KR20090048927A

KR20090048927A - 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛

Info

Publication number: KR20090048927A
Application number: KR1020070115039A
Authority: KR
Inventors: 김대용; 조재현; 신정훈; 강덕인
Original assignee: 주식회사 디에스엘시디
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2009-05-15

Abstract

본 발명은 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛은 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛에 있어서, 회로기판;과, 상기 회로기판상에 실장되어 전원을 공급받아 발광하는 발광소자; 및, 상기 발광소자에 대응되는 위치에 관통홀이 형성되어 상기 회로기판상에 안착되는 반사판을 포함하며, 상기 반사판의 관통홀은 내측벽 상단이 외측방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 박형의 백라이트유닛을 제공함과 아울러 반사판의 반사효율을 향상시킨 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛이 제공된다.

칩온보드타입, 엘이디, 백라이트유닛, 반사판, 관통홀

Description

칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛{Chip On Board type LED black light unti}

본 발명은 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회로기판상에 발광소자를 칩온보드 타입으로 실장하고, 회로기판상에 반사판을 배치하여 반사효율을 증대시킨 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛에 관한 것이다.

액정표시장치는 박막트랜지스터 기판, 컬러필터 기판 그리고 양 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정표시패널을 포함한다. 액정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 후면에는 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛이 위치한다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정의 배열상태에 따라 투과량이 조정된다.

백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. 에지형 및 직하형 백라이트 유닛의 광원으로는 선광원인 외부전극 형광램프(EEFL)와 함께 냉음극 형광램프(CCFL)가 많이 사용되고 있으나, 열이 많이 발생하고 색재현성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 최근에는 휘도가 높고 색재현성이 우수한 엘이디(light emitting diode) 등의 점광원이 많이 사용되고 있다.

그러나 점광원은 선광원에 비해 액정표시패널로 입사되는 빛의 휘도가 더욱 불균일한 문제점이 있다.

또한 점광원이나 선광원 모두 전극부를 제외하고 전방향으로 빛이 나가기 때문에 액정표시패널로 입사되는 빛의 휘도가 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 직하형 타입의 백라이트유닛으로 제공되는 발광다이오드를 회로기판상에 칩온보드 타입으로 실장하여 백라이트유닛의 박형화를 꾀하고, 회로기판상에 발광다이오드가 노출되는 관통홀을 형성한 반사판을 배치하되 상기 관통홀의 상단이 외측으로 경사지게 형성되게 함으로써 반사효율을 증대시킬 수 있는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛을 제공함에 있다.

또한, 백라이트유닛의 용도에 따라 반사판의 두께와 관통홀의 개구각 및 반지름을 조절하여 각 용도별로 높은 휘도와 고른 균일도를 제공할 수 있는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛에 있어서, 회로기판;과, 상기 회로기판상에 실장되어 전원을 공급받아 발광하는 발광소자; 및, 상기 발광소자에 대응되는 위치에 관통홀이 형성되어 상기 회로기판상에 안착되는 반사판을 포함하며, 상기 반사판의 관통홀은 내측벽 상단이 외측방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛에 의해 달성된다.

여기서, 상기 발광소자는 R,G,B 3색 발광다이오드의 조합으로 구성되어 상측을 향해 각각 발광하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 R,G,B 3색 발광다이오드는 정삼각형의 꼭지점에 대응되는 위치에 각각 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발광소자는 발광다이오드의 외측을 감싸는 반구형 엔캡(encap)이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛의 상기 반사판은 0.3㎜ 내지 2㎜의 두께로 이루어지고, 상기 관통홀의 내측면은 하단부로부터 55도 내지 65도의 각도로 외측을 향해 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 반사판은 4㎜ 내지 6㎜의 두께로 이루어지고, 상기 관통홀의 내측면은 하단부로부터 55도 내지 65도의 각도로 외측을 향해 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 반사판은 9㎜ 내지 11㎜의 두께로 이루어지고, 상기 관통홀의 내측면은 하단부로부터 55도 내지 65도의 각도로 외측을 향해 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 관통홀은 하단부 반지름이 3㎜ 내지 4㎜인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 발광소자를 회로기판상에 칩온보드타입으로 실장하여 백 라이트유닛을 박형화 할 수 있으며, 발광소자에 대응되는 위치에 형성된 반사판의 관통홀을 외측으로 경사지도록 형성함으로써 반사효율을 증대시킨 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛이 제공된다.

