KR20080095065A - 엘이디 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

엘이디 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

엘이디 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 외부 프레임으로 중공형의 하우징; 상기 하우징 하부단에 장착되어, 상면에 LED 광원 부재를 다수 구비하고 상기 LED 광원 부재를 구동시키기 위한 다수의 구동 부재를 하면에 구비한 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board); 상기 하우징 내에 구비되어 상기 광원 부재로부터 입사된 광을 백색광으로 변환하여 출광시키는 확산판; 및 상기 확산판 위에 구비되어 상기 확산판을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광시키는 광학판을 포함하여 구성되는 엘이디 백라이트 유닛과 이러한 엘이디 백라이트 유닛의 상기 광학판 위에 액정패널을 포함하여 상기 액정패널로 백색광을 입사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 두꺼운 바텀 커버가 없이 슬림형이고 휘도의 균일성을 획득할 수 있는 슬림형의 LED 백라이트 유닛과 이를 구비한 액정표시장치를 제공할 수 있다.
LED 백라이트 유닛, 액정표시장치, MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board)

Description

엘이디 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치{LED Back-light unit and liquid crystal display device with the same}
도 1은 종래의 LED 백라이트 유닛을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 백라이트 유닛과 액정표시장치를 설명하기 위한 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛과 액정표시장치를 설명하기 위한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 200: 액정표시장치 110, 210: 하우징
120, 220: MCPCB 130, 230: 광원 부재
140, 240: 구동 부재 150, 250: 확산판
160, 260: 광학판 170, 270: 액정패널
본 발명은 엘이디 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 슬림화되고 균일한 발광 휘도를 획득할 수 있는 엘이디 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, LCD(liquid crystal display)와 같은 액정표시장치는 액정화면의 배면에 화상을 시각적으로 표현하기 위하여 광원이 필요하며, 이러한 광원으로 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 사용하게 된다. 이러한 백라이트 유닛에는 주로 냉음극 형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 이용하며, 냉음극 형광램프에서 발생한 빛을 확산판(LGP: Light Gaide Panel)을 통해 전달하여 액정표시장치의 아래에서 액정화면에 투사하게 된다.
그리고, 액정표시장치의 백라이트 유닛은 광원인 형광램프에서 발생한 빛을 전달하는 도광판, 도광판 아래면에 배치되어 도광판으로부터 전달된 빛을 액정화면으로 반사시키는 반사판, 도광판 상부면에 배치되는 확산판, 프리즘판, 및 보호판 등이 몰드 프레임에 탑 다운(Top Down) 방식으로 적층 조립되어 있으며, 최하부에는 금속 재질의 백 커버(Back Cover)가 배치되는 구조로 이루어진다. 또한 교류 전원을 인가받아 가변적으로 광세기를 조절하기 위한 인버터가 제공된다.
그러나, 냉음극 형광램프(CCFL)는 수은을 램프 1개당 2.5~3.5㎎으로 함유하여 환경 규제의 대상이 되고, 인버터와의 연결을 위한 와이어(wire)가 필요하기 때문에 전류가 누설될 우려가 있으며, 수명이 10,000 ~ 50,000시간으로 수명면에서 TV용으로는 적용하지 않는 단점이 있다. 또한, 신뢰성 면에서 진동이나 충격에 약하고, 색 재현성 면에서도 기존 CRT 대비 시인성이 많이 떨어지는 단점도 있다.
따라서, 이러한 냉음극 형광램프(CCFL)의 단점을 극복할 수 있는 고신뢰성 조건을 만족시킬 수 있는 대안책으로 LED를 LCD의 백라이트 광원으로 사용하였다.
