KR101295144B1

KR101295144B1 - 백라이트 구조 및 이를 구비한 액정표시장치

Info

Publication number: KR101295144B1
Application number: KR1020060052761A
Authority: KR
Inventors: 곽영재; 김남수
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2013-08-09
Also published as: KR20070118514A

Abstract

본 발명은 메탈 PCB간 와이어 본딩을 고려한 별도의 반사판을 제공함으로써 열효율 등의 문제를 개선하려는 액정표시장치에 관한 것으로서, 하부커버와; 상기 하부커버상에 부착되고 빛을 반사하는 제1반사판과; 상기 하부커버상에 적어도 하나의 어레이를 형성하고, 그 어레이상의 발광소자를 포함하여 체결되는 적어도 2개의 메탈 PCB와; 상기 메탈 PCB간 전기적 접속을 돕는 본딩 와이어와; 상기 메탈 PCB상에 부착되고, 본딩 와이어 접촉 부위에 음각을 형성하는 제2반사판과; 상기 제2반사판의 전면으로 구비되는 광학시트와; 상기 광학시트의 전면으로 일정간격 이격되어 체결되는 액정패널을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

LED 백라이트, 메탈 PCB, 반사판

Description

백라이트 구조 및 이를 구비한 액정표시장치{BACK LIGHT STRUCTURE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE THEREBY}

도 1은 종래의 LED 백라이트를 구비한 직하형 액정표시장치의 단면도

도 2는 도 1의 하부커버상에 배열되고 LED가 어레이로 형성된 메탈 PCB를 나타내는 평면도

도 3은 본 발명의 LED 백라이트를 구비한 직하형 액정표시장치의 단면도

도 4는 도 3의 하부커버상에 구성된 적어도 2개의 어레이를 이루는 메탈 PCB의 평면도

도 5는 도 4의 R·G·B LED들이 메탈 PCB상에 하나의 클러스터로 구성되어 2개의 어레이를 이루는 모습을 나타낸 도면

도 6은 도 5의 적어도 2개의 메탈 PCB가 본딩 와이어를 통해 상호 결합한 부위에 부착되는 제2반사판의 배면도

※※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※

234: 메탈 PCB 236: R·G·B 클러스터

236a: 적색 LED 236b: 녹색 LED

236C: 청색 LED

본 발명은 백라이트 구조 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것으로서, 더 자세하게는 적어도 하나의 어레이 단위(array unit)에 구성되는 발광소자가 형성된 복수 개의 분리가능한 메탈 PCB(Metal Printed Circuit Board)와 그 메탈 PCB간 전기적 접촉을 위하여 와이어를 본딩하고, 이와 같은 경우 별도의 반사판(reflector)을 메탈 PCB상에 적용하여 열효율을 증대하려는 백라이트 구조 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 모델의 액정디스플레이에 사용되는 직하형 백라이트(direct type back-light)는 냉음극관(cold cathode fluorescent lamp)에서 나오는 빛을 반사판으로부터 전면의 액정패널로 반사시키고 있다. 그리고 이 빛의 반사 경로에는 부가적으로 유백색의 산란판을 배치해서, 국부적으로는 균일한 조도를 갖는 빛이 액정디스플레이로 비추어지도록 사용되어 왔다. 그러나 이와 같은 방식은 디스플레이의 백라이트 두께 등의 문제로 인해 액정디스플레이를 복잡한 대형 모델로 가져가게 되는 문제점을 내포하고 있다.

이에 최근 들어서는 면 광원 장치로서 전류가 통과할 때만 발광하게 되는 2극 소자로 빠른 응답속도, 저(低)전력소모 및 반영구적 수명 등의 특성을 지닌 LED(Light Emitting Diode)를 사용하여 백라이트를 박형화하고 동시에 휘도를 향상시키고 있다. 무엇보다 기존의 냉음극관 대비 자연 그대로의 색과 고화질의 영상을 재현할 수 있고, 또한 동영상 잔상 문제 해결 및 수은을 사용하지 않는 친환경적 제품이라는 인식으로 인해 냉음극관 백라이트장치를 대체할 수 있는 차세대 LCD의 핵심부품으로도 손색이 없게 되었다.

