KR20120045943A - Ｌｅｄ패키지와 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

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KR20120045943A
KR20120045943A KR1020100107844A KR20100107844A KR20120045943A KR 20120045943 A KR20120045943 A KR 20120045943A KR 1020100107844 A KR1020100107844 A KR 1020100107844A KR 20100107844 A KR20100107844 A KR 20100107844A KR 20120045943 A KR20120045943 A KR 20120045943A
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황민아
한명수
김상준
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는, 내부 공간을 갖는 프레임; 프레임의 공간 내에 형성된 LED칩; 및 프레임의 공간에 형성된 LED칩을 보호하며 일방향으로 볼록하게 배열된 패턴부를 갖는 보호막을 포함하는 LED패키지를 제공한다.

Description

ＬＥＤ패키지와 이를 이용한 액정표시장치{LED Package and Liquid Crystal Display Device using the same}
본 발명의 실시예는 LED패키지와 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 수광형 표시장치로 분류된다. 이러한 액정표시장치에는 액정패널과 액정패널의 하부에 위치하는 백라이트유닛이 포함된다. 액정표시장치는 백라이트유닛으로부터 제공된 광을 이용하여 영상을 표현할 수 있다. 백라이트유닛에는 액정패널에 효율적인 광을 제공하기 위해 광원, 반사판, 도광판 및 광학부재 등이 포함된다.
최근에는 백라이트유닛에 포함된 광원으로 LED패키지를 이용하는 사례가 증가하고 있다. LED패키지를 이용한 백라이트유닛은 복수의 LED패키지가 배열된 LED어레이를 커버버텀의 일 측면 엣지영역이나 양 측면 엣지영역에 배열한 엣지방식 또는 LED어레이를 커버버텀의 저면 전영역에 배열한 직하방식 등으로 구성된다.
LED패키지에는 램프형과 표면 실장형이 있고, 광이 방출되는 방향에 따라 탑 뷰형과 사이드 뷰형으로 구분된다. 표면 실장형의 경우 세라믹 등의 기판 위에 다이 본딩한 후 에폭시 수지 등과 같은 보호막으로 몰딩한 구조로 되어 있고, 램프형 대비 열방출 특성이 뛰어나 백라이트유닛의 LED어레이로 사용된다.
한편, 액정표시장치는 백라이트유닛에 사용되는 LED어레이의 특성에 따라 표시품질이 좌우된다. 그런데, 종래 LED어레이에 포함된 LED패키지는 전반사 되는 광에 의해 광효율이 감소하는 문제가 있어 이의 개선이 요구된다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예는, 전반사를 줄이고 광효율을 향상시키는 LED패키지와 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 실시예는, 내부 공간을 갖는 프레임; 프레임의 공간 내에 형성된 LED칩; 및 프레임의 공간에 형성된 LED칩을 보호하며 일방향으로 볼록하게 배열된 패턴부를 갖는 보호막을 포함하는 LED패키지를 제공한다.
다른 측면에서 본 발명의 실시예는, 내부 공간을 갖는 프레임; 프레임의 공간 내에 형성된 LED칩; 및 프레임의 공간에 형성된 LED칩을 보호하며 일방향으로 오목하게 배열된 패턴부를 갖는 보호층을 포함하는 LED패키지를 제공한다.
또 다른 측면에서 본 발명의 실시예는, 액정패널; 및 액정패널에 광을 제공하는 LED패키지가 복수로 배열된 LED어레이를 갖는 백라이트유닛을 포함하며, LED패키지는, 내부 공간을 갖는 프레임; 프레임의 공간 내에 형성된 LED칩; 및 프레임의 공간에 형성된 LED칩을 보호하며 일방향으로 볼록하게 배열된 패턴부를 갖는 보호막을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
또 다른 측면에서 본 발명의 실시예는, 액정패널; 및 액정패널에 광을 제공하는 LED패키지가 복수로 배열된 LED어레이를 갖는 백라이트유닛을 포함하며, LED패키지는, 내부 공간을 갖는 프레임; 프레임의 공간 내에 형성된 LED칩; 및 프레임의 공간에 형성된 LED칩을 보호하며 일방향으로 오목하게 배열된 패턴부를 갖는 보호층을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
패턴부는, 사선 방향으로 배열될 수 있다.
