KR101282125B1 - 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

방열 성능이 향상되고 구조가 간소화된 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 백라이트 어셈블리는 빛을 발생시키는 광원 유닛과, 광원 유닛을 수납하며 개구부가 형성된 수납 용기와, 수납 용기에 결합하며 광원 유닛을 수납하는 중간 프레임와, 광원 유닛과 접하고 수납 용기에 결합되고, 적어도 일부가 개구부를 통하여 노출되는 LED 고정 프레임을 포함한다.

Description

백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치{Back-light assembly and display device having the same}

본 발명은 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방열 성능이 향상되고 구조가 간소화된 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

최근 전 세계적으로 저탄소 녹색 성장의 일환으로 에너지 사용량을 줄이고 온실가스를 감축하기 위해서 저공해 친환경 제품으로 인정받고 있는 발광다이오드(LED)를 각종 액정 디스플레이 백라이트로 사용이 증가하고 있다.

표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display : FPD) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.

수동 발광 장치인 표시 장치는 화면을 표시하는 표시 패널 및 표시 패널에 빛을 공급하는 백라이트 어셈블리를 포함한다. 백라이트 어셈블리는 광원의 위치에 따라 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 구분된다.

최근 표시 장치의 경박단소화 및 색재현성 향상에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 백라이트 어셈블리에 포함되는 광원으로 예를 들어 LED(Light Emitted Diode)와 같은 점광원을 사용하는 연구가 진행 중이다. 특히, 표시 장치의 성능을 향상시키고, 광원의 열화를 방지하기 위해서는 방열 성능의 향상이 필수적이다.

이에 따라 산업계에서는 고효율, 고집적, 고기능, 경박단소화 등을 고려하여 발광다이오드(LED)를 부품, 모듈(Module), 세트(Set) 등으로 설계하고 있다. 각 분야의 설계자들이 상기 열거한 기술적 경향을 만족시키기 위해 설계를 하다 보면, 종래의 설계 기술에서 발생하는 열보다 더 많은 열이 방출 되는 경우가 있고 이러한 열에 의해서 시스템 등의 성능 저하등과 같은 문제 등이 발생하는 경우가 나타난다. 따라서 관련 산업계에서는 발생하는 열의 열적인 문제(즉, 방열, 열확산, 열분산, 열수집, 열전달 등)를 효율적으로 처리하기 위한 연구를 끊임없이 지속하고 있다.

발광다이오드(LED)를 이용한 백라이트는 에너지 효율이 높은 발광다이오드(LED) 소자와, 발광다이오드(LED) 소자에 공급하는 전원의 안정화 장치, 상기 두 부분에서 발생하는 열을 대기 중으로 방열시키는 방열부분으로 구성

되어 있다.

발광다이오드(LED)는 화합물 반도체로서 사용 온도가 높아지면 원자들의 열진동으로 전자의 흐름이 방해를 받아 조도가 떨어지는 현상이 일어나고, 온도가 더욱 높아지게 되면 반도체의 확산층의 확산이 일어나 급격한 조도저하와 사용 수명이 급격히 짧아지게 된다.

또한 전원 안정화 장치의 불안정은 발광다이오드(LED)에 전기적 충격으로 작용 되며 전원 안정화 장치의 AC/DC변환 시 다량의 열이 발생하여 고온으로 동작시 전원 안정화 장치를 구성하고 있는 반도체 소자의 성능저하를 가져옴으로써 액정 디스플레이 백라이트의 수명을 단축하게 된다.

또한 액정 디스플레이 백라이트의 사용 환경에 따라 방수뿐만 아니라 방진, 방폭 등에 대비할 필요성이 대두 되고 있다.

종래의 발광다이오드(LED)에서 방열재로 널리 사용되고 있는 소재로서는 열전도성이 좋은 금속으로 주로 구리나 알루미늄 등이 있다. 일반적으로 구리의 열전도도는 300W/mk, 알루미늄의 열전도도는 175W/mk로 알려져 있으며 금속결합의 특성으로 열과 전기의 도체이나 열과 전기의 전도방향은 자유전자에 의하여 등방성을 갖게 되며 고온에서는 격자들의 열진동으로 열과 전기의 전도성이 저하되며 열원에서 방출된 열은 금속소재의 방열재는 등방성의 열확산에만 의하여 방열됨으로써 핫 스팟(hot spot)과 같은 온도 분포를 갖게 되어 방열효과를 저하시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 열확산이 빠른 구리나 알루미늄의 방열판 기구의 두께를 두껍게 하거나 표면적을 크게 함으로써 대류면(공기나 물) 접촉면을 넓게 하거나, 방열판 표면에 상하방향으로 홈을 내기도 하지만, 이로 인해 형상이 복잡하게 되고 공정이 복잡해지며, 무게가 무거워지는 문제가 있다. 또한 금속 자원이 한정되어 있어서 가격이 고가이며 국제경기에 민감하여 수급이 원활하지 못하고 원광석 제련 시 많은 에너지가 소비된다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 방열재로서 우수한 성능을 가지는 팽창 그라파이트 시트를 포함하는 전자부품용 기판 및 이를 포함하는 발광다이오드 조명등을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 전자부품용 기판은 열원에 해당하는 전자부품들이 실장되어 있는 회로기판 및 회로기판 하단에 적층되며 열 확산을 위한 방열재로서 사용되는 팽창 그라파이트 시트를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 어셈블리는, 발광다이오드들이 소정의 패턴으로 설치되는 회로기판, 회로기판이 고정되는 고정 프레임, 및 회로기판과 상기 고정 프레임 사이에 위치하고 고정 프레임 및 회로기판 중 어느 하나의 일면에만 부착되는 그라파이트 시트를 포함하고, 그라파이트 시트는 1.0 ~ 2.0 g/㎤의 밀도를 갖는 그라파이트 층, 그라파이트 층의 적어도 한 면에 적층되는 지지 필름, 지지 필름의 적어도 하나의 표면에 도포된 점착층을 포함하고, 그라파이트 시트는 수평 방향으로 400W/mK ~ 1900W/mK, 수직 방향으로 3W/mK ~ 20W/mK의 열전도도를 갖는다.

본 발명의 일실시예에 따른 그라파이트 층은 팽창 그라파이트, 및 입경이 10nm ~ 110 nm인 비정질 탄소 미립자를 포함하고, 팽창 그라파이트와 비정질 탄소 미립자의 총 중량 대비 5 ~ 30 wt%로 비정질 탄소 미립자를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 어셈블리는, 회로기판과 고정 프레임 중 어느 하나에 배치된 결합부재, 회로기판과 고정 프레임 중 다른 하나에 배치된 결합홈을 더 포함할 수 있다.

결합부재는 돌출부, 및 돌출부의 적어도 일측으로부터 연장된 결합돌기를 포함할 수 있다. 결합홈은 결합부재를 삽입하는 삽입부, 및 삽입부로부터 회로기판의 연장 방향으로 연장되어 결합부재가 슬라이딩되어 체결되는 결합홈부를 포함할 수 있다.

회로기판과 고정 프레임 중 하나는 결합부재에 대응되는 위치에 함몰부를 더 구비할 수 있다.