또한, 백라이트유닛의 목적에 따라 반사판의 두께와 관통홀의 개구각 및 반지름을 조절하여 높은 휘도와 고른 균일도를 제공하는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛이 제공된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부도면중 도 1은 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛의 사시도이고, 도 2는 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛의 평면도이고, 도 4는 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛의 단면도이다.

상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛은 회로기판(1)과, 발광소자(2)와, 반사판(3)을 포함하여 구성된다.

상기 회로기판(1)은 표면 실장 기술(SMT)의 하나로서, 반도체 칩을 직접 인쇄 회로 기판(PCB) 위에 금선 연결하고 성형하는 방식이며, 상기 회로기판은 약 1㎜ 정도의 두께로 이루어진다.

상기 발광소자(2)는 상기 회로기판상에 칩온보드(Chip On Board)타입으로 실장되어 전원을 공급받아 발광하는 것으로서, 본 실시예에서는 0.3㎜×0.3㎜×0.08 ㎜(가로×세로×높이)의 크기에 1lm의 광력, 550㎚의 파장을 갖는 R,G,B 3색 발광다이오드(21)의 조합으로 구성되고, 상기 R,G,B 3색 발광다이오드는 한변의 길이가 3.5㎜인 정삼각형의 꼭지점에 대응되는 위치에 각각 배치되어 상측을 향해 각각 발광하며, 각각의 발광다이오드에는 외측을 감싸는 직경 2㎜의 반구형 엔캡(22,encap)이 형성된 것을 예로 든다.

상기 반사판(3)은 상기 회로기판(1)위에 실장되는 발광소자(2)에 대응되는 위치에 관통홀(31)이 형성되어 상기 회로기판(1)상에 안착되는 것으로, 0.2㎜ 내지 10㎜의 두께(T)를 가진다. 상기 관통홀(31)은 상광하협(上廣下狹)의 구조를 갖도록 내측면이 경사지게 형성되어 소정의 개구각(θ)을 가지며, 하단의 반지름은 3.5mm ~ 4mm으로 이루어진다.

한편, 도 4를 통해 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛의 결합상태를 살펴보면, 회로기판(1)의 상측으로 반사판(3)이 적층되어 회로기판(1)의 상면에 실장된 발광소자(2)가 반사판(3)의 관통홀(31) 중앙에 위치하게 되는데, 상기 반사판(3)의 관통홀(31)은 내측면이 소정각도 경사지게 형성되어 있으므로 상기 발광소자(2)로부터 방사되는 빛 중에서 측면을 향하는 빛은 발광소자(2)를 둘러싸고 있는 관통홀(31)의 경사진 내측면에 반사되어 상측을 향하게 된다.

여기서, 상기 반사판(31)을 통해 반사되는 빛은 반사판(31)의 두께(T)와 관통홀의 개구각(θ) 및 관통홀(31) 하단의 반지름(R)에 따라 반사율이 변경되는데, 상기 반사판(3)의 두께(T)와 관통홀(31)의 개구각(θ)에 따른 휘도 및 균일도는 다 음의 <표 1>과 같으며, 이를 그래프로 표현하면 도 5와 같다.

도 5의 실선은 휘도를 나타내는 것이고, 점선은 균일도를 나타내는 것이다.

여기서, 반사판(3)의 두께가 0㎜인 것은 반사판(3)이 존재하지 않는 상태를 의미하며, 0.2㎜의 두께(T)에서는 관통홀(31)에 개구각(θ)이 형성될 수 없으므로 0°이외의 개구각(θ)에 대하여는 생략되어 있다.

