KR20120010070A - 액정표시장치 - Google Patents

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KR20120010070A
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Abstract

본 발명은 COB타입 LED패키지에 관한 것으로, 특히 COB타입 LED패키지를 광원으로 이용하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 LED패키지의 각 LED칩을 측벽이 감싸도록 형성하는 것이다.
이를 통해, LED패키지를 각 LED칩 별로 백라이트 스캐닝 구동할 수 있어, 경량박형의 에지형 백라이트 유닛을 사용함에도 백라이트 스캐닝 구동할 수 있고, 이에 따라 밝은 영상을 더 밝게 해주거나 어두운 영상을 더 어둡게 해줌으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있다. 따라서, 생동감 있는 영상을 구현할 수 있다.
또한, LED패키지의 양측 최외각에 위치하는 LED칩을 나뉘어 정의한 블록의 크기를 다른 LED칩을 나뉘어 정의한 블록의 크기에 비해 크게 구성함으로써, 액정패널의 가장자리부가 중심부에 비해 어두운 현상을 방지할 수 있다.
그리고, LED칩으로부터 발생된 광의 손실을 최소화 할 수 있다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 COB타입 LED패키지에 관한 것으로, 특히 COB타입 LED패키지를 광원으로 이용하는 액정표시장치에 관한 것이다.
동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD)는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
하지만 액정패널은 자체 발광요소를 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원(光源)이 내장된 백라이트(backlight)가 배치된다.
액정표시장치의 백라이트는 램프의 배열 방식에 따라 직하형(Direct type) 방식과 에지형(Edge type) 방식으로 구분되는데, 에지형 방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부와 두개 또는 두쌍의 광원이 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형 방식은 수개의 광원이 액정패널의 하부에 배치된 구조이다.
이때, 직하형 방식은 박형화에 한계가 있어, 화면의 두께보다는 밝기가 중요시되는 액정표시장치에서 주로 사용하고, 직하형 방식에 비해 박형화가 가능한 에지형 방식은 노트북 PC나 모니터용 PC와 같은 두께가 중요시되는 액정표시장치에서 주로 사용된다.
최근에는 박형의 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있어, 에지형 방식의 백라이트에 관해서 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 에지형 방식의 백라이트를 포함하는 액정표시장치모듈의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 에지형 방식의 백라이트를 포함하는 액정표시장치모듈은 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 서포트메인(30)과 커버버툼(50), 탑커버(40)로 구성된다.
액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다.
이의, 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
백라이트 유닛(20)은 서포트메인(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED패키지(29)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트(21)를 포함한다.
이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 서포트메인(30)으로 둘려진 상태로 액정패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(30)을 매개로 일체화된다.
그리고 미설명부호 19a, 19b는 각각 액정패널(10)의 전 후면에 부착되어 광의 편광방향을 제어하는 편광판을 나타낸다.
이때, LED패키지(29)는 LED칩(29a)이 LED PCB(printed circuit board : 29b, 이하, PCB라 함) 상에 일정간격 이격하여 실장되며, LED칩(29a) 상부에는 투명수지와 형광체가 혼합된 렌즈(미도시)가 위치한다.
이러한, LED패키지(29)는 접착 등의 방법으로 위치가 고정되어, 복수개의 LED칩(29a)로부터 출사되는 광이 도광판(23) 입광면과 대면되도록 한다.
따라서, LED패키지(29)부터 출사된 광은 도광판(23)의 입광면으로 입사된 후 그 내부에서 액정패널(10)을 향해 굴절되며, 반사판(25)에 의해 반사된 광과 함께 다수의 광학시트(21)를 통과하는 동안 보다 균일한 고품위의 면광원으로 가공되어 액정패널(10)로 공급된다.
한편, 최근 액정표시장치는 보다 생동감 있는 영상 표현을 위해 다수의 광원을 순차적으로 온/오프(on/off) 구동시켜, 액정패널(10)의 특정영역 별로 광을 공급하는백라이트 스캐닝 구동방식이 제안되고 있다.
이로 인하여, 밝은 영상을 더 밝게 해주거나 어두운 영상을 더 어둡게 해줌으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있어, 보다 생동감 있는 영상을 구현할 수 있다.
그러나, 앞서 전술한 바와 같이 에지형 방식의 백라이트를 포함하는 액정표시장치는 LED패키지(29)가 도광판(23)의 일측부에 배치되어 도광판(23)을 이용하여 전체의 면으로 광을 분산하여 면광원을 액정패널(10)로 공급함으로써, 액정패널(10)의 특정영역 별로 광을 공급하기 매우 어렵다.
