KR101227406B1 - LED back-light and liquid crystal display device using thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED 백라이트 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 LED 클러스터를 이용해서 보다 균일한 고품위의 백색광을 구현할 수 있는 LED 백라이트 그리고 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to an LED backlight and a liquid crystal display using the same. More particularly, the present invention relates to an LED backlight and a liquid crystal display using the same.
구체적으로 본 발명은 리드기판과, 상기 리드기판에 탑재된 LED 칩 어레이와, 상기 LED 칩 어레이를 덮는 렌즈로 이루어진 LED 클러스터와; 상기 LED 클러스터를 지지 및 회전시키는 구동수단과; 상기 LED 칩 어레이의 작동전류를 공급하는 전류공급수단을 포함하는 LED 백라이트 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공한다.Specifically, the present invention provides an LED cluster comprising a lead substrate, an LED chip array mounted on the lead substrate, and a lens covering the LED chip array; Driving means for supporting and rotating the LED cluster; The present invention provides an LED backlight including a current supply means for supplying an operating current of the LED chip array and a liquid crystal display using the same.
그 결과 본 발명에 따른 LED 백라이트의 LED 클러스터는 회전혼합에 의한 자체적인 백색광을 발하므로 색섞임 특성이 크게 개선된 효과를 나타낸다.As a result, since the LED cluster of the LED backlight according to the present invention emits its own white light by rotation mixing, the color mixing characteristic is greatly improved.
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 분해사시도.1 is a schematic exploded perspective view of a general liquid crystal display.
도 2는 일반적인 LED 클러스터의 사시도.2 is a perspective view of a typical LED cluster.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 분해사시도.3 is a schematic exploded perspective view of a liquid crystal display according to the present invention.
도 4는 도 3의 A 부분에 대한 부분확대도.4 is an enlarged view of a portion A of FIG. 3;
도 5는 도 3의 V-V 선에 대한 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line V-V of FIG.
도 6은 본 발명에 따른 LED의 발광상태를 나타낸 모식도.Figure 6 is a schematic diagram showing the light emitting state of the LED according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
140 : LED 클러스터 142 : 리드기판140: LED cluster 142: lead substrate
144 : LED 칩 어레이 146 : 렌즈144: LED chip array 146: lens
150 : 구동수단 152 : 회전축150: driving means 152: rotating shaft
154 : 지지플레이트 156 : 관통공154: support plate 156: through hole
158 : 환형전극 160 : 전류공급수단158: annular electrode 160: current supply means
본 발명은 LED 백라이트(LED back-light) 및 이를 이용한 액정표시장치(liquid crystal display module)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 LED 클러스터(cluster)를 광원으로 이용하여 보다 균일한 고품위 백색광을 구현할 수 있는 LED 백라이트 그리고 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to an LED back light and a liquid crystal display module using the same. More specifically, the LED backlight may be used as a light source to realize more uniform high-quality white light. An LED backlight and a liquid crystal display using the same.
근래의 본격적인 정보화 시대에 발맞추어 전기적 신호에 의한 화상구현을 목적으로 하는 디스플레이(display) 분야 역시 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 특징을 보이는 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)로서 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display device : ELD), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.In line with the recent information age, the field of display for the purpose of realizing images by electric signals has also been rapidly developed, and the flat panel display device exhibiting thinness, light weight, and low power consumption in response to this trend. Liquid Crystal Display Device (LCD), Plasma Display Panel Device (PDP), Electroluminescence Display Device (ELD), Field Emission Display Device (FPD) FED) has been introduced to quickly replace the existing cathode ray tube (CRT).
