KR20130120252A

KR20130120252A - 발광다이오드 및 이를 포함한 액정표시장치

Info

Publication number: KR20130120252A
Application number: KR1020120043360A
Authority: KR
Inventors: 문제영; 한상호
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2013-11-04
Also published as: KR101998123B1

Abstract

본 발명은 LED 및 이를 포함한 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LED는 LED칩과 상기 LED칩을 둘러싸는 봉지부재로 이루어진 발광부와, 상기 LED칩이 실장되는 저면부와, 상기 저면부에 수직하게 연결되며 상기 봉지부재의 측면을 감싸는 측벽부로 구성된 프레임부를 포함하고, 상기 봉지부재는 단면이 볼록렌즈 형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

발광다이오드 및 이를 포함한 액정표시장치{LIGHT EMITTING DIODE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 발광다이오드 및 이를 포함한 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 광 효율을 향상시킬 수 있는 발광다이오드 및 이를 포함한 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.

이때, 상기 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) 유닛이 배치된다.

상기 백라이트 유닛은 광원을 포함하며, 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Type)과 측면형(Edge Type)으로 구분된다.

직하형의 백라이트 유닛은 광원을 액정패널 하부에 배치함으로써 광원으로부터 출사되는 빛을 직접적으로 액정패널에 공급하는 방식이고, 측면형의 백라이트 유닛은 액정패널 하부에 도광판을 배치하고, 광원을 도광판의 적어도 일 측면에 배치함으로써 도광판에서의 굴절 및 반사를 이용하여 광원으로부터 출사되는 빛을 간접적으로 액정패널에 공급하는 방식이다.

여기서, 백라이트 유닛의 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)나 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp:EEFL)와 같은 형광램프가 많이 사용되어 왔으나, 최근 액정표시장치의 박형화, 경량화 추세에 따라 소비전력, 무게, 휘도 등에서 장점을 가지는 발광다이오드(Light Emitting Diode:LED, 이하 LED라 함)가 형광램프를 대체해 가고 있다.

도 1은 종래 측면형 액정표시장치에 대한 단면도이고, 도 2는 종래 LED에 대한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 액정표시장치(1)는, 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성되는 액정패널(10)과 이의 후방에 위치하는 백라이트 유닛(20)과, 상기 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)을 모듈화하기 위한 탑커버(40)와, 서포트메인(30) 그리고 커버버툼(50)을 포함한다.

여기서, 상기 액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 이를 구성하는 제1 및 제2기판(12, 14)의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 제1 및 제2편광판(19a, 19b)이 각각 부착된다.

백라이트 유닛(20)은 LED 어셈블리(60)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 반사판(25)과, 반사판(25) 상부로 위치되는 도광판(23)과, 그리고 도광판(23)의 상부로 개재되는 다수의 광학시트들(21)을 포함한다.

상기 LED어셈블리(60)는 다수의 LED(60a) 각각이 LED인쇄회로기판(60b)에 장착됨으로써 이루어진다.

한편, LED어셈블리(60)의 다수의 LED(60a) 각각은 도광판(23)의 입광면과 마주보도록 배치되는데, 이때 다수의 LED(60a)와 도광판(23)의 입광면 사이에는 일정간격(a)이 존재한다

상기 간격(a)은 도광판(23)이 열에 의해 팽창하여 LED어셈블리(60) 방향으로 늘어날 경우에도 도광판(23)의 입광면이 다수의 LED(60a) 각각과 접촉되지 않도록 하는, 다수의 LED(60a) 각각을 보호하기 위해 필요한 간격이다.

한편, 최근 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터는 물론 데스크톱 컴퓨터 모니터 및 벽걸이형 텔레비전 등 그 사용영역이 점차 넓어지고 있는 추세로, 넓은 디스플레이 면적을 가지면서도 베젤(bezel)의 폭은 좁은 액정표시장치가 요구되고 있는 실정이다.

이에 따라, 다수의 LED(60a)와 도광판(23)의 입광면 사이의 간격(a)을 최소화함으로써 베젤의 폭을 줄이고 있으며, 이때 다수의 LED(60a) 각각의 구조를 변경하여 도광판의 팽창에 대비하고 있다.

