KR100687926B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 액정표시패널과; 상기 액정표시패널의 하부에 위치하는 도광판과; 상기 도광판의 적어도 일측면을 따라 배치되어 있으며 전면에 엘이디를 실장하고 있는 엘이디 회로기판과; 상기 엘이디 회로기판의 배면과 밀착되어 있는 측면부와 상기 도광판의 하부로 연장되어 있는 하면부를 가지며 열전도율이 150W/m2이상인 열전도부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 얇은 두께를 가지면서도 엘이디 냉각 효율이 우수한 액정표시장치가 제공된다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이고,
도 2는 본발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이고,
도 3은 본발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 냉각을 설명하기 위한 그림이고,
도 4는 본발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 요부 단면도이고,
도 5는 본발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치의 요부 단면도이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
10 : 상부 샤시 20 : 액정표시패널
30 : 광조절부재 40 : 도광판
51 : 엘이디 회로기판 52 : 엘이디
60 : 반사판 70 : 열전도부재
80 : 보조열전도부재
본 발명은, 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 엘이디를 광원 으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 종래의 CRT를 대신하여 액정표시장치(LCD), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting diode) 등의 평판표시장치가 많이 개발되고 있다.
이 중 액정표시장치는 박막트랜지스터 기판, 컬러필터 기판 그리고 양 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정표시패널을 포함한다. 액정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 후면에는 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛이 위치한다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정의 배열상태에 따라 투과량이 조정된다. 액정표시패널과 백라이트 유닛은 샤시 내에 수용되어 있다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. 에지형은 도광판의 측면에 광원이 설치되는 구조로, 주로 랩탑형 및 데스크탑 컴퓨터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용된다. 이러한 에지형 백라이트 유닛은 빛의 균일성이 좋고, 내구 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하다.
한편 백라이트 유닛의 광원으로서 휘도가 높고 색재현성이 우수한 엘이디(light emitting diode)가 많이 사용되고 있다. 엘이디는 냉음극형광램프(CCFL)나 외부전극형광램프(EEFL) 등의 다른 광원에 비해 열이 많이 발생하는데, 발생된 열을 적절히 방열시키지 않으면 휘도가 저하되고 칼라 시프트(color shift) 현상이 발생한다.
엘이디로부터 발생한 열을 제거하기 위하여 방열핀, 히트 파이프, 냉각 팬 등이 사용되고 있으나, 이에 의해 액정표시장치가 무거워지고 두꺼워지는 문제가 있다.
본발명의 목적은 얇은 두께를 가지면서도 엘이디 냉각효율이 우수한 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적은 액정표시장치에 있어서, 액정표시패널과; 상기 액정표시패널의 하부에 위치하는 도광판과; 상기 도광판의 적어도 일측면을 따라 배치되어 있으며 전면에 엘이디를 실장하고 있는 엘이디 회로기판과; 상기 엘이디 회로기판의 배면과 밀착되어 있는 측면부와 상기 도광판의 하부로 연장되어 있는 하면부를 가지며 열전도율이 150W/m2이상인 열전도부재를 포함하는 것에 의하여 달성될 수 있다.
상기 열전도부재의 적어도 일부를 덮고 있으며 상기 열전도부재보다 열전도율이 큰 보조 열전도부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 열전도부재는 알루미늄으로 만들어진 것이 바람직하다.
상기 보조 열전도부재는 흑연으로 만들어진 것이 바람직하다.
상기 보조 열전도부재는 상기 측면부의 적어도 일부를 덮고 있는 것이 바람직하다.
상기 보조 열전도부재의 열전도율은 400W/m2이상인 것이 바람직하다.
상기 엘이디 회로기판은 금속 재질인 것이 바람직하다.
상기 엘이디 회로기판과 상기 열전도부재 사이에 위치하는 갭패드를 더 포함 하는 것이 바람직하다.
상기 도광판 하부에 위치하는 제1면, 상기 제1면으로부터 절곡연장되어 상기 도광판과 상기 엘이디 사이에 위치하며 상기 엘이디를 수용하는 엘이디 수용공이 형성되어 있는 제2면, 그리고 상기 제2면으로부터 상기 액정표시패널과 평행하게 연장되어 상기 도광판의 일부를 덮는 제3면을 가지는 반사판을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 엘이디부터의 빛을 상기 도광판으로 반사시켜며 상기 엘이디 회로기판을 수용하는 반사커버를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 엘이디 회로기판과 상기 반사커버 사이와, 상기 반사커버와 상기 열전도부재 사이에 각각 위치하는 갭패드를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
본발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치를 도1 내지 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이다.