한편, 첨부도면중 도 6은 본 발명의 반사판(3)의 두께(T)와 관통홀(31)의 개구각(θ)에 따른 휘도와 균일도의 변화율을 나타낸 그래프로서, 그래프의 실선은 휘도를 나타내는 것이고, 점선은 균일도를 나타내는 것이다.

먼저, 상기 도 6의 그래프에서 실선으로 표시된 휘도의 변화율을 살펴보면 반사판(3)의 두께(T)와 개구각(θ)이 변화함에 따라 휘도는 -11 ~ 51%의 증감이 나타나고, 균일도는 -97 ~ -27%의 증감이 나타는데, 0.2㎜의 두께(T)에 관통홀(31)이 0°의 개구각(θ)을 기준으로 하여 개구각(θ)이 0°인 경우를 제외하고는 나머지 모두 반사판(3)의 두께(T)가 두꺼워질수록 휘도가 높아지고, 그래프에서 점선으로 표시된 균일도의 변화율을 살펴보면 개구각(θ)이 120°인 경우를 제외하고는 나머지 모두 반사판(3)의 두께(T)가 두꺼워질수록 균일도가 낮아진다.

또한, 첨부도면중 도 7은 본 발명의 반사판의 두께와 관통홀의 개구각에 따른 휘도 편차를 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 반사판의 두게와 관통홀의 개구각에 따른 균일도 편차를 나타낸 그래프이다.

상기 도 7의 그래프에서 나타나는 바와 같이 개구각(θ)이 0°인 상태에서는 반사판(3)의 두께(T)에 따라 958cd/㎡ ~ 1076cd/㎡의 휘도를 나타내고 있는데, 30°에서는 1121cd/㎡ ~ 1497cd/㎡, 60°에서는 1162cd/㎡ ~ 1632cd/㎡, 90°에서는 1166cd/㎡ ~ 1485cd/㎡, 120°에서는 1135cd/㎡ ~ 1239cd/㎡의 휘도를 나타고 있다. 즉, 반사판(3)의 두께(T)를 막론하고 개구각(θ)이 0°보다 크면 휘도가 상승한다.

한편, 도 8의 그래프를 살펴보면 개구각(θ)이 0°인 상태에서는 반사판(3)의 두께(T)별로 5.5% ~ 41.7%의 균일도를 나타내고 있고, 30°에서는 1.2% ~ 39.6%, 60°에서는 6.2% ~ 35%, 90°에서는 24% ~ 35.1%, 120°에서는 39.1% ~ 46.9%의 균일도를 나타내고 있다. 즉, 반사판(3)의 두께(T)가 6㎜보다 얇은 경우에는 60°에서 최저 균일도를 나타내고, 6㎜보다 두꺼운 경우에는 30에서 최저 균일도를 나타내며, 전체적으로 120°에서 최대의 균일도를 나타내고 있다.

따라서, 상기 <표 1>의 데이터값과 도 5 내지 도 8의 그래프를 통해 살펴볼 때, 반사판(3)의 두께(T)가 두꺼워질수록 휘도는 증가하나 균일도는 감소하게 되고, 관통홀(31)의 개구각(θ)이 60°일 때 최대의 휘도가 발생하게 된다.

즉, 상기와 같은 점을 고려하여 특성별로 최대의 효율을 나타내는 몇가지 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 반사판(3)의 두께(T)를 고려하였을 때에는 반사판(3)의 두께(T)가 얇을수록 백라이트유닛의 두께를 얇게 할 수 있으므로 반사판(3)의 두께(T)를 1㎜로 하고, 관통홀(31)의 개구각(θ)이 0°보다 크면 휘도가 상승하고 120°에서 최대의 균일도를 나타내고 있으므로 개구각(θ)을 120°로 설정(#1)하면, 도 6에서와 같이 반사판(3)의 두께(T) 0.2㎜ 관통홀(31)의 개구각(θ)이 0°인 상태를 기준으로 하였을 때 기준 대비 휘도는 5.1% 상승하고, 균일도는 13.3% 상승한다.

