KR101696456B1 - 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 어레이와 커버버텀을 간단한 방식으로 결합 및 분리하여 작업성을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛과 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르는 백라이트 유닛은 광을 조사하기 위한 광원부; 상기 광원부로부터 이격되어 상기 광원부로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판; 및 상기 광원부를 슬라이드식으로 결합 및 분리할 수 있는 제 1 및 제 2 가이드홈을 구비하는 커버버텀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 백라이트 유닛 및 그를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다.
백 라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 대별된다. 직하형 백라이트 유닛은 확산판의 하부면에 여러개의 광원을 일렬로 배열시켜 액정표시장치의 전면으로 빛을 직접 빛을 진행하도록 하는 구조를 갖는다. 이에 대해 에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면에 대향하도록 광원이 배치되고 액정표시패 널과 도광판 사이에 다수의 광학시트들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛에서는 광원이 도광판의 일측에 빛을 조사하고 도광판이 광원으로부터 출사되는 선광 또는 점광을 평면광으로 변환하여 액정표시장치의 전면으로 빛을 진행시키고 있다.
이와 같은 에지형 백라이트는, 커버버텀, 커버버텀의 일측에서 빛을 공급하는 광원, 광원을 수용하여 보호하기 위한 광원 하우징, 광원으로부터의 빛을 액정표시 패널로 유도하기 위해 액정표시패널의 하부에 설치되는 도광판, 도광판의 하부로 반사된 빛을 도광판의 전면으로 반사시키기 위한 반사시트, 도광판 상부에 적층되어 액정표시패널에 균일한 빛을 공급하는 광학시트, 액정표시패널을 지지하기 위한 가이드 패널을 포함한다.
백라이트 유닛의 광원으로 종래에는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)등이 사용되었으나, 최근에는 저전압에서 구동이 가능하여 전력소모가 작고, 색재현성과 명암비가 뛰어나며 수명이 길다는 등의 장점으로 인해 발광다이오드(이하 "LED"라 함)가 각광을 받고 있다.
일반적으로 LED를 광원으로 이용하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 LED(1)를 인쇄회로기판(3)에 실장하여 LED 어레이를 구성하고, 이 LED 어레이를 알루미늄 플레이트(도시생략)에 양면 테이프를 이용하여 부착한 다음, 그 알루미늄 플레이트를 스크류(9)를 이용하여 커버버텀의 측벽(7)에 체결하고 있다. 스크류(9)를 이용하여 LED 어레이를 커버버텀의 측벽(7)에 체결하기 위해서는 인쇄회로 기판(3)과 알루미늄 플레이트 및 커버버텀(7)의 측벽에 각각 체결공들을 형성하여야 한다. LED(1)로부터 방출되는 광의 이용효율을 높이기 위해서는 백라이트의 도광판의 입광면에 대향하여 LED(1)가 정확하게 위치되어야 하며, 인쇄회로기판(3)의 체결공(5), 알루미늄 플레이트의 체결공(도시생략) 및 커버버텀 측벽(7)의 체결공(8)의 위치가 정확하게 일치하지 않으면 조립작업이 곤란하게 된다. 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 LED 어레이 구조와 커버버텀의 구조에 의하면, 다수의 체결공 형성과 함께 결합공정이 복잡하고 작업성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, LED 어레이와 커버버텀을 간단한 방식으로 결합 및 분리하여 작업성을 향상시키고 LED어레이에 발생하는 열을 용이하게 방출시켜 LED의 수명을 연장시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 그를 이용한 액정표시장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르는 백라이트 장치는 적어도 하나의 LED와 상기 적어도 하나의 LED가 실장되는 인쇄회로기판을 구비하는 광원부; 상기 광원부로부터 이격되어 상기 광원부로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판; 상기 광원부를 슬라이드식으로 결합 및 분리할 수 있는 제 1 및 제 2 가이드홈을 구비하는 커버버텀을 포함하며, 상기 커버버텀은, 수평부; 상기 수평부의 일단부로 부터 상방으로 돌출한 제 1 가이드부; 상기 제 1 가이드부로부터 상기 인쇄회로기판의 두께 정도의 폭을 두고 상방으로 연장되는 제 1 수직 연장부; 상기 제 1 수직 연장부로부터 양쪽 수평방향으로 연장되어 가이드 패널을 지지하기 위한 제 1 지지부; 상기 제 1 지지부의 일단부로부터 하방으로 수직 돌출하며, 상기 제 1 가이드부와 대향하는 제 2 가이드부; 및 상기 제 1 지지부의 타단부로부터 하방으로 수직 연장된 제 2 수직 연장부를 포함하며, 상기 제 1 수직 연장부와 상기 제 1 가이드부에 의해 상기 제 1 가이드 홈이 형성되고, 상기 제 1 수직 연장부와 상기 제 2 가이드부에 의해 상기 제 2 가이드 홈이 형성되며, 상기 제 1 수직 연장부는 상기 제 1 지지부의 중간부와 상기 수평부의 일단부를 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르는 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정표시패널; 및 상기 액정 표시패널에 광을 조사하는 상기 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 가이드부의 크기는 상기 2 가이드부의 크기와 동일하며, 제 1 수직 연장부의 크기는 상기 제 2 수직 연장부의 크기와 동일한 것이 바람직하다.
