KR20140070692A - Back light unit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 지향각이 넓고 균일한 휘도를 갖는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 의하면, 한 쌍의 경사면으로 이루어지는 상향돌출부가 적어도 하나 이상 형성되는 굴곡기판; 상기 경사면의 일측에 구비되는 LED 칩; 및 상기 굴곡기판의 상부에 이격하여 구비되고, 상기 LED 칩에서 발광된 광의 일부가 반사되도록 일측에 반사패턴이 형성되는 확산판;을 포함하는 백라이트 유닛이 제공된다.The present invention relates to a backlight unit having a wide light-guiding angle and a uniform brightness, and in accordance with an embodiment of the present invention, a curved substrate having at least one upward projecting portion formed of a pair of inclined surfaces; An LED chip provided on one side of the inclined surface; And a diffusing plate disposed on an upper portion of the bending substrate and having a reflective pattern formed on one side thereof so as to reflect a part of light emitted from the LED chip.
Description
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 칩의 광 지향각을 증가하여 보다 적은 개수의 LED 칩으로도 균일한 휘도를 달성할 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backlight unit, and more particularly, to a backlight unit capable of increasing a light directing angle of an LED chip to achieve a uniform luminance even with a smaller number of LED chips.
일반적으로 가로등이나 보안등과 같은 실내외 조명 시설물에는 메탈할라이드 램프, 수은 램프, 나트륨 램프 등과 같은 필라멘트 및 방전 발광 방식의 램프가 주로 사용되고 있다.Generally, indoor and outdoor lighting facilities such as street lamps and security lamps are mainly used filament and discharge lamp type lamps such as metal halide lamps, mercury lamps, sodium lamps and the like.
그런데, 기존의 필라멘트 및 방전 발광식 전구는 전력소모가 많고 내구성이 좋지 않은 단점이 있으며, 공급된 전력의 상당 부분이 열로 방출되기 때문에, 실제 조명에 이용되는 가시광선으로 출력되는 에너지는 사용된 전력의 5~28% 정도에 불과하여 에너지 효율이 매우 떨어지는 단점이 있다.However, since the conventional filament and discharge light bulb have a disadvantage in that they have high power consumption and poor durability, and since a substantial part of the supplied power is discharged as heat, the energy output to the visible light used in actual lighting is not used Which is about 5 ~ 28% of the energy efficiency.
이에 비해, LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)는 크기 및 소비전력 대비 휘도가 높고, 사용수명이 길며, 제조비용도 저렴한 등 많은 장점이 있어 기존의 전구를 대체하는 조명 또는 표시수단으로 그 사용도가 높아지고 있다.On the other hand, LED (Light Emitting Diode) has many merits such as high brightness in terms of size and power consumption, long service life, low manufacturing cost, etc., .
한편, 최근에는 정보기술과 이동통신기술 등의 발전과 함께 정보를 시각적으로 표시해줄 수 있는 디스플레이 장치의 발전이 이루어지고 있는데, LED는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 장점을 겸비하고 있음에 따라, 자체적인 발광특성을 갖지 못하는 LCD(Liquid Crystal Display) 장치 등 비발광형 디스플레이의 표시용 광원으로 널리 사용되고 있다.Meanwhile, in recent years, display devices capable of visually displaying information together with development of information technology and mobile communication technology have been developed. Since LED has advantages such as small size, low power consumption and high reliability , And a liquid crystal display (LCD) device that does not have its own luminescent characteristics.
즉, LCD 장치는 자체 발광요소를 갖지 못하므로 별도의 광원을 요구하며, 이에 따라 배면에 광원을 구비한 백라이트 유닛(Back Light Unit)이 마련되어 액정패널을 향해 빛을 조사하고, 이를 통해서 비로소 식별 가능한 화상이 구현되는데, 이때 그 표시용 광원으로서 LED가 이용되고 있는 것이다.That is, since the LCD device does not have a self-luminous element, a separate light source is required. Accordingly, a backlight unit having a light source on the back surface thereof is provided to irradiate light toward the liquid crystal panel, An image is realized. At this time, an LED is used as the display light source.
여기서, 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 에지형(Edge type)과 직하형(Direct type)으로 구분된다. 에지형은 하나 또는 한 쌍의 광원이 도광판의 일측에 배치되는 구조를 가지거나, 둘 또는 두 쌍의 광원이 도광판의 양측 또는 네 모서리측에 각각 배치되는 구조를 가지며, 직하형은 수 개 또는 수십 개의 광원이 광학시트의 하부에 배치되는 구조를 가진다.Here, the general backlight unit is divided into an edge type and a direct type according to the arrangement structure of the light sources. The edge type has a structure in which one or a pair of light sources are disposed on one side of the light guide plate or two or two pairs of light sources are arranged on both sides or four corner sides of the light guide plate, Light sources are disposed at the lower portion of the optical sheet.
최근에는 소비자의 요구에 의해 대면적화된 액정표시장치의 연구가 활발히 진행되고 있는 상태이며, 직하형은 분할구동이 가능하여 섬세하게 영상을 구현할 수 있는 등, 에지형에 비해 대면적화 액정표시장치에 더욱 적합하다.