그러면, 도면을 참조하여 구체적으로 종래의 직하형 LED 백라이트장치를 구비한 액정표시장치에 대하여 살펴보고자 한다. 도 1에 나타낸 바와 같이 액정표시장치는 대략적으로 사각 틀 형상을 갖는 합성수지 또는 서스 스틸(SUS STEEL)의 몰드물로 이루어진 메인 서포트(50)를 기준으로 해, 하부에는 하부커버(30)상의 백라이트장치(미표기)가, 그리고 상부에는 액정패널(10)이 차례로 적재되어 체결된다. 그리고 이 모두를 고정할 수 있는 상부커버(60)가 액정패널(10)의 전면 가장자리를 덮는 동시에 메인 서포트(50) 및 하부커버(30)에 조립·체결된다.

먼저, 액정패널에 광을 제공하기 위한 직하형 LED 백라이트의 경우에는 하부커버(40)상에 적재되고 빛을 발광하는 LED를 적어도 하나의 라인으로 형성한 LED 어레이(36)와, 상기 LED 어레이(36)를 전면에 구비하고 상하로 구동하면서 상기 LED 어레이(36)를 점등시키는 복수 개의 PCB(Printed Circuit Board; 34)와, 상기 PCB(34)가 구동되는 영역의 하부 전면에 형성된 반사판(32)과, 상기 LED 어레이(36)의 상부에 구비되며 상기 LED 어레이(36)로부터 발생된 광의 불균일성을 완화시키는 확산판(42)와, 상기 프리즘시트(44)를 보호하고 시야각을 증가시키는 보호시트(46)를 포함하여 구성된다.

여기에서 반사판과 관련해 좀더 덧붙여 설명하면, 도면에서와 같이 상기 PCB(34)가 구동되는 영역의 하부 전면에 형성된 반사판(32)과, 적어도 하나의 라인으로 형성한 LED 어레이(36)가 구비된 하나의 PCB(Printed Circuit Board; 34)상에 형성된 반사판(38)으로 이루어져 있는데, 여기에서 하나의 PCB(Printed Circuit Board; 34)상에 형성된 반사판(38)은 무엇보다 LED 영역에 홀을 형성하여 부착시키는 것이 조금 다르다. 그리고 이러한 반사판(32, 38)은 보통 백색 폴리에스테르 필름 위에 금속(Ag, Al) 등의 코팅된 필름을 반사층으로 형성하고 있는데, 경우에 따라서는 아크릴(Acryl) 계열의 용액에 산화실리콘(SiO₂)의 산란입자가 혼합된 잉크를 경화시킴으로써 형성할 수도 있다.

이와 같이 1차적으로 백라이트장치가 완성되면, 다음으로는 대략 사각 틀 형상을 갖는 합성수지 또는 서스 스틸의 몰드물로 이루어진 메인 서포트(50)가 체결되고, 그 후 상측으로는 액정패널(10)이 적재된다. 물론 여기에서의 액정패널(10)은 박막 트랜지스터 배열기판과 컬러필터기판이 합착된 것으로서, 그 사이에 주입된 액정을 포함하여 구성된다.

도 2는 도 1에서와 같이 하부커버(30)상에 배열되어 고정되는 복수개의 PCB를 보여주는 평면도이다. 종래에는 32인치 규모의 LCD 디스플레이를 기준으로 할 때 대략 8개 정도의 PCB 어레이를 사용하는 경우가 대부분이었는데, 그 PCB상에 고정되는 LED들과 관련한 고온의 열 발생 문제로 인해 PCB의 배면에는 별도의 금속재질을 입혀 형성한 메탈 PCB를 사용하는 추세에 있다. 그리고 이와 같은 메탈 PCB는 도면에는 별도로 나타내지 않았으나 알루미늄 등과 같은 금속 바(bar) 위에 고정하여 하부커버(30)상에 체결하고 있다.

그러나, 이와 같은 대형 LCD 디스플레이의 경우 해당 규격에 맞는 메탈 PCB를 사용해야 하는 것이 당연하다. 다시 말해, 32인치 규모의 LCD 디스플레이에 사 용되는 메탈 PCB와 40인치의 LCD 디스플레이에 사용되는 메탈 PCB는 얼핏 생각해 보아도 그 규격이 다를 수밖에 없다. 따라서, 최근 들어 급속도로 늘어나기 시작하는 LED 백라이트의 수요에 능동적으로 대처할 수 없고, 이로 인해 생산효율이 상당히 저하될 수 있으며, 뿐만 아니라 제품의 과잉생산에 따른 비용 문제도 초래될 수 있을 것으로 보인다.

따라서 본 발명의 목적은 메탈 PCB의 수요자, 즉 LCD 디스플레이의 생산 업체일 수 있는데, 그들의 요구에 능동적으로 대처하여 메탈 PCB간 연장 접속이 가능토록 하고, 경우에 따라서는 메탈 PCB간 분리도 가능할 수 있는 백라이트 구조 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공함에 있다.