즉, 에지형 방식의 백라이트는 백라이트 스캐닝 구동방식이 어려운 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 여러개의 영역으로 분할이 가능한 에지형 방식의 백라이트를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이를 통해, 콘트라스트비를 향상시키고 백라이트 유닛의 소비전력을 감소시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한, 효율이 향상된 LED패키지를 제공하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반사판과; 상기 반사판 상부에 안착되며, 다수의 영역과 상기 다수의 영역 사이의 하부면에 홈(groove)을 포함하는 도광판과;상기 도광판 입광면을 따라 배열되며, 기판 상에 실장되는 다수개의 LED칩과, 상기 각각의 LED칩 가장자리를 두르며 내측면이 반사면을 이루는 측벽 그리고 상기 측벽 내부에 채워지며 형광체가 혼합된 투명수지를 포함하며, 상기 다수의 LED 칩 각각에 대응하여 상기 측벽에 의해 분할되는 다수의 블록이 정의되는 LED패키지와; 상기 도광판 상에 안착되는 다수의 광학시트와; 상기 다수의 광학시트 상에 안착되는 액정패널을 포함하며, 상기 각각의 블록은 상기 다수의 영역과 대응되어, 상기 블록 별로 상기 다수의 영역을 분할 구동 하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 기판 길이방향의 양측 최외각에 위치하는 블록은 나머지 블록에 비해 크기가 크며, 상기 기판 길이방향의 양측 최외각에 위치하는 블록의 상기 LED칩을 감싸는 측벽은, 상기 나머지 블록의 상기 LED칩을 감싸는 측벽에 비해, LED칩과 멀리 이격되어, 상기 반사면이 넓게 형성된다.
그리고, 상기 기판은 메탈인쇄회로기판 (Metal Printed Circuit Board) 또는 FR-4(Flame Resistant 4)계 기판 중 선택된 하나이며, 상기 측벽은 상단부로 갈수록 폭이 좁아진다.
이때, 상기 기판과 상기 LED칩은 와이어를 통해 서로 전기적으로 연결되며, 상기 투명수지는 에폭시 수지 또는 실리콘 중 선택된 하나와 형광체가 혼합된다.
또한, 상기 LED칩은 청색LED칩이며, 상기 형광체는 황색형광체이며, 상기 LED칩은 UVLED칩이며, 상기 형광체는 적(R), 녹(G), 청색(B)의 형광체이다.
여기서, 상기 홈은 상기 반사판을 향하는 하부면을 가로지르도록 형성되며, 상기 다수의 광학시트는 확산시트와 집광시트이며, 상기 액정패널의 가장자리를 두르는 서포트메인과 상기 서포트메인 배면과 밀착되어 구성되는 커버버툼 그리고 상기 액정패널 가장자리를 테두리하며 상기 서포트메인 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버를 포함한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명은 LED패키지의 각 LED칩을 측벽이 감싸도록 형성함으로써 LED패키지를 각 LED칩 별로 백라이트 스캐닝 구동할 수 있어, 경량박형의 에지형 백라이트 유닛을 사용함에도 백라이트 스캐닝 구동할 수 있고, 이에 따라 밝은 영상을 더 밝게 해주거나 어두운 영상을 더 어둡게 해줌으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서, 생동감 있는 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, LED패키지의 양측 최외각에 위치하는 LED칩을 나뉘어 정의한 블록의 크기를 다른 LED칩을 나뉘어 정의한 블록의 크기에 비해 크게 구성함으로써, 액정패널의 가장자리부가 중심부에 비해 어두운 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, LED칩으로부터 발생된 광의 손실을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 에지형 방식의 백라이트를 포함하는 액정표시장치모듈의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 분해사시도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3b는 도 3a의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4a ~ 4b는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지의 백라이트 스캐닝 구동을 설명하기 위한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 분해사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치(100)는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.
이들 각각에 대해 자세히 살펴보면, 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)을 포함한다.
이때, 액정패널(110)이 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 않았지만 통상 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(112)의 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(thin film transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.
그리고 컬러필터기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 적, 녹, 청색의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다.
그리고 이러한 제 2 기판(114)의 내면으로는 이들을 덮는 투명한 공통전극이 마련되어 있다.
이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어, 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 커버버툼(150) 배면으로 젖혀 밀착된다.
그리고 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 액정패널(110)의 두 기판(112, 114)과 액정층의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성된다.
또한, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 상, 하부 편광판(미도시)이 각각 부착된다.
이러한 액정패널(110)의 배면에는 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비되어, 액정패널(110)의 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 한다.
여기서, 백라이트 유닛(120)은 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123)과, 도광판(123)의 일측에 위치하는 LED패키지(200) 그리고 도광판(123) 상부로 다수의 광학시트(121)가 순차적으로 위치하는 에지형 방식의 백라이트이다.
이들 각각에 대해 좀더 자세히 살펴보며, 먼저 LED패키지(200)는 도광판(123)의 입광면과 대면하도록 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 LED패키지(200)는 다수의 LED칩(210)이 실장되는 PCB(220)와, PCB(220)의 길이방향을 따라 일정 간격 이격하여 장착되는 다수의 LED칩(210) 그리고 LED칩(210) 상부에 위치하며 형광체가 혼합된 투명수지(230)로 이루어진다.
이때, 본 발명의 LED패키지(200)는 LED칩(210)이 PCB(220) 상에 직접 실장되는 COB(Chip on Board) 타입이다.
