KR20120057726A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 LED로부터 출사되는 광의 지향각이 향상된 백라이트 유닛에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
최근 정보기술과 이동통신기술 등의 발전과 함께 정보를 시각적으로 표시해줄 수 있는 디스플레이 장치의 발전이 이루어지고 있으며, 디스플레이 장치는 크게 발광특성을 갖는 자체 발광형 디스플레이와 다른 외부의 요인으로 화상을 디스플레이할 수 있는 비발광형 디스플레이로 분류되고 있다. Recently, with the development of information technology and mobile communication technology, the development of a display device that can visually display information has been made, and the display device displays an image by a self-luminous display having a large emission characteristic and other external factors. It is classified as non-light-emitting display which can do it.
비발광형 디스플레이로는 LCD(Liquid Crystal Display)를 예로 들 수 있다. A non-light emitting display may be, for example, a liquid crystal display (LCD).
여기서, LCD는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자이므로 별도의 광원을 요구하게된다. 이에 따라, 배면에 광원을 구비한 백라이트 유닛(Backlight unit)이 마련되어 LCD 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 화상이 구현된다. Here, since the LCD does not have a light emitting element, it requires a separate light source. Accordingly, a backlight unit having a light source on the back is provided to irradiate light toward the front of the LCD, thereby realizing an identifiable image.
백라이트 유닛은 광원으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 등을 사용한다. The backlight unit uses a Cold Cathode Fluorescent Lamp (CCFL), an External Electrode Fluorescent Lamp, and a Light Emitting Diode (LED) as a light source.
이중에서 특히, LED는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있는 추세이다. Among them, LEDs are particularly widely used as light sources for displays with features such as small size, low power consumption, and high reliability.
한편, 일반적인 백라이트 유닛은 램프의 배열구조에 따라 사이드라이트형(side light type)과 직하라이트형(direct light type)으로 구분되는데, 사이드라이트형은 하나 또는 한쌍의 램프가 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두개 또는 두쌍의 램프가 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하라이트형은 수개의 램프가 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다. Meanwhile, a general backlight unit is classified into a side light type and a direct light type according to the arrangement of lamps. In the side light type, one or a pair of lamps is disposed at one side of the light guide plate. It has a structure, or two or two pairs of lamps are arranged on each side of the light guide plate, and the direct-light type has a structure in which several lamps are arranged under the optical sheet.
최근, 소비자의 요구에 의하여 대면적화된 액정표시장치의 연구가 활발히 진행되고 있는 상태에서, 직하라이트형이 사이드라이트형에 비해 대면적화 액정표시장치에 더욱 적합하다. In recent years, in the state of active research of large-area liquid crystal display devices at the request of consumers, the direct-light type is more suitable for the large-area liquid crystal display device than the side light type.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 직하라이트형 액정표시장치의 단면도이며, 도 2는 도 1의 LED로부터 광이 출사되는 출사각을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a direct-light type liquid crystal display device using a general LED as a light source, and FIG. 2 is a view schematically illustrating an emission angle at which light is emitted from the LED of FIG. 1.
도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성되는 액정패널(10)과 이의 후방으로 백라이트 유닛(20)이 구비된다. As shown in FIG. 1, a general liquid crystal display device includes a
여기서, 백라이트 유닛(20)은 반사판(21)을 포함하며, 이의 상부면에 다수의 LED(23)가 나란하게 배열되고, 이들 LED(23) 상부에는 다수의 광학시트(25)가 위치한다. Here, the
이때, 서로 이웃한 2 내지 3개의 LED(23)로부터 발산된 광이 서로 중첩 및 혼합된 후 액정패널(10)에 입사되어 면광원을 제공하게 된다. In this case, light emitted from two or three
이러한 백라이트 유닛(20)과 액정패널(10)은 탑커버(40)와 서포트메인(30) 그리고 커버버툼(50)을 통해 모듈화 되는데 즉, 액정패널(10) 및 백라이트 유닛(20)의 가장자리를 사각테 형상의 서포트메인(30)이 두른 상태로 액정패널(10) 전면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(30)을 매개로 일체화된다. The
한편, 최근 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터는 물론 데스크톱 컴퓨터 모니터 및 벽걸이형 텔레비전 등 그 사용영역이 점차 넓어지고 있는 추세로, 넓은 디스플레이 면적을 가지면서도 박형의 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. On the other hand, the liquid crystal display device has recently been increasingly used as a portable computer, a desktop computer monitor and a wall-mounted television, and has been actively studied for a thin liquid crystal display device having a large display area.