이중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 노트북, 모니터, TV 등에 가장 활발하게 이용되는데, 이는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극(polarization)성질을 이용한 화상구현원리를 나타내는바, 잘 알려진 것처럼 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적이방성과 전기장에 의해 분자 배열방향이 변화되는 분극 성질을 나타낸다. 그리고 이를 이용한 액정표시장치는 나란한 두 기판 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수적인 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절해서 투과율 차이를 구현한다.Among them, the liquid crystal display device is excellent in moving image display and has a high contrast ratio, which is most actively used in notebooks, monitors, and TVs. It is used for the optical anisotropy and polarization properties of liquid crystals. As it is well known, the liquid crystal has a thin and long molecular structure, and has an optical anisotropy having an orientation in the array and a polarization property in which the molecular arrangement direction is changed by an electric field. In addition, the liquid crystal display device using the liquid crystal panel is an essential component of a liquid crystal panel, which is bonded between two side-by-side substrates through a liquid crystal layer. Implement
하지만 액정패널에는 자체 발광요소가 없는 관계로 투과율 차이를 외부로 투영시키기 위한 별도의 조광(照光)수단을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 백라이트(back light)가 마련되어 빛을 공급한다.However, since the liquid crystal panel does not have a self-luminous element, a separate dimming means is required for projecting a difference in transmittance to the outside. A backlight is provided on the back of the liquid crystal panel to provide light.
이때 일반적인 액정표시장치용 백라이트는 빛을 발하는 광원의 위치에 따라 측광형(side light type)과 직하형(direct type)으로 구분될 수 있고, 전자의 측광형은 액정패널의 후방 적어도 일 측에 위치한 광원의 빛을 별도의 도광판(Light Guided Panel : LGP)으로 굴절시켜 액정패널로 공급하는 반면, 후자의 직하형은 액정패널 배면에 복수의 광원을 직접 대면 배치시켜 빛을 공급한다. 또한 백라이트의 광원으로는 전통적으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)나 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL)와 같은 선형의 수은방전램프가 주로 활용되었지만, 요사이 유독성의 수은(Ag) 사용을 지양하면서 색 재현성과 휘도 향상의 효과를 얻고자 LED(Light Emitting Diode)를 사용하는 사례가 늘고 있으며, 이 같이 LED를 광원으로 채택한 백라이트를 특히 'LED 백라이트'라 한다.In this case, a backlight for a general liquid crystal display device may be classified into a side light type and a direct type according to a position of a light source emitting light, and the former light metering type is located at at least one side of the rear of the liquid crystal panel. The light of the light source is refracted by a separate light guide panel (LGP) to be supplied to the liquid crystal panel, while the latter type directly underneath the liquid crystal panel provides a light source by directly placing a plurality of light sources. In addition, linear mercury discharge lamps such as Cold Cathode Fluorescent Lamps (CCFLs) and External Electrode Fluorescent Lamps (EEFLs) have traditionally been used as the light source for backlights, but they are toxic mercury The use of LEDs (Light Emitting Diodes) is increasing in order to avoid the use of Ag, and to achieve the effect of improving color reproduction and brightness, and the backlight adopting LED as a light source is called 'LED backlight'.