In recent years, researches on a large-sized liquid crystal display device have been actively carried out according to the demand of a consumer. In addition, direct-type liquid crystal display devices can be dividedly driven to realize delicate images. More suitable.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용하는 직하형 백라이트 유닛의 단면도이고, 도 2a와 도 2b는 광 지향각 변화에 따른 LED 칩의 배치를 보인 개략도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a direct-type backlight unit using a general LED as a light source, and FIGS. 2a and 2b are schematic views showing an arrangement of LED chips according to a change in a light directing angle.
도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(1)은 반사판 역할을 하는 기판(2)을 포함하며, 기판(2)의 상측면에 복수의 LED 칩(chip)(3)이 나란히 배열되고, 이들 LED 칩(3)의 상부에 이격하여 확산판(4)과 복수의 광학시트(5)가 배치된다.1, the backlight unit 1 includes a
이때, LED 칩(3)을 기판(2)에 실장하는 방법으로는, LED 칩(3)을 LED 패키지 내에 위치시키고, 그 LED 패키지 자체를 기판(2)에 실장하는 패키지 실장 방식과, LED 칩(3)을 기판(2) 상에 직접 실장하고 그 보호를 위해 수지 등을 이용하여 돔(dome) 형식으로 봉지하는 COB(Chip-On-Board) 방식이 있다.As a method of mounting the
그런데, 도 2a에 도시된 바와 같이 LED 칩(3)에서 발산되는 광의 지향각(A)이 좁은 경우, 일정 면적을 조명하기 위해서는, 도 2b에 도시된 광 지향각(B)이 넓은 경우에 비해, 동일 면적의 기판(2)에 더 많은 LED 칩(3)이 조밀하게 배치되어야 하는 단점이 있다.However, in the case where the directivity angle A of the light emitted from the
따라서, LED 광원의 지향각을 증대시키기 위해, 패키지 실장 방식의 경우, LED 칩의 둘레를 따라 LED 패키지의 리플렉터를 배치하고 있다. 그러나, COB 방식의 경우에는 별도의 패키지 없이 기판 상에 직접 LED 칩이 실장됨에 따라 리플렉터의 적용이 어렵고, 패키지 실장 방식의 경우에 있어서도 리플렉터 형성을 위한 공정수 증가에 따라 제작비용이 증가하게 되는 문제가 있다.Therefore, in order to increase the directivity angle of the LED light source, in the case of the package mounting method, the reflector of the LED package is arranged along the periphery of the LED chip. However, in the case of the COB method, since the LED chip is mounted directly on the substrate without a separate package, it is difficult to apply the reflector, and in the case of the package mounting method, the manufacturing cost increases as the number of steps for forming the reflector increases .
한편, 최근의 컴퓨터 모니터나 벽걸이형 텔레비젼 등의 액정표시장치는, 넓은 디스플레이 면적을 가지면서도 박형일 것이 요구되고 있으며, 이러한 요구는 튜브, 평판, 또는 간판 등에 적용되는 LED 조명등에도 마찬가지이다.On the other hand, recent liquid crystal display devices such as computer monitors and wall-mounted televisions are required to have a thin display while having a wide display area, and this demand is also applicable to LED lights used for tubes, flat panels, or signboards.
이에 따라, 백라이트 유닛의 광학갭(optical gap) 또는 에어갭(air gap)이라 하는 폭 즉, 반사판과 확산판 사이의 간격을 줄임으로써, 박형의 백라이트 유닛을 제공하려는 시도가 나타나고 있다.Accordingly, attempts have been made to provide a thin backlight unit by reducing the width of the optical gap or air gap of the backlight unit, that is, the space between the reflector and the diffuser plate.
그러나, 백라이트 유닛의 가장 중요한 역할인 고품질의 면광원 공급을 위해서는 여러 가지 광학적 설계가 고려되며, 그 중 반사판과 확산판 사이의 간격 유지가 중요한 요소로 작용한다.However, in order to supply a high quality surface light source, which is the most important role of the backlight unit, various optical designs are considered, and maintenance of the gap between the reflection plate and the diffusion plate is an important factor.
즉, 반사판과 확산판 사이의 간격이 작을 경우에는 LED 광원의 빛이 LED 광원의 상부 중앙에 집중되어, LED 광원과 대응되는 중앙부가 밝아지는 핫 스팟(hot spot) 현상과, 중앙부의 주변이 어두워지는 무라(mura) 현상이 발생되는 것이다.That is, when the distance between the reflection plate and the diffusion plate is small, the light of the LED light source is concentrated at the upper center of the LED light source, and a hot spot phenomenon in which the center corresponding to the LED light source is bright, A mura phenomenon occurs.
이에 따라, 백라이트 유닛을 박형화하면서도 전술한 핫 스팟 현상과 무라 현상의 발생을 방지하는 방안이 연구되었는데, 일 예로서, 한국공개특허 제10-2009-0026671호(특허문헌 1)와 한국등록특허 제10-1131152호(특허문헌 2)에서는 광이 고르게 배광되면서도 핫 스팟이 발생되지 않도록 하기 위한 확산렌즈를 제공하고 있다. 그러나, 이러한 확산렌즈의 적용은 공정수 증가에 따른 제작 시간과 비용이 증대되는 문제가 있다.As a result, a method for preventing the occurrence of the hot spot phenomenon and the chromatic phenomenon described above has been studied while thinning the backlight unit. For example, Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0026671 (Patent Document 1) 10-1131152 (Patent Document 2), a diffusing lens is provided to prevent hot spots from being generated while light is evenly distributed. However, the application of such a diffusion lens has a problem that manufacturing time and cost are increased due to an increase in the number of steps.
