KR101162092B1 - 발광다이오드 어셈블리를 구비하는 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광원으로 발광 다이오드를 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 점 발광하는 발광 다이오드 어셈블리에서 핫 스팟문제를 개선하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 액정표시장치는 액정표시패널과; 상기 액정표시패널의 하부에 설치되는 바텀 커버와; 상기 바텀 커버와 상기 액정표시패널 사이에 형성되며 상기 액정표시패널의 측면 가장자리로 연장되는 반사판과; 상기 액정표시패널의 측면에 설치되며 상기 반사판과 결합되는 발광다이오드 어셈블리를 구비한다. 상기 구조의 발광 다이오드 어셈블리를 구비하는 액정표시장치는 점 발광으로 인한 밝은 무늬와 어두운 무늬가 반복되는 핫 스팟문제를 개선할 수 있다.

발광 다이오드, LED, 반사판, 핫 스팟

Description

발광다이오드 어셈블리를 구비하는 액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING LED ASSEMBLY}

도 1은 본 발명의 액정표시장치의 분해 사시도.

도 2a는 본 발명의 발광 다이오드 어셈블리의 사시도.

도 2b는 본 발명의 액정표시장치의 단면도.

도 2c는 본 발명의 액정표시장치의 사시도.

도 3a~3d는 발광 다이오드 어셈블리와 반사판의 결합을 보이는 사시도.

*********** 발명의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***********

200:발광 다이오드 어셈블리 210:바텀 커버

220:도광판 230:액정표시패널

240:반사판 240a:제 1 반사부

240b:제 2 반사부 241:개구부

242:결합수단

본 발명은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 단위화소가 매트릭스 형태로 배열되는 표시패널과, 상기 표시패널을 지지하고 보호하는 모듈부와, 상기 표시패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 구비하여 이루어진다.

통상, 상기 표시패널은 단위화소가 매트릭스 배열을 하고 상기 단위화소마다 형성되는 박막 트랜지스터의 스위칭 소자를 구비하는 어레이 기판과, 상기 어레이 기판에 대향하는 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 충진되는 액정층을 구비한다.

상기 모듈부는 상기 표시패널의 가장자리를 지지하는 서포트 메인과, 상기 표시패널의 바닥면을 지지하는 바텀 커버와, 상기 표시패널의 상부 가장자리를 보호하는 탑 케이스 등을 구비한다.

상기 백라이트 유닛은 광원인 다수의 냉음극관과, 상기 냉음극관 지지부재 및 상기 냉음극형광램프(CCFL)의 제어부를 구비하고 있다.

TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 상기 액정 표시패널에는 공통전극과 화소전극이 형성되어 액정층에 전계를 인가한다.

따라서, 상기 공통전극에 전압이 인가된 상태에서 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 제어하게 되면, 상기 액정층의 액정은 공통전극과 화소전극 사이의 전계에 따라 유전 이방성에 의해 회전함으로써, 화소별로 빛을 투과시키거나 차단시켜 문자나 화상을 표시하게 된다.

상기 액정표시장치는 자체적으로 발광하지 못하기 때문에 표시패널에 빛을 조사하기 위한 별도의 수단, 즉 백라이트 어셈블리가 필요하다.

상기 백라이트 어셈블리의 램프는 주로 냉음극관 등으로 구성되며, 램프 유닛의 설치 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분될 수 있다.

에지형은 막대형의 광원인 램프가 액정표시패널의 측면에 설치되는 것이며, 직하형은 광원인 램프가 표시패널의 배면에 배치되어 빛이 표시패널의 전면에 직접 투사되도록 하는 것이다.

또한, 상기 액정표시장치는 표시패널외에 구동부 및 백라이트 어셈블리를 더 구비하며 이들을 결합시키는 다양한 형태의 부품들을 더 구비한다.

그런데 상기 구성을 가지는 액정표시장치는 액정층에 광을 제공하기 위한 백라이트 어셈블리가 냉음극관 램프를 주로 사용하기 때문에 광원에 의한 전력소비가 심하고 광을 생성하는 동안, 고열이 발생하는 문제를 발생시킨다.

그러므로 본 발명은 냉음극형광램프등의 백라이트 어셈블리를 대신하는 광원을 구비하는 액정표시장치를 제공한다. 또한, 상기 저 소비전력을 가지는 광원을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. 상기 목적을 위해 발광다이오드를 광원으로 사용하는 액정표시장치를 제공한다.