이러한 본 발명의 LED패키지(200)는 PCB(220) 상의 각 LED칩(210)이 독립적으로 형성되어, 각 LED칩(210) 별로 나뉘어 블록 분할 구동을 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 액정표시장치는 보다 생동감 있는 영상 표현을 위해 LED패키지(200)를 LED패키지(200)의 길이방향을 따라 다수개로 분할하여 정의하며, 이에 각각의 LED칩(210)은 다수개의 블록으로 나뉘어 블록 분할 구동을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 LED패키지(200)는 각각의 LED칩(210)을 순차적으로 온/오프(on/off) 구동시키는 백라이트 스캐닝 구동방식을 구현할 수 있다.
여기서, 백라이트 스캐닝 구동은 화소가 응답하고 있는 동안 그 화소에 대응하는 블록을 소등시키고 응답이 완료된 후 블록을 점등 시키는 구동방식으로, 각 블록은 각각 1 프레임에서 일정 시간 동안만 점등되고 나머지 시간 동안은 소등된다.
이렇게 각각의 LED칩(210)이 나뉘어 정의된 블록을 통해 백라이트 스캐닝 구동을 수행함으로써, 각 블록 별로 발광된 광 만을 도광판(123)을 통해 액정패널(110)의 특정영역에 공급함으로써, 액정패널(110)이 구현하는 영상을 밝은 영상을 더 밝게 해주거나 어두운 영상을 더 어둡게 해줌으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있어, 생동감 있는 영상을 구현할 수 있다.
또한, 영상에 맞는 밝기를 조정할 수 있어, 어두운 밝기를 갖는 영상은 어두운 밝기의 광을 갖도록 함으로써, 백라이트 유닛(120)의 소비전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 이렇게 측벽(240)을 통해 각 LED칩(210)을 감싸도록 구성함으로써, LED패키지(200)의 효율 및 발광효율을 향상시키게 된다.
즉, 일반적인 LED패키지(도 1의 29)는 각각의 LED칩으로부터 발생된 광이 렌즈 내부를 계속해서 전반사 함에 따라 광의 손실이 발생하게 된다.
이에 반해, 본 발명의 LED패키지(200)는 각각의 LED칩(210)으로부터 발광된 광이 측벽(240)에 의해 전반사 될 수 있는 영역이 한정되어 있어, 실질적으로 LED패키지(200) 외부로 출사되는 광의 양을 증가시키게 된다.
따라서, LED패키지(200)의 광의 손실을 최소화할 수 있어, LED패키지(200)의 효율을 일반적인 LED패키지(도 1의 29)에 비해 향상시키게 되는 것이다.
그리고, 본 발명의 LED패키지(200)는 PCB(220)의 길이방향의 양측 최외각에 위치하는 LED칩(210)을 나뉘어 정의한 블록의 크기를 다른 LED칩(210)을 나뉘어 정의한 블록의 크기에 비해 크게 구성하는 것을 특징으로 한다.
따라서, PCB(220)의 길이방향의 양측 최외각에 위치하는 블록에서 발광하는 광량이 다른 블록에서 발광하는 광량에 비해 크다. 이를 통해 액정패널(110)의 가장자리부가 중심부에 비해 어두운 현상을 방지할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, LED패키지(200)로부터 발광된 빛은 일정한 출사각을 가지므로, 이웃하는 LED칩(210)으로부터 발광된 빛은 일부 섞임되어, 도광판(123) 내부로 입사된다.
이렇게 각각의 LED칩(210)으로부터 발광된 빛이 섞임으로써, 보다 높은 광량을 구현하게 된다.
이에 반해, LED패키지(200)의 최외각에 위치하는 LED칩(210)으로부터 발광된 빛은 다른 LED칩(210)으로부터 발광된 빛과 섞임이 어려워, 이러한 LED칩(210)의 최외각에 대응하는 액정패널(110)의 가장자리는 중심부에 비해 어두운 현상이 발생하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명의 LED패키지(200)는 PCB(220)의 길이방향의 양끝 최외각에 위치하는 LED칩(210)을 나뉘어 정의하는 블록의 크기를 다른 블록에 비해 크게 함으로써, 최외각에 위치하는 블록으로부터 더욱 많은 양의 빛이 출사되도록 함으로써, 액정패널(110)의 가장자리가 중심부에 어두운 현상을 방지하는 것이다.
도광판(123)은 LED패키지(200)로부터 입사된 백색광이 여러번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
이때, 도광판(123)은 LED패키지(200)의 각각의 LED칩(210)이 나뉘어 정의된 블록 별로 백라이트 스캐닝 구동 시 도광판(123) 내부로 입사된 광이 도광판(123) 내부에서 서로 중첩되지 않도록 하기 위하여, 도광판(123)의 하부면에 도광판(123)의 내부영역을 나뉘어 정의하도록 홈(123a)이 형성된다.