첨부된 도 1은 일반적인 직하형 LED 백라이트(20)를 이용한 액정표시장치의 개략적인 분해사시도로서, 액정패널(10) 및 이의 배면에 마련된 LED 백라이트(20) 가 나타나 있다.1 is a schematic exploded perspective view of a liquid crystal display device using a general direct-
이중 액정패널(10)은 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(2,4)으로 이루어지고, LED 백라이트(20)는 액정패널(10)의 후방 임의의 일 평면상에 배열된 복수개의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB, 22) 및 이들 각각에 실장된 다수의 LED(24)를 필수구성 요소로 한다.The dual
한편, 일반적인 액정표시장치에는 액정패널(10) 및 LED 백라이트(20)의 일체화를 위해 여러 가지 기계적 수단이 동원되며, 세부적으로는 상하로 포개어진 액정패널(10)과 LED 백라이트(20) 가장자리를 테두리하는 서포트메인(support main : 미도시)과, LED 백라이트(20)의 배면을 덮는 바닥면 역할의 커버버툼(cover bottom : 30) 그리고 액정패널(10)의 전면 가장자리를 테두리하며 서포트메인을 매개로 커버버툼(30)과 조립되는 탑커버(top cover : 미도시) 등이 사용되며, 이 경우 복수개의 인쇄회로기판(22)은, 도면에 나타난 것처럼, 커버버툼(30) 내면을 따라 일정간격을 유지하는 스트라이프(stripe) 형태로 고정되고, 액정패널(10)과 LED(24) 사이에 개재된 복수 매의 광학시트(26) 또한 LED 백라이트(20)의 구성요소를 이룬다.On the other hand, in the general liquid crystal display device various mechanical means for the integration of the
그 결과 LED(24)로부터 출사된 빛은 광학시트(26)를 통과하는 동안 보다 균일하게 가공되어 액정패널(10)로 공급된다.As a result, the light emitted from the
이때 일반적인 LED 백라이트(20)에서 빛을 발하는 광원 역할을 담당하는 다수의 LED(24)는 R(red), G(green), B(blue) 컬러광을 각각 발하는 RGB LED(24)를 소정 규칙에 따라 배열한 후 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임(color mixing)에 의 한 백색광을 구현하며, RGB LED(24) 각각은 전자(electron)의 에너지밴드갭(energy band gap) 차이에 의한 RGB 컬러광을 발하도록 p형 반도체와 n형 반도체의 접합으로 이루어진 화합물 반도체인 LED 칩을 리드기판 상에 탑재시킨 후 렌즈로 덮은 형태를 나타낸다.In this case, a plurality of
하지만 이상에서 살펴본 일반적인 LED 백라이트(20)는 몇 가지 문제점이 나타내는데, 그 중 하나로써 RGB LED(24) 각각으로부터 출사된 RGB 컬러광의 색 섞임이 충분치 못하여 액정패널(10)의 표시화상에 RGB 중 하나 이상의 컬러광이 독립적으로 반영되는 현상이 나타난다. 다시 말해 일반적인 LED 백라이트(20)는 RGB LED(24) 각각으로부터 출사된 RGB 컬러광의 색섞임에 의한 백색광 구현을 그 역할로 하는바, 무엇보다도 RGB 컬러광의 완전한 색섞임이 중요시되지만, 이에 불구하고 여전히 RGB 컬러광의 색섞임이 충분치 못한 현상이 나타나 표시화상의 색균일도(color uniformity)를 저하시키는 단점을 보인다.However, the above-described
이로 인해 유독성의 수은(Ag)을 사용하지 않고 낮은 소비전력으로도 높은 색 재현성 및 휘도를 나타내는 장점에도 불구하고 고품위 백색광 구현의 측면에서 형광램프와 비교하면 아직 개선될 여지가 많은 것으로 지적되고 있다.As a result, despite the merits of high color reproducibility and brightness even at low power consumption without using toxic mercury (Ag), it is pointed out that there is still much improvement in comparison with fluorescent lamps in terms of high quality white light.