액정표시장치(1)는 액정표시패널(20), 액정표시패널(20)의 배면에 위치한 광 조절부재(30), 광조절부재(30)의 배면에 위치하는 도광판(40), 도광판(40)의 입사면에 위치하며 엘이디(52)가 실장되어 있는 엘이디 회로기판(51), 도광판(40)의 반사면, 입사면, 출사면에 걸쳐 위치하는 반사판(60), 열전도부재(70) 및 보조열전도부재(80)를 포함한다.
액정표시패널(20)은 박막트랜지스터가 형성되어 있는 박막트랜지스터 기판(21)과 박막트랜지스터 기판(21)과 대면하고 있는 컬러필터 기판(22), 양 기판(21, 22)을 접합시키며 셀갭(cell gap)을 형성하는 실런트(23), 양 기판(21, 22)과 실런트(23)사이에 위치하는 액정층(24)을 포함한다. 액정표시패널(20)은 액정층(24)의 배열을 조정하여 화면을 형성하지만 비발광소자이기 때문에 배면에 위치한 엘이디 광원부(40)로부터 빛을 공급받아야 한다. 박막트랜지스터 기판(21)의 일측에는 구동신호 인가를 위한 구동부(25)가 마련되어 있다. 구동부(25)는 연성인쇄회로기판(FPC. 26), 연성인쇄회로기판(26)에 장착되어 있는 구동칩(27), 연성인쇄회로기판(26)의 타측에 연결되어 있는 회로기판(PCB, 28)을 포함한다. 도시된 구동부(25)는 COF(chip on film) 방식을 나타낸 것이며, TCP(tape carrier package), COG(chip on glass) 등 공지의 다른 방식도 가능하다. 또한 구동부(25)가 배선형성과정에서 박막트랜지스터 기판(21)에 형성되는 것도 가능하다.
액정표시패널(20)의 배면에 위치하는 광조절부재(30)는 확산필름(31), 프리즘필름(32) 및 보호필름(33)을 포함할 수 있다.
확산필름(31)은 베이스판과 베이스판에 형성된 구슬 모양의 비드를 포함하는 코팅층으로 이루어져 있다. 엘이디(52)로부터의 빛은 도광판(40)에 평면광으로 변 환되고 확산필름(31)을 통해 확산되어 액정표시패널(20) 전면에 균일하게 공급된다.
프리즘필름(32)은 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있다. 프리즘필름(32)은 확산필름(31)에서 확산된 빛을 상부의 액정표시패널(20)의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 프리즘필름(32)은 통상 2장이 사용되며 각 프리즘필름(32)에 형성된 마이크로 프리즘은 소정을 각도를 이루고 있다. 프리즘필름(32)을 통과한 빛은 거의 대부분 수직하게 진행되어 균일한 휘도 분포를 제공하게 된다. 필요에 따라 프리즘 필름(32)과 함께 반사편광필름을 사용할 수 있으며, 프리즘 필름(32) 없이 반사편광필름만을 사용하는 것도 가능하다.
가장 상부에 위치하는 보호필름(33)은 스크래치에 약한 프리즘필름(32)을 보호한다.
광조절부재(30)의 배면에 위치하는 도광판(40)은 측면에 위치한 엘이디(52)로부터 입사된 빛의 경로를 바꿔 광조절부재(30)에 평면광을 공급하는 역할을 한다. 도광판(40)은 빛이 입사되는 입사면, 빛이 출사되는 출사면, 입사면과 대향하고 있는 반사면으로 이루어져 있다. 도시하지는 않았지만 반사면에는 프리즘 패턴, V컷 패턴, 확산 패턴 등이 형성되어 있을 수 있다. 도광판(40)은 통상 투명한 아크릴 재질로 만들어진다. 도시한 도광판(40)은 평판(plate) 타입이며 실시예와 달리 쐐기형(wedge)을 사용할 수도 있다.
엘이디 회로기판(51)은 도광판(40)의 일측면을 따라 위치하고 있다. 엘이디(52)는 엘이디 회로기판(51)에 도광판(40)을 마주하도록 실장되어 있다. 엘이디(52)는 적색, 청색, 녹색을 발광하는 엘이디(52)를 포함하여 액정표시패널(20)에 백색광을 공급한다. 각 색상 빛의 혼합을 위하여 엘이디(52)와 도광판(40)은 소정 거리 이격되어 있다. 엘이디 회로기판(51)에는 엘이디(52)에서 발생한 열이 직접 전달된다. 이 열을 효과적으로 외부로 방출하기 위하여 엘이디 회로기판(51)은 열전도율이 우수한 알루미늄과 같은 금속재질로 이루어질 수 있다.