패턴부는, 프레임의 장변에 대응하여 직선 방향으로 배열될 수 있다.
패턴부는, 프레임의 단변에 대응하여 직선 방향으로 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 볼록하거나 오목하게 이루어진 보호막 구조를 이용하여 전반사를 줄이고 광효율을 향상시키는 LED패키지와 이를 이용한 액정표시장치를 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 우수한 광효율을 갖는 LED패키지로 백라이트유닛을 구성하므로 표시품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 설명하기 위한 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 LED어레이와 LED패키지를 나타낸 도면.
도 3은 LED패키지의 분해 사시도.
도 4는 LED패키지의 사시도.
도 5는 도 4의 I1-I2영역을 제1실시예에 따라 도시한 도면.
도 6은 도 4의 I1-I2영역을 제2실시예에 따라 도시한 도면.
도 7은 보호막의 다양한 배열 방향을 나타낸 도면.
도 8은 비교예와 실시예의 구조에 따른 지향각 및 광량을 비교하여 나타내는 시뮬레이션 비교표.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 LED어레이와 LED패키지를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치에는 백라이트유닛(150, 155)과 액정패널(190)이 포함된다. 백라이트유닛(150, 155)과 액정패널(190)은 커버버텀(160)과 탑케이스(165)에 의해 수납될 수 있다. 커버버텀(160)은 백라이트유닛(150, 155)을 수납하고, 탑케이스(165)는 액정패널(190) 등을 수납할 수 있다. 탑케이스(165)의 경우 도시된 바와 같이 액정패널(190)의 화상 표시 영역을 노출시키는 개구부가 마련된다. 이하, 백라이트유닛(150, 155)과 액정패널(190)에 대해 더욱 자세히 설명한다.
백라이트유닛(150, 155)에는 LED어레이(150)와 광학부재(155)가 포함된다. LED(Light Emitting Diode)어레이(150)는 어레이기판(151) 상에 실장된 복수의 LED패키지(LED)로 이루어진다. 광학부재(155)에는 도광판(170), 프리즘시트(130) 및 보호시트(175) 등이 포함된다. 실시예에서는 백라이트유닛(150, 155)에 포함된 LED어레이(150)가 양 측면에 배치된 듀얼 엣지형으로 형성된 것을 일례로 하였지만 이에 한정되지 않는다.
액정패널(190)은 박막 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터기판(191)과 컬러필터를 포함하는 컬러필터기판(192)이 액정셀을 사이에 두고 합착된 구조를 갖는다. 여기서, 액정셀은 데이터 라인들로부터 데이터 전압이 공급되는 화소 전극과, 공통 전압이 인가되는 공통 전극 사이에 형성된다. 여기서, 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 컬러필터기판(192) 상에 형성된다. 이와 달리, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 트랜지스터기판(191) 상에 형성된다. 액정패널(190)의 트랜지스터기판(191)과 컬러필터기판(192)의 외부에는 편광판이 각각 부착되고 그 내부에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 액정패널(190)의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 액정패널(190)은 박막 트랜지스터에 의해 독립적으로 구동되는 서브 화소가 매트릭스 형태로 배열되고, 서브 화소 각각이 공통 전극에 공급된 공통 전압과 박막 트랜지스터를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와의 차전압에 따라 액정 배열을 제어하여 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시할 수 있다. 한편, 액정패널(190)의 트랜지스터기판(191)에는 구동부(180)가 접속될 수 있다. 구동부(180)는 액정패널(190)의 데이터 라인과 게이트 라인을 각각 구동하기 위한 구동 칩(187)을 실장하여 트랜지스터기판(191)의 일측과 타측에 각각 접속된 다수의 필름 회로(189)와, 다수의 필름 회로(189)의 타측부에 각각 접속되는 인쇄회로기판(185)을 포함할 수 있다. 구동 칩(187)을 실장한 필름 회로(189)는 COF(Chip On Film)나 TCP(Tape Carrier Package) 방식을 나타낸 것이다. 그러나 구동 칩(187)은 COG(Chip On Glass) 방식으로 트랜지스터기판(191) 상에 직접 실장되거나 박막 트랜지스터 형성 공정에서 트랜지스터기판(191) 상에 형성되어 내장될 수도 있다.
