KR20090104521A - Backlight unit - Google Patents

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KR20090104521A
KR20090104521A KR1020080029972A KR20080029972A KR20090104521A KR 20090104521 A KR20090104521 A KR 20090104521A KR 1020080029972 A KR1020080029972 A KR 1020080029972A KR 20080029972 A KR20080029972 A KR 20080029972A KR 20090104521 A KR20090104521 A KR 20090104521A
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led
backlight unit
metal frame
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transfer medium
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KR1020080029972A
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황웅준
조원
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서울반도체 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A backlight unit is provided to enable a medium and small backlight unit to efficiently discharge the heat by interposing a heat transfer medium between an LED and a metal frame. CONSTITUTION: A backlight unit(1) comprises a metal frame(11), a substrate(12) and a light guide plate(16). The metal frame has a curvature portion(11a). An LED(13) is mounted on the substrate. The substrate is placed inside the curvature portion. The LED and curvature portion are connected through the heat transfer medium(15). The light guide plate converts the light emitted from the LED into a surface light and then emits it upwardly.

Description

백라이트 유닛{BACKLIGHT UNIT}Backlight Unit {BACKLIGHT UNIT}

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED에서 발생된 열을 외부로 신속하게 방출시킴으로써 백라이트의 광 특성 감소를 완화시키고 LED 장시간 사용을 확보할 수 있도록 한 백라이트 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a backlight unit, and more particularly, to a backlight unit that can reduce the light characteristics of the backlight by ensuring a rapid release of heat generated from the LED to the outside and to ensure long-term use of the LED.

일반적으로, 액정 디스플레이(liquid crystal display)와 같은 수동 디스플레이 장치는 주위의 태양광 또는 실내 광을 반사하거나 흡수하여 이미지를 구현할 수 있다. 따라서, 디스플레이되는 이미지를 보기 위해, 주위의 태양광 또는 실내 광이 요구된다. 그러나, 주위의 태양광 또는 실내 광의 강도가 디스플레이 패널을 조명하기에 충분하지 않을 경우 디스플레이되는 이미지를 볼 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점에 대한 대안으로 디스플레이 패널을 백라이팅하기 위한 백라이트 유닛이 일반적으로 채택된다. In general, passive display devices such as liquid crystal displays can reflect or absorb ambient or room light to produce an image. Thus, ambient sunlight or room light is required to view the displayed image. However, there is a problem in that the displayed image cannot be viewed when the intensity of ambient sunlight or room light is not sufficient to illuminate the display panel. As an alternative to this problem, a backlight unit for backlighting the display panel is generally adopted.

이러한 백라이트 유닛은 백열 램프, 형광 램프 또는 발광 다이오드(LED)와 같은 광원을 포함한다. 광원에서 방출된 광이 상기 LCD 패널을 조명함으로써 이미지가 구현된다. 한편, LED는 색재현성이 우수하여 백라이트 광원으로 사용되며, 환경친화적이어서 앞으로 그 사용이 더욱 증가할 것으로 기대된다.Such a backlight unit includes a light source such as an incandescent lamp, a fluorescent lamp or a light emitting diode (LED). The light emitted from the light source illuminates the LCD panel to realize the image. On the other hand, LED is used as a backlight light source because of excellent color reproducibility, and is expected to increase its use in the future as it is environmentally friendly.

그러나, 백라이트 유닛의 가장 큰 기술적 과제 중 하나는 LED에서 발생되는 열 에너지의 효율적인 방열 확보이다. 특히, 연성회로기판(FPCB)를 사용하는 노트북용 백라이트 유닛에서는 공간적 제약이 다른 대형 백라이트 유닛에 비해 많기 때문에 더욱더 열 설계가 절실히 요구된다.However, one of the biggest technical problems of the backlight unit is to ensure efficient heat dissipation of thermal energy generated from the LED. In particular, a notebook backlight unit using a flexible printed circuit board (FPCB) is more urgently required thermal design because the space constraints are larger than other large backlight unit.

또한, 중소형 백라이트 유닛의 경우 공간이 협소하기 때문에 방열 특성이 좋지 않고 장시간 사용시 LED의 휘도 저하를 야기시키며, 백라이트 유닛의 전체적인 성능을 떨어뜨리게 된다. 또한, 취약한 방열구조로 인하여 수명 저하를 발생시킬 수 있다.In addition, in the case of the small and medium sized backlight unit, since the space is narrow, the heat dissipation characteristics are not good, and the brightness of the LED is reduced when used for a long time, and the overall performance of the backlight unit is reduced. In addition, due to the weak heat dissipation structure may cause a decrease in life.

