KR20090073432A - 백라이팅 모듈 - Google Patents

Abstract

여기에서는 프리즘 시트의 생략을 통해 두께가 감소될 수 있는 백라이팅 모듈이 개시된다. 개시된 백라이팅 모듈은, 복수의 LED 패키지와, 상기 복수의 LED 패키지의 상측에 배치되는 적어도 하나의 광학시트를 포함하되, 상기 복수의 LED 패키지 각각은 집광용 피라미드 패턴이 형성된 프리즘 렌즈를 구비한다.

프리즘, 렌즈, LED, 패키지, 광학시트, 피라미드, 패턴

Description

백라이팅 모듈{BACK LIGHTING MODULE}

본 발명은 백라이팅 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 프리즘 시트의 생략을 통해 두께가 감소될 수 있는 백라이팅 모듈에 관한 것이다.

기존에는 백라이팅 모듈의 광원으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)가 주로 이용되어 왔다. 그러나, 냉음극형광램프는, 수은 가스를 사용하므로 환경 친화적이지 못하고, 느린 응답속도 및 낮은 색재현성, 조대한 구조 등의 단점을 갖고 있다.

이에 대해, LED(Light Emitting Diode)는, 친환경적이고, 응답속도 및 색재현성이 좋으며, 상대적으로 콤팩트한 백라이트 유닛의 구현이 가능하다는 이점이 있다. 따라서, 기존 냉음극형광램프 대신에 LED를 LCD의 백라이팅 모듈의 광원으로 이용하는 적용이 증가하는 추세이다.

통상, 백라이팅 모듈은, 크게 에지형과 직하형으로 나뉘는데, TV 등 대형 화면의 LCD를 조명하는 용도로는 직하형 백라이팅 모듈이 이용된다. 직하형 백라이팅 모듈은 패키지 구조의 LED, 즉, LED 패키지를 복수개로 LCD 등의 조명객체 직하에 배열하여 이루어진다. 이때, 복수의 LED 패키지는 광의 색 혼합을 통해 백색광을 구현할 수 있는 적색, 청색, 녹색의 LED 패키지를 포함하며, 그것들은 리플렉터에 의해 대략 120도의 지향각을 갖는다.

또한, 직하형 백라이팅 모듈은 확산판, 확산시트 및 프리즘시트를 포함하는 광학부품들을 LED 패키지와 조명 객체 사이에 구비한다. 위와 같은 광학부품들의 개수, 그리고, 광의 혼합에 필요한 충분한 거리의 확보를 위해, 종래의 직하형 백라이팅 모듈은 그 두께를 감소시키는데 큰 제한이 있었다. 위 광학부품들 중 프리즘시트는, 집광 용도의 광학시트로서, 백라이팅 모듈의 슬림화를 크게 제한하는 요소들 중의 하나이다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 집광 용도의 프리즘 렌즈를 갖는 LED 패키지의 채용에 따라, 프리즘시트의 생략이 가능하고, 그에 의해, 전체 두께가 감소될 수 있는 백라이팅 모듈을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 복수의 LED 패키지와, 상기 복수의 LED 패키지의 상측에 배치되는 적어도 하나의 광학시트를 포함하되, 상기 복수의 LED 패키지 각각은 집광용 피라미드 패턴이 형성된 프리즘 렌즈를 구비한 백라이팅 모듈을 제공한다. 이때, 광의 모음, 즉 집광이 LED 패키지 자체에서 구현되므로 프리즘시트의 생략이 가능하다. 이때, 발생할 수 있는, 백색광 구현을 위한 광의 색 혼합의 문제는 복수의 LED 패키지를 백색 LED 패키지로 하는 것에 의 해 해결할 수 있다. 이때, 이웃하는 LED 패키지들 사이의 간격을 감소시키는 간단한 조건으로 면광원을 얻는 것이 가능하다.