이를 보다 상세히 설명하면 다수의 LED(60a) 각각은, 도 2에 도시된 바와 같이 프레임부(62)와, 프레임부(62) 상에 안착되며 실질적으로 빛을 발하는 발광부(64)를 포함한다.

여기서, 발광부(64)는 LED칩(64a)과, 형광체(p)를 포함하며 LED칩(64a)을 둘러싸는 봉지부재(64b)로 이루어지는데, 봉지부재(64b)는 프레임부(62)의 전체 높이보다 낮은 높이를 가지도록 단면이 오목렌즈 형상으로 형성된다. 이는 도광판(23)이 열에 의해 팽창할 경우 도광판(23)과 LED(60a)의 봉지부재(64b) 간의 간섭으로 인해 경계면에서 부분적으로 외관불량이 나타날 수 있는데, 이를 방지하기 위함이다.

그러나, 이와 같이 봉지부재(64b)가 오목렌즈 형상으로 형성됨에 따라 LED칩(64a)으로부터 출사된 빛 중 일부가 봉지부재(64b)에 의해 외부로 출사(l1)되지 못하고 내부로 다시 입사(l2)되는 문제점이 있다.

이에 따라 다수의 LED(60a) 각각으로부터 출사된 일부 빛이 손실되며, 광 효율이 감소되고 결국 액정표시장치(1)의 휘도를 향상시키기 위해 LED(60a)의 개수 증가를 야기시키는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 광 효율을 향상시킬 수 있는 LED 및 이를 포함한 액정표시장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 액정패널과; 다수의 LED가 인쇄회로기판에 장착된 상태인 LED 어셈블리를 포함하여 상기 액정패널의 배면에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 다수의 LED 각각은 LED칩과 상기 LED칩을 둘러싸며 단면이 볼록렌즈 형상을 가지도록 형성되는 봉지부재로 이루어진 발광부와, 상기 LED칩이 실장되는 저면부와, 상기 저면부에 수직하게 연결되며 상기 봉지부재의 측면을 감싸는 측벽부로 구성된 프레임부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 백라이트 유닛은 상기 다수의 LED와 적어도 일 측면이 대면되도록 배치되는 도광판을 포함하고, 상기 다수의 LED 사이에는 빛을 도광판 내부로 가이드하며, 상기 다수의 LED와 상기 도광판의 적어도 일 측면 간의 간격을 일정하게 유지시켜주기 위한 반사지지부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또는 상기 백라이트 유닛은 상기 다수의 LED와 적어도 일 측면이 대면되도록 배치되는 도광판을 포함하고, 상기 다수의 LED 각각이 통과할 수 있는 다수의 관통홀을 포함하여 인쇄회로기판과 도광판의 적어도 일 측면 사이에 구비되어 빛을 도광판 내부로 가이드하며, 상기 다수의 LED와 상기 도광판의 적어도 일 측면 간의 간격을 일정하게 유지시켜주기 위한 반사지지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 반사지지부재에는 상기 도광판의 적어도 일 측면을 향하는 빛을 상기 도광판의 내부로 반사 및 확산시키기 위한 확산패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 프레임부의 측벽부는 서로 마주보는 두 개의 측벽부인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED는, LED칩과 상기 LED칩을 둘러싸는 봉지부재로 이루어진 발광부와; 상기 LED칩이 실장되는 저면부와, 상기 저면부에 수직하게 연결되며 상기 봉지부재의 측면을 감싸는 측벽부로 구성된 프레임부를 포함하고, 상기 봉지부재는 상부 단면이 하나 이상의 볼록렌즈 형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 봉지부재에는 자외선 차단물질이 포함되거나, 또는 상기 봉지부재의 상부면에는 자외선 차단물질이 코팅된 것을 특징으로 한다.

상기 프레임부의 전면에는 빛을 반사시키기 위한 금속재료가 코팅된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 LED 및 이를 포함한 액정표시장치에 따르면, LED칩을 둘러싸는 봉지부재의 상부 단면이 볼록렌즈 형상을 가지도록 LED를 제작함으로써 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 다수의 LED와 도광판의 입광면 사이에 반사지지부재를 적용함으로써 다수의 LED를 보호하고 도광판 암부영역의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 광 효율을 향상시킴으로써 전체 LED의 개수를 줄이며 부품비용을 절감하고 나아가 액정표시장치의 전체 제작비용을 절감할 수 있게 된다.

