KR20070099733A - 광원 소자, 그 제조방법, 이를 구비한 백라이트 어셈블리및 액정표시장치. - Google Patents

광원 소자, 그 제조방법, 이를 구비한 백라이트 어셈블리및 액정표시장치. Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘도를 향상시키는 광원 소자, 그 제조방법, 이를 구비한 백라이트 어셈블리 및 액정표시장치가 개시된다. 개시된 본 발명의 광원 소자는 광을 발광하는 발광칩 및 발광칩 상에 배치되어 상기 광을 집광시키는 다수의 집광패턴이 형성된 몰드부를 포함하여 이루어진다.
따라서, 본 발명은 광을 집광시키는 집광패턴이 형성된 몰드부를 포함하는 발광다이오드를 구비함으로서 휘도를 향상시키고, 상기 발광다이오드가 배치된 영역과 배치되지 않은 영역의 휘도 불균형을 개선할 수 있다.
프리즘 패턴, 피라미드 패턴, 집광, 휘도, 발광다이오드

Description

광원 소자, 그 제조방법, 이를 구비한 백라이트 어셈블리 및 액정표시장치.{LIGHT DIVICE, METHOD OF FABRICATING THE SAME, BACKLIGHT ASSEMBLY HAVING THE SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DIVICE }
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 에지형 액정표시장치를 도시한 분해 사시도.
도 1b는 도 1a의 A를 도시한 상세도.
도 1c는 도 1b의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절단한 발광다이오드의 단면도.
도 1d는 도 1a의 프리즘 패턴을 통과하는 광의 경로를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드를 도시한 도면.
도 3a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 직하형 액정표시장치를 도시한 분해 사시도.
도 3b는 도 3a의 B를 도시한 상세도.
도 3c는 도 3a의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절단한 발광다이오드의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 몰드물 상에 프리즘 및 피라미드 패턴의 형성방법을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
160 : 발광다이오드 161 : 인쇄회로기판
163, 263 : 기판 164, 264 : 리드 프레임
165, 265 : 발광칩 166, 266 : 와이어
167, 267 : 월 168, 268 : 형광물질
169, 269 : 몰드부 200, 300 : 프리즘 패턴
201 : 피라미드 패턴 400 : 몰드물
480 : 롤러
본 발명은 광원 소자에 관한 것으로서, 특히 휘도 향상시킬 수 있는 광원 소자, 그 제조방법, 이를 구비한 백라이트 어셈블리 및 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이하는 평판표시장치의 하나로서, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력을 갖는 장점으로 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정패널과, 상기 액정패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리로 구성된다.
상기 백라이트 어셈블리의 광원으로는 EL(Electro Luminescence), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), 발광 다이오드(LED) 등이 사용된다.
상기 CCFL방식의 백라이트 어셈블리는 형광램프 내부에 봉입된 수은이 금속과의 결합으로 쉽게 아말감을 형성하여 램프의 수명을 저하시키고, 온도변화에 따른 휘도의 변화가 심하며, 맹독성의 중금속인 수은 사용에 따른 폐기물의 처리 등이 문제가 되고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이 발광 다이오드(LED; luminescent diode)를 이용한 백라이트 어셈블리이다.
상기 발광 다이오드는 점광원으로 다수의 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)으로 이루어지거나, 백색(White)으로 이루어질 수 있다. 상기 발광 다이오드는 백라이트 어셈블리의 소형화와 빛의 균일성을 유지할 수 있는 장점으로 고휘도의 백라이트 어셈블리를 구현할 수 있다.
상기 액정표시장치는 광원이 배치된 형태에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 분류된다. 상기 에지형 백라이트 어셈블리는 측면에 광원이 구비되고, 액정패널의 배면에 구비되어 측면에서 발광된 광을 전방으로 유도하는 도광판을 구비한다. 상기 직하형 백라이트 어셈블리는 12인치 이상의 대형 액정표시장치에 적용되는 것으로 액정패널 배면에 다수의 광원들을 구비되고, 상기 다수의 광원들로부터 발광된 광은 전방의 액정패널로 조사된다.
상기 에지형 액정표시장치는 발광다이오드에서 출사되는 광이 상기 도광판의 입사면으로 입사되어 면광원으로 전환되는데, 상기 도광판을 기준으로 발광다이오드가 배치된 영역과 배치되지 않은 영역의 휘도 불균형이 발생하는 문제가 있었다. 상기 휘도차는 발광다이오드에서 발광하는 광이 도광판의 전 영역에 고르게 입사되 지 않음으로서 발생할 수 있다.