또한 일반적인 LED 백라이트(20)는 LED(24)로부터 출사된 점광원을 최대한 면광원 형태로 분산시키기 위해 복수장의 광학시트(26)를 동원하지만, 이의 광분산 효율이 목적하는 정도에 미치지 못하고 있는 실정이며, 이로 인해 LED(24)로부터 출사된 점광원이 액정패널(10)에 반영되어 표시화면을 얼룩지게 하는 휘도 불균일 현상이 나타난다.In addition, the
이때, 앞서 살펴본 두 가지 문제점, 즉 RGB 컬러광의 색섞임 부족으로 인한 색 균일도 저하와 광 분산 효율 저하에 따른 휘도 불균일 현상은 LED(24)와 액정패널(10)의 사이 간격을 증가시킬 경우에 다소 완화되는 경향을 보이지만, 이는 소비자의 요구인 제품 박형화에 정면으로 위배되는 결과를 낳아 상품 경쟁력을 크게 떨어뜨리게 된다. 이에 또 다른 방법으로서 LED(24)와 광학시트(26) 사이로 별도의 투명윈도우를 개재하고, 반사효율이 큰 시트(sheet) 재질의 원형 반사스폿(reflect spot)을 LED(24)와 일대일 대응되게 투명윈도우 일면에 부착시킴으로서 LED(24) 각각으로부터 출사된 점 광원을 인위적으로 반사 및 분산시키는 방안이 소개되기도 하였지만, 투명윈도우를 비롯한 반사스폿 등의 추가적인 구성요소가 동원되므로 제조공정 및 제조비용 상승의 문제점을 수반하며, 투명윈도우의 실장영역을 확보하기 위해 제품두께가 증가되는 단점을 나타낸다.At this time, the two problems described above, that is, the color unevenness due to the lack of color mixing of the RGB color light and the luminance unevenness caused by the light scattering efficiency are slightly increased when the distance between the
이에 따라 RGB LED(24)를 대신해서 LED 클러스터(cluster)를 인쇄회로기판(22) 상에 탑재하는 방법이 소개되기도 하였는데, 도면과 함께 살펴보면, 첨부된 도 2는 일반적인 LED 클러스터(40) 단품에 대한 사시도로서, 리드기판(42) 상의 일정면적 내에 RGB 컬러광을 각각 발하는 복수개의 RGB LED 칩(44)을 근접 탑재시킨 후 렌즈(46)로 덮은 형태를 나타내며, 이중 복수개의 RGB LED 칩(24)은 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수 있는 소정 조합의 어레이(array)를 이룬다. 다시 말해, 일반적인 LED 클러스터(40)는 색섞임에 의한 백색광 구현이 가능한 RGB LED 칩(44)의 조합을 단일제품으로 규격화한 형태를 나타내며, RGB LED 칩(44)의 근접 배치에 따른 RGB 컬러광의 중첩정도를 증가시켜 색섞임을 가중시키는 원리이다.Accordingly, a method of mounting an LED cluster on the printed
하지만, 이러한 LED 클러스터(40)는 엄밀하게 살펴보면 자체적인 백색광 구현과는 거리가 있고, 때문에 LED 클러스터(40)를 사용하여도 여전히 LED 백라이트 내에 RGB 컬러광의 색섞임 공간확보의 문제 내지는 반사스폿이 부착된 별도의 투명윈도우를 사용하는 등의 추가노력이 요구되며, 이에 따라 제품 박형화에 대한 한계와 제조공정 및 제조비용 상승의 단점을 나타낸다.However, these
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, RGB 컬러광을 이용하여 백색광을 구현하는 LED 백라이트로서, LED 클러스터를 활용해서 보다 균일한 고품위의 백색광을 구현하는데 그 목적이 있으며, 이에 수반될 수 있는 여러 가지 문제점을 해소 가능한 LED 백라이트 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and as an LED backlight for implementing white light using RGB color light, the object of the present invention is to implement a more uniform high-quality white light using the LED cluster, It is an object of the present invention to provide an LED backlight and a liquid crystal display device using the same, which can solve various problems that may be involved.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 리드기판과, 상기 리드기판에 탑재된 LED 칩 어레이와, 상기 LED 칩 어레이를 덮는 렌즈로 이루어진 LED 클러스터와; 상기 LED 클러스터를 지지 및 회전시키는 구동수단과; 상기 LED 칩 어레이의 작동전류를 공급하는 전류공급수단을 포함하는 LED 백라이트를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an LED cluster comprising a lead substrate, an LED chip array mounted on the lead substrate, and a lens covering the LED chip array; Driving means for supporting and rotating the LED cluster; It provides an LED backlight including a current supply means for supplying an operating current of the LED chip array.