도 1은 종래 측면형 액정표시장치에 대한 단면도.
도 2는 종래 LED에 대한 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 대한 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 대한 단면도.
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED를 도시한 단면도.
도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED를 도시한 사시도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED의 프레임부를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 LED를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 어셈블리와 반사지지부재 및 도광판 간의 구조를 일부 보여주는 평면도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 어셈블리와 반사지지부재 및 도광판에서의 광 경로를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 LED 어셈블리와 반사지지부 및 도광판 간의 구조를 일부 보여주는 평면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 대한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 대한 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 액정표시장치(100)는, 액정패널(110)과, 백라이트 유닛(120), 그리고 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 모듈화하기 위한 서포트메인(130)과 커버버툼(150)을 포함한다.

액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판(112, 114)으로 구성된다.

여기서, 도면상에 도시하지는 않았지만, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제1기판(112) 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결된다.

그리고 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제2기판(114) 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter)와, 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix), 그리고 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다. 여기서, 상기 투명 공통전극은 제1기판(112)에 형성될 수도 있다.

한편, 제1기판(112)과 제2기판(114) 각각의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 제1 및 제2편광판(119a, 119b)이 구비된다.

또한, 이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나 테이프케리어패키지(Tape Carrier Package:TCP)와 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(118)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 커버버툼(150) 배면으로 적절하게 젖혀 밀착된다.

이에 상술한 구조의 액정패널(110)은, 상기 인쇄회로기판(118)을 통해 전달되는 게이트구동회로의 온 또는 오프 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터 구동회로의 신호전압이 데이터라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.

이러한 액정패널(110)의 배면에는, 투과율의 차이를 화상으로 표시할 수 있도록 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.

백라이트 유닛(120)은 커버버툼(150)의 적어도 일 내측면을 따라 배치되는 광원과, 커버버툼(150) 상에 안착되는 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123)과, 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트들(121)을 포함한다.

상기 광원으로는 LED(160a)를 사용할 수 있는데, 다수의 LED(160a) 각각이 일정 간격 이격되어 LED인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB)(160b)에 장착됨으로써 LED 어셈블리(160)를 이룬다.

여기서, 상기 다수의 LED(160a) 각각은 이의 전면이 볼록렌즈 형상을 가지도록 형성됨으로써 빛을 보다 넓게 확산시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 다수의 LED(160a) 사이에는 도광판(123)의 입광면(123a)과의 일정간격을 유지시킴과 동시에 도광판(123) 내의 암부영역의 휘도를 향상시키기 위한 반사지지부재가 구비될 수 있다. 상기 LED(160a)와 반사지지부재의 구조에 대해서는 차후에 상세히 설명한다.

한편, 상기 LED인쇄회로기판(160b)은 방열기능을 구비한 메탈코어인쇄회로기판(Metal Core Printed Circuit Board)에 해당될 수 있으며, 이러한 메탈코어인쇄회로기판의 배면에는 방열판(미도시)이 구비되어 다수의 LED(160a) 각각으로부터 발생되는 열이 외부로 방출되도록 할 수 있다.

이러한 LED 어셈블리(160)는 접착 등의 방법으로 위치가 고정되어 다수의 LED(160a)로부터 출사되는 광이 도광판(123)의 입광면(123a)과 대면되도록 한다.

이에 따라, LED 어셈블리(160)의 다수의 LED(160a)로부터 출사되는 빛은 도광판(123)에서의 굴절 및 반사를 이용하여 간접적으로 액정패널(110)에 공급되게 된다.

반사판(125)은 사각판 형상으로 도광판(123)의 배면을 통과한 빛을 액정패널(110)쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.

도광판(123)은 다수의 LED(160a) 각각으로부터 출사된 빛을 도광하여 보다 고품질의 면광원으로 구현하는 역할을 한다.

이를 위한 도광판(123)은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate: PMMA) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 폴리스틸렌(polystyren: PS)이 혼합된 폴리메타크릴스틸렌(polymethacrylstyrene: MS) 수지로 이루어질 수 있다.

또한, 도광판(123)의 배면에는 빛을 가이드하기 위한 패턴이 형성될 수 있는데, 상기 패턴은 인쇄방식 또는 사출방식을 통해 음각 또는 양각의 형태로 형성될 수 있으며, 원형의 패턴(circular pattern), 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있다.