또한, 다른 방안으로서, 광학시트의 개수를 늘림으로써 무라 현상을 제거할 수 있으나, 이와 같이 적층되는 광학시트의 개수가 많아지면, 백라이트 유닛의 생산 비용 증가와, 제조원가 상승의 문제가 따르게 된다.
As another method, it is possible to eliminate the blurring phenomenon by increasing the number of the optical sheets. However, if the number of the optical sheets to be stacked is increased, the production cost of the backlight unit increases and the manufacturing cost increases.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는, 광 지향각이 증대되는 한편, 핫 스팟 현상이나 무라 현상의 발생이 방지됨으로써, 휘도의 균일성을 확보할 수 있는 백라이트 유닛의 제공을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the problems as described above, and one embodiment of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which the light directing angle is increased and hot spot phenomenon and mura phenomenon are prevented from occurring, The present invention provides a backlight unit that can be used as a backlight unit.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 한 쌍의 경사면으로 이루어지는 상향돌출부가 적어도 하나 이상 형성되는 굴곡기판; 상기 경사면의 일측에 구비되는 LED 칩; 및 상기 굴곡기판의 상부에 이격하여 구비되고, 상기 LED 칩에서 발광된 광의 일부가 반사되도록 일측에 반사패턴이 형성되는 확산판;을 포함하며, 상기 반사패턴은, 상기 LED 칩으로부터 상기 확산판에 수직하게 연장되는 중심축선으로부터 상기 경사면이 기울어진 방향으로 소정 각도 이격한 위치에 형성되는 백라이트 유닛이 제공된다.In order to achieve the above-mentioned object, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a bending board comprising: at least one upward protrusion formed of a pair of inclined surfaces; An LED chip provided on one side of the inclined surface; And a diffusion plate spaced apart from the upper portion of the bending substrate and having a reflective pattern formed on one side thereof so as to reflect a part of the light emitted from the LED chip, There is provided a backlight unit which is formed at a position spaced apart from a central axis extending vertically by a predetermined angle in a direction in which the inclined surface is inclined.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 반사패턴은, 상기 LED 칩에서 상기 확산판으로 비스듬하게 투사되는 광의 형태를 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.In the backlight unit according to an embodiment of the present invention, the reflection pattern is formed along the shape of light that is obliquely projected from the LED chip to the diffusion plate.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 LED 칩은, 활성층을 포함하는 반도체층; 및 상기 반도체층 상에 상기 활성층에서 출력되는 광을 투과하는 광투과층을 포함하고, 상기 광투과층의 두께는 150㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 한다.In the backlight unit according to an embodiment of the present invention, the LED chip may include a semiconductor layer including an active layer; And a light-transmitting layer that transmits light output from the active layer on the semiconductor layer, wherein the light-transmitting layer has a thickness of 150 mu m to 300 mu m.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 LED 칩은, 광 지향각이 140°이상인 프레임리스 LED 칩인 것을 특징으로 한다.In the backlight unit according to an embodiment of the present invention, the LED chip is a frameless LED chip having a light directing angle of 140 degrees or more.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 광투과층은 투명한 재질의 성장기판인 것을 특징으로 한다.In the backlight unit according to an embodiment of the present invention, the light transmitting layer is a growth substrate of a transparent material.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛은, 상기 확산판의 일측에 원격 형광물질 층(remote phosphor layer)이 형성되는 것을 특징으로 한다.A backlight unit according to an embodiment of the present invention is characterized in that a remote phosphor layer is formed on one side of the diffusion plate.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 반사패턴은, 원추형 또는 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the backlight unit according to an embodiment of the present invention, the reflection pattern may be conical or elliptical.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 상향돌출부는, 상기 굴곡기판의 일 방향을 따라 연속 형성되는 것을 특징으로 한다.In the backlight unit according to an embodiment of the present invention, the upward protrusions are formed continuously along one direction of the bending substrate.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 상향돌출부는, 상기 굴곡기판의 일 방향을 따라 서로 이격하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
In the backlight unit according to another embodiment of the present invention, the upward protruding portions are formed apart from each other along one direction of the bending substrate.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛은, 굴곡기판의 경사면에 LED 칩이 구비됨에 따라, 광 지향각이 넓어지는 효과를 제공한다.The backlight unit according to an embodiment of the present invention provides an effect of widening the light directing angle by providing the LED chip on the inclined surface of the bending substrate.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛은, LED 칩으로부터 확산판으로 수직하게 연장되는 축선으로부터 소정 각도 이격한 확산판의 일측에 반사패턴이 형성됨으로써, 핫 스팟 현상 및 무라 현상이 방지되고, 휘도의 균일성을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.The backlight unit according to an embodiment of the present invention prevents a hot spot phenomenon and a mura phenomenon by forming a reflection pattern on one side of a diffusion plate spaced from an axis extending perpendicularly from an LED chip to a diffusion plate, It is possible to secure the uniformity of the magnetic field.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛은, 확산판에 원격 형광물질 층이 형성됨에 따라, 백라이트 유닛의 OFF시 외관상 미감이 향상되는 효과를 제공한다.