홈(123a)은 반사판(125)을 향하는 도광판(123)의 하부면으로부터 액정패널(110)을 향하는 상부면을 향하는 V컷(v-cut) 형태로 도광판(123)의 입광면에서부터 반대측인 반입광면을 향해 향해 도광판(123)의 하부면을 가로지르도록 형성된다.
따라서, 도광판(123)은 홈(123a)을 통해 다수의 영역으로 분할 정의되는데, 이때, 도광판(123)의 분할되는 영역은 LED패키지(200)의 각 LED칩(210) 별로 분할되어 정의된 블록에 각각 대응하여 정의하는 것이 바람직하다.
따라서, 각 LED칩(210) 별로 발광된 광 만이 도광판(123)을 통해 액정패널(110)의 특정영역에 광을 공급할 수 있다.
이렇듯, 다수의 영역으로 분할 정의된 도광판(123)의 하부면에는 도광판(123)의 입광면을 통해 도광판(123) 내부로 입사된 광을 액정패널(110) 방향으로 입사시키기 위한 특정 모양의 패턴(123b)이 형성된다.
여기서, 패턴(123b)은 도광판(123) 내부로 입사된 광을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴(123b)은 도광판(123)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성된다.
그리고, 반사판(125)은 도광판(123)의 배면에 위치하여, 도광판(123)의 배면을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.
또한, 도광판(123) 상부에 위치하는 다수의 광학시트(121)는 확산시트와 집광시트 등을 포함한다.
확산시트는 도광판(123) 상부에 바로 위치하여, 도광판(123)을 통해 입사된 광을 분산시키면서 집광시트 쪽으로 광이 진행하도록 광의 방향을 조절해주는 역할을 한다.
그리고, 확산시트를 통과하여 확산된 광은 집광시트에 의해 액정패널(110) 방향으로 집광하게 된다. 이에, 집광시트를 통과하는 광은 거의 대부분 액정패널(110)에 수직하게 진행된다.
한편, 도시하지는 않았지만 도광판(123)과 확산시트 사이에 확산판을 더욱 구비할 수 있는데, 확산판은 광균일도에 따라 다양한 헤이즈(haze) 특성을 갖도록 구성하고, 이때 확산판의 헤이즈 값은 비드(bead) 등의 광확산성분을 포함하여 구성하거나, 비드를 포함하지 않고 하부면에 미세패턴(미도시)을 형성하여 구성할 수 있다.
이때, 비드는 확산판으로 입사되는 광을 분산시킴으로써 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지할 수 있는 특징이 있다. 또한, 비드를 포함하지 않은 확산판은 미세패턴의 형태에 따라 광 산란각을 조절할 수 있다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(140)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.
또한, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치모듈 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 사각모양의 판 형상으로 이의 길이방향 양측 가장자리를 소정높이 절곡하여 구성한다.
이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 서포트메인(130)이 탑커버(140) 및 커버버툼(150)과 결합된다.
여기서, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑 케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버라 일컬어지기도 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 LED패키지(200)를 각 LED칩(210) 별로 백라이트 스캐닝 구동할 수 있도록 형성함으로써, 경량박형의 에지형 백라이트 유닛(120)을 사용함에도 백라이트 스캐닝 구동할 수 있게 되고, 이에 따라 밝은 영상을 더 밝게 해주거나 어두운 영상을 더 어둡게 해줌으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있다. 따라서, 생동감 있는 영상을 구현할 수 있다.
또한, LED패키지(200)의 양측 최외각에 위치하는 LED칩(210)을 나뉘어 정의한 블록의 크기를 다른 LED칩(210)을 나뉘어 정의한 블록의 크기에 비해 크게 구성함으로써, 액정패널(110)의 가장자리부가 중심부에 비해 어두운 현상을 방지할 수 있다.
그리고, LED칩(210)으로부터 발생된 광의 손실을 최소화 할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3b는 도 3a의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, LED패키지(200)는 크게 빛을 발하는 다수의 LED칩(210)과 다수의 LED칩(210)으로부터 발생된 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈부(250)로 이루어진다.
보다 구체적으로 먼저 LED칩(210)은 PCB(220) 상에 표면실장기술(surface mount technology : SMT)에 의해 장착되는데, PCB(220)는 일정폭을 갖는 바(bar)형상으로, 다수의 LED칩(210)은 PCB(220)의 길이방향을 따라 일정간격 이격하여 실장된다.
PCB(220)는 PCB 베이스(221), 절연층(223) 및 전원배선층(225)으로 이루어지는데, PCB베이스(221)는 전원배선층(225) 및 절연층(223)과 다른 구성부들을 그 상층으로 실장시켜 지지하고, 다수의 LED칩(210)으로부터 발생되는 열을 저면측으로 방출시키는 역할을 한다.
이러한 PCB베이스(221)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 열전도율이 높은 금속으로 형성되는 메탈인쇄회로기판(Metal Printed Circuit Board) 또는 FR-4(Flame Resistant 4)계 기판으로 이루어져, 열전달물질이 도포되어 열방출 기능을 향상시킬 수 있다.