이때 상기 LED 칩 어레이는, 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수 있도록 R(Red), G(Green), B(Blue) 컬러광을 각각 발하는 RGB LED 칩의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하고, 상기 구동수단은, 상기 리드기판 배면으로부터 하방 돌출되며 자성을 띤 회전축과; 상기 회전축이 관통 삽입되는 관통공이 투공되어 상기 리드기판이 안착되는 지지플레이트와; 상기 회전축 외면을 두르도록 상기 관통공 내면을 따라 구비되며 교류전류가 인가되는 환형전극을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 전류인가수단은, 상기 회전축에 접촉되어 상기 작동전류를 공급하는 브러쉬전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the LED chip array, characterized in that the combination of the RGB LED chip that emits R (Red), G (Green), B (Blue) color light so as to implement the white light by color mixing, the driving means Silver and the rotating shaft protruding downward from the rear surface of the lead substrate; A support plate through which the through hole into which the rotary shaft is inserted is perforated to seat the lead substrate; And an annular electrode provided along the inner surface of the through hole so as to surround the outer surface of the rotating shaft and to which an alternating current is applied, wherein the current applying means includes a brush electrode contacting the rotating shaft to supply the operating current. Characterized in that.
그리고 이 경우 상기 회전축은 상기 작동전류에 의해 자성을 띠는 전자석인 것을 특징으로 하며, 아울러 상기 LED 클러스터가 상면으로부터 노출되도록 상기 LED 클러스터와 일대일 대응된 관통홀이 투공된 상태로 상기 지지플레이트를 덮는 반사시트와; 상기 LED 클러스터 상부로 일정간격 이격 배치된 복수매의 광학시트를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 이때 상기 반사시트와 상기 광학시트 사이로 개재되며, 일면에 상기 LED 클러스터와 일대일 대응되는 반사스폿이 부착된 투명윈도우를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the rotating shaft is characterized in that the electromagnet is magnetized by the operating current, and also covering the support plate in a through hole corresponding to the LED cluster and one-to-one corresponding to the LED cluster is exposed from the upper surface. A reflective sheet; It characterized in that it further comprises a plurality of optical sheets arranged at a predetermined interval spaced above the LED cluster. In addition, the transparent sheet is interposed between the reflective sheet and the optical sheet, and a reflective window having a one-to-one correspondence with the LED cluster on one surface.