반사판(60)은 도광판(40) 하부에 위치하는 제1면(61), 제1면(61)으로부터 절곡연장되어 도광판(40)과 엘이디(52) 사이에 위치하며 엘이디(52)를 수용하는 엘이디 수용공(64)이 형성되어 있는 제2면(62), 그리고 상기 제2면(62)으로부터 액정표시패널(20)과 평행하게 연장되어 상기 도광판(40)의 일부를 덮는 제3면(63)으로 이루어져 있다.
제1면(61)은 도광판(40) 하부로 입사되는 빛을 다시 도광판(40)으로 입사시켜 광효율을 증가시키는 역할을 한다. 제2면(62)은 엘이디 수용공(64)을 통해 엘이디(52)로부터의 빛이 엘이디 회로기판(51)에 입사되는 것을 방지한다. 이를 위해 엘이디 수용공(64)의 크기는 엘이디(52)의 크기와 유사한 것이 바람직하다. 제3면(63)은 엘이디(52)로부터의 빛이 도광판(40)을 거치지 않고 직접 광조절부재(30)로 입사되는 것을 방지한다. 엘이디(52)로부터의 빛이 도광판(40)을 거치지 않을 경우 화면의 측변을 따라 휘선이 발생할 수 있다.
반사판(60)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리카보네이트(PC)로 구성될 수 있다.
열전달부재(70)는 도광판(40), 엘이디(52), 반사판(60)을 수용하고 있다. 열전달부재(70)는 도광판(40) 배면에 위치하는 하면부(71)와 하면부(71)에서 상향 절곡되어 있는 측면부(72)를 포함한다.
열전달부재(70)는 엘이디(52)에서 발생한 열을 외부로 전달하는 역할을 하며 이를 위해 측면부(72)의 일부분은 엘이디 회로기판(51)의 배면에 밀착되어 있다. 열전달부재(70)는 열전달율이 150W/m2이상인 것이 바람직하며, 알루미늄으로 만들어질 수 있다.
열전달부재(70)의 외면에는 보조 열전달부재(80)가 부착되어 있다. 보조 열전달부재(80) 역시 도광판(40) 배면에 위치하는 하면부(81)와 하면부(81)에서 상향 절곡되어 있는 측면부(82)를 포함한다. 보조 열전달부재(80)의 열전달율은 열전달부재(70)보다 크며 400W/m2이상이 것이 바람직하다. 보조 열전달부재(80)는 흑연 등으로 만들어 질 수 있다. 제1실시예에서는 보조 열전달부재(80)가 열전달부재(70)의 하면부(71)와 측면부(72)에 모두 배치되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 보조 열전달부재(80)는 하면부(81) 또는 측면부(82) 만이 존재할 수 있다.
제1실시예에 따른 액정표시장치(1)는 종래 방열핀과 냉각팬을 사용한 경우에 비하여 부피가 감소되어 있으면서도 엘이디 냉각 효율이 우수하다. 그 이유를 도 3을 참조하여 설명한다.
엘이디(52)가 구동되면 많은 열이 발생한다. 발생한 열은 엘이디 회로기판(51)으로 전달된다. 엘이디 회로기판(51)과 열전달부재(70)는 밀착되어 있으므로 열은 열전달부재(70)로 이동한다. 열전달부재(70)는 열전도율이 뛰어나기 때문에 열전달부재(70)에 도달한 열은 열전달부재(70)의 측면부(72)를 거쳐 하면부(71)에도 효과적으로 전달된다.
한편 열전달부재(70)는 보조 열전달부재(80)와 접하여 있기 때문에, 열전달부재(70)로부터의 열은 보조 열전달부재(80)로 이동한다. 보조 열전달부재(80)는 열전달부재(70)에 비하여 열전도율이 크기 때문에 열은 보조 열전달부재(80)의 하면부(81)로 효과적으로 전달된다. 이와 같이 보조 열전달부재(80)의 하면부(81)에 열이 전달되고, 하면부(81)는 외부 공기와의 접촉면적이 넓기 때문에 열은 외부로 신속히 방출된다.
엘이디(52)는 점광원이므로 엘이디 회로기판(51)에는 다수의 핫 스폿(hot spot)이 형성된다. 그러나 열전달부재(70)와 보조 열전달부재(80)를 거치면서 열은 보조 열전달부재(80)의 전면에 분포되어 외부 공기와 접촉하는 면적이 늘어나게 되고 엘이디 냉각이 효율적으로 이루어진다.