결합돌기의 폭은 돌출부의 폭보다 크고, 삽입부의 폭은 결합돌기의 폭보다 큰 것이 바람직하다. 돌출부는 결합홈부의 가장 좁은 부분보다 작거나 같은 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 어셈블리는, 고정 프레임을 수납하며, 개구부가 형성된 수납 용기를 더 포함할 수 있다. 고정 프레임의 일부는 개구부를 통하여 수납 용기의 밖으로 노출되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는, 발광다이오드들이 소정의 패턴으로 설치되는 회로기판; 상기 회로기판이 고정되는 고정 프레임; 회로기판과 고정 프레임사이에 위치하고 회로기판과 고정 프레임 중 어느 하나의 일면에 부착되는 열전도성 점착층; 및 열전도성 점착층 위에 적층되는 지지 필름을 포함하고, 열전도성 점착층은 실리콘계, 아크릴계 및 우레탄계으로 이루어진 그룹 중에 어느 하나인 고분자 수지; 및 그라파이트으로 이루어진 충진제를 포함한다.

아크릴계 수지는 탄소수 1~12의 알킬기를 가지는 부틸(메타) 아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타) 아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트으로 이루어진 그룹 중 어느 하나인 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체; 및 단량체와 공중합이 가능한 (메타)아크릴산, 말레인산, 푸마르산의 카르복실기를 함유한 단량체와 아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐의 단량체로 이루어진 그룹 중 어느 하나인 극성 단량체로 공중합된 고분자이다.

(메타)아크릴산 에스테르계 단량체와 극성 단량체의 비율은 99~80 : 1~20의 중량비를 갖는 것이 바람직하다.

그라파이트는 3 wt%~ 40 wt% 중량비를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 표시장치는, 영상을 표시하는 표시 패널, 발광다이오드들이 소정의 패턴으로 설치되는 회로기판, 회로기판이 고정되는 고정 프레임, 및 회로기판과 상기 고정 프레임 사이에 위치하고 회로기판 및 고정 프레임 중 어느 하나의 일면에만 부착되는 그라파이트 시트를 포함하고,

그라파이트 시트는 1.0 ~ 2.0 g/㎤의 밀도를 갖는 그라파이트 층, 그라파이트 층의 적어도 한 면에 적층되는 지지 필름, 지지 필름의 적어도 하나의 표면에 도포된 점착층을 포함하고, 그라파이트 층은 팽창 그라파이트, 및 입경이 10nm ~ 110 nm인 비정질 탄소 미립자를 포함하고, 그라파이트 시트는 수평 방향으로 400W/mK ~ 1900W/mK, 수직 방향으로 3W/mK ~ 20W/mK의 열전도도를 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는, 영상을 표시하는 표시 패널, 발광다이오드들이 소정의 패턴으로 설치되는 회로기판, 회로기판이 고정되는 고정 프레임; 및 회로기판과 고정 프레임사이에 위치하고 회로기판과 고정 프레임 중 어느 하나의 일면에 부착되는 열전도성 점착층을 포함하고,

열전도성 점착층은 실리콘계, 아크릴계 및 우레탄계으로 이루어진 그룹 중에 어느 하나인 고분자 수지, 및 산화금속, 수산화금속, 질화금속, 탄화금속, 붕소 화합물 및 그라파이트으로 이루어진 그룹 중 적어도 어느 하나인 충진제를 포함한다.

본 발명에 따른 백라이트 어셈블리는, 회로 기판과 고정 프레임에 결합력을 높이고 회로기판과 고정 프레임사이에 열전도성 점착제 또는 그라파이트 시트를 배치하여 고정 프레임과 회로기판의 결합에 따른 신뢰성과 방열 특성을 개선하고 표시장치의 박판화를 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치를 A-A'선으로 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 표시 장치에 포함되는 하부 수납 용기의 부분 사시도이다.
도 4는 도 1의 표시 장치에 포함되는 LED 고정 프레임의 부분 사시이도이다.
도 5는 도 3의 하부 수납 용기와 도 4의 LED 고정 프레임의 부분 결합 사시도이다.
도 6은 도 3의 하부 수납 용기와 도 4의 LED 고정 프레임의 부분 결합 평면도이다.
도 7은 도 1의 표시 장치에 포함되는 하부 수납 용기, 중간 프레임, LED 고정 프레임 및 상부 수납 용기의 부분 절개 사시도이다.
도 8는 회로기판과 고정 프레임의 결합구조를 나타내는 분리 사시도이다.
도 9는 회로기판의 결합홈을 나타내는 사시도이다.
도 10은 회로기판과 고정 프레임의 결합단면도이다.
도 11은 그라파이트 시트의 사시도이다.
도 12는 그라파이트 시트를 B-B'선으로 절단한 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 발명에 의한 방열재로서 팽창 그라파이트 시트를 포함하는 백라이트 어셈블리는 인쇄 회로 기판과 팽창 그라파이트 시트를 포함한다.

인쇄회로기판은 LED를 비롯한 열원에 해당하는 전자부품들이 실장되어 있는 부분이고, 팽창 그라파이트 시트는 회로기판의 하단에 적층되어 LED에서 발생한 열을 확산시키는 역할을 한다.

또한 본 발명에 의한 액정디스플레이 백라이트은 방열재로서 팽창 그라파이트 시트를 포함하고 있는 전자부품용 기판을 포함하고 있다.

본 발명에서 사용되는 팽창 그라파이트는 다음과 같은 방법으로 제조한다.

본 발명에서는 천연 인상 그라파이트를 황산과 과산화수소의 혼합용액으로 인터컬레이션(Intercalation)하여 층간 화합물을 형성하고 이를 고온로에서 순간적으로 팽창시켜 그래핀(Graphene)을 만들고 이를 압연하여 팽창 그라파이트 시트를 제조한다.

종래의 팽창 그라파이트는 압축률 30% 이상으로 팽창 부피가 약 180㎖/g ~ 250㎖/g을 사용하여 롤러(roller) 압축 성형하여 사용한다. 롤러 압축 성형 후의 시트의 밀도는 0.8 ~ 1.25 g/㎤까지 가능하며 팽창의 입자와 롤러에 가하여지는 압력으로 조절할 수 있고, 두께는 0.1 ~ 6.0mm까지 제조 가능하나, 두께가 두꺼워지면 밀도 저하는 피할 수 없다.

이에 본 발명에서의 팽창 그라파이트 시트는 종래 기술과 달리 팽창 부피를 250ml/g 이상으로 고배율 팽창시킴으로서 팽창 그라파이트 시트가 되며, 팽창 그라파이트 시트의 제조과정에서 저항매체인 공극(공기의 열전도도 0.028W/mK)의 양을 줄이기 위하여 진동 프레스 방식을 이용하거나 나노 치밀질 비정질 카본을 첨가하였다.

일반적으로 롤러의 압축 성형시 표면의 밀도가 내부보다 빨리 증가하므로 표면이나 하부면은 공기의 방출이 어렵게 되어 내부에 남아 있는 공기는 압축 롤링 되는 시트의 양 옆면이나 시트 진행 방향의 반대쪽으로 배출되면서 시트의 밀도가 증가하나 두께가 두꺼워 지면 내부의 밀도는 표층부에 비하여 현저하게 떨어져 열확산이 어려워져 방열성능의 저하를 가져온다. 이러한 문제점을 해결하는 방법으로는 얇은 시트의 적층 방법이 있는데 이는 적층 시 시트 층간에 공기층이 존재하거나 열적으로 부도체인 접착제 사용으로 인한 방열성능의 저하는 피할 수 없다.

또한 팽창 그라파이트 시트 내부의 공극을 최소화시키기 위하여 팽창 그라파이트 시트의 압축과정에서 시트의 두께에 따라 팽창 된 그라파이트에 나노 치밀질 비정질 카본 또는 그라파이트 미립자 분말을 충진재로서 충진하여 압축한다.

