KR20060124867A - Luminescent apparatus for back light - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 백라이트 장치의 단면도. 1 is a cross-sectional view of a conventional backlight device.
도 2는 종래의 백라이트 장치에 적용되는 발광 소자의 단면도.2 is a cross-sectional view of a light emitting device applied to a conventional backlight device.
도 3a 및 도 3b는 종래의 발광 장치의 장축 및 단축 지향각 그래프.3A and 3B are long and short axis directivity graphs of a conventional light emitting device.
도 4는 종래의 백라이트 장치의 단축 방향의 광손실을 설명하기 위한 개략도.4 is a schematic diagram for explaining light loss in a short axis direction of a conventional backlight device;
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 단면도. 5 is a sectional view of a light emitting device according to a first embodiment of the present invention;
도 6은 제 1 실시예에 따른 비대칭 볼록 렌즈의 사시도.6 is a perspective view of an asymmetric convex lens according to the first embodiment;
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치의 단면도,7 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a second embodiment of the present invention;
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 장치의 단면도. 8 and 9 are cross-sectional views of a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 장치의 단면도. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 발광 장치의 장축 및 단축 방향의 지향각 그래프.11A and 11B are directed angle graphs of a long axis and a short axis of a light emitting device according to the present invention;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
510 및 610 : LED 칩 520 및 620 : 리드 프레임510 and 610:
521, 522, 621 및 622 : 리드 단자 530 및 630 : 반사컵521, 522, 621, and 622:
531 및 631 : 내부 반사면 540 및 640 : 몰딩부531 and 631:
550 : 비대칭 볼록 렌즈 650 : 프레넬 렌즈550: asymmetric convex lens 650: Fresnel lens
본 발명은 백라이트용 발광 장치에 관한 것으로, 특히 장축 지향각은 넓히고 단축 지향각은 좁힐 수 있는 백라이트용 발광 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device for backlight, and more particularly, to a light emitting device for backlight which can widen the long axis direct angle and narrow the short axis direct angle.
최근들어, 평판 표시 소자에 대한 연구가 활발한데, 그중에서도 각광받고 있는 것으로 LCD(Liquid Crystal Display Device), FED(Field Emission Display Device), ELD(Electro-Luminescene Display Device), PDP(Plasma Display Pannels) 등이 있다. 이중 LCD는 콘트라스트비(contrast ratio)가 크고, 제조 표시나 동화상 표시에 적합하며 전력 소자가 적다는 특징 때문에 노트북 PC에서 데스크탑 모니터 및 액정 TV, 그리고 핸드폰으로 그 영역이 확대되고 있는 추세이다.In recent years, research on flat panel display devices has been actively conducted. Among them, liquid crystal display devices (LCDs), field emission display devices (FEDs), electro-luminescent scene display devices (ELDs), plasma display pannels (PDPs), etc. There is this. Due to the large contrast ratio, suitable for manufacturing display and moving picture display, and small power elements, LCDs are expanding from notebook PCs to desktop monitors, liquid crystal TVs, and mobile phones.
그런데, LCD는 그 자체가 비발광성이므로 광을 조사하기 위한 별도의 외부 광원이 필요하다. 특히, 투과형 LCD의 경우 LCD 패널의 배면에 광을 발산하고 안내하는 별도의 조광 장치, 즉 백라이트(back light) 장치가 반드시 필요하다. 백라이트는 직하 방식부터 에지 라이트(edge light) 방식까지 다양한데, 에지 라이트 방 식이 주류를 이루고 있다. 이중 에지 라이트 방식은 액정 패널의 측면에 형광 램프(열음극, 냉음극)등과 같은 관형상의 선광원을 설치하고, 도광판을 이용하여 형광 램프로부터 발광된 광을 액정 패널의 화면 전체에 투사시키는 방식이다.However, since the LCD itself is non-luminescent, a separate external light source for irradiating light is required. In particular, in the case of a transmissive LCD, a separate dimming device, that is, a back light device, which emits light and guides the back of the LCD panel is necessary. Backlights range from direct light to edge light, which is the mainstream. The dual edge light method is a method of installing a tubular line light source such as a fluorescent lamp (hot cathode, cold cathode) on the side of the liquid crystal panel and projecting the light emitted from the fluorescent lamp onto the entire screen of the liquid crystal panel using a light guide plate. .