또는, PCB베이스(221) 배면에는 히트싱크와 같은 방열판(미도시)을 마련하여 다수의 LED칩(210)으로부터 열을 전달받아 보다 효율적으로 외부로 방출할 수 있도록 할 수 있다.
이러한 PCB베이스(221)의 상부에 도전성 물질이 패터닝되어 형성되는 다수의 금속배선(미도시)들로 이루어진 전원배선층(225)이 형성되어 있으며, PCB베이스(221)와 전원배선층(225) 사이에는 절연층(223)이 위치하여 PCB베이스(221)와 전원배선층(225) 사이를 전기적으로 절연시킨다.
이때, 전원배선층(225)은 다수의 LED칩(210)이 안착되는 상면으로, 다수의 LED칩(210)으로부터 출사되는 광의 효율을 높이기 위해 반사율이 높은 물질로 표면을 형성하여 반사면을 이루는 것이 바람직하다.
이러한 전원배선층과(225) 다수의 LED칩(210)은 와이어(210a) 등을 통해서 전기적으로 연결된다.
그리고, 다수의 LED칩(210)이 장착된 PCB(220) 상에는 PCB(220)로부터 돌출되어, 각각의 LED칩(210)에서 측방으로 발생되는 광을 차단하거나, 차단된 광을 전방으로 반사시키기 위해, 각각의 LED칩(210)의 가장자리를 두르는 측벽(240)이 구성된다.
이때, 측벽(240)은 PCB(220) 상에 실장된 다수의 LED칩(210)의 높이보다 높게 형성되며, 내측면이 반사면을 이룬다.
이러한 측벽(240)은 반사효율이 높은 투명재질이나 반투명의 확산재질 또는 불투명의 반사재질로 이루어질 수 있는데, 이때 측벽(240)을 이루는 투명재질로는 투과율이 90% 이상인 아크릴 등의 투명 합성수지가 사용될 수 있다.
또한, 반투명의 확산재질로는 투과율이 50 내지 90% 정도를 나타내는 합성수지 성형물이 사용될 수 있는데, 일예로 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate)의 사출성형 시 반사특성을 지닌 물질입자의 확산제를 첨가하여 제조된 형태를 나타낼 수 있다.
그리고 불투명의 반사재질로는 Al과 같이 표면반사율이 높은 금속이 사용될 수 있다.
또한, 측벽(240)은 상단부로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성하는 것이 바람직하다. 이에, 각각의 LED칩(210)으로부터 발산된 빛이 측벽(240)의 내측면에 의해 다수의 반사과정을 거치면서, 각각의 LED칩(210)의 측면 또는 하부로 방출되는 광이 LED칩(210)의 전방을 향해 출사되도록 할 수 있다.
즉, 본 발명의 LED패키지(200)는 PCB(220)의 길이방향을 따라 일정간격 이격하여 실장되는 다수의 LED칩(210)이 각각 측벽(240)에 의해 감싸져 형성된다.
이를 통해, 각각의 LED칩(210)은 다수개의 블록으로 나뉘어 정의되며, 각각의 블록을 통해 백라이트 스캐닝 구동방식을 구현할 수 있다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이때, 측벽(240)은 LED패키지(200) 길이방향의 양측 최외각에 위치하는 LED칩(210)을 나뉘어 정의한 블록의 크기를 다른 LED칩(210)을 나뉘어 정의한 블록의 크기에 비해 크게 형성한다.
즉, LED패키지(200) 길이방향의 양측 최외각에 위치하는 LED칩(210)을 감싸는 측벽(240)은 다른 LED칩(210)을 감싸는 측벽(240)에 비해 LED칩(240)으로부터 멀리 위치하도록 하여, LED칩(210)이 실장되는 반사면이 넓게 형성되도록 하는 것이다.
이를 통해, LED패키지(200) 길이방향의 양측 최외각에 정의된 블록은 다른 블록에 비해 보다 넓은 반사면을 갖게 되어, 보다 많은 양의 광이 반사면에 의해 반사되어 외부로 출사되도록 함으로써, LED패키지(200) 길이방향의 양측 최외각의 블록으로부터 출사되는 광량이 다른 블록에서 출사되는 광량에 비해 커지게 된다.
이를 통해 LED패키지(200)의 최외각에 위치하는 LED칩(210)으로부터 발광된 빛이 다른 LED칩(210)으로부터 발광된 빛과의 섞임이 어려워 액정패널(110)의 가장자리가 중심부에 비해 어두운 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 측벽(240)은 각각의 LED칩(210)을 다수개의 블록으로 나뉘어 정의하는 동시에, LED칩(210) 별로 분리된 각각의 측벽(240) 내부에 투명수지(230)가 충진되는 영역을 형성하게 된다.
즉, 각각의 LED칩(240)을 둘러싸도록 형성되는 측벽(240)에 의해 각 LED칩(210)의 상부에 다수의 수납공간이 정의되며, 이러한 다수의 수납공간에 투명수지(230)가 채워져 각각의 LED칩(210)으로부터 발광하는 광의 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈부(250)를 이루게 된다.
