KR20150077153A - 광원 모듈 및 이를 구비한 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20150077153A
KR20150077153A KR1020130166061A KR20130166061A KR20150077153A KR 20150077153 A KR20150077153 A KR 20150077153A KR 1020130166061 A KR1020130166061 A KR 1020130166061A KR 20130166061 A KR20130166061 A KR 20130166061A KR 20150077153 A KR20150077153 A KR 20150077153A
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light emitting
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김성수
남기범
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서울반도체 주식회사
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Abstract

고휘도 및 균일한 휘도를 구현함과 동시에 고효율의 광원 모듈이 개시된다.
개시된 광원 모듈은 회로 기판과, 회로 기판 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드 칩 및 회로 기판 상에 위치하고 발광 다이오드 칩이 노출되는 관통 홀을 포함하는 복수의 반사 시트를 포함한다.
본 발명은 회로 기판으로 렌즈에 반사된 광 및 발광 다이오드 칩으로부터 직접 제공되는 광을 반사시켜 광 손실을 줄여 광 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.

Description

광원 모듈 및 이를 구비한 백라이트 유닛{LIGHT SOURCE MODULE AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME}
본 발명은 광원 모듈에 관한 것으로, 특히 광 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 균일한 휘도를 구현할 수 있는 광원 모듈 및 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적인 백라이트 유닛은 액정표시장치에 광을 제공하기 위한 디스플레이용이나 면 조명 장치용으로 널리 사용되고 있다.
액정표시장치에 구비된 백라이트 유닛은 발광 소자의 위치에 따라 직하방식 또는 에지방식으로 구분된다.
상기 직하방식은 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점적으로 개발되기 시작한 것으로, 확산판의 하부면에 복수개의 광원을 배치하여 액정표시패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 것이다. 이러한, 직하 방식의 백라이트 유닛은 에지 방식에 비해 광의 이용 효율이 높기 때문에 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다.
상기 에지방식은 주로 랩탑형 컴퓨터 및 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용되는 것으로 빛의 균일성이 좋고, 수명이 길며, 액정표시장치의 슬림화에 유리한 장점을 갖는다.
최근 들어 대형 표시장치는 고휘도를 구현하기 위해 직하방식이 도입되고 있고, 저소비전력 및 슬림화에 장점을 갖는 발광 다이오드가 광원으로 사용되고 있다.
대한민국 공개특허 제2006-0095696호에서는 전체적으로 균일한 휘도를 구현함과 동시에 고휘도를 구현하기 위해 다수의 LED 광원이 렌즈 및 상기 렌즈 상에 위치한 도트반사시트를 포함한다. 그러나, 대한민국 공개특허 제2006-0095696호를 포함한 일반적인 광원 모듈은 렌즈 또는 도트반사시트에 반사되는 광 및 발광 다이오드 칩으로부터 직접 제공되는 광이 회로 기판에 제공되어 손실되는 문제가 있었다.
대한민국 공개특허 제2006-0095696호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고휘도 및 균일한 휘도를 구현함과 동시에 고효율의 광원 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 균일한 휘도를 구현할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈은 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드 칩; 및 상기 회로 기판 상에 위치하고, 상기 발광 다이오드 칩이 노출되는 관통 홀을 포함하는 복수의 반사 시트를 포함한다.
본 발명은 발광 다이오드 칩의 주변에 도포 또는 부착된 제1 반사 시트에 의해 렌즈에 반사된 광 및 발광 다이오드 칩으로부터 직접 제공된 광을 반사시켜 고휘도 및 고효율을 구현할 수 있는 장점을 갖는다.
상기 반사 시트 상에 위치한 렌즈를 더 포함한다.
상기 반사 시트는 상기 관통 홀의 주변을 따라 형성된 광 흡수 패턴을 포함한다.
상기 광 흡수 패턴은 상기 관통 홀로부터 일정 간격 이격된다.
상기 광 흡수 패턴과 상기 관통 홀의 간격은 상기 발광 다이오드 칩의 너비 이상일 수 있다.
상기 광 흡수 패턴은 상기 렌즈와 중첩되고, 상기 렌즈보다 작은 크기를 갖는다.