따라서, 백라이트 유닛(20)의 LED(23)와 다수의 광학시트(25) 사이의 간격(A)을 줄임으로써 박형의 액정표시장치를 제공하려는 시도가 나타나고 있다. Accordingly, attempts have been made to provide a thin liquid crystal display device by reducing the distance A between the
그러나, 백라이트 유닛(20)의 가장 중요한 역할인 고품위의 면광원을 액정패널(10)에 공급하기 위해서는 이를 위한 여러 가지 광학적 설계가 고려되며, 그 중 하나가 LED(23)와 다수의 광학시트(25) 사이의 적절한 간격(A) 유지가 중요한 요소로 작용한다. However, in order to supply the high-quality surface light source, which is the most important role of the
특히, 일정 지향각을 갖는 LED(23)의 경우 서로 이웃한 2 내지 3개의 LED(23)로부터 발산된 광이 서로 중첩 및 혼합된 후 액정패널(10)에 입사되어 면광원을 제공하므로, 도 2에 도시한 바와 같이 LED(23)와 다수의 광학시트(25) 사이간격(A)이 작을 경우에는 LED(23)에 대응하는 영역에서는 핫스팟(hot spot)이 발생하게 되고, LED(23)와 이에 인접한 LED(23) 사이에는 LED(23)로부터 출사된 광이 서로 중첩 및 혼합되지 않는 암부(B)가 발생하게 된다. In particular, in the case of the
이로 인하여, LED 무라(mura) 현상이 발생하게 되고, 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제를 야기시키게 된다. As a result, an LED mura phenomenon occurs, and furthermore, a problem of deterioration of display quality of the liquid crystal display device due to luminance unevenness is caused.
이에, LED(23)와 이에 인접한 LED(23)와의 간격을 줄임으로써 이러한 문제점을 해소하고자 하나, 이는 LED(23) 수의 증가에 따른 비용상승 문제 및 방열(放熱) 문제 등을 야기하게 되고, 나아가 소비전력을 상승시키게 되는 요인이 되고 있다. Therefore, one attempts to solve this problem by reducing the distance between the
또한, 경량의 액정표시장치를 구현할 수 없다.In addition, it is not possible to implement a lightweight liquid crystal display device.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지향각이 향상된 LED를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to provide an LED having an improved orientation angle.
또한, 경량 및 박형의 액정표시장치를 제공하는 동시에 LED 무라(mura) 등의 불량을 해결하고자 하는 것을 제 2 목적으로 하며, 액정표시장치의 휘도 불균일에 의한 표시품질의 저하문제를 방지하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
In addition, the second object of the present invention is to provide a light weight and thin liquid crystal display device, and to solve a defect such as LED mura, and to prevent a problem of deterioration of display quality due to uneven brightness of the liquid crystal display device. It is for the third purpose.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반사효율을 갖는 커버층이 형성된 PCB와; 상기 커버층 상에 일정간격 이격하여 실장되는 다수의 LED와; 상기 다수의 LED 각각을 덮으며, 내부면과 외부면으로 이루어지고, 상기 내부면은 상기 외부면을 향해 오목한 타원형 단면을 포함하며, 상기 외부면은 상기 내부면을 향해 오목하고, 상기 LED의 발광면의 정중앙과 대향하는 정중앙부와 상기 정중앙부의 주변에 형성되는 전반사부 그리고 상기 전반사부의 아래로 이어지는 측면부로 이루어지는 광확산렌즈와; 상기 광확산렌즈가 통과하는 복수개의 관통홀이 구성된 반사판과; 상기 광확산렌즈 상에 안착되는 다수의 광학시트와; 상기 다수의 광학시트 상에 안착되는 액정패널을 포함하며, 상기 광확산렌즈의 두께는 상기 외부면의 상기 정중앙부가 가장 얇으며, 상기 내부면과 상기 PCB 사이의 공간은 공기로 채워지며, 상기 반사판은 상기 PCB 상에 상기 LED를 덮도록 광확산렌즈가 구비된 상태에서, 상기 광확산렌즈를 제외한 상기 PCB 전체를 덮는 액정표시장치를 제공한다. In order to achieve the object as described above, the present invention is a PCB with a cover layer having a reflection efficiency; A plurality of LEDs mounted on the cover layer at regular intervals; Covering each of the plurality of LEDs, the inner surface and the outer surface, the inner surface includes an elliptical cross-section concave toward the outer surface, the outer surface is concave toward the inner surface, the light emission of the LED A light diffusing lens comprising a center portion facing the center of the surface, a total reflection portion formed around the center portion, and a side portion extending below the total reflection portion; A reflection plate including a plurality of through holes through which the light diffusion lens passes; A plurality of optical sheets mounted on the light diffusing lens; And a liquid crystal panel mounted on the plurality of optical sheets, wherein the thickness of the light diffusing lens is the thinnest the central portion of the outer surface, the space between the inner surface and the PCB is filled with air, and the reflecting plate The present invention provides a liquid crystal display device covering the entire PCB except for the light diffusion lens in a state where the light diffusion lens is provided to cover the LED on the PCB.
이때, 상기 다수의 LED는 각각 방열슬러그와; 상기 방열슬러그 상에 탑재된 LED칩과; 상기 방열슬러그 상에 위치하며, 상기 LED칩의 가장자리를 두르며 상향 돌출된 측벽이 마련된 케이스와; 상기 LED칩 상부에 위치하며 상기 측벽 내부에 채워지며, 형광체를 포함하는 투명수지를 포함하며, 상기 커버층은 화이트의 PSR잉크(Photo solder resist ink)로 이루어진다. At this time, the plurality of LED and each of the heat radiation slug; An LED chip mounted on the heat dissipation slug; A case disposed on the heat dissipation slug, and having a sidewall protruding upwardly from an edge of the LED chip; Located on the LED chip and filled in the sidewall, and includes a transparent resin containing a phosphor, the cover layer is made of white PSR ink (Photo solder resist ink).