삭제

통상의 그라파이트의 이론밀도가 약 2.28 g/㎤이고, 이러한 그라파이트을 이용하여 종래방법의 압축 롤러에 의하여 제조한 팽창 그라파이트 층의 밀도는 0.8 ~ 1.25 g/㎤이므로 통상의 그라파이트의 이론밀도의 대략 45 ~65% 정도의 공극이 그라파이트 시트 내에 남아 있다.

이러한 비정질 탄소 미립자는 롤러 압축 성형 공정에서 성형체의 밀도를 높여줌으로써 열확산 및 열전도율를 향상시킬 수 있다. 비정질 탄소 미립자는 이론 밀도의 45 ~ 65% 공극의 존재를 작게는 15 ~ 55%의 공극으로 줄이며 밀도에 따라서 열전도율 성능을 제어할 수 있다.

여기서 나노 치밀질 비정질 카본 또는 그라파이트 미립자 분말의 입자 크기에 대해서는 특별한 제한은 없으나, 그 입경이 10 내지 110 nm인 것이 바람직하다. 이러한 범위의 비정질 탄소 미립자를 이용할 때 방열 효과가 최대화될 수 있으며, 그라파이트의 압축 성형 시 그라파이트 입자와 입자 사이에 쉽게 침입된다. 또한 나노 치밀질 비정질 카본은 전체 팽창 그라파이트에 5 ~ 30wt% 혼합하여 롤러의 압축 성형하면 공극량이 줄어 그 밀도를 1.0 ~ 2.0 g/㎤까지 증가시킬 수 있으므로 그라파이트 시트는 수평 방향으로 400W/mK ~ 1900W/mK, 수직 방향으로 3W/mK ~ 20W/mK의 열전도도를 갖게 되어 배면으로부터 방열과 수평면으로부터 열확산을 획기적으로 개선 할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 팽창 그라파이트 시트의 구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.

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본 발에 따른 팽창 그라파이트 시트는 전자제품의 회로기판의 각종 집적회로 상단, 디스플레이장치의 광원 등으로부터 발생하는 열을 패널과 기구물인 케이스에 직간접 접촉하여 열 확산과 방열 솔루션을 제공한다.

본 발명에 따른 팽창 그라파이트 시트는 팽창 그라파이트 층, 팽창 그라파이트 층의 중 적어도 한 면에 적층되는 지지 필름을 포함한다. 지지 필름은 PET, PE 및 PI로 이루어진 그룹 중에서 선택된 고분자 필름 또는 금속 필름으로 이루어져 있다. 금속 필름은 알루미늄, 구리등의 재질로 이루어져 있다. 지지 필름은 적어도 하나의 표면에 점착층을 포함한다. 팽창 그라파이트 층과 지지 필름 사이에 개재되는 점착층은 팽창 그라파이트와 지지 필름을 결합시킨다. 특히, 지지 필름은 전자 부품과 접촉하는 면에 점착층을 포함할 수 있다. 점착층과 고분자 필름은 열변성되지 않도록 80 ~ 180℃까지 내열성을 갖는다.

본 발명에 따른 그라파이트 시트는 지지 필름 위에 사용시 제거되는 이형지를 포함할 수 있으며, 이형지의 두께는 30 ~ 130㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 팽창 그라파이트 층의 밀도는 0.8 ~ 2.0 g/㎤이 바람직하다.

본 발명에 의한 팽창 그라파이트 시트는 우수한 이방성의 열과 전기의 전도성, 내고온성, 내부식성, 마찰계수가 낮고, 자기 윤할성이 좋으며, 중성자를 받아들이며, 베타선과 감마선의 장기간 조사에서도 견디며, 유연성이 있어 쉽게 압축할 수 있으며 휘게 만들 수 있고 압축 후 회복율이 9% 이상으로 LED 조명등 제조 시 압축되도록 장착하면 액체나 가스에 대하여 침투하지 않는 특성을 갖고 있다.

하기 표1을 참조해 보면, 본 발명의 실시 예에 따라 팽창 그라파이트 시트를 사용해서 만들어진 LED 백라이트의 내부 온도가 팽창 그라파이트 시트를 사용하지 않은 비교예의 LED 백라이트의 내부 온도보다 낮아짐을 알 수 있다. 이는 곧 본 발명이 열확산 효과가 좋다는 것을 의미한다. 따라서 본 발명은 저가로 제조 가능한 발명인 동시에 열확산 효율 면에서 어떠한 제품보다 우수한 성능을 가진다고 할 수 있다.

Figure 112012004643666-pat00001

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리 및 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 표시 장치를 A-A' 선으로 절단한 단면도이다.

표시 장치(1)는 영상을 표시하는 표시 패널 어셈블리(120) 및 표시 패널 어 셈블리(120)에 빛을 제공하는 백라이트 어셈블리(10)를 포함한다.

표시 패널 어셈블리(120)는 백라이트 어셈블리(10)로부터 빛을 받아 영상을 표시하는 부분이다. 표시 패널 어셈블리(120)는 백라이트 어셈블리(10)로부터 빛을 받아 영상을 표시할 수 있는 패널 형태의 구조는 어떠한 구조든지 가능하며, 본 명세서 상에는 액정 표시 패널을 실시예로 설명하나, 이에 한정될 것은 아니다.

표시 패널 어셈블리(120)는 제1 기판(111), 제2 기판(112), 이들의 표면에 배치된 편광판(113, 114)을 포함하는 표시 패널(110), 액정(미도시), 게이트 구동부(116), 연성 필름(117) 및 인쇄 회로 기판(118)을 포함한다.

표시 패널(110)은 게이트 라인(미도시), 데이터 라인(미도시), 및 화소 전극 등을 포함하는 제1 기판(111)과, 블랙 매트릭스(black matrix), 컬러 필터, 및 공통 전극 등을 포함하고 제1 기판(111)에 대향하도록 배치된 제2 기판(112), 및 제1 기판(111) 하부에 배치된 편광판(113)과 제2 기판(112) 상부에 배치된 편광판(114)을 포함한다. 컬러 필터나 공통 전극은 표시 패널(110)의 종류에 따라 제1 기판(111)에 배치될 수도 있다.

표시 패널(110)은 상술한 평판 형상의 기판들이 적층되어, 후술하는 중간 프레임(200) 상에 안착된다.

백라이트 어셈블리(10)는 광원 유닛(130), 도광판(140), 광학 시트(120), 중간 프레임(200), 상부 수납 용기(180), 반사 시트(150), 하부 수납 용기(400), 및 LED 고정 프레임(300)을 포함한다.

광원 유닛(130)은 복수의 점광원(132)이 회로 기판(131) 상에 배치되어, 도 광판(140)의 측면에 배치될 수 있다. 점광원(132)은 예를 들어, LED 광원이 사용될 수 있다. 회로 기판(131)은 예를 들어 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 또는 금속 인쇄회로기판(metal PCB)로 구성된다. 이와 같은 광원 유닛(130)은 필요에 따라 도광판(140)의 적어도 한 측면에 배치될 수 있다. 즉, 광원 유닛(130)은 표시 패널(110)의 크기, 휘도 균일성 등을 고려하여, 도광판(140)의 한측면, 양측면 또는 네 측면 모두에 형성될 수 있다.

그리고 광원 유닛(130)의 본체가 금속 플레이트로 이루어진 경우, 이 모듈회로기판은 상면에 절연층이 형성되고, 이 절연층에 각 발광다이오드에 전원을 공급하기 위한 전극라인이 소정의 패턴으로 형성되며, 이 전극 라인 상에 발광다이오드를 구동시키기 위한 부품들이 설치될 수 있다.

광원 유닛(130)은 신속한 방열을 위해 LED 고정 프레임(300)에 하부 수납 용기(400)에 결합될 수 있다. 광원 유닛(130)을 LED 고정 프레임(300)에 고정하는 방식은 스크류 결합, 후크 결합 등 다양한 방식이 가능할 것이다.