상기 발광다이오드를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 있어 발광다이오드 광의 경계선상에서 빛의 명암이 발생하는 핫 스팟(hot spot)현상을 줄이는 모듈구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 이루기 위해 본 발명은 액정표시패널과; 상기 액정표시패널의 하부에 설치되는 바텀 커버와; 상기 바텀 커버와 상기 액정표시패널 사이에 형성되며 상기 액정표시패널의 측면 가장자리로 연장되는 반사판과; 상기 액정표시패널의 측면에 설치되며 상기 반사판과 결합되는 발광다이오드 어셈블리를 구비하는 액정표시장치를 제공한다.

상기 반사판은 상기 발광다이오드 어셈블리와 상기 반사판을 결합시키는 결합수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 발광다이오드 어셈블리는 일정한 간격으로 배열되는 다수의 발광다이오드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 반사판은 상기 다수의 발광다이오드에 대응되는 개구부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 반사판은 상기 발광다이오드의 상하면을 감싸는 것을 특징으로 한다.

상기 발광다이오드 어셈블리 및 상기 액정표시패널의 가장자리를 감싸는 서포트 메인을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 발광다이오드 어셈블리를 구비하는 액정표시장치의 구조를 살펴본다.

본 발명의 액정표시장치는 단위화소가 매트릭스 배열을 하는 액정표시패널과, 상기 액정표시패널을 지지하는 서포트 메인과, 상기 액정표시패널의 하부에 형성되는 바텀 커버와, 상기 바텀 커버와 액정표시패널 사이에 형성되는 다수의 광학시트와, 상기 액정표시패널에 광을 제공하는 발광다이오드 어셈블리와, 상기 액정 표시패널 및 발광다이오드 어셈블리를 구동하는 구동부를 구비하여 이루어진다. 상기 액정표시패널과 바텀 커버 사이에는 상기 발광다이오드 어셈블리로부터 생성된 광을 상기 액정표시패널로 인도하기 위한 도광판이 더 구비된다.

상기 발광다이오드 어셈블리는 액정표시패널의 측면 가장자리에 형성된다. 또한, 상기 표시패널의 가장자리는 서포트 메인(support main)에 의해 감싸진다. 에지형의 경우, 상기 표시패널과 서포트 메인 사이에 발광다이오드 어셈블리가 형성된다.

또한, 상기 표시패널의 상면 가장자리를 탑 케이스(top case)로 압착하여, 상기 탑 케이스와 서포트 메인은 나사(screw) 등의 결합수단에 의해 체결되며, 상기 적층된 표시패널 및 발광다이오드 어셈블리를 하부 커버(bottom cover)로 지지하여, 상기 하부 커버와 탑 케이스를 서로 결합시킨다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 액정표시장치의 분해 사시도를 살펴본다.

액정표시장치는 화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 표시패널(10)과; 상기 표시패널(10)의 측면에 각각 접속된 게이트 구동부(20) 및 데이터 구동부(30)와; 상기 표시패널(10)의 측면에 배치된 발광다이오드 어셈블리(40)로 구성된다.

상기 표시패널(10)은 서로 대향하여 균일한 셀-갭이 유지되도록 합착된 TFT 어레이 기판 및 컬러필터 기판과, 그 컬러필터 기판 및 박막 트랜지스터 어레이 기판의 이격 간격에 형성된 액정층으로 구성된다.

상기 TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 액정 표시패널에는 공통전극과 화소전극이 형성되어 상기 액정층에 전계를 인가한다.

따라서, 상기 공통전극에 전압이 인가된 상태에서 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 제어하게 되면, 상기 액정층의 액정은 상기 공통전극과 화소전극 사이의 전계에 따라 유전 이방성에 의해 회전함으로써, 화소별로 빛을 투과시키거나 차단시켜 문자나 화상을 표시하게 된다.

또한, 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 화소별로 제어하기 위해서 박막 트랜지스터와 같은 스위칭소자가 화소들에 개별적으로 구비된다.

상기 게이트 구동부(20)와 데이터 구동부(30)는 상기 표시패널(10)과 다양한 형태로 결합되어 표시패널(10)에 형성된 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 주사신호와 화상정보를 공급함으로써, 표시패널(10)의 화소들을 구동시킨다.

상기 액정표시장치는 표시패널(10)의 배면에 배치된 도광판(41)과; 상기 도광판(41)의 양 측면 또는 일 측면에 배치된 발광다이오드 어셈블리(42)와; 상기 도광판(41)의 배면에 배치된 반사판(44)을 더 구비한다.

상기 표시패널(10)과 도광판(41) 사이에 광학시트(45)가 더 배치될 수 있다. 상기 발광다이오드 어셈블리(42)에서 발생한 빛은 투명한 재질로 형성된 도광판(41)의 측면으로 입사된다.