The backlight unit according to an embodiment of the present invention provides an effect of enhancing aesthetics in appearance when the backlight unit is turned off as the remote fluorescent material layer is formed on the diffusion plate.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용하는 직하형 백라이트 유닛의 단면도.
도 2a는 광 지향각이 좁을 때 LED 칩의 배치를 보인 개략도.
도 2b는 광 지향각이 넓을 때 LED 칩의 배치를 보인 개략도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도.
도 4는 도 3의 부분 확대도.
도 5a는 종래의 평판기판이 적용된 백라이트 유닛의 휘도 균일성을 시뮬레이션한 결과 그래프.
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 휘도 균일성을 시뮬레이션한 결과 그래프.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 확산판에 원격 형광물질 층이 형성된 예를 도시한 단면도.
도 7은 프레임리스 LED 칩의 단면도.
도 9은 프레임리스 LED 칩의 광투과층 두께 변화에 따른 지향각 특성 변화를 나타낸 그래프.
도 9 내지 도 12는 프레임리스 LED 칩의 광투과층 두께가 각각 120㎛, 150㎛, 250㎛, 400㎛일 때 지향각 특성을 나타낸 그래프.1 is a sectional view of a direct-type backlight unit using a general LED as a light source.
2A is a schematic view showing the arrangement of LED chips when a light directing angle is narrow.
2B is a schematic view showing the arrangement of the LED chips when the light directing angle is wide.
3 is a cross-sectional view of a backlight unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a partial enlarged view of Figure 3;
FIG. 5A is a graph illustrating a simulation result of brightness uniformity of a backlight unit to which a conventional flat panel substrate is applied. FIG.
5B is a graph illustrating simulation results of brightness uniformity of a backlight unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating an example in which a remote fluorescent material layer is formed on a diffuser plate according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a frameless LED chip;
FIG. 9 is a graph showing a change in the orientation angle characteristic of the frameless LED chip according to the change of the light transmission layer thickness. FIG.
9 to 12 are graphs showing the orientation angle characteristics when the thickness of the transparent layer of the frameless LED chip is 120 탆, 150 탆, 250 탆 and 400 탆, respectively.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of a backlight unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
또한, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, Embodiments that include components replaceable as equivalents in the elements may be included within the scope of the present invention.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "백라이트 유닛"은 평판형 디스플레이 장치에 사용되는 부품에 제한되는 것은 아니고, 조명용으로 사용되는 면발광 조명을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Further, it should be understood that the "backlight unit" used herein is not limited to the parts used in the flat panel display device but includes a surface emitting illumination used for illumination.
아울러, 본 명세서에서 사용하는 용어인 "프레임리스 LED 칩(Frame-less LED chip)은, 종래의 LED 칩과 구분하기 위한 것으로, LED 칩의 외형을 형성하는 본체, 리플렉터(본체와 일체로 형성되기도 함), 리드프레임을 포함하지 않는 패키지로서, 렌즈부를 제외한 LED 칩이 LED 칩의 외형을 형성하는 패키지를 의미한다. 이러한 프레임리스 LED 칩의 패키지에 대해서, LED 칩을 웨이퍼에서 다이싱하기 전에 대부분의 패키지가 구성된다는 측면에서 웨이퍼레벨 패키지(wafer level package)라고도 하고, 패키지의 외형이 LED 칩의 크기에 근접한다는 측면에서 칩스케일 패키지(chip scale package)라고도 하며, 리드프레임이나 서브마운트와 같은 부가 구성요소 없이 LED 칩이 기판에 실장되는 측면에서 COB(chip on board) 타입 LED 패키지라고도 한다. 본 발명에서의 "프레임리스 LED 칩"은 LED 패키지 외형을 형성하는 리드프레임, 리플렉터 및 본체를 포함하지 않는 LED 패키지를 가지는 칩을 의미한다. 이러한 프레임리스 LED 칩으로는, 대한민국 특허출원 제10-2011-0139385호에 공개된 발광 다이오드를 예시할 수 있다.The term "frame-less LED chip " used herein is used to distinguish the LED chip from a conventional LED chip. The frame-less LED chip is a body that forms an outer shape of the LED chip, a reflector And a package not including the lead frame means a package in which the LED chip except for the lens portion forms the outer shape of the LED chip. Is referred to as a wafer level package in that a package of a lead frame or a submount is formed, and also referred to as a chip scale package in that the external shape of the package is close to the size of the LED chip, A "chipless board" LED package is also referred to as a "COB (chip on board) type LED package" in which an LED chip is mounted on a substrate without a component. A chip having an LED package that does not include a main body, a lead frame that forms a key figure, a reflector, and a main body. As such a frameless LED chip, a light emitting diode disclosed in Korean Patent Application No. 10-2011-0139385 .