광원 유닛(130)과 LED 고정 프레임(300)의 결합 예는 추후에 상세히 설명할 것이다.

도광판(140)은 광원 유닛(130)으로부터 제공 받은 빛을 표시 패널(110)로 균일하게 공급한다. 도광판(140)은 적어도 일측에 광원 유닛(130)이 배치되며, 하부 수납 용기(400)에 수납된다. 도광판(140)은 예를 들어, 표시 패널(110)과 같이 4각형의 판상으로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정될 것은 아니며, LED와 같은 점광원(132)을 사용하는 경우, 점광원(132)의 위치에 따라 소정의 홈 또는 돌기 등을 포함하는 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.

도광판(140)은 설명의 편의상, 플레이트(plate)로 기술하였으나, 표시 장치(1)의 슬림화를 위해 시트 또는 필름 형태로 형성될 수 있다. 즉, 도광판(140)은 빛을 가이드하기 위한 플레이트 및 필름을 모두 포함하는 개념으로 기술된다.

도광판(140)은 빛이 효율적으로 가이드 될 수 있도록 투광성을 가지는 재료, 예를 들어 PMMA(PolyMethylMethAcrylate)와 같은 아크릴 수지, 폴리카보네이트(PC: PolyCarbonate)와 같은 재료로 이루어질 수 있다.

도광판(140)의 적어도 어느 하나의 면에는 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어 하면에는 가이드 된 광이 상부로 출사될 수 있도록 산란 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.

광학 시트(120)는 도광판(140)의 상부에 배치되어 도광판(140)으로부터 전달되는 빛을 확산하고 집광하는 역할을 한다. 광학 시트(125)는 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트 등을 포함할 수 있다. 확산 시트는 도광판(140)으로부터 입사되는 빛을 분산시켜서 빛이 부분적으로 밀집되는 것을 방지할 수 있다. 프리즘 시트는 일면에 삼각 기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있을 수 있고, 확산 시트 상에 배치되어 확산 시트로부터 확산된 빛을 표시 패널(110)에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행할 수 있다. 보호 시트는 프리즘 시트 위에 형성될 수 있고, 프리즘 시트의 표면을 보호하고, 광을 확산시켜서 빛의 분포를 균일하게 할 수 있다.

중간 프레임(200)은 하부 수납 용기(400)와 결합하며, 중간 프레임(200)과 하부 수납 용기(400) 사이에 광학 시트(125), 도광판(140), 광원 유닛(130), 반사 시트(150)1 및 LED 고정 프레임(300)을 수납한다. 중간 프레임(200)은 하부 수납 용기(400)의 가장자리를 따라 형성되어, 중앙에 광학 시트(120)를 노출하는 개방창을 포함한다.

또한, 중간 프레임(200)의 상부에는 표시 패널(110)이 안착된다. 이러한 중 간 프레임(200)은 표시 패널(110)의 파손을 방지하기 위해, 플라스틱 재질과 같은 유연한 재질로 형성될 수 있다.

반사 시트(150)는 도광판(140)과 하부 수납 용기(400) 사이에 배치되어, 도광판(140)의 하부로 방출되는 빛을 표시 패널(110)을 향하도록 반사시켜 빛의 효율을 향상시킨다.

반사 시트(150)는, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: PolyEthylene Terephthalate)로 이루어져 반사성을 가질 수 있으며, 그 한쪽 표면은 예를 들어, 티타늄 디옥사이드를 함유하는 확산층으로 코팅될 수 있다. 한편, 반사 시트(150)는 예를 들어 Ag와 같은 금속을 포함하는 재질로 형성될 수 있다.

하부 수납 용기(400)는 예를 들어 스테인레스 스틸과 같은 강성을 가지는 금속 재질 또는 알루미늄 혹은 알루미늄 합금과 같이 방열 특성이 좋은 재질 이루어질 수 있다. 본 실시예의 하부 수납 용기(400)는 표시 장치(1)의 골격을 유지하며, 내부에 수납되는 각종 구성 요소를 보호하게 된다.

LED 고정 프레임(300)은 하부 수납 용기(400)의 일측에 배치되어, 광원 유닛(130)에서 발생된 열을 하부 수납 용기(400)의 외부로 신속하게 방출시킨다. 이와 같은 LED 고정 프레임(300)은 방열 기능뿐만 아니라, 하부 수납 용기(400)와 결합하여, 표시 장치(1)의 골격을 유지하는 기능을 함께 수행할 수 있다.

LED 고정 프레임(300)은 적어도 일부가 하부 수납 용기(400)의 일측으로 노출되어, 광원 유닛(130)으로부터 전달된 열을 표시 장치(1)의 밖으로(더 구체적으로, 하부 수납 용기(400)의 바깥쪽으로) 신속하게 방출시킬 수 있다.

하부 수납 용기(400), 중간 프레임(200) 및 LED 고정 프레임(300)에 관해서는 구체적인 형상 및 결합 관계에 관해서 도면을 첨부하여 구체적으로 후술한다.

상부 수납 용기(180)는 중간 프레임(200) 상에 안착된 표시 패널(110)을 덮도록 중간 프레임(200) 및 하부 수납 용기(400)와 결합한다. 상부 수납 용기(180)의 중앙부에는 표시 패널(110)이 노출되는 개방창이 형성되어 있다.

상부 수납 용기(180)는 후크 결합 및/또는 나사 결합을 통하여 중간 프레임(200) 및 하부 수납 용기(400)와 체결될 수 있다. 이뿐만 아니라, 상부 수납 용기(180)와 하부 수납 용기(400)의 결합은 다양한 형태로 변형될 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 하부 수납 용기(400) 및 LED 고정 프레임(300)의 구체적인 구조에 관해 설명한다. 도 3은 도 1의 표시 장치에 포함되는 하부 수납 용기의 부분 사시도이고, 도 4는 도 1의 표시 장치에 포함되는 LED 고정 프레임의 부분 사시이도이고, 도 5는 도 3의 하부 수납 용기와 도 4의 LED 고정 프레임의 부분 결합 사시도이고, 도 6은 도 3의 하부 수납 용기와 도 4의 LED 고정 프레임의 부분 결합 평면도이다.

먼저, 도2 및 도 3을 참조하면, 하부 수납 용기(400)는 바닥부(410)와 바닥부(410)를 둘러싸는 측벽부(420)를 포함한다.

하부 수납 용기(400)는 도광판(140) 및 광원 유닛(130) 등을 수납하며 표시 장치(1)의 강성을 유지하는 것으로서, 바닥부(410) 및 측벽부(420)는 선택적으로 형성될 수 있다. 즉, 표시 장치(1)의 강성이 충분히 유지된다고 판단되면, 바닥부(410) 및 측벽부(420) 중 일부 또는 전부가 삭제될 수 있다. 예를 들면, 하부 수 납 용기(400)와 결합되는 중간 프레임(200) 또는 상부 수납 용기(180)에 의해 강성이 충분히 유지되는 경우, 바닥부(410) 만을 포함할 수 있다.