이와 아울러, 본 발명의 목적은 메탈 PCB간 접속을 위한 와이어 본딩을 고려하여 별도의 반사판을 제공함으로써 반사판의 열효율 등을 개선시킬 수 있는 백라이트 구조 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공함에 있다.

그리고 위의 목적 달성은 본 발명을 통하여 더욱 구체화될 수 있다. 즉 본 발명에 따른 액정표시장치는 하부커버와; 상기 하부커버상에 부착되고 빛을 반사하는 제1반사판과; 상기 하부커버상에 적어도 하나의 어레이를 형성하고, 그 어레이상의 발광소자를 포함하여 체결되는 적어도 2개의 메탈 PCB와; 상기 메탈 PCB간 전기적 접속을 돕는 본딩 와이어와; 상기 메탈 PCB상에 부착되고, 본딩 와이어 접촉 부위에 음각을 형성하는 제2반사판과; 상기 제2반사판의 전면으로 구비되는 광학시트와; 상기 광학시트의 전면으로 일정간격 이격되어 체결되는 액정패널을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트 구조는 하부커버와; 상기 하부커버상에 부착되고 빛을 반사하는 제1반사판과; 상기 하부커버상에 적어도 하나의 어레이를 형성하고, 그 어레이상의 발광소자를 포함하여 체결되는 적어도 2개의 메탈 PCB와; 상기 메탈 PCB간 전기적 접속을 돕는 본딩 와이어와; 상기 메탈 PCB상에 부착되고, 본딩 와이어 접촉 부위에 음각을 형성하는 제2반사판과; 상기 제2반사판의 전면으로 구비되는 광학시트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그러면, 위의 구성과 관련해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면도이다. 체결순서에 따르면, 도면에서와 같이 하부커버(130)상에는 액정패널로 광을 제공하기 위한 직하형 LED 백라이트장치를 먼저 체결하게 되는데, 그 중의 최우선 절차로서 하부커버(130)상에는 전면을 덮는 반사판(132)을 부착하게 된다. 이것을 본 발명에서는 제1반사판(132)으로 칭하고 있다.

그리고 제1반사판(132) 위로는, 다수개의 LED들로 구성된 어레이가 체결된 메탈 PCB(134)들이 서로 대응하여 배치되는데, 도면에서는 다수개의 LED들로 구성된 어레이가 체결된 2개의 메탈 PCB(134)가 전기적으로 접속된 모습을 나타내고 있다. 여기에서의 '전기적 접속'이란 메탈 PCB(134)간 와이어(140) 본딩 처리를 의미하는 것이고, 이것은 적어도 2개의 메탈 PCB(134)상에 형성된 발광 소자, 예를 들어 적(R), 녹(G), 청(B)의 LED들을 각각 상호간 접속시켜 구동부(미도시)를 통해 전압을 인가하기 위하여 필요로 하는 것이다.

이제는, 하나의 어레이를 구성함에 있어 와이어(140) 본딩으로 상호 접속되는 적어도 2개의 메탈 PCB(134)상에는 또 다른 반사판(138)이 부착된다. 이것은 제1반사판(132)과 달리 어레이를 구성하는 메탈 PCB(134)마다 부착되므로 크기의 면에서 상이할 수밖에 없다.
따라서, 본 발명에서는 어레이별 메탈 PCB(134)상에 부착되는 이와 같은 반사판을 제2반사판(138)이라 부르고 있다. 물론 제2반사판(138)의 형상에 있어서 언뜻 보아도 발광소자, 즉 LED부위마다 홀을 형성해 제조하여야 하는 것은 두말할 필요가 없겠지만, 여기에서 특기할 점은 본딩 와이어(140)와 접촉하는 제2반사판(138)의 하부에 음각을 형성하고 있다는 것이다. 이것은 다름 아닌 효과의 면에서 볼 때 제2반사판(138)을 메탈 PCB(134)상에 밀착시킴으로써 제2반사판(138)의 들뜸을 방지할 수 있고, 이로 인해 빛의 효율이 증대될 수 있기 때문이기도 하다.

그리고 적어도 하나의 어레이를 구성한 LED가 형성된 적어도 두 개의 메탈 PCB(134)의 상부로는 LED(136)로부터 발광한 빛의 불균일성을 완화시키는 확산판(142), 그리고 확산판(142)을 투과한 빛의 휘도를 높이는 프리즘시트(144) 및 프리즘시트(144)를 보호하고 시야각을 증가시키는 보호시트(146)가 적재된다.