프레임리스 LED 칩은 부가 구성요소를 포함하지 않고, 대부분의 공정이 반도체 생산공정으로 완료되기 때문에, 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 패키지 외형을 형성하는 구성요소가 없기 때문에, 패키지의 크기를 소형화할 수 있는 효과가 있고, LED 칩이 기판에 근접하게 실장되기 때문에 열방출 효율이 개선되는 효과가 있다.
Since the frameless LED chip does not include additional components and most processes are completed in the semiconductor production process, the time and cost required for manufacturing can be reduced, and reliability is improved. In addition, since there is no constituent element for forming the external shape of the package, there is an effect that the size of the package can be reduced, and the LED chip is mounted close to the substrate.
실시예Example
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이고, 도 4는 도 3의 부분 확대도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of a backlight unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛(이하, '백라이트 유닛')(10)은, 굴곡기판(20)과, 굴곡기판(20)의 경사면(21)에 구비되는 LED 칩(30)과, 굴곡기판(20)의 상부에 이격하여 구비되는 확산판(40)을 포함한다.3 and 4, a backlight unit (hereinafter, referred to as a 'backlight unit') 10 according to an embodiment of the present invention includes a bending
굴곡기판(20)은 복수의 LED 칩(30)이 나란히 배열되는 기판으로서, 일 예로서 FR-4(Flame Resistant 4)계 기판, Al계 기판, 및 세라믹 기판 등 배선패턴과 같은 전기적 연결수단을 통해 LED 칩(30)에 전압을 인가할 수 있는 기판이 사용될 수 있으며, 다른 예로서, 플라스틱이나 금속 소재를 사용하여 굴곡기판(20)을 준비하고, 배선패턴 등 전기적 연결수단이 구비된 별도의 기판이 굴곡기판(20) 상에 결합될 수도 있다. The
즉, 후술하는 LED 칩(30)은 굴곡기판(20) 상에 직접 실장될 수도 있고, 굴곡기판(20)에 결합되는 별도의 기판에 실장되는 것도 가능하다.That is, the
이때, 굴곡기판(20)에는 적어도 하나 이상의 상향돌출부(22)가 형성됨으로써 표면이 굴곡지게 형성되는데, 이 상향돌출부(22)는 예컨대 서로 대칭되는 상향경사면(21a)과 하향경사면(21b)이 접하여 쐐기 형태를 이루며, 굴곡기판(20)의 폭 방향 또는 길이 방향을 따라 복수 개의 상향돌출부(22)가 나란히 형성된다.At this time, at least one upward protruding
이때, 복수 개의 상향돌출부(22)는 LED 칩(30) 간의 거리, 광의 밝기, 굴곡기판의 규격 등 설계조건에 따라 연속하여 형성될 수도 있고, 소정 간격 서로 이격하여 형성되는 것도 가능하다.At this time, the plurality of
한편, 얇은 플레이트가 소정 간격으로 수차례 절곡되어 굴곡기판(20)을 이루는 경우, 굴곡기판(20)의 표면적 증가로 인해, LED 칩(30)에서 발생된 열을 외부로 방산시키는 방열판(heat sink)의 역할도 하게 된다.On the other hand, when the thin plate is bent several times at a predetermined interval to form the
굴곡기판(20), 또는 굴곡기판(20) 상에 구비되는 별도의 기판에 LED 칩(30)이 실장된다. The
LED 칩(30)은 패키지 실장방식과 COB 방식으로 실장될 수 있는데, 본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 패키지 자체 높이로 인한 백라이트 유닛(10)의 두께 증가를 피하기 위해, 와이어 본딩 방식 또는 칩 자체가 플립칩 형식으로 기판에 실장되는 COB 방식을 따르는 것이 바람직하다.The
더욱 바람직하게는, 본 발명의 일실시예에 따라, 굴곡기판(20) 상에 프레임리스(frame-less) LED 칩이 실장되며, 이 경우 프레임리스 LED 칩의 지향각이 최대 140°특성을 보임에 따라, 일반적으로 120°지향각 특성을 갖는 LED 칩의 경우보다 현저히 우수한 광 지향각 향상 효과를 볼 수 있다. 이에 대하여는 도 7 내지 도 12를 참조하여 후술하기로 한다.More preferably, in accordance with an embodiment of the present invention, a frame-less LED chip is mounted on the
이때, LED 칩(30)은 상향돌출부(22) 각 경사면(21)의 길이 방향을 따라 소정 거리 서로 이격하여 복수 개 배열되며, 도면에 도시되지는 않았으나, LED 칩(30)의 보호를 위해, 실리콘 또는 에폭시 수지 등에 의해 돔 형태로 봉지되는 것이 바람직하다.A plurality of
이처럼, 굴곡기판(20)의 상향돌출부(22) 양쪽 경사면(21)에 LED 칩(30)이 배치되는 경우, 상향돌출부(22)의 중심선을 기준으로 양쪽의 LED 칩(30)이 각각 외측으로 비스듬하게 기울어져 광을 발산함에 따라, 종래의 평판기판에 동일한 피치(pitch)로 배열되는 한 쌍의 LED 칩에 비해, 더욱 넓은 광 지향각을 보이게 된다.As described above, when the