더불어 본 발명은 상기에 기재된 LED 백라이트를 이용한 액정표시장치로서, 상기 광학시트 전면으로 안착되는 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a liquid crystal display device using the LED backlight described above, comprising a liquid crystal panel seated on the front of the optical sheet.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 분해사시도로서, 액정패널(110) 및 이의 배면에 마련된 LED 백라이트(130)를 주요 구성으로 한다.3 is an exploded perspective view schematically showing a liquid crystal display according to the present invention, and has a main configuration of the
이때 상하로 포개어진 액정패널(110)과 LED 백라이트(130) 가장자리는 사각테 형상의 서포트메인에 의해 테두리되고, LED 백라이트(130) 배면을 덮는 바닥면 역할의 커버버툼(190)과 액정패널(110)의 전면 가장자리를 테두리하는 탑커버가 서포트메인을 매개로 상호 결합되어 전체를 일체화시킬 수 있는바, 도면에는 편의상 커버버툼(190) 만이 나타나 있다.At this time, the top and bottom of the
그리고 이중 액정패널(110)은 화상구현을 위한 투과율 차이를 나타내는 부분으로서 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112,114)으로 이루어지며, 능동행렬방식(active matrix type)이라는 전제 하에, 비록 명확하게 나타나지는 않았지만, 통상적으로 하부기판 또는 어레이기판(array substrate)이라 불리는 제 1 기판(112) 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차해서 화소(pixel)를 정의하고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 실장된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결될 수 있다.In addition, the dual
또한 상부기판 또는 컬러필터기판(color filter substrate)이라 불리는 제 2 기판(114) 내면에는 각 화소에 대응되며 특정 컬러를 나타내는 컬러필터, 일례로 RGB 컬러필터(RGB color filter)와, 이들 각각을 테두리해서 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 격자형상의 블랙매트릭스(black matrix)와, 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련될 수 있다.An inner surface of the
그리고 이러한 액정패널(110) 적어도 일 가장자리를 따라서는 TCP등을 매개로 액정패널 구동회로가 연결되며, 이는 게이트라인으로 박막트랜지스터의 온/오프(on/off) 신호인 게이트신호를 스캔(scan) 전달하는 게이트구동회로(116) 그리고 데이터라인으로 데이터신호를 전달하는 데이터구동회로(118)로 구분되어 액정패널(110)의 인접한 두 가장자리에 위치할 수 있다.The liquid crystal panel driving circuit is connected to at least one edge of the
이에 따라 액정패널(110)은 게이트라인으로 스캔 전달되는 게이트구동회로(116)의 게이트신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터드라이버(118)를 통해 공급되는 데이터라인의 데이터신호가 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소 및 공통전극 사이의 상하 전기장에 의해 액정분자의 배열방향을 변화되어 투과율의 차이를 나타낸다.Accordingly, the
다음으로, 액정패널(110)이 나타내는 투과율 차이를 외부로 투영시킬 수 있도록 액정패널(110) 배면에는 본 발명에 따른 LED 백라이트(130)가 마련되어 빛을 공급한다.Next, the
이때 본 발명에 따른 LED 백라이트(130)는 빛을 발하는 광원으로서 복수개의 LED 클러스터(140)를 사용하며, 특히 이들 LED 클러스터(140) 각각을 회전시켜 회전혼합에 의한 백색광을 구현하는 것을 특징으로 한다.At this time, the
좀더 구체적으로, 첨부된 도 4는 도 3의 원내 A 부분에 대한 확대 사시도이고, 도 5는 도 3의 V-V 선에 대한 단면도로서, 이들을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 LED 백라이트(130)는 복수개의 LED 클러스터(140)와, 이들 각각을 지지 및 회전시키는 구동수단(150) 그리고 LED 클러스터(140)의 발광을 위한 작동전류를 공급하는 전류공급수단(160)을 포함한다.More specifically, Figure 4 is an enlarged perspective view of the circle A portion of Figure 3, Figure 5 is a cross-sectional view of the VV line of Figure 3, referring to them together,