더욱이, LCD 밝기를 증가시키기 위해 LED에 전달되는 파워를 증가시키거나 많은 수의 LED들을 사용할 필요가 있는데, 이 경우 증가된 파워는 LED에 발생하는 열을 증가시켜 발광색의 특성을 악화시킬 수 있다.Moreover, it is necessary to increase the power delivered to the LEDs or to use a large number of LEDs in order to increase the LCD brightness, in which case the increased power can increase the heat generated in the LEDs and worsen the characteristics of the emission color.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED와 금속 프레임 사이에 열전달 매체를 개재하여 공간이 협소한 중소형 백라이트 유닛에서도 열을 외부로 효율적으로 방출시킬 수 있으며, 이로 인해 LED의 휘도를 향상시킬 수 있도록 한 백라이트 유닛을 제공함에 있다.The technical problem to be achieved by the present invention, through the heat transfer medium between the LED and the metal frame can emit heat efficiently to the outside even in a small and medium-sized backlight unit with a small space, thereby improving the brightness of the LED In providing a backlight unit.

상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 만곡부를 갖는 금속 프레임; 및 LED가 실장되며, 상기 금속 프레임의 만곡부 내측에 위치하는 기판을 포함하되, 상기 LED와 상기 만곡부는 열전달 매체를 매개로 열전도적으로 연결된다. 여기에서, 상기 기판은 연질의 FPCB 내지는 경질의 기판으로 유리 에폭시 재질의 FR4 또는 일반적으로 알루미늄 합금판을 그 저면에 가지는 MCPCB일 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the backlight unit according to an embodiment of the present invention comprises a metal frame having a curved portion; And a substrate on which an LED is mounted, wherein the substrate is located inside the curved portion of the metal frame, wherein the LED and the curved portion are thermally connected through a heat transfer medium. Herein, the substrate may be a soft FPCB or a rigid substrate, and may be a glass epoxy material FR4 or an MCPCB having an aluminum alloy plate on the bottom thereof.

상기 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 상기 기판과 상기 금속 프레임의 바닥면 사이에 설치된 방열부재를 더 포함할 수 있으며, 상기 방열부재는 에폭시 또는 실리콘 수지에 세라믹, 금속분말, 카본나노 등이 함유된 열 시트일 수 있다.The backlight unit according to the present invention may further include a heat dissipation member installed between the substrate and the bottom surface of the metal frame, wherein the heat dissipation member is heat containing ceramic, metal powder, carbon nano, etc. in epoxy or silicone resin. It may be a sheet.

더 나아가, 상기 열전달 매체는 열 구리스(Thermal grease), 열 혼합물, 갭필러, 상 변위 물질을 포함할 수 있다.Furthermore, the heat transfer medium may include thermal grease, thermal mixtures, gap fillers, phase shift materials.

본 발명의 실시예에 따르면 도광판의 측면에 배치되어 광을 발하는 LED에서 발생하는 열을 열전달 매체 및 금속 프레임을 연속적으로 거치면서 외부로 방출시킴에 따라 방열 특성이 우수하다. 이로 인해 LED의 휘도를 향상시킬 수 있으며, 신뢰성의 향상을 기대할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the heat dissipation characteristics are excellent as the heat generated from the LED emitting light is emitted to the outside while continuously passing through the heat transfer medium and the metal frame. As a result, the brightness of the LED can be improved, and the reliability can be expected to be improved.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a backlight unit according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(1)은 금속 프레임(11), 기판(12), LED(13) 및 도광판(16) 등을 포함한다. 상기 기판(13)은 도전성 패턴을 구비하며 상기 금속 프레임(11)의 내측에 위치한다. 상기 LED(13)는, 예를 들면 인쇄회로기판 상에 실장되어 도광판(16)의 측면을 통해 광이 출력되도록 개구부가 측면에 형성된 측면 발광형 LED 패키지일 수 있다. 더 나아가, 상기 LED(13)는 개구부가 상면에 형성된 LED 패키지의 경우 주광의 대부분을 측면방향으로 방출할 수 있는 광학부재를 채택할 수 있음은 물론이다.Referring to FIG. 1, the backlight unit 1 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a metal frame 11, a substrate 12, an LED 13, a light guide plate 16, and the like. The substrate 13 has a conductive pattern and is located inside the metal frame 11. The LED 13 may be, for example, a side emission type LED package mounted on a printed circuit board and having an opening formed at a side thereof so that light is output through the side of the light guide plate 16. Furthermore, of course, the LED 13 may adopt an optical member capable of emitting most of the main light in the lateral direction in the case of the LED package having the opening formed on the upper surface thereof.