상기 광 흡수 패턴은 블랙 색상으로 상기 반사 시트 상에 도포되거나 별도의 시트로 제작되어 부착된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은 회로 기판 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드 칩 및 상기 회로 기판상에 위치하고 상기 발광 다이오드 칩이 노출되는 제1 관통 홀을 포함하는 복수의 제1 반사 시트를 갖는 광원 모듈; 및 상기 광원 모듈을 덮고, 상기 광원 모듈을 노출시키는 복수의 제2 관통 홀을 포함하는 제2 반사 시트를 포함한다.
상기 제1 반사 시트 상에 위치한 렌즈를 더 포함한다.
상기 제1 반사 시트는 상기 제1 관통 홀의 주변을 따라 형성된 광 흡수 패턴을 포함한다.
상기 광 흡수 패턴은 상기 제1 관통 홀로부터 일정 간격 이격된다.
상기 광 흡수 패턴과 상기 제1 관통 홀의 간격은 상기 발광 다이오드 칩의 너비 이상일 수 있다.
상기 광 흡수 패턴은 상기 렌즈와 중첩되고, 상기 렌즈보다 작은 크기를 갖는다.
상기 광 흡수 패턴은 블랙 색상으로 상기 제1 반사 시트 상에 도포되거나 별도의 시트로 제작되어 부착된다.
상기 제1 반사시트는 상기 제2 관통 홀보다 큰 지름을 갖는다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 본 발명은 회로 기판 상에 위치하고, 발광 다이오드 칩의 주변에 도포 또는 부착된 제1 반사 시트를 포함하여 렌즈에 반사된 광 및 상기 발광 다이오드 칩으로부터 직접 제공된 광을 반사시켜 고휘도 및 고효율을 구현할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은 상기 광 흡수 패턴을 포함하여 상기 발광 다이오드 칩의 주변에 국부적으로 집중되는 광을 흡수하므로 균일한 휘도를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제1 반사 시트에 의해 고휘도, 고효율 및 균일한 휘도를 구현할 수 있는 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 포함하는 표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 광원 모듈을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 광원 모듈 및 제2 반사 시트를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 광원 모듈 및 제2 반사 시트를 도시한 평면도이다.
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 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 형상 등이 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 발명의 기술 사상 범위를 벗어나지 않는 정도의 구성요소들의 변경은 한정적인 의미를 포함하지 않으며 본 발명의 기술 사상을 명확하게 표현하기 위한 설명으로 청구항에 기재된 내용에 의해서만 한정될 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈을 포함하는 표시장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 광원 모듈을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 광원 모듈 및 제2 반사 시트를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 광원 모듈 및 제2 반사 시트를 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 모듈(200)은 중대형 표시장치에 포함되는 직하방식의 백라이트 유닛(120)에 포함된다. 그러나, 상기 광원 모듈(200)은 바 타입으로 표시장치의 측면에 구비되는 에지방식에도 적용될 수 있다.
상기 표시장치는 표시패널(110), 패널 가이드(100) 및 백라이트 유닛(120)을 포함한다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 표시장치는 상기 표시패널(110)의 상부 가장자리를 덮고, 상기 백라이트 유닛(120)과 결합되는 탑 커버(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 표시패널(110)은 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 박막 트랜지스터 기판 및 컬러필터 기판, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정 층을 포함한다.
도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 상기 박막 트랜지스터 기판 및 컬러필터 기판을 상세히 설명하면, 상기 박막 트랜지스터 기판은 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 화소를 정의하고, 각각의 교차영역마다 박막 트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor)가 구비되어 각각의 픽셀에 실장된 화소전극과 일대일 대응되어 연결된다. 상기 컬러필터 기판은 각 픽셀에 대응되는 R, G, B 컬러의 컬러필터, 이들 각각을 테두리 하며 게이트 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등을 가리는 블랙 매트릭스를 포함한다.
상기 표시패널(110)의 가장자리에는 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB(112)가 구비되고, 데이터 라인으로 구동신호를 공급하는 데이터 구동 PCB(112)가 구비된다. 상기 게이트 구동 PCB(112)는 별도의 PCB에 구성되지 않고, COG(Chip On Glass) 형태로 박막 트랜지스터 기판 상에 형성될 수도 있다.
상기 게이트 및 데이터 구동 PCB(112, 113)는 COF(Chip On Film)에 의해 액정표시패널(110)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.
상기 백라이트 유닛(120)은 하부 커버(180), 제1 반사 시트(230)를 갖는 광원 모듈(200), 제2 반사 시트(170) 및 광학 시트들(130)을 포함한다.