그리고, 상기 광확산렌즈는 상기 PCB와 자외선 경화 접착제를 통해 접착되며, 상기 광확산렌즈의 상기 정중앙부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 그대로 통과시키며, 상기 전반사부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 전반사시키고, 상기 측면부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 입사각에 따라 굴절시켜 확산시킨다.
The light diffusing lens is adhered to the PCB through an ultraviolet curing adhesive, and the center portion of the light diffusing lens passes light incident through the inner surface as it is, and the total reflection part is light incident through the inner surface. Total reflection and the side portion refracts light incident through the inner surface according to the angle of incidence to diffuse.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 LED 상부에 광확산렌즈를 더욱 구비하고, LED가 실장되는 PCB 상에는 고반사효율을 갖는 화이트 절연잉크층을 형성함으로써, LED로부터 출사되는 광의 지향각과 휘도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, a light diffusing lens is further provided on the LED, and a white insulating ink layer having a high reflection efficiency is formed on the PCB on which the LED is mounted, thereby improving the direction angle and brightness of the light emitted from the LED. It can be effected.
따라서, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지하게 되며, 백라이트 유닛의 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다.
Therefore, the LED mura phenomenon can be prevented from occurring and the thickness of the backlight unit can be reduced.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 직하라이트형 액정표시장치의 단면도.
도 2는 도 1의 LED로부터 광이 출사되는 출사각을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 LED를 포함하는 백라이트 유닛의 일부 단면도.
도 5는 도 3의 LED의 사시도.
도 6a ~ 6b는 본 발명의 실시예에 따른 LED와 광확산렌즈를 확대 도시한 사시도와 단면도.
도 7a ~ 7b는 LED 상부에 광확산렌즈의 유무에 의해 달라지는 광의 지향각을 나타낸 도면. 1 is a cross-sectional view of a direct-light type liquid crystal display device using a general LED as a light source.
FIG. 2 is a view schematically illustrating an exit angle at which light is emitted from the LED of FIG. 1. FIG.
3 is an exploded perspective view showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
4 is a partial cross-sectional view of a backlight unit including an LED according to the present invention.
5 is a perspective view of the LED of FIG. 3;
6A and 6B are enlarged perspective views and cross-sectional views of an LED and a light diffusing lens according to an exemplary embodiment of the present invention.
7a to 7b are views showing the directing angle of light varied by the presence or absence of a light diffusing lens on the LED.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다. 3 is an exploded perspective view illustrating a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 액정표시장치(100)는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다. As illustrated, the liquid
먼저 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)을 포함한다. First, the
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 않았지만 통상 하부기판 또는 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. At this time, although not clearly shown in the drawings under the premise of an active matrix method, a plurality of gate lines and data lines intersect on the inner surface of the
그리고 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.An inner surface of the second substrate 114, called an upper substrate or a color filter substrate, may correspond to each pixel, for example, a color filter of red (R), green (G), and blue (B) color, and these. A black matrix is provided around each other to cover non-display elements such as gate lines, data lines, and thin film transistors. In addition, a transparent common electrode covering them is provided.
이 같은 액정패널(110) 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(118a, 118b)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 커버버툼(150) 배면으로 젖혀 밀착된다. The printed
아울러 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.Although not clearly shown in the drawings, upper and lower alignment layers (not shown) for determining the initial molecular alignment direction of the liquid crystal are interposed between the two
이때, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 각각 상, 하부 편광판(미도시)이 부착된다. In this case, upper and lower polarizers (not shown) are attached to outer surfaces of the first and
이러한 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에는 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다. The
백라이트 유닛(120)은 LED 어셈블리(128)와, LED 어셈블리(128) 상에 개재되는 다수의 광학시트(126)를 포함한다.The
앞서 전술한 LED 어셈블리(128)는 커버버툼(150)의 내면을 따라 형성되는 PCB(127)와, 이들 각각에 실장되는 다수의 LED(200)를 포함한다. The
특히, 본 발명의 백라이트 유닛(120)은 각각의 LED(200) 상부에 광확산렌즈(300)가 구비되는 것을 특징으로 한다. In particular, the
또한, 백라이트 유닛(120)은 각각의 광확산렌즈(300)가 통과할 수 있는 복수개의 관통홀(123)이 구성되어 광확산렌즈(300)를 제외한 PCB(127)와 커버버툼(150) 내면 전체를 덮는 백색 또는 은색의 반사판(122)을 포함한다.In addition, the
반사판(122)의 관통홀(123)을 통해 노출된 광확산렌즈(300) 상부로는 휘도의 균일도를 위한 확산판(124)과 복수개의 광학시트(126)가 개재된다.A
여기서, 본 발명의 다수의 LED(200)에서 발산되는 광이 색섞임(color mixing)을 통해 균일한 면광원을 구현하여, 액정패널(110)을 향해 조사된다. Here, light emitted from the plurality of
이때, 광확산렌즈(300)는 다수의 LED(200)에서 출사되는 광의 지향각을 향상시키는 역할을 한다. In this case, the
따라서, 실질적으로 백라이트 유닛(120) 내의 색섞임 공간이 증가되는 결과를 얻을 수 있고, 색섞임된 광은 반사판(122)에 의해 반사된 광과 함께 확산판(124)을 비롯한 광학시트(126)를 통과하는 과정에서 보다 균일한 면광원의 형태로 액정패널(110)에 공급된다.Accordingly, a result of substantially increasing the color mixing space in the
또한, LED(200)에서 출사되는 광의 지향각이 넓어짐으로써, 확산판(124)과 LED(200) 간의 이격거리를 최소화하더라도, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. In addition, since the directivity angle of the light emitted from the
이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다. We will discuss this in more detail later.