이때, 투명수지(230)는 형광체(미도시)가 포함된 것으로, 형광체(미도시)를 투명한 에폭시 수지(미도시) 또는 실리콘수지(미도시)와 일정비율로 혼합한 것을 사용할 수 있다.
이를 통해 특정 색상의 광을 발생시키게 된다.
이러한 투명수지(230)는 트랜스퍼 몰딩 또는 디스펜싱 공정을 통해 각 측벽(240) 내부에 LED칩(120)을 덮도록 도포되며 미리 설정된 두께만큼 도포된다.
여기서, 투명수지(230)를 이루는 에폭시 수지는 상대적으로 큰 경도값에 의해 와이어(210a)의 단선 유발 및 에폭시 수지에 의한 단파장 가시광선의 광 흡수에 따른 광속저하 또는 황색화(yellowing) 등을 야기하게 된다.
이에, 최근에는 경도가 작고 복원력이 커서 와이어(210a)의 단선 발생을 감소시키며, 장시간 사용에 따른 황색화 경향을 보이지 않는 실리콘을 투명수지(230)로써 많이 사용하고 있다.
그리고, 형광체(미도시)는 각각의 LED칩(210)이 청색LED칩일 경우 황색형광체로써, 황색형광체는 530 ~ 570nm파장을 주파장으로 하는 세륨(Ce)이 도핑된 이트륨(Y) 알루미늄(Al) 가넷인 YAG:Ce(T3Al5O12:Ce)계열 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 각각의 LED칩(210)이 UVLED칩일 경우 형광체(미도시)는 적(R), 녹(G), 청색(B)의 삼색의 형광체로 이루어지며, 적(R), 녹(G), 청색(B)의 형광체(미도시)의 배합비를 조절함으로써 발광색을 선택할 수 있다.
이때, 적색(R)의 형광체는 611nm 파장을 주파장으로 하는 산화이트륨(Y2O3)과 유로피움(EU)의 화합물로 이루어진 YOX(Y2O3:EU)계열 형광체이며, 녹색(G)의 형광체는 544nm 파장을 주파장으로 하는 인산(Po4)과 란탄(La)과 테르븀(Tb)의 화합물인 LAP(LaPo4:Ce,Tb)계열 형광체이며, 청색(B)의 형광체는 450nm 파장을 주파장으로 하는 바륨(Ba)과 마그네슘(Mg)과 산화알루미늄 계열의 물질과 유로피움(EU)의 화합물인 BAM blue(BaMgAl10O17:EU)계열 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서 주파장이란 적(R), 녹(G), 청색(B) 각각에서 가장 높은 휘도를 발생하는 파장을 그 형광체의 주 파장이라고 한다.
이에, 각각의 LED칩(210)으로 전원이 공급되면, 각각의 LED칩(210)은 발광하게 되고, 이렇게 각각의 LED칩(210)으로부터 방출되는 광의 일부는 렌즈부(250)의 형광체(미도시)를 여기시켜, 형광체(미도시)에 의해 발광된 빛과 혼합되어 백색광을 발하게 되고, 백색광은 각 블록 별로 렌즈부(250)를 통해 외부로 출사하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 LED패키지(200)는 측벽(240)이 각 LED칩(210)을 감싸도록 구성하여, 각 LED칩(210)을 다수개의 블록으로 나뉘어 정의함으로써, 본 발명의 LED패키지(200)는 각 LED칩(210)이 나뉘어 정의된 블록을 별로 백라이트 스캐닝 구동을 수행할 수 있다.
따라서, LED패키지(200)의 각 블록 별로 발광된 광 만을 도광판(123)을 통해 액정패널(110)의 특정영역에 공급함으로써, 액정패널(110)의 구현되는 영상에 밝은 영상을 더 밝게 해주거나 어두운 영상을 더 어둡게 해줌으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있어, 생동감 있는 영상을 구현할 수 있다.
또한, 영상에 맞는 밝기를 조정할 수 있어, 어두운 밝기를 갖는 영상은 어두운 밝기의 광을 갖도록 함으로써, 백라이트 유닛(120)의 소비전력을 감소시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 LED패키지(200)는 PCB(220)의 길이방향의 양측 최외각에 위치하는 LED칩(210)을 나뉘어 정의한 블록의 크기를 다른 LED칩(210)을 나뉘어 정의한 블록의 크기에 비해 크게 구성함으로써, 액정패널(110)의 가장자리부가 중심부에 비해 어두운 현상을 방지할 수 있다.
도 4a ~ 4b는 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지의 백라이트 스캐닝 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 하부면의 홈(123a)을 통해 제 1 내지 제 5 영역(D-1, D-2, D-3, D-4, D-5)으로 나뉘어 정의된 도광판(123)과 도광판(123)의 입광면에 대면되도록 다수의 LED칩(210)이 실장된 LED패키지(200)가 구비된다.
