JP5350242B2 - 光源装置及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光源装置及びこれを備えた液晶表示装置に関するものである。
表示装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、電界光学的な効果を用いた液晶表示装置（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）、ガス放電を用いたプラズマ表示素子（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）、及び電界発光効果を用いたＥＬ表示素子（Electro Luminescence Display：ＥＬＤ）などがあり、その中で、液晶表示装置に対する研究が活発に進行されている。
上記液晶表示装置（ＬＣＤ）は、外部から入る光量を調節して画像を表示する受光性装置であるので、バックライトユニットのような別途の外部光源を必要とする。
このようなバックライトユニット（Back Light Unit）は、ＣＣＦＬ（cold cathode florescent lamp）などの発光ランプや発光ダイオード(ＬＥＤ)を用いている。
本発明の目的は、ＬＥＤ用モジュール基板の機構的及び電気的な連結構造を改善した光源装置及びこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、ＬＥＤ用モジュール基板の両端に接続基板を提供できるようにした光源装置及びこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
本発明に従う光源装置は、両端に接続端子が形成された、少なくとも１つのモジュール基板と、上記モジュール基板に搭載された発光ダイオードと、上記モジュール基板の接続端子に連結される複数個の接続基板とを含む。
本発明に従う光源装置は、収納溝が形成されたハウジングと、上記ハウジングに受納され、両端に接続端子が搭載された少なくとも１つのモジュール基板と、上記モジュール基板に搭載された発光ダイオードと、上記モジュール基板の接続端子に接続された接続基板とを含む。
本発明に従う液晶表示装置は、液晶パネルと、上記液晶パネルの下に配置されたライトユニットとを含み、上記ライトユニットは、収納溝が形成されたハウジングと、上記ハウジングに受納され、両端に接続端子が搭載された、少なくとも１つのモジュール基板と、上記モジュール基板に搭載された発光ダイオードと、上記モジュール基板の接続端子に接続された接続基板とを含む。
本発明に従うＬＥＤ用モジュール基板を接続方式により連結させることによって、別途のＬＥＤ用モジュール基板を製造しなくてもよい効果がある。
また、ＬＥＤ用モジュール基板の連結部位に接続基板を利用することで、ＬＥＤ用モジュール基板の間に対し、電気的に信頼性を与えることができ、機構的な強さを強化させることができる。
また、ＬＥＤ用モジュール基板の反射効率を改善させることができる。
また、ＬＥＤ用モジュール基板の放熱を改善させることができる。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施形態に従う液晶表示装置を示す斜視図である。
図１を参照すると、液晶表示装置１００は、ライトユニット１０１及び液晶パネル１０５を含む。
ライトユニット１０１は、照明装置または表示装置などに光源を提供する。このようなライトユニット１０１は、例えば、液晶パネル１０５の下に配置されて液晶パネル１０５に必要とされる光を照射することになる。
ライトユニット１０１は、ハウジング１１０及びモジュール基板１２１、１２２、１２３を含む。ハウジング１１０には収納溝１１１が形成され、収納溝１１１には少なくとも１列のＬＥＤバー１２０が受納される。ハウジング１１０の側面１１２は傾斜した構造であって、反射板の機能を遂行する。
ＬＥＤバー１２０には複数個のモジュール基板１２１、１２２、１２３が連結され、各モジュール基板１２１、１２２、１２３は、１つのモデルで提供されることができ、２列の発光ダイオードが搭載されることができる。本実施形態では、ＬＥＤバーに連結されたモジュール基板の数、発光ダイオードの列または個数などに対して限定しない。ここで、ライトユニット１０１に備えられた少なくとも１つのＬＥＤバー１２０、または少なくとも１つのモジュール基板１２１、１２２、１２３は、各々光源装置として使われることができる。