또한, 다수의 광학시트(126)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트를 등을 포함하며, DBEF(dual brightness enhancement film)라 불리는 반사형 편광필름 등 각종 기능성 시트가 포함될 수 있다. In addition, the plurality of
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 ㄱ형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(140)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다. The
또한, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치(100) 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 사각모양의 하나의 판 형상으로 커버버툼(150)의 서로 대향하는 양단 가장자리로 결합되는 한 쌍의 바(bar) 형태의 사이드서포트(129)를 포함하는데, 이를 제외한 커버버툼(150)의 나머지 두 가장자리는 이들과 높이를 같이하도록 비스듬하게 절곡 상승되어 그 내부로 백라이트 유닛(120)가 안착될 수 있는 소정공간을 형성한다. In addition, the
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. A support main 130 having a rectangular frame shape seated on the
한편, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑 케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버라 일컬어지기도 한다.Meanwhile, the
앞서 전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치(100)는 각각의 LED(200)의 상부에 광확산렌즈(300)를 구비함으로써, 각각의 LED(200)로부터 출사되는 광의 지향각을 향상시킬 수 있다. As described above, the liquid
따라서, 실질적으로 백라이트 유닛(120) 내의 색섞임 공간이 증가되는 결과를 얻을 수 있고, 색섞임된 광은 반사판(122)에 의해 반사된 광과 함께 확산판(124)을 비롯한 광학시트(126)를 통과하는 과정에서 보다 균일한 면광원의 형태로 액정패널(110)에 공급된다.Accordingly, a result of substantially increasing the color mixing space in the
또한, LED(200)에서 출사되는 광의 지향각이 넓어짐으로써, 확산판(124)과 LED(200) 간의 이격거리를 최소화하더라도, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. In addition, since the directivity angle of the light emitted from the
즉, 첨부된 도 4는 본 발명에 따른 광확산렌즈(300)를 포함하는 백라이트 유닛(120)의 일부 단면도로서, 액정패널(110)과 특히 PCB(127)의 길이방향을 따라 절단한 단면의 일부이다. That is, FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the
아울러 설명의 편의를 위해 LED(200) 각각에 대한 출사광을 함께 표시하였는데, 본 발명의 LED(200)로부터 출사된 광은 광확산렌즈(300)에 의해 측방으로 확산되어 LED(200)로부터만 출사되는 지향각에 비해 실질적으로 광의 지향각이 크게 증가된 결과를 나타낸다.In addition, for convenience of explanation, the emission light for each of the
따라서, 본 발명의 액정표시장치(도 3의 100)는 경량 및 박형화를 위하여, LED(200)와 다수의 광학시트(126) 사이간격(A)을 줄일 경우에도 LED(200)에 대응하는 영역에서 핫스팟(hot spot)이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, LED(200)와 이에 인접한 LED(200) 사이에 LED(200)로부터 출사된 광이 서로 중첩 및 혼합되지 않는 암부(도 2의 B)가 발생하는 것을 방지할 수 있다. Therefore, the liquid crystal display (100 in FIG. 3) of the present invention corresponds to the
이로 인하여, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지하게 되는 것이다.For this reason, LED mura phenomenon is prevented from occurring.
도 5는 도 3의 LED의 사시도이다. 5 is a perspective view of the LED of FIG. 3.