이러한 도광판(123)의 상부에 개재되는 다수의 광학시트들(121)은 도광판(123)에 의해 면광원으로 변환된 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사되도록 한다.

상기 다수의 광학시트들(121)은, 일예로 광을 확산시키는 확산시트와, 광을 집광시키는 프리즘시트 그리고 프리즘시트를 보호하고 광을 확산시키는 보조역할을 하는 보호시트로 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같은 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 서포트메인(130) 탑커버(140) 및 커버버툼(150)을 통해 모듈화된다.

서포트메인(130)은 사각테 형상으로, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 둘러 감싸는 수직부(132)와, 수직부(132)의 내측에서 연장되어 액정패널(110)의 배면 가장자리를 지지하면서 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 구분하는 수평부(134)로 이루어진다.

탑커버(140)는 액정패널(110)의 전면 가장자리와 서포트메인(130)의 측면 일부를 덮도록 단면이 ㄱ형태로 절곡된 사각테 형상으로 전면이 개구되어 액정패널(110)에서 구현되는 화상이 표시될 수 있도록 한다.

그리고, 백라이트 유닛(120)이 안착되어 액정표시장치(100) 전체 기구물의 기초가 되는 커버버툼(150)은 사각판 형상의 바닥부(152)와, 바닥부(152)에 수직하게 연결되는 측면부(154)로 이루어진다.

이러한 커버버툼(150)의 바닥부(152)는 백라이트 유닛(120)의 배면을 덮으며 이와 밀착되고, 커버버툼(150)의 적어도 일 측면부(154) 내면을 따라서는 LED 어셈블리(미도시)가 배치된다.

이에 따라, 전술한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 가장자리가 사각테 형상의 서포트메인(130)으로 둘려진 상태로, 액정패널(110) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(140) 그리고 백라이트 유닛(120) 배면을 덮는 커버버툼(150)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(130)을 매개로 일체화되어 모듈화된다.

이와 같이 모듈화됨에 따라 백라이트 유닛(120)의 다수의 LED(160a) 각각으로부터 출사된 빛은 도광판(123)의 내부로 입사된 후, 그 내부에서 액정패널(110)을 향해 굴절되며, 반사판(125)에 의해 반사된 빛과 함께 다수의 광학시트들(121)을 통과하는 동안 보다 균일한 고품위의 면광원으로 가공되어 액정패널(110)로 공급된다.

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.

도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED를 도시한 단면도이고, 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED를 도시한 사시도이며, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED의 프레임부를 도시한 도면이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, LED(160a)는 프레임부(162)와, 프레임부(162) 상에 안착되는 발광부(164)로 구성된다.

상기 프레임부(162)는 발광부(164)로부터 출사된 광을 가이드하며, 발광부(164)와 연결되며 외부전원과 연결되기 위한 리드부(미도시)를 기구적으로 지지하는 역할을 한다.

이러한 프레임부(162)는 사각판 형상의 평평한 저면부(162a)와 저면부(162a)에 수직하게 연결되는 네 측벽부(162b)로 이루어질 수 있다.

이때 프레임부(162)의 네 측벽부(162b)는 동일한 두께로 형성될 수도 있지만, 도 6a에 도시된 바와 같이 저면부(262a)로 갈수록 두께가 두꺼워짐으로써 내측에 경사면(s)이 형성되도록 구성될 수도 있다. 이럴 경우, 발광부(164)의 LED칩(164a)으로부터 출사된 빛이 측벽부(262b)의 내측 경사면(s)를 통해 전면쪽으로 보다 많이 반사 및 굴절됨으로써 보다 많이 빛이 출사될 수 있게 된다.

한편 도 6b에 도시된 바와 같이 프레임부(362)는 평평한 저면부(362a)와 저면부(362a)에 수직하게 연결되되, 서로 마주보는 두 개의 측벽부(362b)로만 이루어질 수 있다. 이때, 서로 마주보는 두 개의 측벽부(362b)는 동일한 두께를 가지도록 형성되거나, 또는 저면부(362a)로 갈수록 두꺼운 두께를 가지도록 형성되어 내측에 경사면이 형성되도록 할 수 있다.

이와 같은 프레임부(162, 262, 362)는 열 방출이 용이한 재질로 이루어져 발광부(164)에서 발생된 열이 보다 쉽게 외부로 방출되도록 할 수 있다.