도 1은 종래의 백라이트 장치의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a conventional backlight device.
도 1을 참조하면, 광원(110)은 액정 표시 패널의 좌측 또는 우측에 설치되어 광을 발광한다. 램프 하우징(120)은 광원(110)을 고정시키는 동시에 광원(110)에서 나온 광을 도광판(130)으로 집중시켜준다. 도광판(130)은 광원(110)으로부터 출사된 광을 백라이트 상부의 액정 표시 패널측으로 공급한다. 반사 시트(140)는 도광판(130)의 하부에 부착되어 액정 표시 패널의 반대쪽으로 새어나오는 광을 반사하여 도광판(130)으로 전달한다. 확산 시트(150)는 도광판(130)의 상부에 위치하여 도광판(130)에서 나온 광을 균일하게 확산시켜 준다. 프리즘 시트(160)는 확산 시트(150)의 상부에 위치하여 확산 시트(150)에서 확산된 광을 집광시켜 액정 표시 패널로 전달한다. 프리즘 시트(160)의 상부에는 프리즘 시트(160)를 보호하는 보호 시트(170)가 구성된다. 또한, 상기 구성 요소들을 수납하여 고정시켜주는 메인 지지대(180)가 구성된다.Referring to FIG. 1, the
여기서, 광원(110)은 기존에는 형광 램프(열음극, 냉음극)를 사용하였으나, 형광 램프를 사용할 경우 광원(110)에서 출사된 광이 도광판(130)을 지나게 되면서 휘도가 낮아지는 문제점이 있었다. 따라서, 광원(110)으로서 형광 램프를 대체하여 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 칩을 이용함으로써 형광 램프의 단점인 휘도를 개선하는 방법이 연구되고 있다.Here, the
도 2는 종래의 백라이트 장치에 적용되는 발광 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a light emitting device applied to a conventional backlight device.
도 2를 참조하면, LED 칩(210)이 타원형으로 노출된 리드 프레임(220) 위에 실장되고, 리드 프레임(220)은 한쌍의 리드 단자(221, 222)로 이루어져 LED 칩(210)이 와이어(도시되지 않음)에 의하여 리드 단자(221, 222)와 전기적으로 연결되어 있다. 각각의 리드 단자(221, 222)의 다른 끝단의 일부는 반사컵(230)의 측면 외부로 노출되도록 하여 외부에서 칩(210)으로 전압을 인가할 수 있도록 구성된다. Referring to FIG. 2, the
한편, 리드 프레임(220)상부에는 반사면(231)을 갖는 반사컵(230)이 형성된다. 반사컵(230)의 내부 반사면(231)의 안쪽으로는 칩(210)을 보호하기 위하여 절연 재질의 투명 에폭시 또는 실리콘이 주입된 몰딩부(240)이 형성되며, 필요한 경우 에폭시 또는 실리콘에 소정의 형광체를 포함시켜 다른 파장의 광으로 변환시킨 광을 방출하도록 할 수 있다.Meanwhile, a
상기와 같은 발광 소자를 이용하는 백라이트 장치는 발광 소자로부터 발광된 광이 도광판 측면에서 입사되어 도광판 아랫면의 특성화된 형상 및 패턴에 의해 도광판 윗면으로 출사되게 된다. 여기서, 광원으로서의 발광 장치의 지향각은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 백라이트 장치의 광원으로부터 도광판쪽으로 바라본 장축 및 백라이트 장치의 광원과 도광판의 측면에서 바라본 단축 모두 110 내지 120도 정도를 갖고 있다. 그런데, 일반적으로 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 도광판의 두께가 얇고 폭이 길기 때문에 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 LED(410)로부터 장축 방향으로 발산되는 광(420)은 모두 도광판(430) 안으로 들어가지만, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 단축 방향으로 발산되는 광(420)의 일부는 도광판(430) 으로 들어가지 못하고 A와 같이 도광판의 외부로 손실된다.In the backlight device using the light emitting device as described above, light emitted from the light emitting device is incident on the side of the light guide plate and is emitted to the upper surface of the light guide plate by the characteristic shape and pattern of the bottom surface of the light guide plate. Here, the orientation angle of the light emitting device as the light source has about 110 to 120 degrees in both the long axis viewed from the light source of the backlight device toward the light guide plate and the short axis viewed from the side of the light source and the light guide plate of the backlight device. . However, as shown in FIG. 4A, since the light guide plate is thin and has a long width, the
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 장축 지향각은 130도이상으로 넓게 하고, 단축 지향각은 50도 이하로 좁게 할 수 있어 단축 방향으로 발산되는 광의 손실을 방지할 수 있는 백라이트용 발광 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Therefore, in order to solve the above problems, the present invention can widen the long axis direct angle to 130 degrees or more, and the short axis direct angle can be narrowed to 50 degrees or less, thereby preventing the loss of light emitted in the short direction. It is an object to provide a device.