이때, LED패키지(200)의 각각의 LED칩(210)은 측벽(240)에 의해 다수개의 블록(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)으로 나뉘어 정의되어, LED패키지(200)의 각 LED칩(210)이 나뉘어 정의된 블록 별로 분할 구동하여 도광판(123)의 입광면으로 빛이 입사되도록 한다.
따라서, 본 발명은 백라이트 스캐닝 구동함으로써, 밝은 영상을 더 밝게 해주거나 어두운 영상을 더 어둡게 해줌으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있어, 생동감 있는 영상을 구현할 수 있다.
즉, 도 4a에 도시한 바와 같이 도광판(200)의 제 1 영역(D-1), 제 3 영역(D-3) 그리고 제 5 영역(D-5)에 대응하는 액정패널(도 2의 110)에 구현되는 영상을 더 밝게 해주기 위해서, LED패키지(200)의 제 1 블록(200a)과 제 3 블록(200c) 그리고 제 5 블록(200e)을 동시에 점등하여 도광판(123) 내부로 입사시키며, 이때, LED패키지(200)의 제 2 및 제 4 블록(200b, 200d)은 소등하여 도광판(123) 내부로 빛이 입사되지 않도록 한다.
이를 통해, 도광판(123)의 제 1 영역(D-1), 제 3 영역(D-3) 그리고 제 5 영역(D-5)에 대응하는 액정패널(도 2의 110)에서 구현되는 영상은 밝게 표현되고, 도광판(123)의 제 2 및 제 4 영역(D-2, D-4)에 대응하는 액정패널(도 2의 110)에서 구현되는 영상은 도광판(123)의 제 1 영역(D-1), 제 3 영역(D-3) 그리고 제 5 영역(D-5)에 대응하는 액정패널(도 2의 110)에서 구현되는 영상에 비해 어둡게 표현됨으로써, 영상의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
또는 도 4b에 도시한 바와 같이, 제 2 및 제 4 블록(200b, 200d)을 점등하여 도광판(123) 내부로 빛이 입사되도록 함으로써, 도광판(123)의 제 2 및 제 4 영역(D-2, D-4)에 대응하는 액정패널(도 2의 110)에서 구현되는 영상은 밝게 표현되고, 도광판(123)의 제 1 영역(D-1), 제 3 영역(D-3) 그리고 제 5 영역(D-5)에 대응하는 액정패널(도 2의 110)에서 구현되는 영상은 도광판(123)의 제 2 및 제 4 영역(D-2, D-4)에 대응하는 액정패널(도 2의 110)에서 구현되는 영상에 비해 어둡게 표현됨으로써, 영상의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
이를 통해 생동감 있는 영상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 LED패키지(200)는 기존의 일반적인 LED패키지(도 1의 29)에 비해 보다 많은 양의 광을 도광판(123) 내부로 입사되도록 할 수 있다.
즉, 일반적인 LED패키지(도 1의 29)는 각각의 LED칩으로부터 발생된 광이 렌즈 내부를 계속해서 전반사 함에 따라 일부 손실되나, 본 발명의 LED패키지(200)는 각각의 LED칩(210)으로부터 발광된 광이 측벽(240)에 의해 전반사 될 수 있는 영역이 한정되어 있으므로, 일반적인 LED패키지(도 1의 29)에 비해 광의 손실이 적게 일어나는 것이다.
이는 아래 표(1)을 참조하면 확인할 수 있는데, 아래 표(1)은 본 발명의 LED패키지(200)와 일반적인 LED패키지(도 1의 29)의 1개의 LED칩으로부터 발생된 광의 광속을 비교하여 나타낸 시뮬레이션결과이다.
일반적인 LED패키지 본 발명의 LED패키지
1개의 LED칩으로부터 발생된 광의 광속 1.2151Lm 1.3666Lm
1개의 LED칩으로부터 발생된 광이 도광판으로 입사되는 광속 0.9311Lm 1.0760Lm
여기서, 1개의 LED칩으로부터 발생된 광의 광속은 LED패키지의 외부로 출사되는 광속을 나타낸 결과이다. 위의 표(1)을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지(200)의 1개의 LED칩(210)으로부터 발생된 광의 광속이 일반적인 LED패키지(도 1의 29)의 1개의 LED칩으로부터 발생된 광의 광속에 비해 약 12% 이상 향상된 것을 확인할 수 있다.
이는, 일반적인 LED패키지(도 1의 29)의 LED칩으로부터 발광된 광은 LED패키지의 외부로 출사되는 과정에서, 본 발명의 LED패키지(200)에 비해 손실이 발생함을 의미한다.