상기 도광판(41)의 배면에 배치된 반사판(44)은 도광판(41)의 배면으로 투과되는 빛을 도광판(41)의 상면으로 반사시켜 빛의 손실을 줄이고, 도광판(41)의 상면으로 투과되는 빛의 균일도를 향상시킨다.

따라서, 상기 도광판(41)은 반사판(44)과 함께 발광다이오드 어셈블리(42)에서 발생한 빛을 상면으로 투과시킨다.

상기 표시패널(10)과 도광판(41)의 사이에 배치된 광학시트(45)는 확산시트 및 프리즘시트가 적용될 수 있으며, 보호시트가 추가될 수 있다.

상기 확산시트는 상기 도광판(41)으로부터 입사되는 빛을 분산시킴으로써, 빛이 부분적으로 밀집되어 표시패널(10)에 표시되는 화상에 얼룩이 발생하는 것을 방지하며, 도광판(41)으로부터 입사되는 빛의 각도를 수직하게 굴절시킨다.

그리고 상기 프리즘시트는 상기 확산시트로부터 입사되는 빛을 집광하여 표시패널(10)의 전면에 균일하게 분포되도록 한다.

그리고 상기 보호시트는 먼지나 긁힘에 민감한 광학시트(45)를 보호하고, 백라이트 어셈블리(40)를 운반하는 경우에 광학시트(45)의 유동을 방지하며, 상기 프리즘시트로부터 입사되는 빛을 확산시키는 기능을 갖도록 하여 빛이 보다 균일하게 분포되도록 할 수 있다. 상기 반사판(44)의 하부에는 바텀 커버(52)가 더 형성된다.

한편, 상기 액정표시패널(10)의 가장자리에 형성되는 발광다이오드 어셈블리(42)는 일정한 간격으로 배열되는 단위 발광다이오드들과 상기 단위 발광다이오드들을 구동시키는 구동회로를 구비한다.

또한, 상기 단위 발광다이오드들은 몸체부로부터 돌출되어 형성된다. 그러므로 단위 발광 다이오드가 발광할 때 빛은 방사되는데, 이때 이웃하는 단위 발광다이오드의 빛들끼리 서로 간섭하여 발광다이오드 어셈블리를 구비하는 액정표시장치는 밝은 무늬와 어두운 무늬가 번갈아 나타나는 핫 스팟(hot spot)현상이 문제가 된다.

상기 핫 스팟 문제를 해결하기 위해 본 발명은 상기 반사판의 구조를 변형한다. 또한, 변형된 반사판과 상기 발광다이오드 어셈블리를 결합함으로써 방사되는 발광다이오드 빛을 최소화 하고 직진성을 향상시킨다.

이하, 도 2a~2c를 참조하여 본 발명의 발광다이오드 어셈블리의 구조 및 상기 발광 다이오드 어셈블리가 액정표시장치에 결합되는 구조를 살펴본다.

도 2a는 발광다이오드 유닛(200)을 도시하고 있다. 발광다이오드 유닛(200)은 막대형의 몸체부(202)와 상기 몸체부(202)에 일정한 간격을 두고 배열되는 복수의 단위 발광다이오드(201)와 상기 단위 발광다이오드(201)를 제어하는 구동부(미도시)를 구비한다. 상기 발광 다이오드(201)는 백색광을 형성하기 위해 적, 녹, 청색의 단위 발광 다이오드(201)들이 일정한 순서로 배열된다. 상기 개개의 단위 발광 다이오드는 점 발광을 하지만, 상기 단위 발광다이오드의 집합에 의해 선 발광이 형성된다. 상기 발광다이오드로부터 발광되는 광은 도광판을 통해 액정표시패널에 제공된다. 또한, 상기 발광 다이오드들(201)은 몸체부(202)로부터 돌출되어 형성된다.

그 결과, 단위 발광다이오드는 생성되는 빛이 사방으로 방사된다. 방사되는 빛은 이웃하는 발광다이오드로부터 생성되는 빛과 간섭을 일으켜 액정표시패널에 밝은 무늬와 어두운 무늬가 번갈아 나타나는 핫 스팟 문제를 야기할 수 있다.

도 2b는 상기 발광다이오드 유닛(200)이 액정표시장치에 결합한 단면도를 도시한 것이다.

도 2b를 참조하면, 액정표시패널(230)의 하부에는 도광판(220)이 형성되어 있다. 상기 도광판(220)과 액정표시패널(230) 사이에는 다수의 광학 시트(미도시)가 더 형성될 수 있다.

상기 도광판(220) 및 액정표시패널(230)은 몰드 프레임인 바텀 커버(210)에 의해 감싸진다. 상기 바텀 커버(210)는 액정표시패널(230)의 하부에 형성되며 액정표시패널의 가장자리 일부를 감싸고 있다.