液晶パネル１０５は、ライトユニット１０１から提供された光源を用いて、入力された映像信号に対応する映像を表示する。このような液晶パネル１０５は、例えば、薄膜トランジスタがマトリックス形態で形成されたＴＦＴ基板、ＴＦＴ基板と対向して結合するカラーフィルタ基板、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間に形成された電界に従って光透過度を調節する液晶層、及び第１基板と第２基板との間のセルギャップを維持するスペーサを含む。また、液晶パネルの両側には偏光板が提供されることができる。本発明では、上記の液晶パネルに対して限定しない。
また、ライトユニット１０１にはモジュール基板１２１、１２２、１２３と液晶パネル１０５との間に光学シート（図示せず）が提供されることができ、上記光学シートは、プリズムシート、拡散シートなどのようなシートを含むことができる。また、ハウジング１１０の内部には反射シートが備えられることもできる。
図２は、本発明の実施形態に従うライトユニットの平面図である。
図２を参照すると、ＬＥＤバー１２０は、複数個のモジュール基板１２１、１２２、１２３、及び接続基板１４０、１４５、１５０を含む。
各モジュール基板１２１、１２２、１２３は、発光ダイオード１２５、接続端子（図３の１２６、１２７）、ガイドホール１２８、及びねじ締結孔１２９を含む。モジュール基板１２１、１２２、１２３は、例えば、ＦＲ−４またはＣＥＭ−３（Composite Epoxy Materials Grade 3）などのレジン（resin）系やセラミック（ceramic）系の材質を用いて、単層または多層基板で具現されることができる。また、モジュール基板１２１、１２２、１２３は、フレキシブル基板で具現することもできる。
接続基板１４０、１４５、１５０は、中間接続基板１４０、終端接続基板１４５、及び外部接続基板１５０に区分されるが、中間接続基板１４０は、モジュール基板１２１、１２２、１２３の間、または外部接続基板１５０との接続のために使われる。終端接続基板１４５は、終端の第３モジュール基板１２３の端部に搭載され、第３モジュール基板１２３の端部を閉ループで作る。外部接続基板１５０は、中間接続基板１４０を通じて第１モジュール基板１２１に連結され、外部ＬＥＤドライバ（図示せず）と連結される。
このような３つの接続基板１４０、１４５、１５０を用いて、各々のモジュール基板１２１、１２２、１２３に対し電気的に連結させることによって、１つのＬＥＤバー１２０で具現することができる。
ガイドホール１２８にはガイドピン（図示せず）が結合され、ガイドピン（図示せず）は、モジュール基板１２１、１２２、１２３と異なる対象物、例えば、光学シートとの間隔を維持させる。ガイドホール１２８の形状は、円形、楕円形などで多様に形成されることができ、これに限定しない。
モジュール基板１２１、１２２、１２３は、ねじ締結孔１２９を通じてハウジング１１０または他の要素（例：放熱部材）に締結されるねじ（図示せず）により固定される。このようなねじのような締結手段は変更されることができ、締結手段でない接着手段を利用することもできる。
図３は本発明に従うモジュール基板の平面図であり、図４は図３の側面図である。
図３及び図４を参照すると、モジュール基板１２１に搭載された発光ダイオード１２５は、少なくとも１つのＬＥＤチップで具現されることができる。例えば、発光ダイオード１２５は、レッドＬＥＤチップ１２５Ａ、そしてＬＥＤチップ１２５Ｂ、及びブルーＬＥＤチップ１２５Ｃが１つのパッケージで具現されるとか、少なくとも１つのブルーＬＥＤチップと蛍光体が１つのパッケージで具現されることができる。このようなＬＥＤチップの個数、ＬＥＤチップの種類、パッケージの種類などを限定しない。
モジュール基板１２１の両端部には第１及び第２接続端子１２６、１２７が形成される。第１及び第２接続端子１２６、１２７のピン個数は同一であり、ピン機能はＬＥＤチップ１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃによって区分されることができる。このような第１及び第２接続端子１２６、１２７は、ＬＥＤチップ１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃの個数や種類によって変更されることもできる。
図５は本発明の実施形態に従うＬＥＤバーの平面図であり、図６は図５の側面図である。
図５及び図６を参照すると、ＬＥＤバー１２０は、外部接続基板１５０及び第１乃至第３モジュール基板１２１、１２２、１２３が直列に連結される。