하부 수납 용기(400)는 제1 개구부(430) 및 제2 개구부(460)를 포함하여, LED고정 프레임(300)의 일부가 하부 수납 용기(400)의 밖으로 노출될 수도 있다. 여기서, 노출된 LED고정 프레임(300)은 도 2에 도시되어 있는 것처럼, 상부 수납 용기(180)에 의해서 덮여 있을 수 있고, 표시 장치의 케이스에 의해 가려져 있어 외부에서는 보이지 않을 수도 있다. 제1 개구부(430)는 바닥부(410) 중 적어도 일부가 절개되어 형성될 수 있으며, 제2 개구부(460)는 측벽부(420) 중 적어도 일부가 절개되어 형성될 수 있다. 여기서, 제1 개구부(430)는 바닥부(410) 중 일부 영역이 천공되어 형성되며, 제1 개구부(430)의 변은 서로 연결된 폐공간 형태로 형성될 수 있으며, 제2 개구부(460)는 측벽부(420) 중 일부 영역이 제거되어, 제2 개구부(460)의 변이 서로 연결되지 않는 열린 공간 형태로 형성될 수 있다.

다만, 제1 개구부(430) 및 제2 개구부(460)의 위치 및 형상에 대해서는 이에 한정될 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형상으로 변형 가능하다.

제1 개구부(430)는 광원 유닛(130) 및 측벽부(420)의 연장 방향을 따라 길게 형성될 수 있다. 제1 개구부(430)는 예를 들어, 직사각형 형상으로 길게 형성될 수 있으며, 복수의 구간으로 분할되어 형성될 수 있다.

하부 수납 용기(400)는 제1 개구부(430)의 변 중 적어도 하나에 LED 고정 프레임(300)과 결합될 수 있도록 굴절부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 하부 수납 용기(400)는 제1 개구부(430)의 일변에 형성된 제1 굴절부(440)와 타변에 형성된 제2 굴절부(450)를 포함한다.

제1 굴절부(440) 및 제2 굴절부(450)는 각각 바닥부(410)에 대하여 수직 방향 및 수평 방향으로 LED 고정 프레임(300)을 고정할 수 있다.

제1 굴절부(440)는 바닥부(410) 중 제1 개구부(430)와 인접하는 부분이 굴절되어 형성되며, 제1 굴절부(440)의 단면 형상은 'L'자 형태가 될 수 있다. 제1 굴절부(440)는 바닥부(410)와 평행하게 연장되어, 후술할 LED 고정 프레임(300)의 연장부(330)와 고정 돌기(340) 사이에 삽입될 수 있다. 이러한, 제1 굴절부(440)는 LED 고정 프레임(300)의 인접부를 따라 연속적으로 형성될 수 있으며, LED 고정 프레임(300)의 인접부를 따라 단속적으로 형성될 수도 있다.

제2 굴절부(450)는 바닥부(410) 중 제1 개구부(430)와 인접하는 부분이 굴절되어, 형성된다. 제2 굴절부(450)는 바닥부(410)와 수직을 이루도록 굴절되어 형성되며, 단면 형상은 'L'자 형상이 될 수 있다. 즉, 제2 굴절부(450)는 바닥부(410)로부터 수직 방향으로 돌출되어 후술할 LED 고정 프레임(300)의 제1 고정홈(350)에 삽입된다. 이러한 제2 굴절부(450)는 LED 고정 프레임(300)의 인접부를 따라 연속적으로 형성되거나 단속적으로 형성될 수 있다.

제2 개구부(460)는 측벽부(420) 중 적어도 일부가 절개되어 형성될 수 있으며, 제2 개구부(460)를 통하여 LED 고정 프레임(300)의 일단부가 노출될 수 있다. 이러한 제2 개구부(460)는 측벽부(420)의 일단부가 절개된 형태뿐만 아니라, 측벽부(420) 전체가 제거된 형태로 형성될 수 있다. 즉, 측벽부(420)가 형성되는 구간 중 적어도 일부가 제거되어 LED 고정 프레임(300)이 노출될 수 있는 형태라면 어떠 한 형태든지 가능하다.

도 2 및 도 4를 참조하면, LED 고정 프레임(300)은 하부 수납 용기(400)의 내측에 위치하는 수평부(310)와 하부 수납 용기(400)의 외부로 노출되는 연장부(330) 및 수직부(320)를 포함한다.

수평부(310)는 하부 수납 용기(400)의 바닥부(410)와 평행하게 배치되는 부분이며, 수평부(310)의 양단에는 수직부(320)와 연장부(330)가 연결되어 있다. 수직부(320)는 수평부(310)의 일단에 수평부(310)와 수직 방향으로 연장되며, 제2 개구부(460)를 통해 하부 수납 용기(400)의 외부로 노출되는 부분이 된다. 여기서, 수평부(310) 및 수직부(320)는 편의상 사용하는 용어로서, 수평부(310)와 수직부(320)가 반드시 수직을 이루어야 되는 것은 아니며, 수직부(320)는 수평부(310)에 연장되어, 제2 개구부(460)를 통해 노출될 수 있는 구조라면 어떠한 형상으로든지 형성될 수 있다.

수직부(320)는 하부 수납 용기(400)의 측벽부(420)와 평행을 이루도록 형성될 수 있으며, 수직부(320)는 하부 수납 용기(400)의 바닥부(410)보다 하부로 더 연장되도록 형성될 수 있다. 수직부(320)의 면적은 방열 효과 등을 고려하여 적절히 형성할 수 있다.

연장부(330)는 LED 고정 프레임(300)의 수평부(310)의 일단에 연장되어, 바닥부(410)에 수평 방향으로 연장될 수 있다. 연장부(330)는 제1 개구부(430)를 통하여 하부 수납 용기(400)의 외부로 노출되며, 바닥부(410)와 적어도 일부가 중첩되도록 연장된다.

연장부(330)는 바닥부(410)와 중첩하여, LED 고정 프레임(300)이 하부 수납 용기(400)에 지지되어 고정될 수 있도록 한다. LED 고정 프레임(300)과 하부 수납 용기(400)의 고정 방식에 관해서는 구체적으로 후술한다.

수평부(310)의 일단에는 연장부(330)와 평행하게 연장된 고정 돌기(340)가 형성되어 있다. 고정 돌기(340)는 LED 고정 프레임(300)을 하부 수납 용기(400)에 고정하기 위한 것으로서, 고정 돌기(340)와 연장부(330) 사이에 하부 수납 용기(400)의 제1 굴절부(440)가 삽입된다.

고정 돌기(340)는 고정 돌기(340)와 연장부(330) 사이에 하부 수납 용기(400)의 제1 굴절부(440)가 삽입될 수 있도록 연장부(330)와 이격되어 형성된다. 고정 돌기(340)는 연장부(330)를 따라 연속적 또는 단속적으로 형성될 수 있다.

한편, LED 고정 프레임(300)은 하부 수납 용기(400)의 제2 굴절부(450) 및 중간 프레임(200)의 돌기부(210)가 삽입되는 제1 고정홈(350)과 제2 고정홈(360)을 포함한다.

제1 고정홈(350)은 하부 수납 용기(400)의 제2 굴절부(450)가 삽입될 수 있도록 오목한 형태로 형성될 수 있으며, 수직부(320)와 평행한 방향으로 만입되어 제2 굴절부(450)를 바닥부(410)와 수평 방향으로 고정하게 된다.

제2 고정홈(360)은 중간 프레임(200)의 돌기부(210)가 삽입될 수 있도록 오목한 형태로 만입되어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제1 고정홈(350) 및 제2 고정홈(360)은 하부 수납 용기(400)의 측벽부(420)를 따라 연속적 또는 단속적으로 형성될 수 있으며, 제1 고정홈(350) 및 제2 고정홈(360)의 크기 및 위치는 필요에 따라 다양하게 변형 가능하다.

LED 고정 프레임(300)은 Al과 같은 열 전도성이 우수한 금속으로 제조할 수 있으며, 압출 가공, 판금 가공 등의 다양한 방식으로 형성될 수 있다.