이와 같이 1차적인 백라이트의 구성이 끝나게 되면, 액정표시장치의 전체적 힘의 균형을 유지하기 위하여 메인 서포트(150)가 체결된다. 대략 사각 틀 형상을 갖는 합성수지 또는 서스 스틸(SUS STEEL)의 몰드물로서 상부에 액정패널(110)을 적재하기 위하여 일정한 패턴을 형성하게 되고, 도면에서와 같이 하부커버(130)의 외곽을 둘러싸며 체결되게 된다.

한편, 위의 메인 서포트(150)상에는 하부의 백라이트로부터 광을 제공받아 외부로부터의 데이터정보를 구현하기 위한 액정패널(110)이 적재된다. 물론 액정패널(110)은 박막 트랜지스터 배열기판과 컬러필터기판이 합착되고, 그 사이에 주입된 액정을 포함하고 있다.

그리고 이 모두를 고정할 수 있는 상부커버(160)가 액정패널(110)의 4면 가장자리를 덮는 동시에 메인 서포트(150) 및 하부커버(130)에 조립체결된다.

도 4는 지금까지의 구성요소들 가운데 하부커버(130)상에 구성된 적어도 하나의 어레이를 이루는 메탈 PCB의 평면도이다. 여기에서는 특히, 적어도 하나의 어레이 및 적어도 2개의 메탈 PCB(134)의 상호 결합과 관련해 좀더 살펴보기로 한다. 도면에 나타낸 바와 같이 메탈 PCB(134)상에는 빛을 발광하는 LED를 적어도 하나의 라인으로 형성한 LED 어레이(136)가 형성된다. 다시 말해, 하나의 어레이는 적어도 2개의 메탈 PCB(134)로 구성되는데, 이는 어디까지나 하나의 실시 예로서 최소한의 조건에 해당된다. 실질적으로 32인치 LCD 디스플레이를 기준으로 볼 때, 이러한 메탈 PCB(134)는 최소 5개 이상으로 구성될 수 있다. 그러나, 만약 40인치의 경우라면 그 이상일 수도 있다. 또한, 도 4에서는 적어도 하나의 메탈 PCB(134)상에는 하나의 어레이를 형성하며 LED(136)들이 형성되어 있지만, 본 발명은 이를 확장하여 하나의 메탈 PCB(134)상에 하나 이상의 LED 어레이(136)를 형성할 수 있음을 전제한다.

또한, 적어도 2개의 메탈 PCB(134)의 상호 결합은 앞서서도 언급한 바 있지만 본딩 와이어(140)를 통해 전기적 접속이 이루어진다. 여기에서 메탈 PCB(134)는 적(R), 녹(G), 청(B)의 LED들과 관련한 고온의 열 발생 문제로 인해 그 배면에 별도의 금속재질을 입혀 형성하고 있으므로 와이어(140)는 LED(136)의 발광부와 같은 방향에 형성하는 것이 바람직한데, R·G·B의 LED마다 음극과 양극의 2개 라인을 각각 사용하므로 총 6개의 와이어가 형성되게 된다.

그리고 이와 같이 와이어(140)를 통해 상호 결합된 적어도 2개의 메탈 PCB(134)는 도 3에 별도로 나타내지는 않았지만 알루미늄과 같은 금속 바(bar) 위에 고정하여 하부커버(130)상에 체결하고 있다.

도 5는 도 4의 R·G·B의 LED들(236a∼236c)을 메탈 PCB(234)상에 하나의 클러스터(Cluster)로 구성하여 2개의 어레이를 이루도록 한 모습을 나타낸다. 이와 관련해 하나의 메탈 PCB(234)상에 형성되는 적어도 하나의 클러스터 어레이 및 하부커버상에 체결되는 적어도 2개의 메탈 PCB(234)의 내용들에 대해서는 이미 도 4에서 충분히 설명한바 있다. 그리고 여기에서 R·G·B의 LED들(236a∼236c)을 둘러싸고 있는 클러스터(236)는 실리콘 등의 재질로 형성되고 있다.

도 6은 도 5의 적어도 2개의 메탈 PCB(134)가 본딩 와이어를 통해 상호 결합한 부위에 부착되는 제2반사판의 배면도이다. 도면에서와 같이 클러스터에 대응하는 영역에는 홀(336)이 형성되어 있고, 본딩 와이어(미도시, 도 5의 240 참조)에 대응하는 영역에는 본딩 와이어(미도시, 도 5의 240 참조)의 높이만큼 단차를 이루는 음각(340)이 형성되어 있는데, 실질적으로 하나의 어레이를 기준으로 대략 N개의 메탈 PCB가 상호 결합된다고 가정할 때 이러한 음각(340) 부위의 개수는 LED 구동부와의 접촉부위를 제외한다면 (N-1)개로 형성되어야 하는 것이 바람직하다.