상기 LED(13)는 열전달매체(15)를 통하여 상기 금속 프레임(11)의 만곡부(11a)와 열전도적으로 연결된다. 상기 LED(13)는 도시되지 않은 다른 LED들과 함 께 규칙적으로 배열되어 LED 어레이를 구성할 수 있으며, 또한 도시되지 않은 다른 광학부품들과 함께 LED모듈을 구성할 수 있다.The LED 13 is thermally connected to the curved portion 11a of the metal frame 11 through a heat transfer medium 15. The LED 13 may be regularly arranged with other LEDs not shown to form an LED array, and may also configure an LED module together with other optical components not shown.

상기 금속 프레임(11)의 내측은 예컨대 'ㄷ'자 형태로, 상기 기판(12)에 실장된 상기 LED(13)가 배치된다. 상기 LED(13)는 자신의 후방면에서 열전달 매체(15)를 매개로 하여 상기 금속 프레임(11)의 만곡부(11a)와 열전도적으로 연결된다. 도 1에서는 상기 금속 프레임(11)의 만곡부(11a)와 상기 LED(13)의 후방면 사이에 열전달 매체(15)가 개재된 것이 잘 나타나 있다. 따라서, 상기 LED(13)로부터 발생된 열 일부는 상기 열전달 매체(15), 그리고 상기 금속 프레임(11)을 거쳐 외부로 방출될 수 있다. 또한, 공간이 협소한 중소형 백라이트 유닛에서도 공간에 구애받지 않고 LED(13)에서 발생된 열을 효율적으로 방출시킬 수 있다.The inside of the metal frame 11 is, for example, in the form of a 'c', the LED 13 mounted on the substrate 12 is disposed. The LED 13 is thermally connected to the bent portion 11a of the metal frame 11 via a heat transfer medium 15 at its rear surface. In FIG. 1, it is shown that a heat transfer medium 15 is interposed between the curved portion 11a of the metal frame 11 and the rear surface of the LED 13. Accordingly, some of the heat generated from the LED 13 may be emitted to the outside via the heat transfer medium 15 and the metal frame 11. In addition, even in a small and medium-sized backlight unit having a small space, the heat generated by the LED 13 can be efficiently discharged regardless of the space.

상기 열전달 매체(15)는 열전도성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 열전달 매체(15)는 열 구리스(Thermal grease), 열 혼합물(Thermal Compound), 갭필러(Gap Filler), 상 변위 물질(Phase Change Material) 등일 수 있다.The heat transfer medium 15 may be made of a material having excellent thermal conductivity. In particular, the heat transfer medium 15 may be a thermal grease, a thermal compound, a gap filler, a phase change material, or the like.

한편, 상기 기판(12)은 백라이트 유닛의 두께를 줄이기 위하여 연성회로기판(FPCB)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 경질 기판인 유리 에폭시 재질의 FR4 또는 알루미늄 합금판을 그 저면에 가지는 MCPCB일 수 있다.On the other hand, the substrate 12 may be a flexible circuit board (FPCB) to reduce the thickness of the backlight unit, but is not necessarily limited to this, MCPCB having a glass epoxy FR4 or aluminum alloy plate on the bottom of the rigid substrate Can be.

일반적으로 도광판(16)은 기구물에 의해 고정될 수 있다.In general, the light guide plate 16 may be fixed by an instrument.