또한, 직하형 액정표시장치는 발광다이오드가 배치된 영역과 배치되지 않은 영역의 휘도차를 개선하기 위해 발광다이오드의 몰드부를 라운드 형상으로 형성함으로서 광을 확산시키게 되는데, 상기 발광다이오드의 라운드형 몰드부에 의해 확산된 광 중에는 상기 발광다이오드의 측면으로 조사되는 광이 발생하고, 상기 측면으로 조사되는 광은 광손실을 야기하는 문제가 있었다.
본 발명은 휘도를 향상시킬수 있는 광원 소자, 그 제조방법, 이를 구비한 백라이트 어셈블리 및 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 휘도 불균형을 개선하는 광원 소자, 그 제조방법 이를 이용한 백라이트 어셉블리 및 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 광원 소자는,
광을 발광하는 발광칩; 및
상기 발광칩 상에 배치되어 상기 광을 집광시키는 다수의 집광패턴이 형성된 몰드부를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 어셈블리는,
광을 집광시키는 다수의 집광패턴이 형성된 몰드부를 포함하는 광원 소자; 및
상기 광원 소자로부터 발광된 광을 면광원으로 전환하는 도광판을 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치는,
광을 집광시키는 다수의 집광패턴이 형성된 몰드부를 포함하는 광원 소자; 및
상기 광원 소자로부터 발광된 광을 이용하여 소정의 형상을 디스플레이하는 액정패널을 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 광원 소자의 제조방법은,
광을 발광하는 발광칩 상에 몰드물이 형성되는 단계; 및
상기 몰드물 상에 집광을 위한 집광패턴이 형성되는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하도록 한다
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 에지형 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 A를 도시한 상세도이다.
도 1c는 도 1b의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절단한 발광다이오드의 단면도이고, 도 1d는 도 1a의 프리즘 패턴을 통과하는 광의 경로를 도시한 도면이다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 영상을 디스플레이 하는 액정패널(110)과, 광을 공급하는 백라이트 어셈블리(120)를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(120)는 측면에 구비되는 다수의 발광다이오드(160) 와, 상기 발광다이오드(160)에 전압을 인가하는 도전성 패턴이 형성된 인쇄회로기판(161)과, 상기 발광다이오드(160)를 보호하는 하우징(162)과, 상기 발광다이오드(160)와 동일 평면상에 구비되어 상기 발광다이오드(160)으로부터 입사된 광을 면광원으로 전환하는 도광판(150)과, 상기 도광판(150) 하부에 구비되어 상기 도광판(150)의 하부로 조사되는 광을 반사시키는 반사판(170)과, 상기 도광판(150)으로부터 입사되는 광을 확산 및 집광시키는 광학시트류(130)를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(120)는 발광다이오드(160)로부터 발생되는 열을 방열시키는 방열판(미도시)을 더 포함할 수도 있다.
상기 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 발광다이오드의 조합으로 배치될 수도 있고, 상기 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 발광다이오드의 조합으로 배치될 수도 있고, 백색(W) 발광다이오드 만으로 배치될 수도 있다.
상기 발광다이오드(160)는 기판(163)과, 상기 기판(163) 둘레를 따라 형성되어 있는 리드 프레임(164)과, 상기 리드 프레임(164) 상에 실장된 발광칩(165)과, 상기 발광칩(165) 상에 배치되는 형광물질(168)과, 상기 형광물질(168) 가장자리를 감싸는 월(wall, 167)과, 상기 형광물질(168) 상에 형성되어 광의 경로를 변경함으로서 광을 집광시키는 다수의 프리즘 패턴(200)이 일체로 형성된 몰드부(169)를 포함한다.
상기 발광칩(165)은 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 광을 발광시키는 것으로서 와이어(166)에 의해 상기 리브 프레임(164)과 전기적으로 콘텍(contact) 되어 있다.
상기 프리즘 패턴(200)은 상기 도광판(150) 방향으로 삼각형 형태의 프리즘 산을 갖고, 상기 각각의 프리즘 산 사이에는 골을 갖는 형태로 이루어진다.
상기 프리즘 패턴(200)은 프리즘 산이 형성된 롤러(roller)를 이용하여 형성시킬 수 있다.
상기 프리즘 패턴(200)은 도 1a에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(161)의 길이방향을 기준으로 수직하게 형성될 수 있지만, 상기 인쇄회로기판(161)의 길이방향을 기준으로 수평하게 형성될 수도 있다.
상기 프리즘 패턴(200)은 상기 발광칩(165)으로부터 여러 각도로 진행되는 광을 프리즘 형상의 피치(P)와 각도(A)를 이용하여 변경(→)시킴으로서 도광판(150)의 입사면 방향으로 집광시키는 역할을 한다.