따라서, 도 2b를 참고하여 전술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛(10)에 의하면, 동일 면적의 영역을 조명함에 있어서, 종래의 평판기판이 적용된 경우보다 더 적은 개수의 LED 칩(30)이 사용될 수 있으므로, 광 효율이 향상되는 효과가 있다.Therefore, as described above with reference to FIG. 2B, in the
이때, 경사면(21)의 경사각은 5°~ 30°인 것이 바람직한데 이는, 경사각이 5°보다 작으면 평판기판과 비교하여 광 지향각 향상 효과가 미미하고, 경사각이 30°를 넘으면 백라이트 유닛(10)의 양쪽 측면 방향으로 발산되는 광량이 증가하여 백라이트 유닛(10)의 광 효율이 저하되기 때문이다.If the inclination angle is less than 5 degrees, the effect of improving the light directing angle is insufficient as compared with the flat board substrate. If the inclination angle exceeds 30 degrees, the
확산판(40)은 굴곡기판(20)의 상부에 소정 거리 이격하여 설치되며, LED 칩(30)에서 발산된 광을 확산시켜 휘도가 균일하게 분포되게끔 하는 역할을 한다.The
이때, 광 지향각이 넓어짐에 따라, 종래의 평판기판이 적용된 예와 비교하여, LED 칩(30)의 개수가 동일하거나 더 적은 상태로 LED 칩(30)과 확산판(40) 사이의 거리를 더욱 좁힐 수 있게 되는데, 이로 인해 백라이트 유닛(10)의 박형화가 가능해진다.At this time, the distance between the
여기서, 굴곡기판(20)과 확산판(40) 사이의 거리가 너무 가까우면, LED 칩(30)의 수직 상부에 대응되는 확산판(40) 부분이 다른 부분보다 밝아지는 핫 스팟(hot-spot) 현상이 발생할 수 있다.Here, if the distance between the bending
그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 칩(30)은, 굴곡기판(20)의 경사면(21)에 배치되어 확산판(40)과 소정 각도를 이루게 되므로, LED 칩(30)의 수직 상부에 대응되는 확산판(40)까지의 거리가 평판기판이 적용되었을 때보다 더욱 멀게 형성되고, 따라서 평판기판이 적용된 경우보다 더욱 균일한 휘도 분포를 보이게 된다.However, since the
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, LED 칩(30)의 중심축선(l')이, LED 칩(30)으로부터 확산판(40)으로 수직하게 연장되는 연장선(l)으로부터 각도 α만큼 이격하여 위치하게 됨에 따라, 중심축선(l')을 따라 LED 칩(30)으로부터 LED 칩(30)의 수직 상부에 대응되는 확산판(40)까지의 거리(r')가, LED 칩(30)으로부터 확산판(40)에 수직인 연장선(l)을 따라 연장되는 확산판(40)까지의 거리(r)보다 더욱 멀게 형성되고, 이에 따라 평판기판이 적용된 예에 비해 광 균일성이 더욱 향상되는 것이다.4, the central axis l 'of the
도 5a와 도 5b는 전술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용되는 경우, 평판기판이 적용된 예에 비해 광 균일성이 더욱 향상됨을 보여주는 시뮬레이션 결과 그래프이다.FIGS. 5A and 5B are graphs showing simulation results showing that the optical uniformity is further improved as compared with the example in which the flat panel substrate is applied, when the backlight unit according to the embodiment of the present invention is applied, as described above.
이때, 도 5a는 종래의 평판기판이 적용된 백라이트 유닛의 휘도 균일성을 시뮬레이션한 결과이고, 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 휘도 균일성을 시뮬레이션한 결과 그래프이다.5A is a graph illustrating a result of simulation of luminance uniformity of a backlight unit to which a conventional flat panel substrate is applied, and FIG. 5B is a graph illustrating simulation results of luminance uniformity of a backlight unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a에 도시된 평판기판의 경우, 각 LED 칩으로부터 발산된 광의 중앙부 휘도가 주변보다 더 높게 나타남을 보이고 있으나, 도 5b에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 경우에서는 전체적으로 고른 휘도 분포를 보이고 있음을 알 수 있다.In the case of the flat substrate shown in FIG. 5A, the luminance of the central portion of the light emitted from each LED chip is higher than that of the surroundings. However, in the case of the embodiment of FIG. 5B, .