또한, 균일도를 고려하였을 때에는 도 8에서와 같이 반사판(3)의 두께(T)와 상관없이 전체적으로 120°에서 최대의 균일도를 나타내고 있으므로 관통홀(31)의 개구각(θ)을 120°로 하고, 그중 반사판(3)의 두께(T)가 5㎜일때 최대의 균일도를 나타내고 있으므로 반사판(3)의 두께(T)를 5㎜로 설정(#2)하면 도 6에서와 같이 반사판(3)의 두께 0.2㎜ 관통홀(31)의 개구각(θ)이 0°인 상태를 기준으로 하였을 때 기준 대비 휘도는 13.2% 상승하고, 균일도는 27.3% 상승한다.

또한, 휘도를 고려하였을 때에는 도 5에서와 같이 관통홀(31)의 개구각(θ)이 60°일때 휘도가 최대값을 나타내고 있으나 120°이외의 개구각(θ)에서는 균일도가 기준보다 낮은 값을 나타내고 있으므로, 균일도가 기준값 보다 높은 값을 나타내는 120°인 경우를 살펴보면, 반사판(31)의 두께(T)가 6㎜ ~ 10㎜에서 휘도가 안정적으로 최대값을 나타내고 있는데 이중 10㎜의 두께에서 균일도가 최대를 나타내고 있으므로 반사판(T)의 두께 10㎜에 관통홀(31)의 개구각(θ) 120°로 설정(#3)한다. 이러한 경우 도 6에서와 같이 반사판(3)의 두께(T) 0.2㎜ 관통홀(31)의 개구각 0°인 상태를 기준으로 하였을 때 기준 대비 휘도는 14.5% 상승하고, 균일도는 23.7% 상승한다.

한편, 본 실시예에서 발광소자(2)를 구성하는 R,G,B 3색 발광다이오드(21)가 한변의 길이가 3.5㎜인 정삼각형의 꼭지점에 대응되는 위치에 각각 배치되어 있고, 상기 각각의 발광다이오드에는 직경 2㎜의 반구형 엔캡(22)이 형성되어 있으므로, 반사판(3)의 관통홀(31) 하단의 최소 반지름(R)은 3.05㎜가 된다.

여기서, 상술한 바와 같은 설정값 #1, #2, #3은 관통홀(31)의 반지름(R) 크기에 따라 반사율이 변경되는데, 이러한 관통홀(31)의 반지름(R)에 따른 휘도 및 균일도는 다음의 <표 2>와 같으며, 이를 그래프로 표현하면 도 9와 같다.

상기 <표 2>의 데이터값과 도 8의 그래프를 통해 관통홀(31)의 반지름(R) 크기를 고려하여 최대의 효율을 나타내는 실시예를 살펴보면, 관통홀(31)의 반지름(R)이 커지면 휘도가 감소, 3.5㎜보다 크거나 작을 경우 균일도가 감소하게 되므로, 반지름(R) 3.5㎜를 기준으로 한다.

첨부도면중 도 10은 본 발명의 반사판의 관통홀 반지름 크기에 다른 휘도와 균일도의 변화율을 나타낸 그래프이다.

상기 도 10의 그래프에서와 같이 반지름(R) 3.5㎜의 기준값과 다른 크기의 반지름(R)값을 비교하여 보면, 반사판(3) 두께(T) 1㎜에 관통홀(31)의 개구각(θ) 120°인 설정값 #1의 경우에서 관통홀(31)의 반지름(R) 3.275㎜일 때에만 휘도가 1144cd/㎡, 균일도가 42.1%로 기준값보다 증가함을 알 수 있다. 따라서, 반사판(3)의 관통홀(31) 반지름(R) 크기에 따라 최적의 효율을 나타내기 위해서는 반사판(3) 두께 1㎜에 관통홀(31)의 개구각(θ) 120°인 설정값 #1에 관통홀(31)의 하단 반지름(R)이 3.275㎜으로 설정(#4)한다. 이 경우 기준 대비 휘도는 0.9% 상승하고, 균일도는 0.9% 상승한다.