도시한 바와 같이, LED(200)는 광을 발하는 LED칩(211)이 방열슬러그(215) 상에 안착되는데, 방열슬러그(215)는 LED칩(211)의 발광 시에 수반되는 고온의 열을 외부로 전도 배출하는 부분으로서 금속으로 이루어진다. As shown, the
이러한 방열슬러그(215)는 하우징(housing)역할의 케이스(213)에 의해 둘러지며, 케이스(213)에는 LED칩(211)과 와이어(218) 등을 통해서 전기적으로 연결된 한쌍의 양/음극 전극리드(217a, 217b)가 마련되어 케이스(213) 외부로 노출되어 있다. The
이때, LED칩(211)의 발광을 위한 전원(+)과 접지전원(-)을 공급하는 전류공급수단(미도시)이 외부에 마련되어, 양극 및 음극리드(217a, 217b)와 전기적으로 연결된다. At this time, a current supply means (not shown) for supplying a power (+) and a ground power (-) for light emission of the
그리고, 케이스(213)는 방열슬러그(215)의 측면을 따라 높게 상향 돌출된 측벽(220a, 220b, 220c, 220d)을 갖도록 구성되며, 측벽(220a, 220b, 220c, 220d)의 내측면은 반사면을 이룬다. In addition, the
이러한 측벽(220a, 220b, 220c, 220d)은 LED칩(211)으로부터 측방으로 출사되는 광을 차단하거나 전방으로 반사시키는 역할을 하는 동시에, 내부에 투명수지(219)가 충진되는 영역을 형성하게 된다. The
즉, LED칩(211)을 둘러싸도록 형성되는 제 1 내지 제 4 측벽(220a, 220b, 220c, 220d)에 의해 LED칩(211)의 상부에 수납공간이 정의되며, 이러한 수납공간에 투명수지(219)가 채워져 LED(200)의 주출사광의 각도를 제어하게 된다. That is, the storage space is defined above the
이때, 투명수지(219)는 형광체(미도시)가 포함된 것으로, 형광체(미도시)를 투명한 에폭시 수지(미도시) 또는 실리콘수지(미도시)와 일정비율로 혼합한 것을 사용할 수 있다.In this case, the
여기서, 형광체(미도시)는 LED칩(211)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. The phosphor (not shown) is a yellow phosphor when the
그리고, LED칩(211)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. In addition, when the
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. In this case, the red phosphor is a YOX (Y 2 O 3: EU) -based phosphor made of yttrium oxide (Y 2 O 3) and europium (EU) compound having a 611 nm wavelength, and the green (G) phosphor is a 544 nm wavelength. Is a LAP (LaPo4: Ce, Tb) -based phosphor which is a compound of phosphoric acid (Po4), lanthanum (La), and terbium (Tb), and the blue (B) phosphor has a barium wavelength of 450 nm. It is preferable to use BAM blue (BaMgAl 10 O 17: EU) -based phosphor, which is a compound of Ba), magnesium (Mg), aluminum oxide-based material, and europium (EU).
여기서 주파장이란 적(R), 녹(G), 청색(B) 각각에서 가장 높은 휘도를 발생하는 파장을 그 형광체의 주 파장이라고 한다.Here, the dominant wavelength is referred to as the wavelength of the phosphor that generates the highest luminance in each of red (R), green (G), and blue (B).
이에, LED칩(211)으로 한쌍의 리드프레임(217a, 217b)을 통해 전원(+)과 접지전원(-)이 공급되면, LED칩(211)은 발광하게 되고, 이렇게 LED칩(211)으로부터 방출되는 광의 일부는 투명수지(219)의 형광체(미도시)를 여기시켜, 형광체(미도시)에 의해 발광된 광과 혼합되어 백색광을 발하게 되고, 백색광은 LED(200)의 외부로 출사하게 된다. Therefore, when the power supply (+) and ground power supply (-) are supplied to the
이때, 본 발명은 LED(200) 상부에 광확산렌즈(도 4의 300)를 더욱 구비하는 것이다. At this time, the present invention is further provided with a light diffusion lens (300 of FIG. 4) on the LED (200).
도 6a ~ 6b는 본 발명의 실시예에 따른 LED와 광확산렌즈를 확대 도시한 사시도와 단면도이다. 6A and 6B are enlarged perspective views and cross-sectional views of an LED and a light diffusing lens according to an exemplary embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 다수개의 LED(200)는 일정 간격 이격하여 표면실장기술(surface mount technology : SMT)에 의해 PCB(127) 상에 장착된다. As shown, the plurality of
여기서, PCB(127)는 금속배선(미도시)이 형성된 전원배선층(127c), 커버층(127d), 절연층(127b) 및 PCB베이스(127a)로 이루어지는데, PCB베이스(127a)는 전원배선층(127c), 커버층(127d) 및 절연층(127b)과 다른 구성부들을 그 상층으로 실장시켜 지지하고, 다수의 LED(200)로부터 발생되는 열을 저면측으로 방출시키는 역할을 한다. Here, the
이러한 PCB베이스(127a)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 열전도율이 높은 금속으로 형성되거나, 열전달물질이 도포되어 열방출 기능을 향상시킬 수 있다. The
PCB베이스(127a)의 상부에 도전성 물질이 패터닝되어 형성되는 다수의 금속배선(미도시)들을 포함하는 전원배선층(127c)이 형성되어 있으며, PCB베이스(127a)와 전원배선층(127c) 사이에는 절연층(127b)이 위치하여 PCB베이스(127a)와 전원배선층(127c)의 금속배선(미도시) 사이를 전기적으로 절연시킨다. A