도 1은 종래의 LED 백라이트 유닛을 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LED 백라이트 유닛은 광을 발생하는 다수 개의 LED로 형성된 LED 어레이(21), LED 어레이(21)를 전면에 구비하고 점등시키기 위해 형성된 PCB(Printed Circuit Board: 26), PCB(26) 전면에 LED 어레이(21)의 LED가 형성된 부분을 제외한 영역에 형성된 반사시트(22), LED 어레이(21)의 상부에 구비되어 LED 어레이(21)로부터 발생된 광의 불균일성을 완화시키는 확산시트(23), 확산시트(23)상에 구비되어 상/하/좌/우 방향으로 빛을 모아 휘도를 높여주는 프리즘시트(prism sheet)(24), 및 프리즘시트(24)를 보호하고 시야각을 증가시키는 보호시트(protector)(25)를 포함하여 구성된다.
한편, 이와 같이 구성된 종래의 LED 백라이트 유닛에는 고정용 바텀 커버(27)가 별도로 더 구비되고, 고정용 바텀 커버(27)의 하부면에는 LED 어레이(21)를 구동시키는 LED 구동 IC 칩(도시하지 않음)과 커넥터(도시하지 않음) 등이 구비되며 LED 어레이(21)의 각 LED에서는 점광원으로 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발생시킨다.
PCB(26)는 상기 LED 어레이(21)를 제어하는 회로를 포함하며, 포함된 회로로부터 상기 PCB(26)의 소정 영역 표면상에 돌출되도록 형성되어 각각의 LED에 제어신호를 전달함과 아울러 지지하는 전극부(도시하지 않음)을 구비한다. 이로써, PCB(26)는 제어회로 및 전극부를 통하여 LED의 발광을 제어한다.
확산시트(23)는 상기 LED 어레이(21)로부터의 광이 균일한 분포를 가지도록 LED 어레이(21)와 소정 간격을 두고 배치되고, 반사시트(22)는 PCB(26)의 전면 상 에 형성되어 확산시트(23)를 투과하지 못하고 PCB(26) 쪽으로 반사된 광을 재반사시킨다.
이로써, LED 어레이(21)로부터 발생한 광에 있어서 확산시트(23)를 투과한 광은 액정패널(미도시)상으로 확산되며, 확산시트(23)를 투과하지 못하고 PCB(26)쪽으로 입사되는 광은 반사시트(22)에 의해 재반사되어 확산시트(23)로 진행하게 된다.
그러나, 이와 같이 LED 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치는 슬림화의 추세에 따라 두께를 줄이는 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라 고정용 바텀 커버(27) 없이 슬림형 백라이트 유닛에 대한 요구가 증가하고 있다.
본 발명은 종래의 고정용 바텀 커버가 없이 슬림화되고 균일한 발광 휘도를 획득할 수 있는 엘이디 백라이트 유닛을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 슬림화되고 균일한 발광 휘도를 획득할 수 있는 엘이디 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부 프레임으로 중공형의 하우징; 상기 하우징 하부단에 장착되어, 상면에 LED 광원 부재를 다수 구비하고 상기 LED 광원 부재를 구동시키기 위한 다수의 구동 부재를 하면에 구비한 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board); 상기 하우징 내에 구비되어 상기 광원 부재로부터 입사된 광을 백색광으로 변환하여 출광시키는 확산판; 및 상기 확산판 위에 구비되 어 상기 확산판을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광시키는 광학판을 포함하여 구성되는 엘이디 백라이트 유닛과 이러한 엘이디 백라이트 유닛의 상기 광학판 위에 액정패널을 구비하여 상기 액정패널로 백색광을 입사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 MCPCB는 상기 LED 광원 부재를 구비한 면에 대해 상기 LED 광원 부재와 상기 MCPCB 사이에 반사시트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 MCPCB는 상기 하우징 하부단에 대해 결합 부재 또는 접착제를 이용하여 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 MCPCB는 상기 하우징 하부단에서 상기 MCPCB의 