각각을 살펴보면, 먼저 LED 클러스터(140)는 일반적인 경우와 유사하게 리드기판(142) 및 이에 탑재된 LED 칩 어레이(144) 그리고 이들 LED 칩 어레이(144)를 덮는 렌즈(146)로 이루어진다. 이중 리드기판(142)은 LED 칩 어레이(144)의 실장공간으로서 방열(放熱)기능이 겸비될 수 있고, 리드기판(142)에 탑재된 LED 칩 어레이(144)는 각각 p형 반도체와 n형 반도체 접합으로 이루어진 화합물 반도체로서 p 및/또는 n형 반도체물질의 종류에 따라 R, G, B 컬러광을 각각 발하는 RGB LED 칩이 소정 조합을 이루고 있다.Looking at each, first, the
이에 따라 LED 칩 어레이(144)는 색섞임에 의한 백색광을 구현하며, 그 몇 가지 예를 컬러의 약자로 표시하면 RGB, GRBG, RGGB, GRBGR 등이 가능하고, 그 외에도 회전혼합에 의해 백색광을 나타낼 수 있는 모든 조합이 가능하다. 이때 회전혼합이란 계시가법혼합의 일종으로 하나의 평면에 두 개 이상의 컬러를 배열한 후 회전시키면 이들 색이 혼합되어 보이는 현상을 일컫으며, 맥스웰의 회전판이라고도 불리는 색팽이 내지는 완구류의 바람개비 등에서 쉽게 볼 수 있는 현상이다.Accordingly, the
그리고 이들 LED 칩 어레이(144)를 덮는 렌즈(146)는 LED 칩 어레이(144) 각각으로부터 발생된 빛의 방사각을 제어하며, 구면 유형별로 방사각 140°정도를 나타내는 돔 형상의 하이-돔 에미터(high dome Emitter) 타입, 방사각 110°정도를 나타내며 하이-돔 에미터 타입에 비해 낮은 돔 형상을 나타내는 로우-돔 에미터(Low Dome Emitter) 타입 또는 도면에 나타낸 것처럼 빛의 방사각을 높이기 위해 크라운(crown) 형상으로 이루어져 200°정도의 방사각을 나타내는 사이드 에미터(Side Emitter) 타입 등 목적에 따라서 그 형태는 자유로울 수 있다.In addition, the
그리고 이러한 LED 클러스터(140) 각각은 구동수단(150)에 의해 리드기판(142)의 중심을 기준으로 회전하며, 이를 위한 구동수단(150)은 LED 칩 어레 이(144)와 전기적으로 연결된 상태로 리드기판(142) 배면으로부터 하방 돌출된 회전축(152)과, LED 클러스터(140) 각각의 회전축(152)이 유격있게 삽입되도록 동수(同數)의 관통공(156)이 투공된 절연체의 지지플레이트(154) 그리고 지지플레이트(154)의 관통공(156) 내면을 따라 구비되어 회전축(152)의 삽입 시 이의 외면을 일정간격을 유지한채 두르는 환형전극(158)을 포함한다.Each of the
아울러 LED 칩 어레이(140)의 발광에 필요한 전류를 공급하는 전류공급수단(160)은 회전축(152) 일단에 접촉된 브러쉬전극(160)을 포함하며, 환형전극(158)으로는 교류전류가 인가되고, 브러쉬전극(160)으로는 LED 칩 어레이(144)의 발광을 위한 직류전류가 인가되며, 회전축(152)은 자성을 나타내는바, 브러쉬전극(160)의 직류전류에 의해 LED 칩 어레이(144)는 빛을 발함과 동시에 환형전극(158)으로 인가되는 교류전류에 의해 회전축(152)과 환형전극(158) 사이로는 플래밍왼손법칙에 따른 구동력이 발생되어 회전축(152)을 비롯한 LED 클러스터(140)가 전체가 회전된다. 이때 필요하다면 회전축(152)은 브러쉬전극(160)의 구동전류에 의해 비로서 자성을 보이는 전자석이 사용될 수 도 있다.In addition, the current supply means 160 for supplying the current required to emit light of the
그리고 이러한 회전에 의해 LED 칩 어레이(144)로부터 발생된 RGB 컬러광은 회전혼합에 의한 백색광을 나타낸다.The RGB color light generated from the
즉, 본 발명에 따른 LED 백라이트(130)에 있어서 빛을 발하는 LED 클러스터(140)는 각각 모터와 유사한 작동원리를 보이는바, 모터의 용어를 대입하면 회전축(152)은 회전자의 역할을, 환형전극(158)은 고정자의 역할을 담당하며, LED 클러스터(140)의 회전에도 불구하고 LED 칩 어레이(144)의 안정적인 발광을 위해서 LED 칩 어레이(144)와 전기적으로 연결된 회전축(152)에 브러쉬전극(160)을 접촉시켜 작동전류를 공급한다.That is, the
그 결과 본 발명에 따른 LED 클러스터(140)는 회전혼합에 의한 자체적인 백색광을 발하게 되는 것으로, LED 클러스터(140)의 정지 및 회전에 따른 컬러발광 상태를 나타낸 도 6을 참조하면, 좌측의 (a)와 같이 LED 클러스터(140)의 정지상태에서 LED 칩 어레이(144)는 각각 RGB 컬러광을 독립적으로 발하지만, (b)와 같은 LED 클러스터(140)의 회전에 의해 LED 칩 어레이(144)의 RGB 컬러광은 회전혼합되어 자체적인 백색광이 나타난다.As a result, the