外部接続基板１５０と第１モジュール基板１２１は、中間接続基板１４０により接続される。中間接続基板１４０は外部接続基板１５０の第５接続端子１５１と第１モジュール基板１２１の第１接続端子１２６の相互間を接続させる。外部接続基板１５０は、外部コネクタ１５２を介してＬＥＤドライバ（図示せず）と接続される。
第１モジュール基板１２１と第２モジュール基板１２２、第２モジュール基板１２２と第３モジュール基板１２３は、中間接続基板１４０により各々接続される。中間接続基板１４０は、第１モジュール基板１２１の第２接続端子１２７及び第２モジュール基板１２２の第１接続端子１２６の相互間を接続させ、第２モジュール基板１２２の第２接続端子１２７及び第３モジュール基板１２３の第１接続端子１２６の相互間を接続させる。
第３モジュール基板１２３はＬＥＤバーの終端であって、終端接続基板１４５により接続される。終端接続基板１４５は、第３モジュール基板１２３の第２接続端子１２７の上に接続されて、第３モジュール基板１２３の終端を閉ループ（Closed loop）を作ってくれる。
ここで、本実施形態では、第１及び第２接続端子１２６、１２７が第１乃至第３モジュール基板１２１、１２２、１２３の上に配置されたが、各モジュール基板１２１、１２２、１２３の下に配置されることができる。この場合、中間接続基板１４０及び終端接続基板１４５もモジュール基板１２１、１２２、１２３の下に配置されることができる。
このような方式により第１乃至第３モジュール基板１２１、１２２、１２３を接続基板１４０、１４５、１５０を用いて一列で接続させ、第１乃至第３モジュール基板１２１、１２２、１２３の間の強さを強化させることができる。ここで、複数個の接続基板１４０、１４５、１５０のうち、少なくとも１つはフレキシブル基板で具現されることができる。
ここで、第１乃至第３モジュール基板１２１、１２２、１２３には、他の接続基板１４０、１４５、１５０が表面実装技術工程で搭載されることができる。即ち、第１乃至第３モジュール基板１２１、１２２、１２３及び外部接続基板１５０を直列に配置した後、各々の接続端子１２６、１２７、１５１にクリームソルダを塗布することになる。そして、接続端子１２６、１２７、１５１の上に中間接続基板１４０と終端接続基板１４５を各々配置した後、リフローソルダリング（reflow soldering）工程を遂行する。これによって、第１乃至第３モジュール基板１２１、１２２、１２３と接続基板１４０、１４５、１５０が電気的に各々連結される。
図７（ａ）は２つのモジュール基板を密着させた図であり、（ｂ）は中間接続基板の背面図である。
図７（ａ），（ｂ）を参照すると、第１モジュール基板１２１の第２接続端子１２７には第２モジュール基板１２２の第１接続端子１２６が対応され、互いに対応された第２接続端子１２７と第１接続端子１２６の上に中間接続基板１４０の第３接続端子１４１が対応される。この際、表面実装技術（ＳＭＴ）により第３接続端子１４１は第２及び第１接続端子１２７、１２６にボンディングされる。これによって、各接続端子１２７、１２６、１４１のＲ１パッド、Ｒ２パッド、Ｇ１パッド、Ｇ２パッド、Ｂ１パッド、Ｂ２パッドは互いに連結される。
図８（ａ）は第３モジュール基板の第２接続端子を示す図であり、（ｂ）は終端接続基板の背面図である。
図８を参照すると、第３モジュール基板１２３の第２接続端子１２７は終端接続基板１４５の第４接続端子１４６が一対一対応される。
ここで、終端接続基板１４５の第４接続端子１４６は、Ｒ１パッド１４６ＡとＲ２パッド１４６Ｂが第１閉回路パターン１４６Ｃにより互いに連結され、Ｇ１パッド１４７ＡとＧ２パッド１４７Ｂが第２閉回路パターン１４７Ｃにより互いに連結され、Ｂ１パッド１４８ＡとＢ２パッド１４８Ｂが第３閉回路パターン１４８Ｃにより互いに連結される。このような第１乃至第３閉回路パターン１４６Ｃ、１４７Ｃ、１４８Ｃを有する終端接続基板１４５の第４接続端子１４６を第３モジュール基板１２３の第２接続端子１２７に接続させることによって、第３モジュール基板１２３の第２接続端子１２７は閉ループとなる。即ち、閉回路パターン１４６Ｃ、１４７Ｃ、１４８Ｃは同一なＬＥＤチップのパッド（Ｒ１、Ｒ２）（Ｇ１、Ｇ２）（Ｂ１、Ｂ２）を互いに直列に連結させることによって、ＬＥＤバーの終端を閉ループ回路で作ってやることができる。
このように、閉ループパターンを有する終端接続基板１４５を用いてモジュール基板１２３の終端を閉ループで形成することによって、終端が閉回路パターンを有するモジュール基板を別途に製作しなくてもよい。
図９は、本発明の実施形態に従うモジュール基板の回路パターンを詳細に示す図である。