두께보다 깊게 구비된 결합 단차에 양측 단부가 맞물려 접착제 또는 결합 부재를 이용하여 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 확산판은 상기 광원 부재로부터 입사된 광을 산란시키기 위해 하부면에 다수의 산란 패턴을 구비하고, 상기 산란된 광을 백색광으로 변환시키기 위한 형광체를 내부에 층의 형태 또는 내부에 불규칙하게 분포된 형태로 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 광학판은 백색광을 도출하는 면상에 다수의 반구형 렌즈가 구비된 MLAF(Micro Lans Array Film) 인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 백라이트 유닛과 액정표시장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛과 이를 구비한 액정표시장치(100)는, LED 백라이트 유닛으로서 외부 프레임으로 중공형으로 구비된 하우징(110), 하우징(110) 하부단에서 LED를 포함하여 구성된 광원 부재(130)를 상측에 다수 구비하고 각각의 광원 부재(130)를 구동시키기 위한 구동 부재(140)를 하측에 구비한 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board: 120), 다수의 광원 부재(130)로부터 입사된 광을 백색광으로 변환하여 출광시키는 확산판(150), 및 확산판(150) 위에 구비되어 확산판(150)을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광시키는 광학판(160)을 포함하여 구성되고, 이와 같은 LED 백라이트 유닛에 대해 광학판(160) 상에 액정패널(170)을 더 구비하여 액정표시장치(100)를 구성할 수 있다.
MCPCB(120)는 상측에 LED를 포함한 광원 부재(130)를 다수 구비하고 하측으로 각각의 광원 부재(130)를 구동시키기 위한 구동 IC 칩과 같은 구동 부재(140)를 구비하여 지지하며 광원 부재(130)를 구비한 면에 반사율이 높은 반사 시트(sheet)를 구비한 인쇄회로기판으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(110) 하부단에서 볼트, 리벳 등과 같은 결합 부재(121)에 의해 하우징(110)에 결합되거나, 또는 접착제를 이용하여 장착될 수도 있다.
광원 부재(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 LED를 포함한 패키지를 각각 MCPCB(120)의 상측에 표면 실장한 구조의 광원 부재로서, MCPCB(120)의 상측에서 일정 간격으로 다수 실장되어 확산판(150)으로 광을 입사시키도록 구비될 수 있다.
확산판(150)은 광원 부재(130)로부터 입사된 광을 산란시켜 면광으로 출광시 키는 투명 에폭시 또는 실리콘 등과 같은 플라스틱 재질의 판형 부재로서, 광원 부재(130)로부터 입사된 광을 산란시키기 위해 하부면에 다수의 산란 패턴(도시하지 않음)을 구비하고, 광원 부재(130)로부터 입사된 광을 백색광으로 변환시키기 위한 형광체를 내부에 층의 형태로 구비하거나 불규칙하게 분포된 형태로 함유한다.
광학판(160)은 확산판(150)을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광시키는 MLAF(Micro Lens Array Film)의 부재로서, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 백색광을 도출하는 면상에 렌즈 피치가 약 10㎛, 렌즈 두께가 25㎛ 내지 50㎛, 렌즈 높이가 약 3㎛인 다수의 렌즈가 소정 간격으로 배열되어 형성된다. 여기서, MLAF의 광학판(160) 재질은 투광성과 집광 기능의 렌즈 재질로서, 예컨대 PC(polycarbonate), 실리콘 에폭시 등을 이용하여 형성할 수 있고, 또는 열팽창을 고려하여 유리 기판에 불순물을 확산시켜 불순물에 의한 굴절율 분산으로 인한 렌즈 효과를 갖게 하도록 형성될 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 LED 백라이트 유닛에 대해, 광학판(160) 상에 액정패널(170)을 더 구비하여 액정표시장치(100)로 제조되고, MCPCB(120)의 상하측에 각각 LED 광원 부재(130)와 구동 부재(140)를 다수 구비하여 지지한다.