위와 같은 구성을 갖는 액정패널(190)은 게이트 라인들을 통해 공급되는 스캔 신호와, 데이터 라인들을 통해 공급되는 데이터전압에 따라 액정셀에 데이터전압과 공통 전압의 차전압이 충전되면서 각 화소에 화상을 표시할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 액정표시장치는 LED어레이(150)에 포함된 LED패키지(LED)의 구조에 의해 표시품질을 향상시킬 수 있게 된다. 이하, LED어레이(150)에 포함된 LED패키지에 대해 설명한다.
도 3은 LED패키지의 분해 사시도이고, 도 4는 LED패키지의 사시도이며, 도 5는 도 4의 I1-I2영역을 제1실시예에 따라 도시한 도면이고, 도 6은 도 4의 I1-I2영역을 제2실시예에 따라 도시한 도면이며, 도 7은 보호막의 다양한 배열 방향을 나타낸 도면이고, 도 8은 비교예와 실시예의 구조에 따른 지향각 및 광량을 비교하여 나타내는 시뮬레이션 비교표이다.
도 3에 도시된 바와 같이, LED패키지(LED)에는 내부 공간을 갖는 프레임(110), 프레임(110)의 공간 내에 형성된 LED칩(120), LED칩(120)에 연결된 와이어(130), 와이어(130)에 연결된 리드부(150) 및 프레임(110)의 공간에 형성된 LED칩(120)을 보호하는 보호막(140)이 포함된다. LED칩(120)은 한 쌍의 애노드전극, 캐소드전극, 애노드전극의 하측에 마그네슘 등이 도핑된 질화갈륨계의 p형 클레드층, 질화인듐갈륨계의 활성층이 더블헤테로 구조를 이루도록 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 그리고, 활성층과 캐소드전극의 하단에는 규소가 도핑된 n형 클레드층, 클레드층 하단에 질화갈륨계의 완충제층, 완충제충 하단에 사파이어의 서브기판, 서브기판의 하단부에 형광체를 도포한 형광층, 형광층의 하단에 알루미늄 등으로 이루어진 반사층으로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 3과 같은 구성을 갖는 LED패키지(LED)는 리드부(150)를 통해 전압이 인가되면 LED칩(120)이 광을 방출하게 되고 방출된 광은 보호막(140)을 통해 출광된다. 이때, LED패키지(LED)는 적색, 녹색, 청색 및 백색 등 다양한 색을 발광할 수 있다. 한편, LED패키지(LED)는 위와 같은 색을 발광하기 위해 하나의 색을 발광하는 LED칩(120)으로 구성되거나 적어도 두 개의 색을 발광하는 LED칩(120)으로 구성될 수도 있다. 그리고 보호막(140)에는 반사 특성 및 출광 특성을 높이기 위해 형광물질이나 형광물질과 반사입자 등이 포함될 수도 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 LED패키지(LED)는 보호막(140)이 일방향으로 볼록하게 배열된 패턴부(141, 142)를 갖는다.
제1실시예에 따라 LED패키지(LED)를 보호하는 보호막(140)의 패턴부(141, 142)는 렌티큘라 렌즈 형상으로 이루어질 수 있다. 패턴부(141, 142)는 렌티큘라 렌즈 형상을 이루도록 볼록부(141)와 볼록부(141)들의 사이를 잇는 공간부(142)로 구성된다.