図９を参照すると、モジュール基板１２１の上には所定の回路パターン１３５が形成され、ＬＥＤチップ１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃが搭載される領域には多数個のリード電極１３１が形成される。このような回路パターン１３５及びリード電極１３１はメッキライン１３６により連結されてメッキラインの閉回路で構成される。
そして、メッキ用電源線１３９Ａ、１３９Ｂに電源を供給して、電解メッキ方式によりメッキ層を形成させることになる。即ち、電解メッキ方式により、回路パターン１３５及びリード電極１３１には銀メッキまたは金メッキ層が形成される。本実施形態では電解メッキ方式などに対して限定しない。
また、各メッキライン１３６には１つ以上のドリリングポイント１３６Ａが形成される。ドリリングポイント１３６Ａは、ドリリング工程によりメッキライン１３６の閉回路をオープン（open）させる。そして、メッキライン１３６のドリリングポイント１３６Ａは、ドリリング方式により孔（hole）が生成されるので、モジュール基板１２１から発生された熱を分散させる役割を遂行する。
また、モジュール基板１２１の回路パターン１３５には、個別ＬＥＤチップ１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃを各々テストするために、テストパッド端子１３５Ａが形成される。このようなテストパッド端子１３５Ａを通じて個別ＬＥＤチップのテストを各々遂行することができる。
また、発光ダイオード１２５の内部リード電極１３１には銀メッキ層が形成され、リード電極１３１の以外の領域１３３には白色インキ処理により反射効率を改善する。即ち、発光ダイオード１２５のリード電極の以外の領域に白色インキでコーティングすることによって、ＬＥＤチップ１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃから発生される光を反射させて反射効率を高めることになる。また、発光ダイオード１２５の外側ラインに隔壁１３４を形成することができ、隔壁１３４はモールディング部材でモールディングする時、モールディング形状を維持させ、モールディング部材が外部に溢れることを防止する。
ここで、各々のＬＥＤチップ１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃは、ワイヤー１２４でボンディングされる構造として図示したが、他のボンディング方式（例：フリップチップ）や半導体構造に従って変更されることができ、本実施形態ではこれに対して限定しない。また、ＬＥＤチップを保護する保護素子も搭載されることができる。
図１０は、本発明の実施形態に従うモジュール基板１２１の断面図である。
図１０を参照すると、モジュール基板１２１は、多層基板１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃからなり、内部にはリード電極１３１の下部にマルチ銅箔層１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｄが形成されることができる。リード電極１３１にはＬＥＤチップ１２５Ａが搭載され、第１銅箔層１３１ＡはＬＥＤチップ１２５Ａから発生される熱を一次的に伝導し、第２及び第３銅箔層１３１Ｂ、１３１Ｄは第１銅箔層１３１Ａから伝導された熱をビアホール１３１Ｃを通じて第３銅箔層１３１Ｄを通じて放熱させる。このようなモジュール基板１２１は、上記のようなマルチ銅箔層により発光素子基板の放熱特性を改善することができる。
また、モジュール基板１２１の底面にはボトム層として銀メッキ層１３２が形成されることができる。このような銀メッキ層１３２は、モジュール基板のボトム層での熱抵抗減少及び熱伝導を向上させることができる。
このような技術思想は、上記好ましい実施形態により具体的に記述されたが、前述した実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものでないことに注意するべきである。また、本発明の技術分野の通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施が可能であることが分かる。
本発明に従うＬＥＤ用モジュール基板を接続方式により連結させることによって、別途のＬＥＤ用モジュール基板を製造しなくてもよい効果がある。
また、ＬＥＤ用モジュール基板の連結部品に接続基板を利用することで、ＬＥＤ用モジュール基板の間に対して電気的に信頼性を与えることができ、機構的な強さを強化させることができる。
また、ＬＥＤ用モジュール基板の反射効率を改善させることができる。
また、ＬＥＤ用モジュール基板の放熱を改善させることができる。