또한, 상기 액정표시패널(230)의 일측 가장자리에는 광원인 발광다이오드 유닛(200)이 형성되어 있다.

또한, 상기 바텀 커버(210)와 도광판(220)의 사이에는 광원으로부터 발생하는 빛을 액정표시패널(230)로 모아주기 위한 반사판(240)이 형성되어 있다. 상기 반사판(240)은 반사특성이 우수한 금속재질일 수 있으며, 알루미늄 합금을 사용할 수 있다.

본 발명의 상기 반사판(240)은 도광판(220)의 아래에 형성되면서 액정표시패널의 가장자리로 더 연장되어 있다. 상기 액정표시패널의 가장자리로 연장되는 반사판 영역에 상기 발광다이오드 유닛이 결합되어 있다.

즉, 상기 반사판(240)은 액정표시패널(230)의 하부에 형성되는 제 1 반사부와 상기 액정표시패널의 측면에 형성되는 제 2 반사부로 이루어진다. 상기 제 2 반사부는 액정표시패널의 가장자리에서 상기 발광다이오드 유닛과 결합한다.

그러므로 돌출되는 단위 발광다이오드에 대응되는 개구부가 상기 제 2 반사부에 형성되어 있다. 상기 반사판 및 이와 결합되는 발광다이오드 유닛은 하기에서 더 상세히 설명될 것이다.

한편, 도 2c를 참조하여 본 발명의 발광다이오드 유닛(200)이 액정표시장치에 결합되는 사시도를 살펴본다.

도 2c는 바텀 커버(210)와 발광다이오드 유닛(200)과 도광판(220)의 배치관계를 나타내고 있다.

도 2c를 참조하면, 액정표시패널(미도시)의 하부에 도광판(220)이 형성된다. 상기 도광판(220)의 하부에 바텀 커버(210)가 형성되며, 상기 바텀 커버(210)와 도광판(220) 사이에 반사판(240)이 형성된다. 상기 반사판(240)은 도광판(220)의 직하면에 형성되는 제 1 반사부와 도광판의 측면 가장자리로 연장되는 제 2 반사부를 구비한다.

상기 제 2 반사부는 상기 발광다이오드 유닛과 결합한다. 그러므로 상기 제 2 반사부는 상기 발광다이오드 유닛의 단위 발광다이오드가 결합할 수 있는 개구부들을 구비한다.

그러므로 본 발명의 액정표시장치의 측면의 구조는 최외곽에 서포트 메인이 형성되고, 상기 서포트 메인 안쪽으로 상기 서포트 메인과 결합되는 바텀 커버가 형성되고 상기 바텀 커버 안쪽으로 발광다이오드 유닛이 상기 제 2 반사부와 결합되어 있고, 상기 발광다이오드 유닛의 내 측으로 도광판이 형성되어 있다.

이하, 도 3a~3d를 참조하여 본 발명의 발광 다이오드 유닛과 제 2 반사부가 결합되는 구조를 상세히 살펴본다.

도 3a 및 3b는 분해 사시도를 나타내며, 도 3C 및 3D는 결합 사시도를 나타낸다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 단위 발광다이오드(201)는 적, 녹, 청색의 단위 발광다이오드를 포함하며, 일정한 간격으로 몸체부(202)에 결합되어 있다. 그러므로 각 단위 발광 다이오드(201)는 점 발광을 한다. 점 발광하는 상기 단위 발광다이오드(201)의 결합에 의해 선 발광이 형성된다.

한편, 상기 반사판(240)은 도광판의 직하면에 형성되는 제 1 반사부(240a)와 상기 제 1 반사부(240a)로부터 연장되어 상기 도광판의 가장자리를 감싸는 제 2 반사부(204b)를 구비한다.

상기 제 2 반사부(204b)에는 몸체부(303)로부터 돌출된 상기 단위 발광다이오드(201)에 대응되는 개구부(241)가 형성되어 있다. 즉 상기 개구부(241)는 상기 단위 발광다이오드(201)가 제 2 반사부(240b)에 끼워질 수 있도록 절개된 영역이다.

또한, 제 2 반사부(240b)는 상기 개구부(241)들 사이에 상기 발광 다이오드 유닛(200)이 결합할 수 있도록 결합수단(242)이 형성되어 있다. 상기 결합수단(242)은 양면테이프 등일 수 있다.