또한 이와 같은 제2반사판(338)은 예를 들어 그 재질이 백색 폴리에스테르인 필름을 그 베이스 층으로 하고 그 위에 금속(Ag, Al) 등의 코팅된 필름을 반사층으로 형성할 수 있는데, 본 발명에 따른 제2반사판(338)의 음각(340) 부위는 베이스 층의 하부에 형성된다고 볼 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 다양한 대형 모델 LCD의 LED 백라이트에 사용되는 메탈 PCB의 수요에 융통성 있게 대처하기 위하여 메탈 PCB의 연장 혹은 분리를 가능하게 할 수 있고, 뿐만 아니라 메탈 PCB간 와이어 본딩을 고려한 별도의 반사판을 제공함으로써 열효율 등의 문제를 개선할 수 있다.

Claims

하부커버;

상기 하부커버상에 부착되고 빛을 반사하는 제1 반사판;

상기 하부커버 위의 상기 제1 반사판 상에 서로 대응하여 배치되고, 다수의 발광소자로 구성된 어레이가 각각 체결된 적어도 2개의 메탈 PCB;

서로 대응하여 배치되는 상기 메탈 PCB들을 전기적으로 접속시켜 주는 본딩 와이어;

서로 대응하여 배치되는 상기 메탈 PCB들 상에 부착되고, 상기 본딩 와이어와 접촉되는 부위에 상기 본딩 와이어의 높이만큼 단차를 이루는 음각이 형성되어 상기 메탈 PCB 들 상에 밀착 배치되는 제2 반사판;

상기 제2반사판의 전면으로 구비되는 광학시트;

상기 광학시트의 전면으로 일정간격 이격되어 체결되는 액정패널을 포함하여 구성되며;

상기 음각은 상기 본딩 와이어와 접촉되는 상기 제2 반사판의 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제2반사판은 상기 메탈 PCB상의 발광소자들에 대응하는 부위에 홀을 추가적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 발광소자는 적(R), 녹(G), 청(B)의 LED인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 발광소자는 적(R), 녹(G), 청(B)의 LED들을 포함한 하나의 클러스터(Cluster)인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1항에 있어서, 상기 광학시트는 발광소자들로부터 발광한 빛의 불균일성을 완화시키는 확산판과; 그 확산판을 통과한 빛의 휘도를 증가시키는 프리즘시트; 및 이 프리즘시트를 보호하고 시야각을 증가시키는 보호시트를 포함하여 구성되는 액정표시장치.
하부커버;

상기 하부커버상에 부착되고 빛을 반사하는 제1 반사판;

상기 하부커버 위의 상기 제1 반사판 상에 서로 대응하여 배치되고, 다수의 발광소자로 구성된 어레이가 각각 체결된 적어도 2개의 메탈 PCB;

서로 대응하여 배치되는 상기 메탈 PCB들을 전기적으로 접속시켜 주는 본딩 와이어;

서로 대응하여 배치되는 상기 메탈 PCB들 상에 부착되고, 상기 본딩 와이어와 접촉되는 부위에 상기 본딩 와이어의 높이만큼 단차를 이루는 음각이 형성되어 상기 메탈 PCB들 상에 밀착 배치되는 제2 반사판;

상기 제2반사판의 전면으로 구비되는 광학시트를 포함하여 구성되며;

상기 음각은 상기 본딩 와이어와 접촉되는 상기 제2 반사판의 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구조.
제6항에 있어서, 상기 제2반사판은 상기 메탈 PCB상의 발광소자들에 대응하는 부위에 홀을 추가적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구조.
제6항에 있어서, 상기 발광소자는 적(R), 녹(G), 청(B)의 LED인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구조.
제6항에 있어서, 상기 발광소자는 적(R), 녹(G), 청(B)의 LED들을 포함한 하나의 클러스터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 구조.
제6항에 있어서, 상기 광학시트는 발광소자들로부터 발광한 빛의 불균일성을 완화시키는 확산판과; 그 확산판을 통과한 빛의 휘도를 증가시키는 프리즘시트; 및 이 프리즘시트를 보호하고 시야각을 증가시키는 보호시트를 포함하여 구성되는 액정표시장치의 백라이트 구조.