그리고, 커버층(127d)은 전원배선층(127c) 상부에 형성되는데, 커버층(127d)은 전원배선층(127c)의 금속배선(미도시)을 보호하는 역할을 한다. The
여기서, 커버층(127d)은 PSR잉크(Photo solder resist ink)로 이루어지는데 특히, 본 발명의 커버층(127d)은 LED(200)의 휘도 리플렉터(Reflector) 역할을 수행하도록 고반사 효율을 갖는 화이트 PSR잉크로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the
따라서, LED(200)로부터 출사되는 광을 전방을 향해 반사시켜 휘도를 향상시키게 된다. Therefore, the light emitted from the
특히, 본 발명은 LED(200) 상부에 각각의 LED(200)와 대응하여 광확산렌즈(300)를 위치시키는 것을 특징으로 한다. In particular, the present invention is characterized in that the
여기서, 광확산렌즈(300)는 투명한 플라스틱 재질의 렌즈로 PMMA(Polymethylmethacrylate) 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate)를 재료로 할 수 있다. Here, the
PMMA (Polymethylmethacrylate) 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate)로 만들어진 광확산렌즈(300)의 굴절률은 1.49이다.The refractive index of the
이러한 광확산렌즈(300)는 렌즈의 외부면(311), 렌즈의 내부면(313), 렌즈의 바닥면(315) 및 렌즈의 내부면(313)과 바닥면(315) 사이의 공간인 내부 공간부(317)로 이루어진다. The
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 렌즈의 외부면(311)은 내부면(313) 쪽으로 오목한 정중앙부(311a), 정중앙부(311a) 주변에 볼록하게 형성된 전반사부(311b), 전반사부(311b)로부터 아래로 이어지는 측면부(311c)로 구분된다. Looking at this in more detail, the
이때, 정중앙부(311a)는 LED(200)의 발광면의 정중앙과 대향한다. At this time, the
정중앙부(311a)는 렌즈의 내부면(313)을 통해 입사되는 빛을 굴절 없이 그대로 진행되어, 광확산렌즈(300)의 전방으로 출사된다. The
그리고, 전반사부(311b)는 렌즈의 내부면(313)을 통해 입사되는 빛을 전반사시킨다. 전반사부(311b)에 의해 전반사된 빛은 렌즈의 바닥면(315) 방향으로 진행되며, PCB(127)의 커버층(127d)에 의해 반사되어 전방을 향해 출사된다. The
그리고, 측면부(311c)는 렌즈의 내부면(313)을 통해 입사되는 빛을 그 입사각에 따라 굴절시켜 확산시키게 된다. The
따라서, LED(200)로부터 출사되는 광을 넓게 확산시키게 된다. Therefore, the light emitted from the
즉, LED(200)로부터 출사된 광 중 광확산렌즈(300)의 중심으로 집중되는 광은 요홈에 의해 분산되어 좌, 우 휘도가 상승되고 넓은 지향각을 갖게 된다.That is, among the light emitted from the
이러한 광확산렌즈(300)는 비구면(非 球面)형태를 갖는데, 광확산렌즈(300)의 형상은 아래 수학식(1)로 정의할 수 있다. The
?? 수학식(1)?? Equation (1)
위의 수학식(1)에서, r은 광확산렌즈(300) 바닥면의 반지름, c는 곡면의 곡률, k는 코닉상수(conic constant), A는 4차항의 비구면 계수, B는 6차항의 비구면 계수, C는 8차항의 비구면 계수 및 D는 10차항의 비구면 계수이다. 곡면의 곡률은 광확산렌즈(300)의 요홈의 곡률을 의미한다. In Equation (1), r is the radius of the bottom surface of the
수학식(1)에서, 광확산렌즈(300) 바닥면의 반지름은 0.25보다 크고, 5와 같거나 작은 값을 가지고, 코닉상수(k)는 -12보다 크고, 0과 같거나 작은 값을 가진다. 또한, 비구면 계수 A는 -0.01보다 크고 0과 같거나 작은 값을 가지고, 비구면 계수 B는 0 보다 크고 0.0001과 같거나 작은 값을 가지며, 비구면 계수 C는 -0.000001보다 크고 0과 같거나 작은 값을 가지고, 비구면 계수 D는 0보다 크고 0.000000001과 같거나 작은 값을 가진다. In Equation (1), the radius of the bottom surface of the
또한, 광확산렌즈(300)의 비구면을 더욱 정교하게 만들기 위해, A, B, C, D 이외의 비구면 계수를 가지는 고차항이 추가될 수 있다.Further, in order to make the aspherical surface of the
이때, 렌즈의 내부면(313)은 외부면(311) 쪽으로 오목한 타원형 단면의 형태를 가지며, 따라서, 광확산렌즈(300)의 두께는 외부면(311)의 정중앙부(311a)에서 가장 얇다. In this case, the
내부 공간부(317)는 렌즈의 내부면(313)과 바닥면(315) 사이의 공간이며, 내부 공간부(317)의 정중앙에 LED(200)가 위치한다. 내부 공간부(317)에서 LED(200)를 수납하고 남은 공간은 공기층으로 채워질 수 있다.The
이러한 광확산렌즈(300)는 바닥면(315)을 통해 PCB(127)와 접착되는데, 광확산렌즈(300)와 PCB(127)의 접착은 자외선 경화 접착제(500)를 PCB(127)에 도포한 후 광확산렌즈(300)를 PCB(127) 상에 위치시키고, 자외선을 가하여 접착제(500)를 경화시키는 방식으로 이루어진다. The
이때, 광확산렌즈(300)는 LED(200)의 발광면에 대응하는 형태로 이루어지는데, 즉, LED(200)가 도 5에 도시한 바와 같이 가로, 세로의 길이의 비가 1:1이 아닌 직사각형의 형태로 이루어져, LED(200)로부터 광이 출사되는 발광면이 직사각형의 형태로 이루어질 경우, 광확산렌즈(300) 또한 LED(200)의 길이에 대응하는 타원형 반구형태를 이루도록 형성하는 것이다. At this time, the
따라서, LED(200)로부터 출사되는 광을 원형 형태로 균일하게 확산시킬 수 있다. 결국 직사각형 형태의 LED(200)의 발광면에 최적화된 광확산렌즈(300)를 설계할 수 있는 것이다. Therefore, the light emitted from the