도 2, 도 5 및 도 6을 참조하여, 하부 수납 용기(400)와 LED 고정 프레임(300)의 결합 구조를 구체적으로 설명한다.

LED 고정 프레임(300)은 하부 수납 용기(400)의 일단에 고정된다. 이때, LED 고정 프레임(300)의 연장부(330)와 수직부(320)는 각각 제1 개구부(430) 및 제2 개구부(460)를 통해 하부 수납 용기(400)의 외부로 노출된다.

특히, 연장부(330)는 제1 개구부(430)를 통하여 하부 수납 용기(400)의 외측으로 돌출되며, 바닥부(410)와 적어도 일부가 중첩되도록 연장된다. 이때, 연장부(330)와 평행하게 돌출된 고정 돌기(340)와 연장부(330) 사이에는 하부 수납 용기(400)의 제1 굴절부(440)가 삽입된다. 이와 같은 방식으로 LED 고정 프레임(300)은 하부 수납 용기(400)의 수직 방향으로 고정된다. 이때, 제1 개구부(430)는 LED 고정 프레임(300)의 수평부(310) 중 일부를 노출할 수 있다.

한편, 하부 수납 용기(400)의 제2 굴절부(450)는 LED 고정 프레임(300)의 제1 고정홈(350)에 삽입되어, LED 고정 프레임(300)을 하부 수납 용기(400)의 수직 방향으로 고정한다.

LED 고정 프레임(300)의 수직부(320)는 제2 개구부(460)를 통하여 하부 수납 용기(400)의 외부로 노출되며, 수직부(320)는 바닥부(410)의 하부로 연장되어 LED 고정 프레임(300)과 하부 수납 용기(400) 사이의 수평 결합력을 높일 수 있도록 한 다.

또한, LED고정 프레임(300)이 하부 수납 용기(400)의 밖으로 노출되어도 전체 모듈의 두께를 증가시키지 않도록, 돌출되는 LED고정 프레임(300)의 수직부(320)의 높이는 회로 기판(131)을 지지하는 LED고정 프레임의 고정벽(315)보다 같거나 낮을 수 있다.

LED 고정 프레임(300)은 하부 수납 용기(400)와 스크류 결합 방식으로 결합될 수 있다. 이때, LED 고정 프레임(300)의 연장부(330)와 하부 수납 용기(400)의 바닥부(410)가 스크류(S1)를 통하여 결합될 수 있다.

LED 고정 프레임(300)과 하부 수납 용기(400)의 결합 방식은 스크류 결합에 한정될 것은 아니며, 용접 또는 코킹(caulking) 등의 방식으로 결합될 수 있다.

도7을 참조하면, 상부 수납 용기(180), 중간 프레임(200), 하부 수납 용기(400) 및 LED 고정 프레임(300)의 결합관계에 관해 구체적으로 설명한다. 도 7은 도 1의 표시 장치에 포함되는 하부 수납 용기, 중간 프레임, LED 고정 프레임 및 상부 수납 용기의 부분 절개 사시도이다.

먼저, 중간 프레임(200)은 하부 수납 용기(400) 및 LED 고정 프레임(300)의 상부에 결합된다. 이때, 중간 프레임(200)의 일단부는 LED 고정 프레임(300)의 제2 고정홈(360)에 삽입되며, LED 고정 프레임(300)의 수직부(320)는 일부가 중간 프레임(200)의 삽입홈(220)에 삽입된다. 즉, LED 고정 프레임(300)과 중간 프레임(200)은 서로 요철 결합을 하게 된다.

중간 프레임(200) 상에는 표시 패널(110)이 안착되고, 그 상부에 상부 수납 용기(180)가 겹합된다. 상부 수납 용기(180)는 하부 수납 용기(400)와 스크류(S2)를 통하여 겹합될 수 있다. 스크류(S2)는 상부 수납 용기(180)로부터 중간 프레임(200)과 LED 고정 프레임(300)을 각각 관통하여 하부 수납 용기(400)와 결합된다.

한편, 하부 수납 용기(400)와 LED 고정 프레임(300)은 전술한 바와 같이 스크류(S1)를 이용하여 결합된다. 이때, 스크류(S1)는 바닥부(410)의 일부가 외측으로 돌출한 돌출부(470) 내에 결합될 수 있다.

이하, 도2, 도8 내지 도10을 참조하여 후크 결합의 예로 회로 기판(131)의 하면에 홈을 형성하고 LED 고정 프레임(300)에 도브테일 돌기를 형성하여 고정하는 구조를 설명하면 다음과 같다.

LED 고정 프레임(300)은 액정 표시패널(110)과 광원 유닛(130)을 지지함과 아울러 회로 기판(131)을 고정한다. 그리고 LED 고정 프레임(300)에는 발광다이오드로부터 발생된 열을 방출하기 위한 방열수단(80)이 더 구비될 수 있다.

도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 결합홈(133)이 회로기판(131)의 배면에 길이 방향으로 형성되고, 결합부재(136)가 결합홈(133)과 결합하기 위하여 회로기판(131)과 결합되는 LED 고정 프레임(300)의 수평부(310)에 형성된다.

결합부재(136)는 LED 고정 프레임(300)의 수평부(310)의 일면으로부터 돌출되는 돌출부(137)와, 돌출부(137)의 적어도 일측으로부터 연장되어 형성되는 결합돌기(138)를 구비한다.

결합부재(136)는 LED 고정 프레임(300)을 절삭하여 형성할 수도 있으나, 이경우 부재 손실 및 절삭 가공이 곤란하여 제조비용이 상승한다. 따라서, 수평부(310)의 일면에 결합부재(136)의 형상을 형성하기 위한 금형(미도시)을 설치하고 수평부(310)의 타면을 펀칭하여 수평부(310)의 일면에 결합부재(136)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 수평부(310)의 타면은 결합부재(136)와 대응되는 위치에 함몰부(139)를 구비할 수 있다.

그리고 상기 결합홈(133)은 회로기판(131)의 배면에 결합부재(136)가 삽입되는 삽입부(134)가 형성되고, 상기 삽입부(134)로부터 회로기판(131)의 연장방향으로 연장되어 회로기판(131)의 돌출부(137)가 걸리는 결합홈부(135)로 이루어진다.

상호 결합되는 결합홈(133)과 결합부재(136)의 단면형상은 더브테일 형상, 절두 삼각형, 원형, 티자 형, 마름모 형상, 사다리꼴 중 하나의 형상으로 형성될 수 있다.

도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 결합부재(136)의 돌출부(137)와 결합돌기(138)는 더브테일(dovetail) 형상을 가진다. 결합부재(136)의 단면이 더브테일 형상일 경우에 결합돌기(138)는 테이퍼(taper) 구조로 상측면에 형성되어 있다. 도면에서 결합돌기(138)의 상부면은 사각형 형태를 가지는 것으로 도시되어 있으나, 결합부재(136)의 상부면은 원형 형태를 가질 수도 있다. 또한, 결합부재(136)의 단면에 의하면 상부면이 평편한 구조를 가지는 것으로 도시하고 있지만, 실시예에 따라서는 곡선 형태를 가질 수도 있다. 결합 부재(136) 중 결합 돌기(138)의 단면은 원형 또는 일측이 직선으로 잘린 원형 구조를 가질 수도 있다. 또한, 결합 돌기(138) 단면의 폭은 돌출부(137)의 단면의 폭보다는 크다. 그리고 결합 돌기(138)의 상부면의 폭은 결합홈(133)이 가지는 내부 폭들의 범위에 속하며 그 중 하나와 일치할 수 있다.