여기에 더하여, LED 칩(30)의 중심축선(l')을 따라 확산판(40)으로 투사된 광에 의해, 그 부분에서의 광이 주변보다 더 밝아지는 것을 방지할 수 있도록, 확산판(40)에 반사패턴(41)을 형성시키고, 입사된 광을 다시 굴곡기판(20) 쪽으로 반사시킨다.In addition to this, in order to prevent the light projected onto the
이때, 반사패턴(41)은 도 4에 도시된 바와 같이, LED 칩(30)의 중심축선(l')이 확산판(40)과 만나는 지점 즉, LED 칩(30)의 수직 상부에 대응되는 확산판(40)의 일정 영역에 형성되며, 도 4에는 반사패턴(41)이 확산판(40)의 저면에 형성된 예를 도시하였으나 이와 달리, 확산판(40)의 내부나 저면에 형성되는 것도 가능하다.4, the
또한, 반사패턴(41)은 LED 칩(30)에서 확산판(40) 쪽으로 비스듬하게 투사되는 광의 형태를 따라, 원추형 또는 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다.The
이때, 반사패턴(41)에 의해 굴곡기판(20) 방향으로 반사된 광은 확산판(40)의 저면에서 다시 반사되거나(반사패턴이 확산판의 상측면이나 내부에 형성된 경우), 굴곡기판(20)의 표면에서 다시 반사되어 확산판(40) 방향으로 진행하게 된다.At this time, the light reflected by the
그런데, 반사패턴(41) 방향으로 입사된 광이 모두 반사된다면, 확산판(40)을 통해 투사되는 조명에서 반사패턴(41)에 대응되는 영역이 어두운 무라(mura) 현상이 발생하게 된다.If all the light incident in the direction of the
따라서, 반사패턴(41)은 LED 칩(30)으로부터 발산되는 광의 일부는 투과하고 일부는 반사하도록 하는 것이 바람직하며, 이때 반사패턴(41)은 SiO2 또는 TiO2를 포함하여 이루어질 수 있고, 폴리메틸메타크릴레이트, SK4, 실리카, 및 MgF 중 적어도 하나를 더 포함하여 이루어질 수 있다.Therefore, it is preferable that the
그리고, 반사패턴(41)의 광투과율 및 광반사율은 LED 칩(30)으로부터 발산되는 광의 밝기 및 LED 칩(30)과 확산판(40) 사이의 거리 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. The light transmittance and the light reflectance of the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 확산판에 원격 형광물질 층이 형성된 백라이트 유닛(10')의 예를 도시한 단면도로서, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하고, 중복설명은 생략하기로 한다.6 is a cross-sectional view showing an example of a backlight unit 10 'in which a remote fluorescent material layer is formed on a diffusion plate according to another embodiment of the present invention. The same reference numerals are assigned to the same components as in the above- Duplicate description will be omitted.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, LED 조명 OFF시 외관이 황색을 띔에 따라 거부감이 느껴지는 것을 방지하기 위해, 원격 형광물질 층(remote phosphor layer)(42)이 스프레이, 코팅, 또는 필름 부착 등의 방식으로 확산판(40)의 일측에 형성된다.According to another embodiment of the present invention, the
이때, 도면상에는 확산판(40)의 상측면에 원격 형광물질 층(42)이 형성된 예가 도시되고 있으나, 이와 달리 확산판(40)의 내부, 또는 저면에 원격 형광물질 층(42)이 형성될 수 있음은 물론이다.In this case, the remote
한편, 본 발명의 일실시예에 따라 굴곡기판(20) 상에 프레임리스(frame-less) LED 칩이 실장되는 경우, 일반적인 LED 칩이 적용된 경우보다 광 지향각이 훨씬 넓어지게 된다. 이는, 프레임리스 LED 칩이 최대 140°의 지향각 특성을 보여주기 때문이며, 이하, 이에 대하여 도 7 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.Meanwhile, when a frame-less LED chip is mounted on the bending
도 7은 프레임리스 LED 칩의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of the frameless LED chip.
도 7에 도시된 바와 같이, 프레임리스 LED 칩(30')은, 활성층을 포함하는 반도체층(31'), 및 반도체층(31') 상에 형성되며 활성층에서 출력되는 광을 투과하는 광투과층(32')을 포함하여 구성된다.7, the frame-less LED chip 30 'includes a semiconductor layer 31' including an active layer, and a light transmission layer formed on the semiconductor layer 31 'and transmitting light output from the active layer Layer 32 '.
이때, 광투과층(32')은 예컨대 사파이어(sapphire) 등 투명한 재질의 성장기판으로 이루어지는데, 이 광투과층(32')의 두께를 조절함으로써 지향각 특성을 조절할 수 있으며, 따라서 프레임리스 LED 칩(30')은 종래의 LED 칩에 비해 더욱 넓은 광 지향각을 갖게 되는 것이다.At this time, the light transmitting layer 32 'is made of a growth substrate made of a transparent material such as sapphire. By controlling the thickness of the light transmitting layer 32', the directing angle characteristic can be adjusted, The chip 30 'has a wider light directing angle than the conventional LED chip.
도 8은 프레임리스 LED 칩의 광투과층 두께 변화에 따른 지향각 특성 변화를 나타낸 그래프로서, 광투과층(32')의 두께가 증가할수록 지향각이 넓어지는 특성을 보임을 알 수 있다.FIG. 8 is a graph showing a change in the directional angle characteristic of the frame-less LED chip according to the change in the thickness of the light-transmitting layer. As the thickness of the light-transmitting layer 32 'increases, the directivity angle widens.
이때, 프레임리스 LED 칩(30')의 광투과층(32') 두께는 150㎛ 내지 300㎛인 것이 바람직한데, 이는 광투과층(32')의 두께가 150㎛ 미만이면 일반적인 지향각(120°)과 거의 차이가 없고, 광투과층(32')의 두께가 300㎛를 초과하면 지향각 140°에서 그 변화가 둔화되기 때문이다.At this time, the thickness of the light transmitting layer 32 'of the frameless LED chip 30' is preferably 150 μm to 300 μm. If the thickness of the light transmitting layer 32 'is less than 150 μm, °, and when the thickness of the light-transmitting layer 32 'is more than 300 μm, the change is slowed at a directivity angle of 140 °.