이와 같이 제1실시예에서는 엘이디(52)의 열을 열전달부재(70)와 보조 열전달부재(80)를 이용하여 별도의 방열핀이나 냉각팬을 사용하지 않아도 엘이디(52)를 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 따라서 액정표시장치(1)의 무게와 두께 그리고 소음을 줄이는 것이 가능하다.
이하에서는 본발명의 제2실시예 및 제3실시예에 따른 액정표시장치를 각각 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 제1실시예와의 차이점을 중심으로 설명하면 다 음과 같다.
도 4에 도시한 본발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치(1)는 엘이디 회로기판(51)과 열전달부재(70) 사이에 갭패드(91)가 위치하고 있다. 갭패드(91)는 열전달계수가 높은 물질로 이루어진 얇은 판으로서 두께는 약 0.5mm정도일 수 있다.
엘이디 회로기판(51)과 열전달부재(70)는 모두 열효율이 좋은 금속으로 만들어 질 수 있다. 이 경우 엘이디 회로기판(51)과 열전달부재(70)는 서로 밀착되어도 그 사이에 빈 공간이 발생하여 열전도가 불량해질 수 있다. 갭패드(91)는 금속재질인 엘이디 회로기판(51)과 열전달부재(70) 모두에 밀착되어 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 엘이디(52)로부터의 열은 엘이디 회로기판(51), 갭패드(91), 열전달부재(70)를 순차적으로 거쳐 보조 열전달부재(80)로 전달된다.
도 5에 도시한 본발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치(1)는 반사판(60)이 단순해졌으며, 엘이디 회로기판(51)을 덮고 있는 반사커버(53)를 더 포함한다. 제1실시예와 달리 반사판(60)은 도광판(40) 하부에만 위치한다. 반사커버(53)는 엘이디(52)로부터의 빛을 도광판(40) 방향으로 반사시키며, 반사율이 우수한 금속으로 만들어 질 수 있다. 반사커버(53)와 엘이디 회로기판(51) 사이에는 갭패드(92)가 위치하며, 반사커버(53)와 열전달부재(70) 사이에도 갭패드(93)가 존재한다. 엘이디(52)로부터의 열은 엘이디 회로기판(51), 갭패드(92), 반사커버(53), 갭패드(93), 열전달부재(70)를 순차적으로 거쳐 보조 열전달부재(80)로 전달된다.
엘이디 냉각효율 향상을 위해 본발명에 따른 열전도부재(70)와 보조 열전도부재(80)는 방열핀, 히트 파이프, 냉각 팬, 알루미늄 방열판과 같이 사용될 수도 있다.
비록 본발명의 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 얇은 두께를 가지면서도 엘이디 냉각효율이 우수한 액정표시장치가 제공된다.

Claims (11)

  1. 액정표시장치에 있어서,
    액정표시패널과;
    상기 액정표시패널의 하부에 위치하는 도광판과;
    상기 도광판의 일측면을 따라 배치되어 있으며 전면에 엘이디를 실장하고 있는 엘이디 회로기판과;
    상기 도광판 하부면과 마주하는 제1부분과 상기 제1부분에서 절곡연장되어 있으며 상기 엘이디 회로기판과 마주하는 제2부분을 가지는 열전도부재를 포함하며,
    상기 열전도부재는 상기 제1부분과 상기 제2부분에 걸쳐 형성되어 있는 제1서브층과;
    상기 제1서브층의 외면에 상기 제1부분과 상기 제2부분에 걸쳐 형성되어 있으며, 상기 제1서브층보다 열전도율이 큰 제2서브층을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1서브층은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2서브층은 흑연으로 만들어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 엘이디 회로기판과 상기 열전도부재 사이에 위치하는 갭패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 도광판 하부에 위치하는 제1면, 상기 제1면으로부터 절곡연장되어 상기 도광판과 상기 엘이디 사이에 위치하며 상기 엘이디를 수용하는 엘이디 수용공이 형성되어 있는 제2면, 그리고 상기 제2면으로부터 상기 액정표시패널과 평행하게 연장되어 상기 도광판의 일부를 덮는 제3면을 가지는 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 엘이디부터의 빛을 상기 도광판으로 반사시켜며 상기 엘이디 회로기판을 수용하는 반사커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 엘이디 회로기판과 상기 반사커버 사이와, 상기 반사커버와 상기 열전도부재 사이에 각각 위치하는 갭패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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