한편, 결합홈(133)의 결합홈부(135)의 내면은 테이퍼(taper)구조를 가져 결합부재(136)와 체결되도록 형성되어 있다. 이에 따라, 결합홈부(135)는 회로기판(131)의 배면에 노출된 부분이 가장 좁으며, 회로기판(131) 내부로 갈수록 넓게 형성되어 있다.

이에 반하여, 삽입부(134)는 결합부재(136)가 삽입되기만 하면 되고 체결될 필요는 없기 때문에 테이퍼 구조를 가질 필요는 없다. 삽입부(134)의 폭은 결합부재(136)의 삽입을 용이하게 하기 위하여 결합홈부(135)의 결합돌기(138)의 폭보다 크다. 결합부재(136)의 상부면, 즉 결합 돌기(138)의 크기는 결합홈부(135)중 가장 넓은 부분보다 작거나 같으며, 가장 좁은 부분보다는 크다. 또한, 결합홈부(135) 중 가장 좁은 부분은 결합부재(136)의 돌출부(137)보다 크거나 같다.

결합부재(136)는 삽입부(134)에 삽입된 후 상기 회로기판(131)의 연장방향 즉, 상기 결합홈부(135)의 연장방향으로 슬라이딩하여 결합홈부(135)에 맞물려 체결된다.

상기 결합부재(136)가 LED 고정 프레임(300)의 수평부(310)에 마련되고, 결합홈(133)은 회로기판(131)에 형성된 것으로 기재되었으나 이에 한정되지 않고, 결합부재(136)가 회로기판(131)에 형성되고, 결합홈(133)이 LED 고정 프레임(300)의 수평부(310)에 형성될 수 있다. 이를 위하여, 회로기판(131)의 일면에 결합부재(136)의 형상을 형성하기 위한 금형(미도시)을 설치하고 회로기판(131)의 타면을 펀칭하여 회로기판(131)의 일면에 결합부재(136)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 회로기판(131)의 타면은 결합부재(136)와 대응되는 위치에 함몰부(139)를 구비할 수 있다.

한편, 광원 유닛(130)과 LED 고정 프레임(300)을 후크, 스크류등으로 체결하는 경우 가공 정밀도에 의하여 광원 유닛(130)과 LED 고정 프레임(300)사이에는 10㎛ ~ 200㎛ 정도의 간극이 존재하여 열전달이 원활하게 이루어 지지 않는다.

이에 따라, 광원 유닛(130)에서 발생되는 열을 신속한 전달하기 위해 광원 유닛(130)은 회로 기판(131)과 LED 고정 프레임(300) 사이에 열 전도성이 우수한 열전도성 점착층 또는 그라파이트 시트(500)를 포함하는 것이 바람직하다.

열전도성 점착층에서 사용되는 점착성 고분자 수지의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 당 기술 분야에서 점착제로 사용될 수 있는 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘계, 아크릴계, 우레탄계 등의 점착성 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴계 수지를 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 아크릴계 수지의 일예로는 탄소수 1~12의 알킬기를 가지는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체와, 이 단량체와 공중합이 가능한 극성 단량체가 공중합된 고분자를 사용할 수 있다.

상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체의 비제한적인 예로는 부틸(메타) 아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타) 아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트 등이 있다.

그리고, 상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체와 공중합이 가능한 극성 단량체의 비제한적인 예로는 (메타)아크릴산, 말레인산, 푸마르산 등의 카르복실기를 함유한 단량체나, 아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐 등의 질소를 함유한 단량체 등을 들 수 있다. 이와 같은 극성 단량체는 점착층에 응집력을 부여하고 접착력을 향상시키는 작용을 한다.

상기 점착성 고분자 수지에 있어서 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체와 상기 극성 단량체의 비율은 특별히 제한되지 않으나, 일반적으로 99~80 : 1~20의 중량비의 범위를 가질 수 있다. 상기와 같은 범위에서 아크릴 수지는 점착층으로서 필요한 접착력을 나타낼 수 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 열전도성 충진제의 예로는 산화금속, 수산화금속, 질화금속, 탄화금속, 붕소 화합물, 그라파이트 등이 있는데, 구체적으로 Al(OH)3, 흑연(그라파이트), BN, Al2O3 실리콘 카바이드, 센더스트(sendust; Al 6wt% ~ Si 9wt% ~ Fe 85wt%) 등을 사용할 수 있으며 이들을 혼합 사용할 수도 있다. 상기 열전도성 충진제의 종류는 이들에만 한정되는 것은 아니다. 특히, 그라파이트의 경우, 구조적인 특징으로 인하여 평면확산 특성이 우수하여 평면 열전달 특성이 우수하기 때문에 다른 열전도성 충진제와 혼합하여 사용될 경우 우수한 효과를 나타낼 수 있다. 점착층은 그라파이트를 3 wt% ~ 60 wt% 중량으로 포함할 수 있으나 점착력을 높이기 위하여 3 wt% ~ 40 wt% 중량을 포함하는 것이 바람직하다.

도 11과 도 12에 도시된 바와 같이, 그라파이트 시트(500)는 그라파이트 층(510), 그라파이트 층(510)의 적어도 한 면에 적층되는 지지 필름(520, 530)을 포함하고, 지지 필름(520,530)은 적어도 하나의 표면에 점착층(540, 550)을 포함한다. 지지 필름(520, 530)은 PET, PE 및 PI으로 이루어진 그룹 중 선택된 고분자 필름이거나 금속 필름이다. 금속 필름은 예를 들어 알루미늄, 구리를 포함한 필름이 바람직하다. 팽창 그라파이트 층(510)과 지지 필름(520,530) 사이에 개재되는 점착층(540)은 그라파이트 층(510)과 지지 필름(520, 530)을 결합시킨다.

지지 필름(520,530)은 5㎛ ~ 50㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

점착층(540, 550)은 일반적인 점착제를 사용할 수도 있으나 상기에서 자세히 설명한 열전도성 고분자 수지로 이루어진 점착제를 사용하는 것이 바람직하다.

점착층(540,550)은 2㎛ ~ 20㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

회로기판(131) 또는 LED 고정 프레임(300)와 지지 필름(520, 530)사이에 개재되는 점착층(550)는 그라파이트 시트(500)를 LED 고정 프레임(300)에 고정시킨다. 이때, 그라파이트 시트(500)에도 결합홈(133)과 동일한 형상의 관통홀(560)을 포함할 수 있다.

그라파이트 시트(500)는 광원 유닛(130)과 LED 고정 프레임(300)사이의 간극을 채울 수 있도록 10㎛ ~ 200㎛ 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

도 8 내지 도 10에 도시된 결합홈(133)과 결합부재(136)을 체결하는 구조에 의하면 결합부재(136)는 결합홈(133) 내부를 슬라이딩하여 체결하는 구조이므로, 점착층(550)의 접착력에 의하여 슬라이딩이 방해되지 않도록 회로기판(131)와 LED 고정 프레임(300)사이에 위치하는 그라파이트 시트(500)는 고분자 필름(520, 530)중 어느 하나에만 점착층(550)을 도포하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 그라파이트 시트(500)의 고분자 필름(520, 530) 중 어느 하나에 도포된 점착층(550)에 의하여 그라파이트 시트(500)은 회로기판(131) 또는 LED 고정 프레임(300)의 수평부(310) 중 어느 하나에 고정된다.

한편, 지금까지 에지형 백라이트 에셈블리 및 이를 포함하는 표시장치에 대하여만 설명하였으나 직하형 백라이트 에셈블리 및 이를 포함하는 표시장치에도 적용될 수 있다. 직하형 백라이트 에셈블리 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 설명은 아래와 같다.