즉, 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛에서 반사판(3)의 두께(T)와 반사판(3)에 형성되는 관통홀(31)의 개구각(θ) 및 관통홀(31)의 반지름(R)의 값에 따라 휘도 및 균일도가 다양하게 변하게 되는데, 이중 반사판(3)의 두께(T)를 고려한 설정값 #1의 경우 휘도가 1135cd/㎡에 균일도가 41.8%이고, 균일도를 고려한 설정값 #2의 경우 휘도가 1223cd/㎡에 균일도가 46.9%이고, 휘도를 고려한 설정값 #3의경우 휘도가 1237cd/㎡에 균일도가 45.6%이며, 관통홀의 반지름을 고려한 설정값 #4의 경우 휘도가 1144cd/㎡에 균일도가 42.1%이다.

상기한 바와 같이 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛은 회로기판상에 발광소자를 칩온보드타입으로 실장하여 두께를 줄이고, 회로기판상에 발광소자가 노출되는 관통홀을 형성한 반사판을 배치하되, 상기 관통홀의 내측면을 경사지게 형성함으로써 반사판의 반사효율을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 반사판의 두께를 우선으로 하는 경우와, 휘도 또는 균일도를 우선으로 하는 경우 및 특성을 우선으로 하는 경우 등 반사판의 상기 반사판의 두께와 관통홀의 개구각 및 반지름을 조절하여 최대의 휘도와 균일도를 제공하는 효과도 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

도 1은 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛의 사시도,

도 2는 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛의 분해사시도,

도 3은 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛의 평면도,

도 4는 본 발명 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛의 단면도,

도 5는 본 발명의 반사판의 두께와 관통홀의 개구각에 따른 휘도 및 균일도 그래프,

도 6은 본 발명의 반사판의 두께와 관통홀의 개구각에 따른 휘도와 균일도의 변화율을 나타낸 그래프,

도 7은 본 발명의 반사판의 두께와 관통홀의 개구각에 따른 휘도 편차를 나타낸 그래프,

도 8은 본 발명의 반사판의 두게와 관통홀의 개구각에 따른 균일도 편차를 나타낸 그래프,

도 9는 본 발명의 반사판의 관통홀의 반지름에 따른 휘도 및 균일도 그래프,

도 10은 본 발명의 반사판의 관통홀 반지름 크기에 다른 휘도와 균일도의 변화율을 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:회로기판, 2:발광수단, 21:발광다이오드, 22:엔캡, 3:반사판, 31:관통홀

Claims

칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛에 있어서,

회로기판;

상기 회로기판상에 실장되어 전원을 공급받아 발광하는 발광소자;

상기 발광소자에 대응되는 위치에 관통홀이 형성되어 상기 회로기판상에 안착되는 반사판을 포함하며,

상기 반사판의 관통홀은 내측벽 상단이 외측방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛.
제 1항에 있어서,

상기 발광소자는 R,G,B 3색 발광다이오드의 조합으로 구성되어 상측을 향해 각각 발광하는 것을 특징으로 하는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛.
제 2항에 있어서,

상기 R,G,B 3색 발광다이오드는 정삼각형의 꼭지점에 대응되는 위치에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛.
제 3항에 있어서,

상기 발광소자는 발광다이오드의 외측을 감싸는 반구형 엔캡(encap)이 형성 되는 것을 특징으로 하는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛.
제 4항에 있어서,

상기 반사판은 0.3㎜ 내지 2㎜의 두께로 이루어지고, 상기 관통홀의 내측면은 하단부로부터 55도 내지 65도의 각도로 외측을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛.
제 4항에 있어서,

상기 반사판은 4㎜ 내지 6㎜의 두께로 이루어지고, 상기 관통홀의 내측면은 하단부로부터 55도 내지 65도의 각도로 외측을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛.
제 4항에 있어서,

상기 반사판은 9㎜ 내지 11㎜의 두께로 이루어지고, 상기 관통홀의 내측면은 하단부로부터 55도 내지 65도의 각도로 외측을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛.
제 5항 내지 제7항중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 관통홀은 하단부 반지름이 3㎜ 내지 4㎜인 것을 특징으로 하는 칩온보드 타입 엘이디 백라이트유닛.