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또한, 제 1 가이드부와 상기 제 1 수직 연장부 및 상기 제 2 가이드부와 상기 제 2 수직 연장부 사이의 거리는 상기 제 1 및 제 2 가이드홈의 폭과 동일하며, 제 1 및 제 2 가이드홈의 폭은 상기 인쇄회로기판의 두께와 같거나 더 크도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 커버버텀은 상기 수평부의 타단부로부터 상방으로 돌출한 상태에서 수평면을 갖는 제 2 지지부를 포함하며, 상기 제 2 지지부는 상기 도광판을 지지하도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, LED 어레이를 커버버텀의 가이드홈에 간단한 방식으로 결합하고 분리할 수 있어 체결성이 향상되므로 작업성의 향상에 따른 비용절감을 달성할 수 있다.
또한, LED 어셈블리가 커버버텀에 직접 결합되기 때문에 LED 어셈블리에서 발생한 열을 커버버텀에 직접 전달함으로써 LED의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, LED 어셈블리에만 고장이 발생하였을 경우, 스크류를 사용할 필요없이 슬라이드 방식으로 간단히 분리할 수 있기 때문에 간편하고도 손쉽게 LED 어셈블리를 교환할 수 있어 전체 액정모듈의 사용기간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치에 대해 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다.
우선, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 에지형 백라이트의 LED 어레이와 커버버텀의 측벽과의 결합구조에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부 구성을 도시한 사시도로서, 도 2a는 LED 어레이가 커버버텀의 측벽과 결합이 완료된 상태를 도시한 측면도, 도 2b는 LED 어레이가 커버버텀의 측벽과 결합되는 도중의 상태를 도시한 사시도, 도 2c는 LED 어레이가 커버버텀의 측벽과 결합이 완료된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, LED 어레이(10)는 광원으로 사용되는 복수의 LED(11)와, 복수의 LED(11)가 실장되는 인쇄회로기판(13)을 포함한다. LED 어레이(10)가 결합되는 커버버텀(70, 도 3 참조)은 바닥면으로서의 수평부(71)와, 수평부(71)의 일단부로 부터 상방으로 돌출한 제 1 가이드부(73)와, 제 1 가이드부(73)로부터 인쇄회로기판(13)의 두께 정도의 폭을 두고 상방으로 연장되는 제 1 수직 연장부(75), 제 1 수직 연장부(75)로부터 양쪽 수평방향으로 연장되어 가이드 패널(도시생략, 후술함)을 지지하기 위한 제 1 지지부(77, 도 3 참조)와, 제 1 지지부(77)의 일단부로부터 하방으로 수직 돌출하여 상기 제 1 가이드부(73)와 대향하는 제 2 가이드부(74), 제 1 지지부(77)의 타단부로부터 하방으로 수직 연장된 제 2 수직 연장부(78, 도 3 참조)를 포함한다. 또한, 커버버텀(70)은 수평부(71)의 타단부로부터 상방으로 돌출하여 수평면을 갖는 제 2 지지부(79)를 더 포함한다. 제 2 지지부(79)는 도광판(20) 및 반사시트(30)를 지지한다.