또한, 본 발명은 비대칭 형태의 볼록 렌즈를 장착하거나 프레넬(fresnel) 렌즈를 장착하여 장축 지향각은 넓게 하고, 단축 지향각은 좁게 할 수 있는 백라이트용 발광 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a light emitting device for a backlight that can be a wide convex orientation angle, a narrow short-axis orientation angle by mounting an asymmetrical convex lens or a Fresnel lens.
본 발명에 따른 LED 칩의 수평면상의 일축과, 상기 일축과 직교하는 타축이 최대 및 최소의 지향각을 형성하는 렌즈 및 상기 렌즈와 인접한 영역에 위치한 도광판을 포함하는 백라이트용 발광 장치를 제공한다. Provided is a light emitting device for a backlight, comprising one lens on a horizontal plane of the LED chip according to the present invention, a lens having another axis perpendicular to the one axis forming a maximum and minimum directivity angle, and a light guide plate positioned in an area adjacent to the lens.
여기서, 상기 렌즈는, 비대칭의 볼록렌즈 또는 프레넬 렌즈인 것이 바람직하다. 상기에서 일축의 지향각은 130도 이상이고, 상기 타축의 지향각은 50도 이하인 것이 바람직하다. Here, the lens is preferably an asymmetric convex lens or Fresnel lens. In the above, the orientation angle of one axis is 130 degrees or more, and the orientation angle of the other axis is preferably 50 degrees or less.
또한, 본 발명에 따른 LED 칩의 수평면상의 일축과 상기 일축과 직교하는 타축이 최대 및 최소의 지향각을 형성하는 비대칭의 볼록한 형상인 몰딩부 및 상기 몰딩부와 인접한 영역에 위치하는 도광판을 포함하는 백라이트용 발광 장치를 제공한다. In addition, one axis and the other axis orthogonal to the one axis on the horizontal plane of the LED chip according to the present invention includes a molding portion having an asymmetrical convex shape forming a maximum and minimum directivity angle and a light guide plate located in an area adjacent to the molding portion. Provided is a light emitting device for a backlight.
상기에서 일축의 지향각은 130도 이상이고, 상기 타축의 지향각은 50도 이하인 것이 바람직하다.In the above, the orientation angle of one axis is 130 degrees or more, and the orientation angle of the other axis is preferably 50 degrees or less.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트용 발광 장치의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a light emitting device for backlight according to a first embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, LED 칩(510)이 리드 프레임(520) 위에 실장되고, 리드 프레임(520)은 한쌍의 리드 단자(521, 522)로 이루어져 LED 칩(510)이 와이어(511)에 의하여 리드 단자(521, 522)와 전기적으로 연결되어 있다. 각각의 리드 단자(521, 522)의 다른 끝단의 일부는 반사컵(530)의 측면 외부로 노출되도록 하여 외부에서 칩(510)으로 전압을 인가할 수 있도록 구성된다. 한편, 리드 프레임(520)을 지지하기 위한 반사컵(530)은 타원형의 형태를 이루며 광이 나오는 방향으로 소정의 각도로 형성된 내부 반사면(531)을 포함한다. 반사컵(530)의 내부 반사면(531)의 안쪽으로는 칩(510)을 외부로부터 보호하기 위하여 절연 재질의 투명 에폭시 또는 실리 콘이 주입된 몰딩부(540)가 형성되며, 필요한 경우 에폭시 또는 실리콘에 적합한 형광체를 포함시켜 다른 파장의 광으로 변환시킨 광을 방출하도록 할 수 있고, 별도의 형광체를 LED 칩 상에 포팅할 수도 있다. Referring to FIG. 5, the
그리고, 반사컵(530)로부터 몰딩부(540) 상부에는 도 6에 도시된 바와 같은 비대칭형 볼록 렌즈(550)을 장착한다. 상기의 비대칭형 볼록 렌즈(550)는 일 축 방향의 길이가 타축 방향의 길이보다 긴 렌즈를 지칭한다. 이를 통해 장축 지향각을 넓일 수 있고 단축 지향각은 좁게 할 수 있다. 여기서, 단축의 길이를 1로 하였을 경우 장축의 길이는 1.5 내지 10인 것이 바람직하다. 또한, 상술한 비대칭형 볼록 렌즈(550)가 위치한 반사컵(530)의 형상 또한 비대칭형 볼록 렌즈(550)의 형상과 동일하게 제작하는 것이 바람직하다. 즉, 발광 장치의 전체적인 형상이 일축 방향의 길이가 타축 방향의 길이보다 긴 형상으로 형성한다. 이때, 리드 프레임(520)은 단축 방향 또는 장축 방향의 외측으로 노출될 수도 있다. 이를 통해 장축 방향으로의 지향각을 130도 이상이 되도록 할 수 있고, 단축 방향으로의 지향각을 40도 이하로 유지할 수 있다. 비대칭형 볼록 렌즈는 반타원형상인 것이 바람직하다. The asymmetric