직하형 백라이트 어셈블리의 경우에는 그 두께를 줄이기 위하여 하부 수납 용기와 LED 고정 프레임이 일체화되어 하부 수납 용기가 LED 고정 프레임의 역할을 하는 것이 바람직하다. 즉, 회로 기판이 하부 수납 용기에 직접 체결되고 회로 기판과 하부 수납 용기 사이에 열전도성 점착층 또는 그라파이트 시트를 배치하는 것이 바람직하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 표시 장치 10: 백라이트 어셈블리
110: 표시 패널 111: 제1 기판
112: 제2 기판 113, 114: 편광판
116: 게이트 구동부 117: 연성 필름
120: 표시 패널 어셈블리 130: 광원 유닛
131: 회로 기판 132: 점광원
140: 도광판 150: 반사 시트
180: 상부 수납 용기 200: 중간 프레임
210: 돌기부 220: 삽입홈
300, 301: LED 고정 프레임 310: 수평부
320: 수직부 330: 연장부
340: 고정 돌기 350: 제1 고정홈
360: 제2 고정홈 400, 401: 하부 수납 용기
410: 바닥부 420: 측벽부
430: 제1 개구부 440: 제1 굴절부
450: 제2 굴절부 460: 제2 개구부
470: 돌출부

Claims (21)

  1. 발광다이오드들이 소정의 패턴으로 설치되는 회로기판;
    상기 회로기판이 고정되는 고정 프레임; 및
    상기 회로기판과 상기 고정 프레임 사이에 위치하고 상기 고정 프레임 및 상기 회로기판 중 어느 하나의 일면에만 부착되는 그라파이트 시트를 포함하고,
    상기 그라파이트 시트는 1.0 ~ 2.0 g/㎤의 밀도를 갖는 그라파이트 층, 상기 그라파이트 층의 적어도 한 면에 적층되는 지지 필름, 상기 지지 필름의 적어도 하나의 표면에 도포된 점착층을 포함하고,
    상기 그라파이트 시트는 수평 방향으로 400W/mK ~ 1900W/mK, 수직 방향으로 3W/mK ~ 20W/mK의 열전도도를 갖는 백라이트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그라파이트 층은 팽창 그라파이트; 및
    입경이 10nm ~ 110nm인 비정질 탄소 미립자를 포함하고,
    상기 그라파이트 층은 상기 팽창 그라파이트와 상기 비정질 탄소 미립자의 총 중량 대비 5 ~ 30 wt%로 비정질 탄소 미립자를 포함하는 백라이트 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판과 상기 고정 프레임 중 어느 하나에 배치된 결합부재;
    상기 회로기판과 상기 고정 프레임 중 다른 하나에 배치된 결합홈을 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결합부재는 돌출부; 및
    상기 돌출부의 적어도 일측으로부터 연장된 결합돌기를 포함하고,
    상기 결합홈은 상기 결합부재가 체결시 삽입되는 삽입부; 및
    상기 삽입부로부터 상기 회로기판의 연장 방향으로 연장되어 상기 결합부재가 슬라이딩되어 체결되는 결합홈부를 포함하는 백라이트 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 회로기판과 상기 고정 프레임 중 하나는 상기 결합부재에 대응되는 위치에 함몰부를 더 구비하는 백라이트 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 결합돌기의 폭은 상기 돌출부의 폭보다 크고,
    상기 삽입부의 폭은 상기 결합돌기의 폭보다 큰 백라이트 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 결합홈부의 가장 좁은 부분보다 작거나 같은 백라이트 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고정 프레임을 수납하며, 개구부가 형성된 수납 용기를 더 포함하고,
    상기 고정 프레임의 일부는 상기 개구부를 통하여 상기 수납 용기의 밖으로 노출되는 백라이트 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지지 필름은 PET, PE 및 PI으로 이루어진 그룹 중 선택된 고분자 필름 또는 금속 필름인 백라이트 어셈블리.
  10. 발광다이오드들이 소정의 패턴으로 설치되는 회로기판;
    상기 회로기판이 고정되는 고정 프레임;
    상기 회로기판과 상기 고정 프레임사이에 위치하고 상기 회로기판 및 상기 고정 프레임 중 어느 하나의 일면에만 부착되는 열전도성 점착층; 및
    상기 열전도성 점착층 위에 적층되는 지지 필름을 포함하고,
    상기 열전도성 점착층은 실리콘계, 아크릴계 및 우레탄계으로 이루어진 그룹 중에 어느 하나인 고분자 수지; 및
    그라파이트으로 이루어진 충진제를 포함하는 백라이트 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    아크릴계 수지는 탄소수 1~12의 알킬기를 가지는 부틸(메타) 아크릴레이트,
    헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타) 아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소노닐(메타)아크릴레이트으로 이루어진 그룹 중 어느 하나인 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체; 및
    상기 단량체와 공중합이 가능한 (메타)아크릴산, 말레인산, 푸마르산의 카르복실기를 함유한 단량체와 아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐의 단량체로 이루어진 그룹 중 어느 하나인 극성 단량체로 공중합된 고분자인 백라이트 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체와 상기 극성 단량체의 비율은 99~80 : 1~20의 중량비를 갖는 백라이트 어셈블리.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 그라파이트는 3 wt% ~ 40 wt% 중량비를 갖는 백라이트 어셈블리.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 회로기판과 상기 고정 프레임 중 어느 하나에 배치된 결합부재;
    상기 회로기판과 상기 고정 프레임 중 다른 하나에 배치된 결합홈을 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 결합부재는 돌출부; 및
    상기 돌출부의 적어도 일측으로부터 연장된 결합돌기를 포함하고,
    상기 결합홈은 상기 결합부재가 체결시 삽입되는 삽입부; 및
    상기 삽입부로부터 상기 회로기판의 연장 방향으로 연장되어 상기 결합부재가 슬라이딩되어 체결되는 결합홈부를 포함하는 백라이트 어셈블리.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 회로기판과 상기 고정 프레임 중 하나는 상기 결합 부재에 대응되는 위치에 함몰부를 더 구비하는 백라이트 어셈블리.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 결합돌기의 폭은 상기 돌출부의 폭보다 크고,
    상기 삽입부의 폭은 상기 결합돌기의 폭보다 큰 백라이트 어셈블리.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 결합홈부의 가장 좁은 부분보다 작거나 같은 백라이트 어셈블리.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 고정 프레임을 수납하며, 개구부가 형성된 수납 용기를 더 포함하고,
    상기 고정 프레임의 일부는 상기 개구부를 통하여 상기 수납 용기의 밖으로 노출되는 백라이트 어셈블리.
  20. 영상을 표시하는 표시 패널;
    발광다이오드들이 소정의 패턴으로 설치되는 회로기판;
    상기 회로기판이 고정되는 고정 프레임; 및
    상기 회로기판과 상기 고정 프레임 사이에 위치하고 상기 회로기판 및 상기 고정 프레임 중 어느 하나의 일면에만 부착되는 그라파이트 시트를 포함하고,
    상기 그라파이트 시트는 1.0 ~ 2.0 g/㎤의 밀도를 갖는 그라파이트 층, 상기 그라파이트 층의 적어도 한 면에 적층되는 지지 필름, 상기 지지 필름의 적어도 하나의 표면에 도포된 점착층을 포함하고,
    상기 그라파이트 시트는 수평 방향으로 400W/mK ~ 1900W/mK, 수직 방향으로 3W/mK ~ 20W/mK의 열전도도를 갖는 표시장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 지지 필름은 PET, PE 및 PI으로 이루어진 그룹 중 선택된 고분자 필름 또는 금속 필름인 표시장치.
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