이때 본 발명의 가장 핵심적인 기술적 사상으로서 LED 클러스터(140)의 회전혼합에 의한 백색광 구현을 가능케 하는 모든 변형이 가능한데, 도 3 내지 도 5를 다시 참조하면, 일례로 지지플레이트(154)는 도면에 나타난 스트라이프 형태와 달리 LED 클러스터(140)의 지지 및 회전을 보장하는 한 구체적인 형상은 자유롭고, LED 클러스터(140)와 일대일 대응되는 낱개의 슬러그 형태나 커버버툼(190) 내면 전체를 덮는 단일의 판 형상을 나타낼 수 있도 있다. 그리고 상기 지지플레이트(154)는 절연성 물질로 이루어질 수 있으며, 전도성금속 등으로 이루어져 환형전극(158)을 생략하는 것 또한 가능하다. 아울러 브러쉬전극(160)은 회전축(152)과의 물리적 접촉을 통한 전류공급이 가능하다면 지지플레이트(154) 상면에 설치되는 것도 가능하고, 회전축(152)의 하 끝단이 자중에 의해 안착 및 접촉되도록 커버버툼(190)의 내면을 따라 고정된 형태 또한 가능함은 당업자라면 쉽게 예상할 수 있을 것이다.At this time, as the most essential technical idea of the present invention, all modifications that enable the white light implementation by rotation mixing of the
한편, 필요하다면 본 발명에 따른 LED 백라이트(130)는 LED 클러스터(140) 각각의 회전혼합으로 구현된 백색광을 보다 균일한 면광원으로 가공하기 위한 소정의 광학수단이 추가될 수 있다.On the other hand, if necessary, the
즉, 도 3에 나타난 것처럼, LED 클러스터(140)와 일대일 대응되는 관통홀(172)이 투공되어 LED 클러스터(140)를 제외한 지지플레이트(154) 및 커버버툼(190) 내면을 덮어 가림으로서 광손실을 높이기 위한 반사시트(170)와, LED 클러스터(140)와 액정패널(110) 사이로 개재되며 그 일면에 LED 클러스터(140)와 일대일 대응되는 소정형상의 반사스폿(176)이 부착되어 LED 클러스터(140)로부터 발생된 백색광을 인위적으로 반사 및 분산시키는 투명윈도우(174) 그리고 이러한 투명윈도우(174)와 액정패널(110) 사이로 개재되어 빛을 보다 균일한 면광원으로 가공하는 복수장의 광학시트(180)가 사용될 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, a through
그 결과 LED 클러스터(140) 각각의 회전혼합을 통해 구현된 백색광은 반사시트(170)에 의해 반사된 빛과 함께 투명윈도우(174)의 반사스폿(176)을 비롯한 광학시트(180)를 통과하는 과정에서 보다 균일한 면광원의 형태로 가공되어 액정패널(110)에 공급되고, 이를 통해 본 발명에 따른 액정표시장치는 보다 개선된 화상을 디스플레이 할 수 있다.As a result, the white light implemented through rotation mixing of each of the
이상에서 살펴본 것처럼 본 발명에 따른 LED 백라이트의 LED 클러스터는 회전혼합에 의한 자체적인 백색광을 발하므로 색섞임 특성이 크게 개선된 효과를 나 타낸다. 이로써 색섞임을 위한 별도의 노력을 생략할 수 있어 제품 박형화와 더불어 비용 및 공정의 단순화를 가능케 하는 잇점이 있다.As described above, since the LED cluster of the LED backlight according to the present invention emits its own white light by rotation mixing, color mixing characteristics are greatly improved. This eliminates the extra effort for color mixing, making it possible to thin the product and simplify the cost and process.
아울러 LED 클러스터 각각은 회전에 의해 LED 백라이트 내부의 대류현상을 촉진시키며, 이를 통해 LED 칩 어레이로부터 발생된 열을 효과적으로 제거할 수 있는바, 소비전력의 감소 및 LED 클러스터의 수명증가의 효과를 함께 나타낸다.In addition, each of the LED clusters promotes convection inside the LED backlight by rotating, which effectively removes heat generated from the LED chip array, thereby reducing power consumption and increasing the lifetime of the LED clusters. .
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