이뿐만 아니라 본 발명은 장축 지향각을 넓게 하고 단축 지향각을 좁게 하기 위해서 그 표면의 적어도 일부에 굴절 패턴이 형성된 볼록 렌즈를 사용한다. 이하 본 발명의 제 2 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 후술되는 제 2 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. In addition, the present invention uses a convex lens having a refractive pattern formed on at least part of its surface in order to widen the long axis direct angle and narrow the short axis direct angle. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the second embodiment to be described later, a description overlapping with the first embodiment described above will be omitted.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이다. 7 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, LED 칩(610)이 리드 프레임(620) 위에 실장되고, 리드 단 자(621, 622)의 상부에는 반사컵(630)이 배치되어 있고, 반사컵, 리드 프레임 및 LED 칩을 봉지하기 위한 몰딩부가 형성되어 있다. 몰딩부 상에는 일 방향으로의 지향각을 넓게 하고, 타 방향으로는 지향각을 줄이기 위한 굴절 패턴이 형성된 볼록 렌즈가 형성된다. 굴절패턴은 그 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상이 가능하다. 굴절패턴은 렌즈의 가장자리 영역에 형성되어 하부 LED 칩에서 방출되는 빛의 지향각을 조절하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 7, the
하기에서는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 장치에 관해 설명한다. 후술되는 제 3 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 및 제 2 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. Hereinafter, a light emitting device according to a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment to be described later, a description overlapping with the above-described first and second embodiments will be omitted.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이다. 8 and 9 are cross-sectional views of a light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
도 8 및 도 9를 참조하면, LED 칩(710, 810)이 전극 패턴(721, 722, 821, 822)이 형성된 기판(700, 800) 상에 실장된다. 즉, 기판(700, 800)의 제 1 전극(721) 상에 LED 칩(710)의 일단자가 실장되고, 타 단자가 와이어(711)를 통해 제 2 전극(722)과 접속된다. 제 1 및 제 2 전극(721, 722)은 기판(700)의 하부영역까지 연장되어 회부로부터 전원을 인가받을 수 있도록 하였다. 기판(700) 상부 즉, LED 칩(710)의 주위에는 반사면을 갖는 반사컵(730)이 위치하고, 반사컵(730) 내부에는 LED 칩(710)을 봉지하는 몰딩부(740)가 형성되어 있다. 상기 반사컵(730)과 몰딩부 (740)상에는 장축지향 각이 넓고 단축 지향각이 좁은 비대칭형 볼록 렌즈(750)가 형성된다. 8 and 9,
상기에서 기판(700, 800)으로는 PCB기판을 사용할 수도 있고, 열전도성이 우 수한 수지 또는 금속를 사용할 수 있다. 또한, LED 칩(710, 810)은 제 1 전극(721, 821) 상에 실장될 뿐아니라 기판(700, 800)상에 바로 실장되어 제 1 및 제 2 전극(721, 722, 821, 822)과 와이어(711, 811, 812)를 통해 접속될 수도 있다. 또한, LED 칩(710, 810) 상에 형광체가 포팅될 수도 있다. 또한 도 9에 도시된 바와 같이 별도의 히트 싱크(860)가 기판(800) 내에 삽입 장착되고 그 상부에 LED 칩(810)을 실장하여 LED 칩(810)에서 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 별도의 하우징내에 히트 싱크를 삽입 장착하고, 그 상부에 LED 칩을 실장할 수도 있다. As the