상기 발광칩(165)으로부터 발광된 광은 상기 프리즘 패턴(200)이 형성된 몰드부(169)를 통과하여 상기 도광판(150)으로 입사되고, 상기 도광판(150)은 상기 광을 면광원으로 전환하여 상기 액정패널(100)의 직하에서 고르게 조사한다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 프리즘 패턴(200)이 형성된 몰드부(169)를 포함하는 발광다이오드(160)에 의해 도광판(150)으로 입사하는 광의 휘도를 향상시킴으로서 상기 발광다이오드(160)가 배치되지 않은 영역의 도광판(150) 측면까지 광을 도달시켜 상기 도광판(150)의 전면에서 고른 휘도를 갖도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드(160)는 상기 프리즘 패턴(200)이 형성되 지 않은 발광다이오드와 비교하여 동일한 소비전력에서 더 높은 광 휘도를 갖고, 도광판(150)으로 입사되지 않고 손실되는 광을 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드를 도시한 도면이다.
도 1a 내지 도 1c를 참고하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드는 몰드부의 피라미드 패턴(201)을 제외한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드와 동일한 구성요소는 동일한 번호를 병기하고 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 발광다이오드의 몰드부 상에는 다수의 피라미드 패턴(201)이 일체로 형성되어 있다.
상기 피라미드 패턴(201)은 사각뿔 형태의 4개의 경사진 측면을 갖고, 상기 경사진 측면이 모여 꼭지점을 이루는 형상으로서 매트릭스 형태로 배열된다.
상기 피라미드 패턴(201)은 도면에 도시되지는 않았지만, 삼각뿔 형태의 3개의 겅사진 측면을 갖게 형성될 수도 있고, 원뿔 형태로 경사진 하나의 측면을 갖게 형성될 수도 있다.
상기 피라미드 패턴(201)은 피라미드 패턴이 형성된 롤러(roller)를 이용하여 형성될 수 있다.
상기 피라미드 패턴(201)은 발광칩(165)으로부터 경사지게 입사되는 광의 진행방향을 변경하여 집광효율을 향상시키는 역할을 한다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드는 몰드부 상에 적어도 하나 이상의 경사진 면을 갖는 피라미드 패턴(201)이 매트릭스 형태로 형성되어 도 광판(150)으로 광을 집광시킴으로서 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 피라미드 패턴(201)에 의해 집광된 광은 발광다이오드가 배치되지 않은 영역의 도광판(150) 측면까지 광을 도달하도록 함으로서 도광판(150)의 전면에서 조사되는 광을 균일하게 할 수 있다. 따라서, 도광판(150)의 전면에서 균일하게 조사되는 광에 의해 휘도가 안정화되는 효과가 있다.
도 3a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 직하형 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 B를 도시한 상세도이고, 도 3c는 도 3a의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절단한 발광다이오드의 단면도이다.
도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 직하형 액정표시징치는 액정패널(100)과, 상기 액정패널에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리(120)를 포함한다.
상기 제 3 실시예에 따른 직하형 액정표시장치는 제 1 실시예에 따른 에지형 액정표시장치의 도광판(도 1a의 150), 인쇄회로기판(261) 및 발광다이오드(260)를 제외한 구성요소는 동일함으로 동일한 구성요소는 동일한 번호를 병기하고, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 백라이트 어셈블리(120)는 반사판(170) 상에 복수의 인쇄회로기판(261)이 배치되고, 상기 인쇄회로기판(261) 상에는 다수의 발광다이오드(260)가 실장되어 있다.
상기 인쇄회로기판(261)은 상세히 도시되지는 않았지만, 실장된 발광다이오드(260)에 전원을 공급하는 도전성 패턴이 형성되어 있다.
상기 발광다이오드(260)는 기판(263)과, 상기 기판(263)의 배면에 형성된 리드 프레임(264)과, 상기 리드 프레임(264) 상에 실장된 발광칩(265)과, 상기 발광칩(265) 상에 형성된 형광물질(268)과, 상기 형광물질(268) 가장자리를 감싸는 월(wall, 267)과, 상기 형광물질(268) 상에 전체적으로 라운드 형상을 갖는 렌즈형태의 몰드부(269)를 포함한다.
상기 발광칩(265)은 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 광을 발광시키는 것으로서 와이어(266)에 의해 상기 리브 프레임(264)과 전기적으로 콘텍(contact)되어 있다.
상기 몰드부(269) 상에는 일방향으로 삼각형 형태의 프리즘 산과 골을 갖는 다수의 프리즘 패턴(300)이 일체로 형성된다.