また、接続基板を用いてＬＥＤバーを具現したＬＥＤ用モジュール基板を有するライトユニットを提供することができる。
１００ 液晶表示装置、 １０１ ライトユニット、 １０５ 液晶パネル、 １１０ ハウジング、 １２１、１２２、１２３ モジュール基板、 １２０ ＬＥＤバー、 １３１ リード電極。
Claims (11)
- 両端に複数の接続端子が形成された、複数のモジュール基板と、
前記モジュール基板に搭載された複数の発光ダイオードと、
前記モジュール基板の複数の接続端子に接続された複数個の接続基板と、
を含み、
前記複数個の接続基板は、前記複数のモジュール基板のうち、隣接するモジュール基板の接続端子を互いに接続させる中間接続基板と、前記複数のモジュール基板のうち、最後のモジュール基板の他端の接続端子を閉ループ回路で連結させる閉回路パターンを有する終端接続基板を含み、
前記終端接続基板は、前記最後のモジュール基板の他端の接続端子に対応し、前記閉回路パターンによって互いに連結された複数の接続端子を含み、
前記終端接続基板は、複数の閉回路パターンを備え、各閉回路パターンは、前記終端接続基板の複数の接続端子のうち、２つの接続端子を互いに連結させ、
前記接続基板は、前記複数個のモジュール基板のうち、最初のモジュール基板に対応する外部接続基板を含み、前記外部接続基板は接続端子を備え、前記中間接続基板によって前記最初のモジュール基板の接続端子と接続されることを特徴とする光源装置。 - 前記モジュール基板の接続端子は、各モジュール基板の上または下に形成され、
前記中間接続基板は、前記外部接続基板と複数個のモジュール基板との間に備えられた接続端子の上に各々搭載されることを特徴とする請求項１記載の光源装置。 - 前記外部接続基板には発光ダイオードドライバを連結する外部コネクタを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
- 前記複数個のモジュール基板は、前記中間接続基板によって直列に連結されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光源装置。
- 前記各発光ダイオードは、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップおよび青色ＬＥＤチップを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項にに記載の光源装置。
- 前記モジュール基板は、単層または多層印刷回路基板を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光源装置。
- 前記モジュール基板は、基板の内部に形成されたマルチ銅箔層と、前記マルチ銅箔層の間に形成されたビアホールと、基板の底面に形成された銀メッキ層とを含むことを特徴とする請求項６記載の光源装置。
- 前記モジュール基板には各ＬＥＤチップを各々テストするためのテストパッド端子が形成されることを特徴とする請求項５または請求項６記載の光源装置。
- 前記モジュール基板には発光ダイオードが搭載される領域の以外の部分にコーティングされた白色インキを含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光源装置。
- 液晶パネルと、
前記液晶パネルの下に配置されたライトユニットとを含み、
前記ライトユニットは、
収納溝が形成されたハウジングと、
前記ハウジングの収納溝に収納され、両端に複数の接続端子が形成された複数のモジュール基板と、
前記モジュール基板に搭載された複数の発光ダイオードと、
前記モジュール基板の複数の接続端子に接続された接続基板と、を含み、
前記複数個の接続基板は、前記複数のモジュール基板のうち、隣接したモジュール基板の接続端子を互いに接続させる中間接続基板と、前記複数のモジュール基板のうち、最後のモジュール基板の他端の接続端子を閉ループ回路で連結させる閉回路パターンを有する終端接続基板を含み、
前記接続基板は、前記複数のモジュール基板のうち、最初のモジュール基板の一端に配置され、前記中間接続基板と接続された外部接続基板を含むことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記モジュール基板、外部接続基板、中間接続基板、及び終端接続基板のうち、少なくとも１つはフレキシブル基板からなることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
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