상기 하부 커버(180)는 상면이 개구된 구조를 가지며, 상기 광원 모듈(200), 제2 반사 시트(170) 및 광학 시트들(130)을 수납하는 기능을 갖는다.
상기 광학 시트들(130)은 확산 시트, 집광 시트 및 보호 시트를 포함한다. 여기서, 상기 광학 시트들(130)은 한 장의 확산 시트와 두 장의 집광 시트로 구성될 수도 있고, 두 장의 확산 시트와 한 장의 집광 시트로 구성될 수도 있다.
상기 광원 모듈(200)은 복수의 발광 다이오드 칩(250), 적어도 하나 이상의 회로 기판(260), 복수의 제1 반사 시트(230) 및 복수의 렌즈(220)를 포함한다.
상기 발광 다이오드 칩(250)은 특별히 한정되지 않고, 수평 타입, 수직 타입 및 플립 타입 등 다양하게 적용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 플립 타입을 한정하여 설명하도록 한다. 상기 발광 다이오드 칩(250)은 상기 회로 기판(260) 상에 플립칩 본딩 또는 SMT(Surface Mount Technology)에 의해 실장될 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 발광 다이오드 칩(250)은 파장변환층을 포함할 수 있다. 상기 파장변환층은 상기 발광 다이오드 칩(250)의 상부면 및 측면을 덮을 수 있다.
상기 회로 기판(260)은 상기 발광 다이오드 칩(250)과 전기적으로 연결되는 기판 패드(261)를 포함한다. 상기 회로 기판(260)은 일반 PCB일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 방열에 우수한 메탈PCB 또는 박형화에 유리한 FPCB(Flexible Printed circuit board)일 수 있다.
상기 제1 반사 시트(230)는 제1 관통 홀(231) 및 광 흡수 패턴(233)을 포함한다. 상기 제1 관통 홀(231)은 상기 발광 다이오드 칩(250)을 노출시킨다.
상기 광 흡수 패턴(233)은 상기 발광 다이오드 칩(250)으로부터 집중되는 광의 일부를 흡수하여 발광 다이오드 칩(250)과 인접한 영역에서 집중되는 광량을 줄이는 기능을 갖는다. 상기 광 흡수 패턴(233)은 빛을 흡수할 수 있는 색상으로 상기 제1 반사 시트(230) 상에 도포되거나, 별도의 색 시트로 제작되어 상기 제1 반사 시트(230) 상에 부착될 수 있다. 예컨대 상기 빛을 흡수할 수 있는 색상은 블랙 색상일 수 있다. 상기 광 흡수 패턴(233)은 상기 제1 관통 홀(231)로부터 일정 간격 이격된다. 즉, 상기 광 흡수 패턴(233)은 상기 발광 다이오드 칩(250)으로부터 일정 간격 이격된다. 상기 광 흡수 패턴(233)과 상기 제1 관통 홀(231)의 간격은 상기 발광 다이오드 칩(250)의 너비 이상일 수 있다. 상기 광 흡수 패턴(233)이 상기 발광 다이오드 칩(250)으로부터 일정 간격 이격된 것은 발광 다이오드 칩(250)으로부터 직접 제공되는 광 및 상기 렌즈(220)에 반사되어 제공되는 광이 집중되는 영역에서 국부적으로 발생할 수 있는 광 흡수 패턴(233)의 변색을 방지하기 위함이다. 본 발명에서는 상기 광 흡수 패턴(233)이 상기 발광 다이오드 칩(250)으로부터 일정 간격 이격된 구조를 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 제1 관통 홀(231)이 형성된 영역까지 연장될 수도 있다. 상기 광 흡수 패턴(233)은 상기 렌즈(220)의 하부에 위치하고, 상기 렌즈(220)는 상기 광 흡수 패턴(233)을 덮는다. 즉, 상기 광 흡수 패턴(233)은 상기 렌즈(220)와 중첩되고, 상기 렌즈(220)보다 작은 크기를 갖는다.
상기 제2 반사 시트(170)는 상기 광원 모듈(200)을 덮는다. 상기 제2 반사 시트(170)는 복수의 제2 관통 홀(171)을 포함하고, 상기 제2 관통 홀(171)은 상기 발광 다이오드 칩(250)을 덮는 상기 렌즈(220)를 노출시킨다. 여기서, 상기 제2 관통 홀(171)은 상기 렌즈(220)의 주변의 제1 반사 시트(230)의 일부를 노출시킨다. 상기 제2 반사 시트(170)는 상기 제1 반사 시트(230)와 중첩된 영역을 갖는다. 구체적으로 상기 제2 반사 시트(170)는 제2 관통 홀(171)과 인접한 영역과 상기 제1 반사 시트(230)의 가장자리 영역이 중첩된다. 즉, 상기 제2 관통 홀(171)은 상기 제1 반사 시트(230)보다 작은 지름을 갖는다.