또한 프레임부(162, 262, 362)의 내면, 특히 저면부(162a, 262a, 362a)의 전면에는 구리 또는 은과 같은 금속재료가 코팅됨으로써 저면부(162a, 262a, 362a)의 전면을 향하는 빛을 상부의 출사방향으로 반사시킬 수 있다. 이를 통해 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

발광부(164)는 프레임부(162) 상에 안착되며, 백색 빛을 출사시키는 LED칩(164a)과 형광체(P)를 포함하여 LED칩(164a)을 둘러싸는 봉지부재(164b)로 이루어진다.

상기 봉지부재(164b)는 투명 수지와 같은 투광성 물질로 이루어지며, 내부에는 형광체(P)를 포함한다.

이러한 봉지부재(164b)는 몰딩재(투광성 물질)의 주입 및 경화를 통해 상부단면이 볼록렌즈 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는데, 이때 단면 형상이 볼록렌즈 형상을 가짐에 따라 프레임부(162)의 외부로 돌출될 수 있다.

한편 도 6b에 도시된 바와 같이, 프레임부(362)의 두 측벽부(362b)가 생략된 경우에는 몰딩재의 점도를 조절함으로써 프레임부(362)에 몰딩재를 주입 및 경화하여 봉지부재(164b)를 형성할 수 있다. 이와 같이 프레임부(362)가 형성될 경우 LED칩(164a)으로부터 출사된 빛은 측벽부가 생략된 측면부분을 통해서도 출사될 수 있게 된다.

또한, 봉지부재(164b)의 상부면, 즉 상부면의 외면 또는 내면에는 변색방지를 위해 자외선 차단 기능을 가지는 자외선 차단물질이 코팅될 수 있다. 또는 봉지부재(164b)를 형성할 시에 자외선 차단물질을 포함시킨 상태로 봉지부재(164b)를 형성함으로써 변색을 방지할 수도 있다.

이와 같은 구조를 가지는 LED(160a)의 LED칩(164a)으로부터 출사된 광은 고반사 금속재질로 코팅된 프레임부(162)와 상부 단면이 볼록렌즈 형상을 가지는 봉지부재(164b)를 통해 외부로 굴절되어 LED(160a) 외부로 출사됨으로써 고휘도로 발현될 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 LED를 도시한 사시도로, 발광부의 봉지부재 형상을 제외한 구성은 도 5a와 동일하므로 동일 구성에 동일 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 7에 도시된 바와 같이, LED(260a)는 프레임부(162)와, 프레임부(162) 상에 안착되는 발광부로 구성된다.

여기서, 발광부는 LED칩과, 적어도 두 개의 볼록렌즈, 일예로 제 1 및 제2볼록렌즈(264b1, 264b2)가 배열된 형상을 상부에 가지는 봉재부재(264b)를 포함하여, LED칩으로부터 출사된 광을 보다 넓게 분산 및 확산시키는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, LED(260a)의 LED칩으로부터 출사된 광은 고반사 금속재질로 코팅된 프레임부(162)와 봉지부재(264b) 상부의 제1볼록렌즈(264b1)와 제2볼록렌즈(264b2) 각각을 통해 분산 및 확산되며 보다 넓게 퍼질 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 어셈블리와 반사지지부재 및도광판 간의 구조를 일부 보여주는 평면도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 어셈블리와 반사지지부재 및 도광판에서의 광 경로를 설명하기 위한 도면이다. 여기서 LED 어셈블리의 LED로는 도 5a, 도 5b, 도 6a, 도 6b 및 도 7을 통해 설명한 LED를 모두 적용할 수 있으나 대표적으로 도 5a의 LED를 도시하여 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, LED 어셈블리(160)의 다수의 LED(160a)는 도광판(123)의 입광면(123a)과 마주 대하도록 배치된다.

또한, 다수의 LED(160a) 사이에는 다수의 LED(160a)와 도광판(123) 입광면(123a)과의 간격을 일정하게 유지시킴과 동시에 도광판(123) 내의 암부영역의 휘도를 향상시키기 위한 반사지지부재(170)가 구비된다. 상기 도광판(123)의 암부영역은 다수의 LED(160a) 각각으로부터 출사된 빛이 도달되지 않는 영역으로, 다수의 LED(160a) 사이에 대응되는 부분이다.