따라서, 본 발명의 일실시예에 의하면, 굴곡기판(20) 상에 최대 140°지향각 특성을 갖는 프레임리스 LED 칩(30')이 실장될 수 있으며, 이 경우 일반적인 LED 칩이 적용된 경우에 비해, 광 지향각 증대 효과가 더욱 배가되는 효과가 있다.Therefore, according to an embodiment of the present invention, a frame-less LED chip 30 'having a directional angle characteristic of maximum 140 ° can be mounted on the bending
한편, 도 9 내지 도 12는 프레임리스 LED 칩의 광투과층 두께가 각각 120㎛, 150㎛, 250㎛, 400㎛일 때 지향각 특성을 나타낸 그래프로서, 광투과층(32')의 두께가 400㎛인 경우에는 광투과층(32')의 두께가 250㎛인 경우와 비교하여 그 차이점이 현저하게 나타나지 않으나, 광투과층(32')의 두께가 각각 120㎛, 150㎛, 250㎛인 경우를 서로 비교하면, 광투과층(32')의 두께가 두꺼울수록 지향각 특성이 향상됨을 알 수 있다.
9 to 12 are graphs showing the orientation angle characteristics when the thicknesses of the light transmitting layers of the frameless LED chip are 120 μm, 150 μm, 250 μm and 400 μm, respectively, wherein the thickness of the light transmitting layer 32 ' When the thickness of the light transmitting layer 32 'is 400 μm, the difference is not remarkable as compared with the case where the thickness of the light transmitting layer 32' is 250 μm. However, when the thickness of the light transmitting layer 32 'is 120 μm, 150 μm, As a result, it can be seen that as the thickness of the light transmitting layer 32 'is thicker, the directing angle characteristics are improved.
10,10' : 백라이트 유닛 20 : 굴곡기판
21 : 경사면 21a : 상향경사면
21b : 하향경사면 22 : 상향돌출부
30 : LED 칩 30' : 프레임리스 LED 칩
31' : 반도체층 32' : 광투과층
40 : 확산판 41 : 반사패턴
42 : 원격 인광물질 층10, 10 ': backlight unit 20: bent substrate
21:
21b: downward slope 22: upward protrusion
30: LED chip 30 ': frameless LED chip
31 ': semiconductor layer 32': light-transmitting layer
40: diffusion plate 41: reflection pattern
42: remote phosphor layer
Claims (9)
상기 경사면의 일측에 구비되는 LED 칩; 및
상기 굴곡기판의 상부에 이격하여 구비되고, 상기 LED 칩에서 발광된 광의 일부가 반사되도록 일측에 반사패턴이 형성되는 확산판;을 포함하며,
상기 반사패턴은,
상기 LED 칩으로부터 상기 확산판에 수직하게 연장되는 중심축선으로부터 상기 경사면이 기울어진 방향으로 소정 각도 이격한 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
A bent substrate on which at least one upward protruding portion made up of a pair of inclined surfaces is formed;
An LED chip provided on one side of the inclined surface; And
And a diffusing plate disposed on an upper portion of the bending substrate and having a reflective pattern formed on one side thereof so as to reflect a part of light emitted from the LED chip,
The reflection pattern
Wherein the light guide plate is formed at a position spaced apart from the LED chip by a predetermined angle in a direction in which the inclined surface is inclined from a central axis extending perpendicularly to the diffusion plate.
상기 LED 칩에서 상기 확산판으로 비스듬하게 투사되는 광의 형태를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
[2] The method according to claim 1,
Wherein the LED chip is formed along a shape of light projected obliquely from the LED chip to the diffusion plate.
활성층을 포함하는 반도체층; 및
상기 반도체층 상에 상기 활성층에서 출력되는 광을 투과하는 광투과층;을 포함하고,
상기 광투과층의 두께는 150㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
The LED package according to claim 1,
A semiconductor layer including an active layer; And
And a light-transmitting layer that transmits light output from the active layer on the semiconductor layer,
Wherein the thickness of the light transmitting layer is 150 mu m to 300 mu m.
광 지향각이 140°이상인 프레임리스 LED 칩인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
4. The LED chip according to claim 3,
And the light directing angle is not more than 140 degrees.
투명한 재질의 성장기판인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
4. The light-emitting device according to claim 3,
Wherein the backlight unit is a growth substrate of a transparent material.
상기 확산판의 일측에 원격 형광물질 층(remote phosphor layer)이 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
The method according to claim 1,
Wherein a remote phosphor layer is formed on one side of the diffusion plate.
원추형 또는 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
The optical device according to claim 2,
And is formed into a conical shape or an elliptical shape.
상기 굴곡기판의 일 방향을 따라 연속 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
[2] The apparatus according to claim 1,
Wherein the plurality of light emitting units are continuously formed along one direction of the bending substrate.
상기 굴곡기판의 일 방향을 따라 서로 이격하여 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.[2] The apparatus according to claim 1,
Wherein the first and second flexible substrates are spaced apart from each other along one direction of the bending substrate.
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20121113 |
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