본 발명은 상기 회로 기판(160) 상에 위치하고, 상기 발광 다이오드 칩(250)의 주변에 도포 또는 부착된 상기 제1 반사 시트(230)를 포함하여 상기 렌즈(220)에 반사된 광 및 상기 발광 다이오드 칩(250)으로부터 직접 제공된 광을 반사시켜 고휘도 및 고효율을 구현할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은 상기 광 흡수 패턴(233)을 포함하여 상기 발광 다이오드 칩(250) 주변에 국부적으로 집중되는 광을 흡수하므로 균일한 휘도를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제1 반사 시트(230)에 의해 고휘도, 고효율 및 균일한 휘도를 구현할 수 있는 백라이트 유닛(120)을 제공할 수 있다.
이상에서 다양한 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한 특정 실시예에서 설명한 구성요소는 본원 발명의 사상을 벗어나지 않는 한 다른 실시예에서 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다.
200: 광원 모듈 220: 렌즈
230: 제1 반사 시트 231: 제1 관통 홀
233: 광 흡수 패턴 250: 발광 다이오드 칩

Claims (21)

  1. 회로 기판;
    상기 회로 기판 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드 칩; 및
    상기 회로 기판 상에 위치하고, 상기 발광 다이오드 칩이 노출되는 관통 홀을 포함하는 복수의 반사 시트를 포함하는 광원 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사 시트 상에 위치한 렌즈를 더 포함하는 광원 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 반사 시트는 상기 관통 홀의 주변을 따라 형성된 광 흡수 패턴을 포함하는 광원 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴은 상기 관통 홀로부터 일정 간격 이격된 광원 모듈.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴과 상기 관통 홀의 간격은 상기 발광 다이오드 칩의 너비 이상인 광원 모듈.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴은 상기 렌즈와 중첩되고, 상기 렌즈보다 작은 크기를 갖는 광원 모듈.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴은 블랙 색상으로 상기 반사 시트 상에 도포되거나 별도의 시트로 제작되어 부착된 광원 모듈.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴은 상기 관통 홀의 가장자리까지 형성된 광원 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 상기 회로 기판 상에 플립칩 본딩 또는 SMT(Surface Mount Technology)에 의해 실장된 플립 타입인 광원 모듈.
  10. 회로 기판 상에 실장되는 복수의 발광 다이오드 칩, 상기 회로 기판 상에 위치하고 상기 발광 다이오드 칩이 노출되는 제1 관통 홀을 포함하는 복수의 제1 반사 시트를 갖는 광원 모듈; 및
    상기 광원 모듈을 덮고, 상기 광원 모듈을 노출시키는 복수의 제2 관통 홀을 포함하는 제2 반사 시트를 포함하는 백라이트 유닛.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 반사 시트 상에 위치한 렌즈를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 반사 시트는 상기 제1 관통 홀의 주변을 따라 형성된 광 흡수 패턴을 포함하는 백라이트 유닛.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴은 상기 제1 관통 홀로부터 일정 간격 이격된 백라이트 유닛.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴과 상기 제1 관통 홀의 간격은 상기 발광 다이오드 칩의 너비 이상인 백라이트 유닛.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴은 상기 렌즈와 중첩되고, 상기 렌즈보다 작은 크기를 갖는 백라이트 유닛.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴은 블랙 색상으로 상기 제1 반사 시트 상에 도포되거나 별도의 시트로 제작되어 부착된 백라이트 유닛.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 반사 시트는 상기 제2 관통 홀보다 큰 지름을 갖는 백라이트 유닛.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 광 흡수 패턴은 상기 제1 관통 홀의 가장자리까지 형성된 백라이트 유닛.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 상기 회로 기판 상에 플립칩 본딩 또는 SMT(Surface Mount Technology)에 의해 실장된 플립 타입인 백라이트 유닛.
  20. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 반사 시트의 가장자리 영역은 상기 제2 반사 시트와 중첩된 백라이트 유닛.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제2 관통 홀의 지름은 상기 제1 반사 시트의 지름보다 작은 백라이트 유닛.

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