바람직하게는, 상기 복수의 LED 패키지 각각은, LED칩과, 상기 LED칩이 수용되는 캐비티를 갖는 하우징을 포함하되, 상기 프리즘 렌즈는 상기 LED칩을 보호하도록 상기 캐비티 내에 충전된 수지 재질의 봉지재로 이루어진다. 그리고, 상기 프리즘 렌즈에는 광 일부의 파장 변환을 통해 백색광을 만드는 형광체가 개재될 수 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 광학시트는 확산시트를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 피라미드 패턴은, 네 측면들이 이등변 삼각형으로 이루어진 사각뿔의 행렬 배열에 의해 형성되거나 또는 네 측면들이 정삼각형으로 이루어진 사각뿔의 행렬 배열에 의해 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 집광 용도의 프리즘 렌즈를 갖는 LED 패키지의 채용에 따라, 프리즘시트의 생략이 가능하고, 그에 의해, 전체 두께가 감소된 슬림형의 백라이팅 모듈을 얻을 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이팅 모듈을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이팅 모듈은(1)은, 직하형의 백라이팅 모듈로서, 복수의 LED 패키지(10)와, 그 상측에 배치되는 광학시트(20)를 포함한다. 상기 복수의 LED 패키지(10)는 PCB와 같은 베이스(미도시함)의 상면에 일정한 간격을 갖고서 장착된다. 상기 LED 패키지(10)의 배열은 조명 객체에 넓은 면광원을 제공할 수 있는 행렬 배열인 것이 바람직하다. 또한, 상기 광학시트(20)는, 복수의 LED 패키지(10)로부터 나온 광을 확산시키기 위한 확산시트로서, 그 내부에는 예를 들면, 백색, 유백색 또는 회백색을 갖는 반사성 확산제(21)가 포함되어 있다.

상기 광학시트(20) 외에 다른 광학시트 또는 광학패널과 같은 광학 부품이 상기 복수의 LED 패키지(10)의 상측에 설치될 수도 있다. 다만, 이하 자세히 설명되는 바와 같이, 본 실시예의 백라이팅 모듈(1)은, LED 패키지(10) 자체에 프리즘 시트의 기능을 하는 프리즘 렌즈(16)가 구비되므로, 기존 백라이팅 모듈에 이용되던 프리즘 시트의 생략이 가능하다.

상기 백라이팅 모듈(1)은 백색광을 조명객체에 제공할 수 있는데, 이를 위 해, 복수의 LED 패키지(10) 각각은 백색광을 발하도록 구성된다. 각각의 LED 패키지(10)는 광 일부를 파장 변환하는 형광체를 포함하며, 상기 LED 패키지(10)는, 예를 들면, 파장 변환되지 아니한 청색광과, 형광체에 의해 파장 변환된 황색광의 혼합 또는, 상기 청색광과 녹색광 및 적색광의 혼합에 의해 백색광을 구현할 수 있다.

상기 프리즘 렌즈(16)는, 광을 모으는 집광의 기능을 하며, 이에 의해, LED 패키지(10)가 평행광과 거의 유사한 광을 상측으로 방출할 수 있도록 해준다. 전술한 바와 같이, 복수의 LED 패키지(10)는 모두 백색광을 발하는 것이므로, LED 패키지 상측에서의 광의 색 혼합은 요구되지 않는다. 다만, 원하는 면광원을 얻기 위해, LED 패키지(10)의 개수를 늘리고, LED 패키지(10)들 사이의 간격을 좁히는 것이 바람직하다. LED 패키지(10)가 전체적으로 정육면체 또는 직육면체 구조를 갖는 경우, 거의 밀착된 상태로 LED 패키지(10)를 배열할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이팅 모듈용 LED 패키지를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 LED 패키지를 사시도로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 LED 패키지(10)는, LED칩(12)과, 상기 LED칩(12)이 수용되는 캐비티(141)를 갖는 하우징(14)을 포함한다. 상기 하우징(14)은, 상기 LED칩(12)에 대한 전력 입력수단을 구비하는데, 그 입력수단은 상기 캐비티(141) 내측에서 상기 하우징(14)을 관통하여 외측으로 연장된 리드프레임 또는 도금 패턴의 단자들일 수 있다. 그리고, 상기 단자들과 LED칩(12)의 전기적인 연결 을 위한 배선이 설치된다.