따라서, LED패키지의 1개의 LED칩으로부터 발생된 광이 도광판 내부로 입사되는 광속 또한 일반적인 LED패키지(도 1의 29)가 본 발명의 LED패키지(200)에 비해 약 13% 정도 낮음을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 각 LED칩(210)을 측벽(240)이 감싸도록 형성함으로써 LED패키지(200)를 각 LED칩(210) 별로 백라이트 스캐닝 구동할 수 있다. 이를 통해, 경량박형의 에지형 백라이트 유닛(도 2의 120)을 사용함에도 백라이트 스캐닝 구동할 수 있게 되고, 이에 따라 밝은 영상을 더 밝게 해주거나 어두운 영상을 더 어둡게 해줌으로써 콘트라스트비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있다. 따라서, 생동감 있는 영상을 구현할 수 있다.
또한, LED패키지(200)의 양측 최외각에 위치하는 LED칩(210)을 나뉘어 정의한 블록의 크기를 다른 LED칩(210)을 나뉘어 정의한 블록의 크기에 비해 크게 구성함으로써, 액정패널(도 2의 110)의 가장자리부가 중심부에 비해 어두운 현상을 방지할 수 있다.
그리고, LED칩(210)으로부터 발생된 광의 손실을 최소화 할 수 있다.
한편, 지금까지의 설명에서 본 발명의 LED패키지(200)는 측벽(240)을 통해 각각의 LED칩(210)을 감싸도록 형성함으로써, 각각의 LED칩(210) 별로 다수개의 블록으로 나뉘어 정의하였으나, 측벽(240)이 다수개의 LED칩(210)을 감싸도록 형성함으로써 다수개의 LED칩(210)을 하나의 블록으로 정의할 수도 있다.
또한, 도광판(123)에는 홈(123a) 외에도 광의 간섭을 줄일 수 있는 패턴(미도시)을 형성하여, 도광판(123)의 내부영역을 나뉘어 정의할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 액정표시장치, 110 : 액정패널, 112, 114 : 제 1및 제 2 기판
116 : 연결부재, 117 : 인쇄회로기판, 120 : 백라이트 유닛
121 : 다수의 광학시트, 123: 도광판(123a : 홈, 123b : 패턴)
125 : 반사판, 130 : 서포트메인, 140 : 탑커버, 150 : 커버버툼
200 : LED패키지, 210 : LED칩, 220 : PCB, 230 : 투명수지

Claims (12)

  1. 반사판과;
    상기 반사판 상부에 안착되며, 다수의 영역과 상기 다수의 영역 사이의 하부면에 홈(groove)을 포함하는 도광판과;
    상기 도광판 입광면을 따라 배열되며, 기판 상에 실장되는 다수개의 LED칩과, 상기 각각의 LED칩 가장자리를 두르며 내측면이 반사면을 이루는 측벽 그리고 상기 측벽 내부에 채워지며 형광체가 혼합된 투명수지를 포함하며, 상기 다수의 LED 칩 각각에 대응하여 상기 측벽에 의해 분할되는 다수의 블록이 정의되는 LED패키지와;
    상기 도광판 상에 안착되는 다수의 광학시트와;
    상기 다수의 광학시트 상에 안착되는 액정패널
    을 포함하며, 상기 각각의 블록은 상기 다수의 영역과 대응되어, 상기 블록 별로 상기 다수의 영역을 분할 구동 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 길이방향의 양측 최외각에 위치하는 블록은 나머지 블록에 비해 크기가 큰 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 길이방향의 양측 최외각에 위치하는 블록의 상기 LED칩을 감싸는 측벽은, 상기 나머지 블록의 상기 LED칩을 감싸는 측벽에 비해, LED칩과 멀리 이격되어, 상기 반사면이 넓게 형성되는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 메탈인쇄회로기판 (Metal Printed Circuit Board) 또는 FR-4(Flame Resistant 4)계 기판 중 선택된 하나인 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 측벽은 상단부로 갈수록 폭이 좁아지는 발광다이오드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 LED칩은 와이어를 통해 서로 전기적으로 연결되는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명수지는 에폭시 수지 또는 실리콘 중 선택된 하나와 형광체가 혼합된 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED칩은 청색LED칩이며, 상기 형광체는 황색형광체인 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED칩은 UVLED칩이며, 상기 형광체는 적(R), 녹(G), 청색(B)의 형광체인 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈은 상기 반사판을 향하는 하부면을 가로지르도록 형성되는 액정표시장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 광학시트는 확산시트와 집광시트인 액정표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정패널의 가장자리를 두르는 서포트메인과 상기 서포트메인 배면과 밀착되어 구성되는 커버버툼 그리고 상기 액정패널 가장자리를 테두리하며 상기 서포트메인 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버를 포함하는 액정표시장치.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101467639B1 (ko) * 2012-12-27 2014-12-01 금호전기주식회사 엘이디 칩과 색필터를 이용하는 조명장치
KR20150074803A (ko) * 2013-12-24 2015-07-02 엘지디스플레이 주식회사 도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이
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US9316776B2 (en) 2013-06-26 2016-04-19 Samsung Display Co., Ltd. Light source assembly including hexahedron-shaped light source, display apparatus including the same, and method of manufacturing the same
KR101640398B1 (ko) 2015-09-17 2016-07-18 주식회사 영우 Led용 패드 조성물의 제조방법
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