상기의 비대칭형 볼록 렌즈를 별도의 공정을 통해 제작된 플라스틱 렌즈를 사용할 수도 있고 몰딩부와 일체와 하여 제작할 수도 있다. 하기에서는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 비대칭형 볼록부를 갖는 몰딩부를 포함하는 발광 장치에 관해 설명한다. 후술되는 제 4 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 내지 제 3 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. The above-mentioned asymmetrical convex lens may be made of a plastic lens manufactured through a separate process, or may be manufactured integrally with the molding part. Hereinafter, a light emitting device including a molding part having an asymmetrical convex part according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment to be described later, a description overlapping with the first to third embodiments described above will be omitted.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 장치의 단면도이다. 10 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, LED 칩(910)이 리프 프레임 위에 실장되고, 리드 프레임은 한쌍의 리드 단자(921, 922)로 이루어져 LED 칩(910)이 와이어(911)에 의하여 리드 단자(921, 922)와 전기적으로 연결되어 있다. 한편, 리드 단자(521, 522)을 지지하기 위한 반사컵(930)은 타원형의 형태를 이루며 광이 나오는 방향으로 소정의 각도로 형성된 내부 반사면(931)을 포함한다. 반사컵(930)의 내부 및 상부에는 칩을 보호하기 위한 몰딩부(940)가 형성된다. 이때, 몰딩부(940)의 상부 형상은 비 대칭의 볼록한 형상으로 형성된다. 물론 이때, 몰딩부(940)의 표면에는 굴절 패턴이 형성될 수도 있다. 따라서, 몰딩부(940)의 상부 형상이 굴절패턴이 형성된 비대칭의 볼록한 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 비대칭의 볼록한 형상은 일축 방향의 길이가 타축 방향의 길이보다 형상으로 장축 지향각이 넓어지고, 반면에 단축 지향각을 줄일 수 있다. 이때, 단축의 길이를 1로 하였을 경우 장축의 길이를 1.5 내지 10으로 하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 10, an
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 발광 장치의 장축 및 단축 지향각을 나타낸 그래프이다. 11A and 11B are graphs showing long and short axis directivity angles of the light emitting device according to the present invention.
도 11a는 본 발명에 따른 발광 장치의 장축 지향각을 측정한 그래프로 그 지향각이 -60과 +60도 사이에서는 광도가 50%이상이되고, 한편, 도 11b은 단축 지향각을 측정한 그래프로 지향각이 -25과 +25도 사이에서는 광도가 50%이상이 된다. 따라서 상기의 실험 그래프를 참조하여 볼때 본 발명에 따른 발광 장치의 장축 지향각이 130도 이상이 되고, 타축 지향각이 50도 이하가 된다.FIG. 11A is a graph measuring the long-axis directivity of the light emitting device according to the present invention. The luminous intensity is 50% or more between the -60 and +60 degrees, while FIG. 11B is a graph of the short-directional directivity. The luminous intensity is more than 50% between the direction angle of -25 and +25 degrees. Therefore, when referring to the experimental graph described above, the long-axis orientation angle of the light emitting device according to the present invention is 130 degrees or more, and the other axis orientation angle is 50 degrees or less.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 LED 칩을 이용한 발광 장치에 비대칭형 볼록 렌즈 또는 프레넬 렌즈등을 사용하여 130도 이상의 장축 지향각과 50도 이하의 단축 지향각을 갖는 비대칭 발광을 할 수 있다. 따라서, 이러한 발광 장치를 광원으로 사용하는 백라이트 장치의 단축 광 손실을 줄일 수 있다.As described above, according to the present invention, asymmetric light emission having a long axis direct angle of 130 degrees or more and a short axis direct angle of 50 degrees or less can be performed using an asymmetric convex lens or a Fresnel lens in a light emitting device using an LED chip. Therefore, the uniaxial light loss of the backlight device using such a light emitting device as a light source can be reduced.
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