상기 LED(13)는 기판(12)에 솔더링되어 부착될 수 있으며, 기판(12) 상에 실장된 LED(13)는 도광판(16)의 측면에 인접하도록 배치될 수 있다. 솔더링 공정에 의해 형성된 솔더부(미도시)는 부착기능과 함께 LED(13)의 리드단자(13a)와 기판(12)의 도전성 패턴을 전기적으로 연결시키는 기능을 한다. 또한, 상기 LED(13)는 LED칩(13b)이 수용되는 개구부를 전면에 구비한 하우징(13c)과, 상기 개구부 내에 형성된 투광성인 수지재질의 봉지재에 의해 형성되어, 상기 LED칩(13b)으로부터 나온 광을 도광판(16)의 측면을 향해 발광하는 발광부(13d)를 포함한다.The LED 13 may be soldered and attached to the substrate 12, and the LED 13 mounted on the substrate 12 may be disposed to be adjacent to the side surface of the light guide plate 16. The solder part (not shown) formed by the soldering process electrically connects the lead terminal 13a of the LED 13 and the conductive pattern of the substrate 12 together with an attachment function. In addition, the LED 13 is formed of a housing 13c having an opening on the front surface in which the LED chip 13b is accommodated, and a transparent resin encapsulation material formed in the opening, so that the LED chip 13b is formed. And a light emitting portion 13d for emitting light emitted from the light guide plate 16 toward the side surface.

자세히 도시되지는 않았지만, 전술한 리드단자(13a)는 상기 하우징부(13c)의 개구부 내부까지 연장되어 있으며, 상기 LED칩(13b)은 상기 리드단자(13a)를 통해 전력을 공급받아 발광한다.Although not shown in detail, the above-described lead terminal 13a extends to the inside of the opening of the housing part 13c, and the LED chip 13b receives power through the lead terminal 13a to emit light.

한편, LED(13)의 동작 중에 발생한 열은 열전달매체(15)를 통하여 금속 프레임(11)으로 방출되는 경로와 더불어 LED(13)가 실장된 기판(12)을 통하여 금속 프레임(11)으로 열이 방출되는 경로가 있으며, 기판(12)과 금속 프레임(11) 사이에 밀착되지 않는 부분에서 열전도성이 떨어지는 문제점을 개선하기 위해, 기판(12)과 금속프레임(11)을 밀착시켜 주며, 기판(14)과 금속프레임(11)의 바닥면 사이에 열전도성이 좋은 시트형의 방열부재(14)가 개재될 수 있다. 상기 방열부재(14)는 열 시트로, 에폭시 또는 실리콘 수지에 세라믹, 금속분말, 카본나노 등이 함유될 수 있다.On the other hand, heat generated during the operation of the LED 13 is heat to the metal frame 11 through the substrate 12 on which the LED 13 is mounted, along with a path that is emitted to the metal frame 11 through the heat transfer medium 15. There is a path that is discharged, in order to improve the problem of inferior thermal conductivity in a portion that is not in close contact between the substrate 12 and the metal frame 11, the substrate 12 and the metal frame 11 is in close contact, the substrate A sheet-shaped heat dissipation member 14 having good thermal conductivity may be interposed between the 14 and the bottom surface of the metal frame 11. The heat dissipation member 14 is a thermal sheet, and may include ceramic, metal powder, carbon nano, etc. in an epoxy or silicone resin.

상기 도광판(16)은 LCD 패널(미도시)의 하부에 위치할 수 있다. 상기 도광판(16)은 상기 LED(13)에서 방출된 광을 면광으로 변환하여 상부 방향으로 방출한다. 상기 상부방향은 평면일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 오목면일 수 있다. 상기 상부방향의 형상에 따라 도광판(16)에서 출사되는 광의 분포를 제어할 수 있다. 이러한 도광판(16)은 투명 아크릴 수지, 폴리카보네이트 또는 에폭시 수지 등의 투명 수지나 유리 등으로 제조할 수 있다. 상기 도광판(16)의 측면에는 산란패턴이 형성될 수 있다.The light guide plate 16 may be positioned under the LCD panel (not shown). The light guide plate 16 converts the light emitted from the LED 13 into surface light and emits the light upward. The upper direction may be a plane, but is not limited thereto, and may be a concave surface. The distribution of light emitted from the light guide plate 16 may be controlled according to the shape of the upper direction. Such a light guide plate 16 may be made of transparent resin such as transparent acrylic resin, polycarbonate or epoxy resin, glass, or the like. A scattering pattern may be formed on the side surface of the light guide plate 16.