이러한 반사지지부재(170)의 일면은 LED인쇄회로기판(160b)과 밀착되어 접촉되고, 일면과 마주보는 타면은 도광판(123)의 입광면(123a)과 밀착되어 접촉된다.

이와 같은 반사지지부재(170)는 다수의 LED(160a) 간의 사이에 각각 배치되도록 다수 구비됨으로써 다수의 LED(160a)를 도광판(123)으로부터 보호하며 도광판(123) 내에 입사된 빛 중 입광면(123a)을 향하는 일부 빛을 도광판(123) 내부로 반사시키며 휘도를 향상시킬 수 있다.

또는, 반사지지부재(170)는 하나의 바(bar) 형태를 가질 수 있으며, 이 경우 다수의 LED(160a) 각각에 대응되어 다수의 LED(160a) 각각이 통과할 수 있는 다수의 관통홀을 포함한다. 이에 따라, LED 어셈블리(160)의 다수의 LED(160a)는 다수의 관통홀을 통해 통과하여 노출된다.

이러한 반사지지부재(170)는 백색 또는 은색을 가지며, 광 반사효율이 우수하며 열전도율이 상대적으로 높은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 등의 금속 또는 흑연(graphite)재질로 이루어질 수 있다.

한편, 측벽부(도 6b의 362b)가 서로 마주보는 두 개로 구성된 프레임부(도 6b의 362)를 포함한 LED(160a)가 다수 적용되고, 이러한 각 LED(160a)의 봉지부재(도 5a의 164b)와 마주하도록 반사지지부재(170)가 배치될 경우 휘도를 보다 향상시킬 수 있게 된다.

이를 도 9를 참조하여 상세히 설명하면, 다수의 LED(160a) 각각으로부터 출사된 빛은 도광판(123)의 입광면(123a)을 통해 도광판(123) 내로 입사되는 제1빛(L1)과 측면의 반사지지부재(170)를 향하며 상기 반사지지부재(170)에 의해 반사되는 제2빛(L4)으로 나누어진다.

여기서 제1빛(L1)은 도광판(123)의 입광면(123a)을 통해 입사되어 도광판(123) 내부를 굴절 및 반사하며 진행하는데, 이때 제1빛(L1) 중 일부 빛인 제3빛(L2)은 입광면(123a)을 향하는 방향으로 반사된다. 이러한 제3빛(L2)은 반사지지부재(170)에 의해 다시 도광판(123) 내부로 반사(L3)됨으로써 도광판(123)의 암부영역의 휘도가 향상되게 된다. 이를 통해 화면이 부분적으로 얼룩지는 핫스팟 현상을 방지하며 균일한 고휘도의 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 LED 어셈블리와 반사지지부재 및 도광판 간의 구조를 일부 보여주는 평면도로, 반사지지부재를 제외한 구성은 도 9와 동일하므로 동일 구성에 동일 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 10에 도시된 바와 같이, LED 어셈블리(160)의 다수의 LED(160a)는 도광판(123)의 입광면(123a)과 마주 대하도록 배치되고, 다수의 LED(160a) 사이에는 반사지지부재(270)가 구비된다.

여기서 상기 반사지지부재(270)는, 도 9와 마찬가지로 다수 개로 구비되거나 또는 다수의 관통홀을 포함하는 바 형상일 수 있다.

이러한 반사지지부재(270)는 전면에 빛을 보다 확산 및 산란시키기 위한 확산패턴(272)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 확산패턴(272)은 외부로 돌출된 다수의 반원 또는 반타원의 볼록렌즈가 열을 지어 규칙적 또는 불규칙적으로 배열될 수 있다. 또한 확산패턴(272)은 반원 또는 반타원의 볼록렌즈가 가장 바람직하지만, 이에 한정되지 않고 산과 골이 반복되는 프리즘패턴과 같은 다양한 형상의 패턴일 수 있다.

이에 따라, 반사지지부재(270)의 일면은 LED인쇄회로기판(160b)과 밀착되어 접촉되고, 일면과 마주보며 확산패턴(272)이 형성된 타면(전면)은 도광판(123)의 입광면(123a)과 밀착되어 접촉될 수 있다.