한편, 패턴부(141, 142)는 볼록부(141)가 프레임(110)의 표면 위로 돌출된 것을 일례로 하였지만 이는 프레임(110)의 표면 위로 비돌출된 구조를 취할 수도 있다. 즉, 볼록부(141)의 정상의 높이와 프레임(110)의 표면의 높이는 동일하거나 이보다 낮게 형성될 수도 있다. 또한, 패턴부(141, 142)는 LED패키지(LED)를 정면에서 보았을 때, 사선 방향으로 기울어지도록 배열된 것을 일례로 하였지만 이에 한정되지 않는다.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 LED패키지(LED)는 보호막(140)이 일방향으로 오록하게 배열된 패턴부(143, 144)를 갖는다.
제2실시예에 따라 LED패키지(LED)를 보호하는 보호막(140)의 패턴부(143, 144)는 렌티큘라 렌즈 형상을 뒤집어 놓은 형상으로 이루어질 수 있다. 패턴부(143, 144)는 렌티큘라 렌즈 형상을 뒤집어 놓은 형상을 이루도록 돌출부(143)와 돌출부(143)들의 사이를 잇는 오목부(144)로 구성된다.
한편, 패턴부(143, 144)는 돌출부(143)가 프레임(110)의 표면 위로 돌출된 것을 일례로 하였지만 이는 프레임(110)의 표면 위로 비돌출된 구조를 취할 수도 있다. 즉, 돌출부(143)의 정상의 높이와 프레임(110)의 표면의 높이는 동일하거나 이보다 낮게 형성될 수도 있다. 또한, 패턴부(143, 144)는 LED패키지(LED)를 정면에서 보았을 때, 사선 방향으로 기울어지도록 배열된 것을 일례로 하였지만 이에 한정되지 않는다.
도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, LED패키지(LED)를 정면에서 보았을 때 패턴부(141, 142, 143, 144)는 사선 방향으로 기울어지도록 배열된다. 이때, 패턴부(141, 142, 143, 144)의 기울기는 프레임(110)의 장변 또는 단변을 기준으로 90도 이상 180도 이하로 설정된다. 그리고 이때 패턴부(141, 142, 143, 144)의 기울기 각도는 LED패키지(LED)를 구성하는 구성물 및 재료에 따른 시뮬레이션을 통해 최적화할 수 있다.
도 7의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, LED패키지(LED)를 정면에서 보았을 때 패턴부(141, 142, 143, 144)는 직선 방향으로 기울어지도록 배열된다. 이때, 패턴부(141, 142, 143, 144)는 프레임(110)의 장변 또는 단변을 기준으로 90도로 설정된다.
도 8은 보호막에 패턴부가 미형성된 비교예와 보호막에 볼록한 패턴부가 형성된 제1실시예와 보호막에 오목한 패턴부가 형성된 제2실시예의 지향각 및 광량이 도시된다.
도 8의 비교예를 보면, 비교예는 보호막에 패턴부가 미형성되어 있어 LED패키지가 광을 출광하면 지향각이 120도로 나타나고 광량이 100%의 효율을 나타내었다. 비교예의 LED패키지는 LED칩으로부터 출광된 광이 평평한 보호막의 표면 구조에 의해 집광 특성이나 확산 특성이 낮다.
반면, 실시예1은 보호막에 볼록한 패턴부가 형성되어 있어 LED패키지가 광을 출광하면 지향각이 120도로 나타나고 광량이 101%의 효율을 나타내었다. 실시예1의 LED패키지는 LED칩으로부터 출광된 광이 볼록한 보호막에 의해 수직화 및 집광되므로 비교예 대비 높은 집광 특성을 보였고 이로 인한 효율 증가가 일어났다.
또한, 실시예2는 보호막에 오록한 패턴부가 형성되어 있어 LED패키지가 광을 출광하면 지향각이 가로방향 130 및 세로방향 120도로 나타나고 광량이 103%의 효율을 나타내었다. 실시예2의 LED패키지는 LED칩으로부터 출광된 광이 오목한 보호막에 의해 확산 및 집광되므로 비교예 대비 높은 확산 및 집광 특성을 보였고 이로 인한 효율 증가가 일어났다.
도 8의 시뮬레이션에서 사용된 LED패키지는 동일한 구성을 갖되, 보호막이 위와 같이 다른 형상을 갖는 것으로 진행되었다.