상기 도광판(16)의 상부에 확산판(미도시)이 위치될 수 있다. 상기 확산판은 입사된 광들을 확산시키어 광을 균일하게 만든다. 상기 확산판 상부에 프리즘 시트와 같은 밝기강화필름(brightness enhancement film; BEF)이 위치될 수 있다. 상기 BEF는 두개의 시트로 구성될 수 있으며, 두개의 시트는 각각 종방향 및 횡방향으로 형성된 상향 프리즘을 갖는다. 이에 더하여, 상기 BEF 상부에 엠보싱 처리된 이중 밝기 강화 필름(dual brightness enhancement-embossed; DBEF-E)과 같은 이중 밝기 강화 필름(DBEF)이 위치할 수 있다. 이들 BEF 필름들은 확산판에서 큰 지향각으로 출사된 광을 좁은 지향각으로 굴절시키어 LCD 패널로 입사시킨다.A diffusion plate (not shown) may be positioned on the light guide plate 16. The diffuser plate diffuses the incident light to make the light uniform. A brightness enhancement film (BEF), such as a prism sheet, may be positioned on the diffusion plate. The BEF may consist of two sheets, each of which has an upward prism formed in the longitudinal and transverse directions, respectively. In addition, a dual brightness enhancement film (DBEF), such as a dual brightness enhancement-embossed DBEF-E, may be positioned on the BEF. These BEF films refract light emitted from a diffuser plate at a large directing angle at a narrow directing angle and enter the LCD panel.

도 2를 참조하면, 이와 같은 구성을 갖는 백라이트 유닛(1)은 LED(13) 구동시 상기 LED(13)에서 발생된 열이 상기 열전달 매체(15) 및 상기 금속 프레임(11)을 연속적으로 거치면서 방출되고, 그리고 상기 기판(12), 그 기판(12)의 하부에 위치된 방열부재(14) 및 상기 금속 프레임(11)을 거쳐 방출됨에 따라, 종래의 방열구조에 비해 신속하게 열을 방출시킬 수 있다.Referring to FIG. 2, in the backlight unit 1 having the above configuration, heat generated by the LED 13 when the LED 13 is driven continuously passes through the heat transfer medium 15 and the metal frame 11. And is released through the substrate 12, the heat radiating member 14 positioned below the substrate 12, and the metal frame 11, thereby dissipating heat faster than the conventional heat dissipation structure. You can.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a backlight unit according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 방열방향을 화살표로 도시한 도면.FIG. 2 is a diagram illustrating a heat radiation direction of the backlight unit illustrated in FIG. 1 with arrows;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 백라이트 유닛 11 : 금속 프레임1: backlight unit 11: metal frame

11a : 만곡부 12 : 기판11a: curved portion 12: substrate

13 : LED 14 : 방열부재 13: LED 14: heat dissipation member

15 : 열전달 매체 16 : 도광판15 heat transfer medium 16 light guide plate

Claims (4)

만곡부를 갖는 금속 프레임; 및A metal frame having curved portions; And LED가 실장되며, 상기 금속 프레임의 만곡부 내측에 위치하는 기판을 포함하되,The LED is mounted, and includes a substrate located inside the curved portion of the metal frame, 상기 LED와 상기 만곡부는, 열전달 매체를 매개로 열전도적으로 연결되는 백라이트 유닛.The LED and the curved unit, the backlight unit is thermally connected via a heat transfer medium. 청구항 1에 있어서, 상기 기판과 상기 금속 프레임의 바닥면 사이에 설치된 방열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.The backlight unit of claim 1, further comprising a heat dissipation member disposed between the substrate and a bottom surface of the metal frame. 청구항 1에 있어서, 상기 열전달 매체는 열 구리스(Thermal grease), 열 혼합물, 갭필러, 상 변위 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.The backlight unit of claim 1, wherein the heat transfer medium comprises a thermal grease, a thermal mixture, a gap filler, and a phase shift material. 청구항 2에 있어서, 상기 방열부재는 에폭시 또는 실리콘 수지에 세라믹, 금속분말, 카본나노가 함유된 열 시트인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.The backlight unit according to claim 2, wherein the heat dissipation member is a thermal sheet containing ceramic, metal powder, and carbon nano in an epoxy or silicone resin.
KR1020080029972A 2008-03-31 2008-03-31 Backlight unit KR20090104521A (en)

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