여기에서, 상기 단자들 및 배선은 다양하게 변형가능하게 설치될 수 있는 공지된 것으로 본 발명의 기술적 사상과 직접 관련성이 적으므로 도면에서는 그 도시를 생략하였다. 또한, 도면에서는 캐비티(141) 내에 하나의 LED칩(12)이 설치된 것만이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 LED칩이 설치된 것도 본 발명의 범위 내에 있다.

위에서 간략히 언급한 바와 같이, 상기 LED 패키지(10)는 LED칩(12)에서 발생한 광을 집광하여 상측으로 방출하는 프리즘 렌즈(16)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 프리즘 렌즈(16)는 렌즈로서의 기능과 함께 LED칩(12)을 밀봉상태로 보호하는 봉지재로서의 기능을 수행한다. 이를 위해, 상기 프리즘 렌즈(16)는 투광성 수지로 이루어질 수 있다. 상기 프리즘 렌즈(16)를 구성하는 수지는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지일 수 있다. 또한, 상기 프리즘 렌즈(16) 내에는 광의 파장 변환을 위한 형광체(162)가 포함될 수 있다. 프리즘 렌즈(16)의 상부면, 즉, 프리즘 패턴의 면은 하우징(14)의 상단면보다 낮게 위치하는 것이 바람직하다.

대안적으로, 상기 프리즘 렌즈(16)는, 렌즈로서의 기능을 갖지 못하는 일반 봉지재의 위쪽에 2차 광학 수단으로서 설치될 수 있으며, 이러한 변형예는, 도 4에 잘 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 투광성의 봉지재(16') 상측에 프리즘 렌즈(16)가 2차 광학수단으로 설치된다. 이때, 상기 봉지재(16')가 형광체(162)를 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조로 하여 설명된 상기 프리즘 렌즈(16)는, 그 상면에 프리즘 패턴(164)이 구비되며, 상기 프리즘 패턴(164)은, 봉지재가 평면일 때의 내부 전반사 관계를 깨서, 광을 수직방향으로 모으는 각도 범위에서 광의 추출량을 높이는 피라미드 패턴인 것이 바람직하다.

이때, 상기 피라미드 패턴은, 도 3에 잘 도시된 것과 같이, 네개의 측면들이동일한 이등변 삼각형로 이루어진 사각뿔(164a)의 행렬 배열에 의해 형성된다. 더욱 바람직하게는, 상기 사각뿔(164a)의 네 측면들은 동일한 정삼각형이다. 위와 같은 사각뿔(164)의 행렬 배열에 의한 피라미드 패턴에 의해, 광은 상기 피라미드 패턴을 거치면서 대략 정사각형(또는 직사각형)에 가까운 면광원의 형태로 방출될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이팅 모듈을 설명하기 위한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 백라이팅 모듈에 이용되는 LED 패키지를 도시한 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 LED 패키지의 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이팅 모듈용 LED 패키지를 도시한 단면도.

Claims (7)

1. 복수의 LED 패키지와;

   상기 복수의 LED 패키지의 상측에 배치되는 적어도 하나의 광학시트를 포함하되,

   상기 복수의 LED 패키지 각각은 집광용 피라미드 패턴이 형성된 프리즘 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 백라이팅 모듈.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 LED 패키지 각각은, LED칩과, 상기 LED칩이 수용되는 캐비티를 갖는 하우징을 포함하되, 상기 프리즘 렌즈는 상기 LED칩을 보호하도록 상기 캐비티 내에 충전된 수지 재질의 봉지재로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이팅 모듈.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학시트는 확산시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이팅 모듈.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 피라미드 패턴은, 네 측면들이 이등변 삼각형으로 이루어진 사각뿔의 행렬 배열에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 백라이팅 모듈.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 피라미드 패턴은, 네 측면들이 정삼각형으로 이루 어진 사각뿔의 행렬 배열에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 백라이팅 모듈.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘 렌즈는 광의 파장 변환을 위한 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이팅 모듈.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 LED 패키지 각각은 백색광을 발하는 백색 LED 패키지인 것을 특징으로 하는 백라이팅 모듈.

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