이와 같이 확산패턴(272)을 구비한 반사지지부재(270)를 적용함으로써 도광판 내에서 도광판(123)의 입광면(123a)을 향하는 빛이 확산패턴(272)에 의해 보다 많이 확산되며 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

이러한 반사지지부재(270)는, 도 9와 마찬가지로 백색 또는 은색을 가지며, 광 반사효율이 우수하며 열전도율이 상대적으로 높은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 등의 금속 또는 흑연(graphite)재질로 이루어질 수 있는데, 이때 내부에 포함되는 공극 또는 필러(filler)의 함유비를 조절하여 반사율을 조절할 수 있다. 일예로, 공극 또는 필러(filler)의 함유비를 높여 밀집도를 높임으로써 산란율을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따라 봉지부재의 상부 단면이 볼록렌즈 형상을 가지도록 제작된 LED와, 다수의 LED와 도광판의 입광면 사이에 위치되는 반사지지부재를 구비함으로써 광 효율을 배가시켜 전체 휘도를 향상시키며, LED의 개수를 줄일 수 있게 된다. 이로 인해 부품비용을 절감하며 액정표시장치의 전체 제작비용을 절감할 수 있게 된다.

한편 본 발명에 따른 LED는 직하형 액정표시장치에도 적용할 수 있다.

즉, 전술한 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.

100: 액정표시장치 110: 액정패널
120: 백라이트 유닛 121: 다수의 광학시트들
123: 도광판 125: 반사판
160: LED 어셈블리 160a: LED
160b: LED인쇄회로기판 162: 프레임부
164: 발광부 170, 270: 반사지지부재
272: 확산패턴

Claims

액정패널과;
다수의 LED가 인쇄회로기판에 장착된 상태인 LED 어셈블리를 포함하여 상기 액정패널의 배면에 구비되는 백라이트 유닛을 포함하고,
상기 다수의 LED 각각은
LED칩과 상기 LED칩을 둘러싸며 단면이 볼록렌즈 형상을 가지도록 형성되는 봉지부재로 이루어진 발광부와, 상기 LED칩이 실장되는 저면부와, 상기 저면부에 수직하게 연결되며 상기 봉지부재의 측면을 감싸는 측벽부로 구성된 프레임부를 포함하는 액정표시장치.
제 1항에 있어서,
상기 백라이트 유닛은
상기 다수의 LED와 적어도 일 측면이 대면되도록 배치되는 도광판을 포함하고,
상기 다수의 LED 사이에는 빛을 도광판 내부로 가이드하며, 상기 다수의 LED와 상기 도광판의 적어도 일 측면 간의 간격을 일정하게 유지시켜주기 위한 반사지지부재가 구비되는 액정표시장치.
제 1항에 있어서,
상기 백라이트 유닛은
상기 다수의 LED와 적어도 일 측면이 대면되도록 배치되는 도광판을 포함하고,
상기 다수의 LED 각각이 통과할 수 있는 다수의 관통홀을 포함하여 인쇄회로기판과 도광판의 적어도 일 측면 사이에 구비되어 빛을 도광판 내부로 가이드하며, 상기 다수의 LED와 상기 도광판의 적어도 일 측면 간의 간격을 일정하게 유지시켜주기 위한 반사지지부재를 포함하는 액정표시장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 반사지지부재에는 상기 도광판의 적어도 일 측면을 향하는 빛을 상기 도광판의 내부로 반사 및 확산시키기 위한 확산패턴이 형성된 액정표시장치.
제 1항에 있어서,
상기 프레임부의 측벽부는
서로 마주보는 두 개의 측벽부인 액정표시장치.
LED칩과 상기 LED칩을 둘러싸는 봉지부재로 이루어진 발광부와;
상기 LED칩이 실장되는 저면부와, 상기 저면부에 수직하게 연결되며 상기 봉지부재의 측면을 감싸는 측벽부로 구성된 프레임부를 포함하고,
상기 봉지부재는
상부 단면이 하나 이상의 볼록렌즈 형상을 가지도록 형성되는 LED.
제 1항에 있어서,
상기 봉지부재에는 자외선 차단물질이 포함되거나, 또는 상기 봉지부재의 상부면에는 자외선 차단물질이 코팅된 LED.
제 1항에 있어서,
상기 프레임부의 전면에는
빛을 반사시키기 위한 금속재료가 코팅된 LED.