 분할 구동에 필요한 구조를 구현하는 동시에, 크게 3개의 단위로 필요한 LED개수를 조절할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 분할 구동 백라이트 유닛은 전체적으로 균일한 조광을 위해서 복수의 로우와 컬럼으로 이루어진 메트릭스 구조로 LED 배열하고, LED 모듈의 개수와, 상기 LED 모듈 내에서 분할구동구조로 제공되는 블럭 개수와,각 블럭의 LED칩 개수를 적절히 조절하여 면적에 필요한 적정한 LED 칩 개수를 용이하게 제공할 수 있다. 이로써, 필요한 개수로 적절한 조밀도를 갖도록 배열이 용이하게 가능하며, 결과적으로 중대형 디스플레이에서 로컬 다이밍(local dimming)효과와 전체적인 색균일도를 효과적으로 개선할 수 있다.

또한, 각각의 LED 모듈(120) 상측에 개별적으로 각각 광학시트(미도시됨)가 부착되어 있다. 이로써, 복수의 LED 모듈(120) 중 어느 하나의 LED 모듈(120)이 손상되면 손상된 LED 모듈(120)의 상측에 부착된 광학시트만을 제거하여 손상된 LED 모듈(120)을 교체 또는 수리할 수 있는 등 백라이트 유닛(100)의 재조립(rework) 공정을 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, LED 모듈은 길이 방향으로 배열되는 것으로 한정하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 다른 배열 형태를 갖는 LED 모듈을 도시한 사시도이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 상기 LED 모듈(120)은 중앙의 일정 영역을 둘러싸도록 배열될 수 있다. 도 10에서는 4개의 LED 모듈로 예시하였으나 실제 4개 이상의 LED 모듈이 중앙의 일정 영역을 둘러쌀 수 있다. 상기 LED 모듈 하면의 방열패드는 발열량이 작은 경우 필요에 따라 삭제될 수 도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제 1 실시예에 따른 복수의 배열 형태를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제 2 실시예에 따른 복수의 블록 형태를 도시한 평면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제 2 실시예에 따른 복수의 LED 배열 형태를 도시한 평면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제 3 실시예에 따른 복수의 블록 형태를 도시한 평면도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제 3 실시예에 따른 복수의 LED 배열 형태를 도시한 평면도.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 휘도를 보여주는 사진이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 평면도.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분할 구동을 위한 회로도.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 다른 배열 형태를 갖는 LED 모듈을 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 백라이트 유닛 110 : LED

120 : LED 모듈 130 : 방열패드

140 : 광학시트

Claims

광을 발생하는 복수의 LED;

상기 복수의 LED를 지지하며 구동하는 인쇄회로기판을 갖는 복수의 LED 모듈;

상기 복수의 LED 모듈의 상측에 각각 부착된 광학시트; 및

상기 복수의 LED 모듈의 배면에 각각 부착된 방열패드를 포함하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 LED 모듈과 광학시트 및 방열패드는 동일한 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제2항에 있어서,

상기 광학시트 및 방열패드 크기는 LED 모듈 보다 크기가 작은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 LED 모듈은 길이 방향으로 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 LED 모듈은 중앙의 일정 영역을 둘러싸도록 배열되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 복수의 LED는 삼각형 또는 사각형 모양으로 연속적으로 배열된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 복수의 LED 중 일부의 LED가 부분적으로 on/off 될 수 있도록 회로적으로 분리된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.