위와 같이, 도 8의 시뮬레이션 결과에서 알 수 있듯이 볼록한 패턴부가 적용된 LED패키지는 비교예 대비 약 1%의 광효율 증가가 있었고, 지향각 변화없이 광량 증가만 요구되는 LED 제품에 적용이 가능할 것으로 예상된다. 반면, 오록한 패턴부가 적용된 LED패키지는 비교예 대비 약 3%의 광효율 증가가 있었고, 패턴부의 기울기 방향으로 지향각이 넓어지므로 지향각 변동과 함께 광량 증가가 요구되는 LED 제품에 적용이 가능할 것으로 예상된다.
이상 본 발명의 실시예는 볼록하거나 오목하게 이루어진 보호막 구조를 이용하여 전반사를 줄이고 광효율을 향상시키는 LED패키지와 이를 이용한 액정표시장치를 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 우수한 광효율을 갖는 LED패키지로 백라이트유닛을 구성하므로 표시품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 LED패키지는 백라이트유닛과 이를 이용한 액정표시장치뿐만 아니라 각종 산업 및 가전분야 등에서 사용될 수 있음은 물론이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
190: 액정패널 150: LED어레이
LED: LED패키지 110: 프레임
120: LED칩 130: 와이어
140: 보호막 150: 리드
141: 볼록부 143: 오목부

Claims (10)

  1. 내부 공간을 갖는 프레임;
    상기 프레임의 공간 내에 형성된 LED칩; 및
    상기 프레임의 공간에 형성된 상기 LED칩을 보호하며 일방향으로 볼록하게 배열된 패턴부를 갖는 보호막을 포함하는 LED패키지.
  2. 내부 공간을 갖는 프레임;
    상기 프레임의 공간 내에 형성된 LED칩; 및
    상기 프레임의 공간에 형성된 상기 LED칩을 보호하며 일방향으로 오목하게 배열된 패턴부를 갖는 보호층을 포함하는 LED패키지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패턴부는,
    사선 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 LED패키지.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패턴부는,
    상기 프레임의 장변에 대응하여 직선 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 LED패키지.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패턴부는,
    상기 프레임의 단변에 대응하여 직선 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 LED패키지.
  6. 액정패널; 및
    상기 액정패널에 광을 제공하는 LED패키지가 복수로 배열된 LED어레이를 갖는 백라이트유닛을 포함하며,
    상기 LED패키지는,
    내부 공간을 갖는 프레임;
    상기 프레임의 공간 내에 형성된 LED칩; 및
    상기 프레임의 공간에 형성된 상기 LED칩을 보호하며 일방향으로 볼록하게 배열된 패턴부를 갖는 보호막을 포함하는 액정표시장치.
  7. 액정패널; 및
    상기 액정패널에 광을 제공하는 LED패키지가 복수로 배열된 LED어레이를 갖는 백라이트유닛을 포함하며,
    상기 LED패키지는,
    내부 공간을 갖는 프레임;
    상기 프레임의 공간 내에 형성된 LED칩; 및
    상기 프레임의 공간에 형성된 상기 LED칩을 보호하며 일방향으로 오목하게 배열된 패턴부를 갖는 보호층을 포함하는 액정표시장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 패턴부는,
    사선 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 패턴부는,
    상기 프레임의 장변에 대응하여 직선 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 패턴부는,
    상기 프레임의 단변에 대응하여 직선 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
KR1020100107844A 2010-11-01 2010-11-01 Ｌｅｄ패키지와 이를 이용한 액정표시장치 KR20120045943A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200486071Y1 (ko) 2016-12-14 2018-05-14 박주연 소화기 분말약제 고화방지장치
KR200486769Y1 (ko) 2017-07-11 2018-07-31 박주연 소화기 거치대
KR200486778Y1 (ko) 2017-07-10 2018-08-02 박주연 소화기 거치대

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KR200486071Y1 (ko) 2016-12-14 2018-05-14 박주연 소화기 분말약제 고화방지장치
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