전술한 바와 같이, 본 발명은 LED(200) 상부에 LED(200)의 발광면에 최적화된 광확산렌즈(300)를 구비함으로써, 각각의 LED(200)로부터 출사되는 광의 지향각을 향상시키게 된다. As described above, the present invention includes the
이에, 실질적으로 백라이트 유닛(도 4의 120) 내의 색섞임 공간이 증가되는 결과를 얻을 수 있고, 색섞임된 광은 반사판(122)에 의해 반사된 광과 함께 확산판(도 3의 124)을 비롯한 광학시트(도 4의 126)를 통과하는 과정에서 보다 균일한 면광원의 형태로 액정패널(도 3의 110)에 공급된다.As a result, the color mixing space in the backlight unit 120 (in FIG. 4) may be substantially increased, and the mixed color light may diffuse the diffusion plate (124 in FIG. 3) together with the light reflected by the reflecting
또한, LED(200)에서 출사되는 광의 지향각이 넓어짐으로써, 확산판(도 3의 124)과 LED(200) 간의 이격거리를 최소화하더라도, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. In addition, by widening the directing angle of the light emitted from the
이렇게, 각각의 LED(200)와 대응되는 광확산렌즈(300)가 PCB(127)와 접착되고 나면, 광확산렌즈(300)가 통과할 수 있는 복수개의 관통홀(123)이 구비된 반사판(122)을 통해 광확산렌즈(300)를 제외한 PCB(127)와 커버버툼(도 3의 150) 내면 전체를 덮는다. As such, after the
이때, 광확산렌즈(300)를 PCB(127) 상에 고정시킨 후 반사판(122)을 개재함으로써, 광확산렌즈(300)를 PCB(127) 상에 고정하는 과정에서 가해지는 자외선에 의해 반사판(122)의 움 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. At this time, the
전술한 바와 같이, 본 발명은 PCB(127) 상에 고반사 효율을 갖는 커버층(127d)을 형성하고, 각 LED(200) 상부에 각각 광확산렌즈(300)를 구비함으로써, LED(200)로부터 출사되는 광을 전방을 향해 반사시켜 휘도를 향상시키는 동시에 각각의 LED(200)로부터 출사되는 광의 지향각을 향상시키게 된다. As described above, the present invention forms a
도 7a ~ 7b는 LED 상부에 광확산렌즈의 유무에 의해 달라지는 광의 지향각을 나타낸 도면이다. 7A to 7B are diagrams showing the directing angles of light varied by the presence or absence of a light diffusing lens on the LED.
도 7a에 도시한 바와 같이, LED(200) 상부에 광확산렌즈(300)가 없을 경우에는 LED(200)에서 발광된 광은 공기 상으로 바로 출사된다. 이에 반해 도 7b에 도시한 바와 같이, LED(200) 상부에 광확산렌즈(300)가 구비될 경우에는 광확산렌즈(300)의 정중앙부(311a)에 의해 렌즈의 내부면(313)을 통해 입사되는 빛을 굴절 없이 그대로 진행되어, 광확산렌즈(300)의 전방으로 출사시키며, 전반사부(311b)에 의해 렌즈의 내부면(313)을 통해 입사되는 빛을 전반사 시킨다. As shown in FIG. 7A, when there is no
전반사부(311b)에 의해 전반사된 빛은 렌즈의 바닥면(315) 방향으로 진행되며, PCB(127)의 커버층(127d)에 의해 반사되어 전방을 향해 출사되고, 측면부(311c)는 렌즈의 내부면(313)을 통해 입사되는 빛을 그 입사각에 따라 굴절시켜 확산시키게 된다. The light totally reflected by the
따라서, LED(200) 상부에 광확산렌즈(300)가 구비됨으로써, LED(200)로부터 출사되는 광은 보다 넓은 지향각을 갖게 되는 것이다. Therefore, the
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 LED(200)로부터 출사되는 광이 기존의 LED(도 2의 23)로부터 출사되는 광에 비해 보다 넓은 광의 지향각을 갖게 되므로, 백라이트 유닛(도 4의 120) 내의 색섞임 공간을 증가시킬 수 있다.As described above, in the backlight unit according to the present invention, since the light emitted from the
따라서, LED(200)와 다수의 광학시트(도 4의 126) 사이간격(도 4의 A)을 줄일 경우에도 LED(200)에 대응하는 영역에서 핫스팟(hot spot)이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, LED(200)와 이에 인접한 LED(200) 사이에 LED(200)로부터 출사된 빛이 서로 중첩 및 혼합되지 않는 암부(도 2의 B)가 발생하는 것을 방지할 수 있다. Therefore, even when the distance (A in FIG. 4) between the
이로 인하여, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지하게 되며, 백라이트 유닛(도 4의 120)의 두께를 줄일 수 있다. As a result, the LED mura phenomenon can be prevented from occurring and the thickness of the
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
122 : 반사판, 123 : 관통홀
127 : PCB(127a : PCB베이스, 127b : 절연층, 127c : 전원배선층, 127d : 커버층)
200 : LED, 300 : 광확산렌즈
311 : 렌즈 외부면(311a : 정중앙부, 311b : 전반사부, 311c : 측면부)
313 : 렌즈 내부면, 315 : 바닥면, 317 : 내부 공간부122: reflector, 123: through hole
127: PCB (127a: PCB base, 127b: insulating layer, 127c: power wiring layer, 127d: cover layer)
200: LED, 300: light diffusion lens
311: lens outer surface (311a: center portion, 311b: total reflection portion, 311c: side portion)
313: lens inner surface, 315: bottom surface, 317: internal space portion