따라서, 종래의 두꺼운 바텀 커버(27)가 없이 MCPCB(120)를 이용하여 지지 기능을 수행하고, 종래에 구동 IC 칩과 커넥터(connector)를 연결하는 와이어(wire)가 필요없이 MCPCB(120)를 통해 전기적 연결이 이루어지며, 종래에 구동 IC 칩을 구비하기 위한 스터드(stud)가 필요 없게 되어 슬림형의 LED 백라이트 유 닛을 제조할 수 있으며, 이러한 슬림형 LED 백라이트 유닛을 이용한 슬림형 액정표시장치(100)를 구현할 수 있다.
또한, MLAF의 광학판(160)에 의해 확산판(150)을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광하므로, 종래에 광투과 효율의 저하에 의한 휘도 저하를 방지하여 휘도의 균일성을 획득할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛과 액정표시장치를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛과 액정표시장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛과 이를 구비한 액정표시장치(200)는, LED 백라이트 유닛으로서 외부 프레임으로 구비된 하우징(210), 하우징(210) 하부단의 결합 단차(221)에 맞물려 장착되어 LED를 포함하여 구성된 광원 부재(230)를 상측에 다수 구비하고 각각의 광원 부재(230)에 연결되어 구동시키기 위한 구동 부재(240)를 하측에 구비한 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board: 220), 다수의 광원 부재(230)로부터 입사된 광을 백색광으로 변환하여 출광시키는 확산판(250), 및 확산판(250) 위에 구비되어 확산판(250)을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광시키는 광학판(260)을 포함하여 구성되고, 이와 같은 LED 백라이트 유닛에 대해 광학판(260) 상에 액정패널(270)을 더 구비하여 액정표시장치(200)를 구성할 수 있다.
MCPCB(220)는 상측에 LED를 포함한 광원 부재(230)를 다수 구비하고 하측으 로 각각의 광원 부재(230)를 구동시키기 위한 다수의 구동 부재(240)를 구비하여 지지하며 광원 부재(130)를 구비한 면에 반사율이 높은 반사 시트(sheet)를 구비한 인쇄회로기판으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 하우징(210) 하부단에서 MCPCB(220)의 두께보다 긴 깊이로 구비된 결합 단차(221)에 양측 단부가 맞물리고 접착제를 이용하여 장착될 수 있다. 여기서, MCPCB(220)는 하우징(210) 하부단에 양측 단부가 맞물리고, 볼트, 리벳 등과 같은 결합 부재에 의해 결합될 수도 있다.
광원 부재(230)는 도 3에 도시된 바와 같이 LED를 포함한 패키지를 각각 MCPCB(220)의 상측에 표면 실장한 구조의 광원 부재로서, MCPCB(220)의 상측에서 일정 간격으로 다수 실장되어 확산판(250)으로 광을 입사시키도록 구비될 수 있다.
확산판(250)은 광원 부재(230)로부터 입사된 광을 산란시켜 백색광으로 출광시키는 투명 에폭시 또는 실리콘 등과 같은 플라스틱 재질의 판형 부재로서, 광원 부재(230)로부터 입사된 광을 산란시키기 위해 하부면에 다수의 산란 패턴(도시하지 않음)을 구비하고, 광원 부재(130)로부터 입사된 광을 백색광으로 변환시키기 위한 형광체를 내부에 층의 형태로 구비하거나 불규칙하게 분포된 형태로 함유한다.