또한, 상기 제 2 반사부(240b)는 결합되는 발광 다이오드를 삼면에서 감쌀 수 있도록 "ㄷ"형태로 절곡되어 있다. 즉, 상기 제 2 반사부(240b)는 상, 하면 및 측면에서 상기 발광 다이오드(201)를 감싸, 발광 다이오드로부터 생성되는 빛이 최대한 도광판으로 인도되도록 돕는다. 상기 "ㄷ"형의 제 2 반사부는 발광 다이오드의 광 효율을 증가시키는 데 기여한다.

도 3a,3b,3c는 상기 발광 다이오드 유닛(200)이 상기 제 2 반 사부(240b)와 결합되는 과정을 보여준다. 도 3A에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 유닛(200)의 발광 다이오드(201)는 제 2 반사부(204b)의 개구부(241)와 결합하여 결합수단(242)에 의해 제 2 반사부(201)에 고정된다. 이때, 상기 제 2 반사부(204b)는 "ㄷ"형태로 절곡되어 있으므로 삼면에서 발광 다이오드를 감싸게 되며, 발광 다이오드로부터 생성되는 빛을 최대한 도광판으로 인도시킨다.

그 결과, 상기 제 2 반사부(240b)를 구비하는 본 발명의 액정표시장치는 점 발광하는 발광 다이오드 유닛에 의한 핫 스팟 문제를 향상시킬 수 있다.

실질적으로, 상기 구조의 반사판에 의해 액정표시장치의 휘도는 557nit 에서 503nit로 향상되었으며, 핫 스팟의 문제도 강 수준에서 중간 수준으로 하향되었다.

본 발명은 냉음극형광등을 주로 사용하는 종래의 백라이트 어셈블리 대신에 저 발열 및 저 에너지 소비를 구현할 수 있는 발광 다이오드 어셈블리를 구비함으로써 액정표시장치의 수명을 향상시킬 수 있으며, 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 실질적으로 액정표시장치의 에너지 소비는 백라이트 어셈블리에서 가장 많이 이루어지므로, 휴대용 표시장치의 경우, 저 에너지 소비를 구현하는 광원 시스템은 필수적이다. 또한, 본 발명은 저 에너지 소비를 위해 발광 다이오드 어셈블리를 채용하면서도 발광 다이오드 어셈블리와 결합되어 광 효율을 증대시키는 반사판 구조를 제공하여 발광 다이오드 어셈블리의 문제점이 핫 스팟의 문제를 개선할 수 있다.

Claims (6)

1. 액정표시패널과;

   상기 액정표시패널의 배면에 배치되며, 확산시트, 프리즘시트 및 보호시트로 구성되는 다수의 광학시트와;

   상기 다수의 광학시트의 하부에 배치되는 직육면체 형태의 도광판과;

   상기 도광판의 하부에 배치되는 바텀 커버와;

   상기 도광판과 상기 바텀 커버 사이에 배치되는 제 1 반사부와; 상기 제 1 반사부에서 연장되어 상기 도광판의 측면과 대향하고 서로 이격하여 형성된 복수의 개구부를 포함하는 제 2 반사부;를 포함하는 반사판과;

   상기 제 2 반사부의 복수의 개구부가 이격한 영역마다 부착된 양면 테이프와;

   상기 제 2 반사부의 개구부에 삽입되는 발광다이오드와 상기 발광다이오드를 장착하며 상기 양면 테이프를 통하여 상기 제 2 반사부에 부착되는 몸체부;를 포함하는 발광다이오드 어셈블리;를 포함하며,

   상기 발광다이오드 어셈블리가 부착된 제 2 반사부의 상부는 상기 발광다이오드의 발광방향으로 절곡되되, 상기 도광판의 상부와 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 판(board) 형상의 제 1 반사부와; 상기 제 1 반사부의 가장자리에서 상부로 연장되며, 서로 이격하여 형성된 복수의 개구부가 형성된 제 2 반사부;를 포함하는 반사판을 제공하는 단계와;

   상기 제 2 반사부의 외측면에 복수의 개구부가 이격한 영역마다 양면 테이프를 부착하는 단계와;

   상기 복수의 개구부에 복수의 발광다이오드가 삽입되도록 상기 양면 테이프를 통하여 상기 제 2 반사부의 외측면에 발광다이오드 어셈블리를 부착하는 단계;

   를 포함하는 백라이트 유닛 조립방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 발광다이오드 어셈블리는 상기 복수의 발광다이오드와, 상기 복수의 개구부와 대응되는 영역에 상기 복수의 발광다이오드를 장착하며 상기 양면 테이프와 부착하는 몸체부로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛 조립방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 발광다이오드 어셈블리는 일정한 간격으로 배열되는 다수의 발광다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 반사부는 상기 발광다이오드를 "ㄷ"형으로 감싸는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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