Claims (6)
상기 커버층 상에 일정간격 이격하여 실장되는 다수의 LED와;
상기 다수의 LED 각각을 덮으며, 내부면과 외부면으로 이루어지고, 상기 내부면은 상기 외부면을 향해 오목한 타원형 단면을 포함하며, 상기 외부면은 상기 내부면을 향해 오목하고, 상기 LED의 발광면의 정중앙과 대향하는 정중앙부와 상기 정중앙부의 주변에 형성되는 전반사부 그리고 상기 전반사부의 아래로 이어지는 측면부로 이루어지는 광확산렌즈와;
상기 광확산렌즈가 통과하는 복수개의 관통홀이 구성된 반사판과;
상기 광확산렌즈 상에 안착되는 다수의 광학시트와;
상기 다수의 광학시트 상에 안착되는 액정패널
을 포함하며, 상기 광확산렌즈의 두께는 상기 외부면의 상기 정중앙부가 가장 얇으며, 상기 내부면과 상기 PCB 사이의 공간은 공기로 채워지며, 상기 반사판은 상기 PCB 상에 상기 LED를 덮도록 광확산렌즈가 구비된 상태에서, 상기 광확산렌즈를 제외한 상기 PCB 전체를 덮는 액정표시장치.
A PCB having a cover layer having a reflection efficiency;
A plurality of LEDs mounted on the cover layer at regular intervals;
Covering each of the plurality of LEDs, the inner surface and the outer surface, the inner surface includes an elliptical cross-section concave toward the outer surface, the outer surface is concave toward the inner surface, the light emission of the LED A light diffusing lens comprising a center portion facing the center of the surface, a total reflection portion formed around the center portion, and a side portion extending below the total reflection portion;
A reflection plate including a plurality of through holes through which the light diffusion lens passes;
A plurality of optical sheets mounted on the light diffusing lens;
Liquid crystal panel mounted on the plurality of optical sheets
Wherein the thickness of the light diffusing lens is the thinnest the central portion of the outer surface, the space between the inner surface and the PCB is filled with air, and the reflector plate covers the LED on the PCB. A liquid crystal display device covering the entire PCB except for the light diffusion lens in a state where the diffusion lens is provided.
상기 다수의 LED는 각각 방열슬러그와; 상기 방열슬러그 상에 탑재된 LED칩과; 상기 방열슬러그 상에 위치하며, 상기 LED칩의 가장자리를 두르며 상향 돌출된 측벽이 마련된 케이스와; 상기 LED칩 상부에 위치하며 상기 측벽 내부에 채워지며, 형광체를 포함하는 투명수지를 포함하는 액정표시장치.
The method of claim 1,
Each of the plurality of LEDs and the heat radiation slug; An LED chip mounted on the heat dissipation slug; A case disposed on the heat dissipation slug, and having a sidewall protruding upwardly from an edge of the LED chip; And a transparent resin disposed on the LED chip and filled in the sidewalls, the transparent resin including a phosphor.
상기 커버층은 화이트의 PSR잉크(Photo solder resist ink)로 이루어지는 액정표시장치.
The method of claim 1,
The cover layer is a liquid crystal display device made of white PSR ink (Photo solder resist ink).
상기 광확산렌즈는 상기 PCB와 자외선 경화 접착제를 통해 접착되는 액정표시장치.
The method of claim 1,
The light diffusion lens is bonded to the PCB through the ultraviolet curing adhesive.
상기 광확산렌즈의 상기 정중앙부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 그대로 통과시키며, 상기 전반사부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 전반사시키고, 상기 측면부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 입사각에 따라 굴절시켜 확산시키는 액정표시장치.
The method of claim 1,
The center portion of the light diffusion lens passes light incident through the inner surface as it is, the total reflection portion totally reflects light incident through the inner surface, and the side portion transmits light incident through the inner surface at an incident angle. A liquid crystal display device is refracted and diffused accordingly.
상기 광확산렌즈는 상기 LED의 발광면에 대응하는 형태로 이루어지는 액정표시장치. The method of claim 5, wherein
And the light diffusion lens has a shape corresponding to a light emitting surface of the LED.
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