상기 프리즘 패턴(300)은 상기 발광칩(265)으로부터 여러 각도로 진행되는 광을 프리즘 산 방향으로 집광시킴으로서 휘도를 향상시키는 역할을 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광다이오드(260)의 몰드부(269) 상에는 프리즘 패턴(300)이 형성되어 있지만, 광경로를 변경하여 집광효율을 향상시킬 수 있는 사각뿔, 삼각뿔 및 원뿔 형태의 피라미드 패턴 중 어느 하나가 형성될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광다이오드(260)는 광의 확산을 위한 라운드 형태의 몰드부(269) 상에 다수의 프리즘 패턴(300)이 형성되어 광을 집광시킴으로서 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 프리즘 패턴(300)은 발광다이오 드(260)의 측면으로 진행되어 손실되는 광의 경로를 액정패널(100) 방향으로 변경함으로서 광손실을 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 몰드물 상에 프리즘 및 피라미드 패턴의 형성방법을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 몰드물 상에 프리즘 또는 피라미드 패턴의 형성방법은 발광다이오드에 형성되는 몰드물(400)을 프리즘 또는 피라미드 패턴이 형성된 롤러(roller, 480)가 배치된 영역으로 이동시킴으로서 형성할 수 있다.
상기 롤러(480)는 회전하면서 상기 몰드물(400) 상에 상기 프리즘 또는 피라미드 패턴을 형성할 수 있다.
상기 프리즘 또는 피라미드 패턴이 형성된 몰드물(400)은 도 1a 내지 도 3b에 도시된 발광다이오드(160, 260)의 형광물질(168, 268) 상에 실장되어 발광다이오드(160, 260)의 제조를 완료할 수 있다.
상기 프리즘 또는 피라미드 패턴 형성방법의 또 다른 방법은 도 1a 내지 도 3b에 도시된 발광다이오드(160, 260)에서 몰드부(169, 269)만을 제외한 모든 부분을 조립한 후에 실리콘 몰딩(Molding)에 의해 몰드부(169, 269)를 형성한 후 공기중에서 경화됨과 동시에 프리즘 또는 피라미드 패턴이 형성된 롤러(roller, 480)와 접촉하여 프리즘 또는 피라미드 패턴을 형성할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 액정표시장치는 광원으로 배치된 발광다이오드의 몰드부에 집광패턴(프리즘 또는 피라미드 패턴)이 형성되어 상기 발광다이오드에서 발광하는 광의 휘도를 향상시킬 수 있고, 상기 발광다이오드가 배치된 영역과 배치되지 않은 영역간의 휘도 불균형을 개선할 수 있다.
본 발명은 광을 집광시키는 집광패턴이 형성된 몰드부를 포함하는 발광다이오드를 구비함으로서 휘도를 향상시키고, 상기 발광다이오드가 배치된 영역과 배치되지 않은 영역의 휘도 불균형을 개선할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.

Claims (12)

  1. 광을 발광하는 발광칩; 및
    상기 발광칩 상에 배치되어 상기 광을 집광시키는 다수의 집광패턴이 형성된 몰드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광패턴은 소정의 기울기를 갖는 프리즘 형상 및 피라미드 형상 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광원 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드부는 라운드 형상으로 광을 확산시키는 렌즈형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광원 소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 피라미드 형상은 원뿔, 사각뿔 및 삼각뿔 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광원 소자.
  5. 광을 집광시키는 다수의 집광패턴이 형성된 몰드부를 포함하는 광원 소자; 및
    상기 광원 소자로부터 발광된 광을 면광원으로 전환하는 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 집광패턴은 산과 골 형태를 갖는 프리즘 형상 및 피라미드 형성 중에 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 몰드부는 라운드 형상으로 광을 확산시키는 렌즈형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  8. 광을 집광시키는 다수의 집광패턴이 형성된 몰드부를 포함하는 광원 소자; 및
    상기 광원 소자로부터 발광된 광을 이용하여 소정의 형상을 디스플레이하는 액정패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 집광패턴은 산과 골 형태를 갖는 프리즘 형상 및 피라미드 형상 중에 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 몰드부는 라운드 형상으로 광을 확산시키는 렌즈형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 광을 발광하는 발광칩 상에 몰드물이 형성되는 단계; 및
    상기 몰드물 상에 집광을 위한 집광패턴이 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 소자의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 집광패턴은 상기 몰드물과 프리즘 또는 피라미드 패턴이 형성된 롤러가 접촉되고, 상기 롤러의 회전에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광원 소자의 제조방법.
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