광학판(260)은 확산판(250)을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광시키는 MLAF(Micro Lens Array Film)의 부재로서, 예를 들어 백색광을 도출하는 면상에 렌즈 피치가 약 10㎛, 렌즈 두께가 25㎛ 내지 50㎛, 렌즈 높이가 약 3㎛인 다수의 렌즈가 소정 간격으로 배열되어 형성된다. 여기서, MLAF의 광학판(260) 재질은 투광성과 집광 기능의 렌즈 재질로서, 예컨대 PC(polycarbonate), 실리콘 에폭 시 등을 이용하여 형성할 수 있고, 또는 열팽창을 고려하여 유리 기판에 불순물을 확산시켜 불순물에 의한 굴절율 분산으로 인한 렌즈 효과를 갖게 하도록 형성될 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛에 대해, 광학판(260) 상에 액정패널(270)을 더 구비하여 액정표시장치(200)로 제조되고, MCPCB(220)의 양측 단부가 하우징(210) 하부단의 결합 단차(221)에 결합되어 상,하측에 각각 LED 광원 부재(230)와 구동 부재(240)를 다수 구비하여 지지하므로, 종래의 두꺼운 바텀 커버(27)가 없이 MCPCB(220)를 이용하여 지지 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 종래에 구동 IC 칩과 커넥터(connector)를 연결하는 와이어(wire)가 필요없이 MCPCB(220)를 통해 전기적 연결이 이루어지고, 종래에 구동 IC 칩을 구비하기 위한 스터드(stud)가 필요 없게 되어 슬림형의 LED 백라이트 유닛을 제조할 수 있으며, 이러한 슬림형 LED 백라이트 유닛을 이용한 슬림형 액정표시장치(200)를 구현할 수 있다.
또한, MLAF의 광학판(260)에 의해 확산판(250)을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광하므로, 종래에 광투과 효율의 저하에 의한 휘도 저하를 방지하여 휘도의 균일성을 획득할 수 있게 된다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 종래의 두꺼운 바텀 커버가 없이 MCPCB를 이용한 슬림형의 LED 백라이트 유닛과 이를 구비한 액정표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 MLAF의 광학판에 의해 확산판을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광하므로, 종래에 광투과 효율의 저하에 의한 휘도 저하를 방지하여 휘도의 균일성을 획득할 수 있는 슬림형의 LED 백라이트 유닛과 이를 구비한 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 외부 프레임으로 중공형의 하우징; 및
    상기 하우징 하부단에 장착되어, 상면에 LED 광원 부재를 다수 구비하고 상기 LED 광원 부재를 구동시키기 위한 다수의 구동 부재를 하면에 구비한 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board)
    를 포함하여 구성되는 엘이디 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 MCPCB는 상기 LED 광원 부재를 구비한 면에 대해 상기 LED 광원 부재와 상기 MCPCB 사이에 반사시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 구비되어 상기 광원 부재로부터 입사된 광을 백색광으로 변환하여 출광시키는 확산판; 및
    상기 확산판 위에 구비되어 상기 확산판을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광시키는 광학판
    을 더 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 MCPCB는 상기 하우징 하부단에 대해 결합 부재 또는 접착제를 이용하여 장착되는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 MCPCB는 상기 하우징 하부단에서 상기 MCPCB의 두께보다 깊게 구비된 결합 단차에 양측 단부가 맞물려 접착제 또는 결합 부재를 이용하여 장착되는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 유닛.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 확산판은 상기 광원 부재로부터 입사된 광을 산란시키기 위해 하부면에 다수의 산란 패턴을 구비하고, 상기 산란된 광을 백색광으로 변환시키기 위한 형광체를 내부에 구비하는 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 유닛.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 광학판은 백색광을 도출하는 면상에 다수의 반구형 렌즈가 구비된 MLAF(Micro Lans Array Film) 인 것을 특징으로 하는 엘이디 백라이트 유닛.
  8. 외부 프레임으로 중공형의 하우징;
    상기 하우징 하부단에 장착되어, 상면에 LED 광원 부재를 다수 구비하고 상 기 LED 광원 부재를 구동시키기 위한 다수의 구동 부재를 하면에 구비한 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board);
    상기 하우징 내에 구비되어 상기 광원 부재로부터 입사된 광을 백색광으로 변환하여 출광시키는 확산판; 및
    상기 확산판 위에 구비되어 상기 확산판을 투과한 백색광을 시야각 범위로 집광하여 발광시키는 광학판을 포함하여 구성되는 엘이디 백라이트 유닛을 구비하고,
    상기 광학판 위에 액정패널을 포함하여 상기 액정패널로 백색광을 입사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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