상기 구성에서, 제 1가이드부(73)는제 2 가이드부(74)와 실질적으로 동일한 크기를 갖고, 제 1 수직 연장부(75)는 제 2 수직 연장부(78)와 실질적으로 동일한 크기를 갖는다. 또한, 제 1 가이드부(73)와 제 1 수직 연장부(75) 및 제 2 가이드부(74)와 제 1 수직 연장부(75)는 일정 간격을 두고 이격되어 있으므로 이들에 의해 커버버텀(70)의 상하부에 각각 제 1 및 제 2 가이드 홈이 형성되며, 이 가이드 홈을 따라 인쇄회로기판(13)이 슬라이딩 방식으로 결합 및 분리된다. 제 1 가이드부(73)와 제 1 수직 연장부(75) 및 제 2 가이드부(74)와 제 1 수직 연장부(75) 사이의 거리, 즉 상부 및 하부 가이드 홈의 폭은 실질적으로 동일하며, 인쇄회로기판(13)이 원활하게 결합 및 탈착될 수 있도록 인쇄회로기판(13)의 두께보다는 약간 크게 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 및 제 2 가이드부(73, 74)의 크기는 인쇄회로기판(13)이 가이드 홈을 따라 결합 및 분리될 때 LED 어레이(10)의 LED(11)가 제 1 가이드부(73) 및 제 2 가이드부(74)와 접촉되지 않도록 정하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 실시예에 따르면 LED 어레이(10)를 커버버텀(70)(정확하게는 커버버텀의 가이드홈)에 간단한 방식으로 결합하고 분리할 수 있어 체결성이 향상되므로 작업성의 향상에 따른 비용절감을 이룰 수 있다. 또한, LED 어레이(10)가 커버버텀(70)에 직접 결합되기 때문에 LED 어레이(10)에서 발생한 열을 커버버텀(70)에 직접 전달함으로써 LED의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, LED 어레이(10)에 고장이 발생하였을 경우, 스크류를 사용할 필요없이 슬라이드 방식으로 간단히 분리할 수 있기 때문에 간편하고도 손쉽게 LED 어레이(10)를 교환할 수 있어 전체 액정모듈의 사용기간을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 대해 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 액정표시장치를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(60), 백라이트 유닛(100), 및 케이스 탑(80)을 포함하며, 백라이트 유닛(100)은 LED(11)와 LED(11)가 실장된 인쇄회로기판(13)를 구비하는 LED 어레이(10), LED(11)로부터 출사되는 광을 평면광으로 변환하여 전면으로 출사시키는 도광판(20), 도광판(20) 하부에 배치되는 반사시트(30), 도광판(20) 상부에 배치되는 복수의 광학시트(40), LED 어레이(10)의 인쇄회로기판(13)의 상단부 및 하단부를 수용하여 LED 어레이(10)를 고정하는 커버버텀(70)을 포함한다.
액정표시패널(60)은 광학시트들(40) 상부에 배치되며, 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 박막 트랜지스터 기판과, 박막 트랜지스터 기판과 대향하며 격자상으로 형성된 블랙 매트릭스와 블랙 매트릭스들 사이에 형성되는 컬러필터들을 포함하는 컬러필터기판을 구비한다. 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터기판은 실런트에 의해 봉합되며, 이들 양 기판 사이에는 액정층이 형성되어 있다.
도광판(20)은 커버버텀(70)의 제 2 지지부(79)에 의해 지지된다. 도광판(20)은 LED(11)로부터 도광판(20)의 입광면으로 입사된 광을 도광판(20)의 상부 방향, 즉 액정표시패널(60) 쪽으로 향하게 하는 기능을 한다. 이를 위해 도광판(20)의 저면에는 저면으로 향하는 빛을 산란시켜 상측으로 향하게 하기 위한 확산패턴(도시생략)이 형성된다. 즉 도광판(20)은 LED(11)로부터 입사되는 빛을 균일한 평면광으로 변환시켜 도광판(20) 상부에 배치된 복수의 광학시트(40)로 출사 시킨다. 도광판(20)으로는 굴절률과 투과율이 좋은 물질, 예를 들면, 폴리메틸렌메타크릴레이트(PMA: polymethylenemethacrylate), 폴리카보네이트(PC: polycarbonate), 폴리에틸렌(PE: polyethylene), 시클로 올레핀계 수지(COP) 등이 사용되지만, 이들 재료에만 국한되는 것은 아니다.
반사시트(30)는 도광판(20)의 하부에 배치되며, LED(11)로부터 도광판(20)의 입광면을 통해 입사되어 도광판(20)의 아래 방향, 즉 액정표시패널(60)의 반대방향으로 진행하는 광을 도광판(20)의 전면, 즉 액정표시패널(60)의 방향으로 반사시켜 광의 효율을 높인다.
광학시트들(40)은 도광판(20)의 상부에 배치되며, 도광판(20)을 통해 투사된 광의 균일도를 높여주며, 광을 굴절 및 집광시킴으로써 휘도를 높여준다. 구체적으로 광학시트(40)는 확산시트(41), 프리즘 시트(43) 및 보호시트(45)를 포함한다. 확산시트(41)는 도광판(20)으로부터 출사되는 빛을 확산시켜 액정표시패널(60)로 공급하는 역할을 한다. 확산시트(41)는 2~3장, 또는 그 이상을 겹쳐 사용할 수 있다. 프리즘 시트(43)의 상면에는 삼각기둥 형상의 마이크로 프리즘이 일정한 배열로 형성되어 있다. 마이크로 프리즘은 소정의 각도를 갖도록 형성되어 있으므로 프리즘 시트(43)는 확산시트(41)에 의해 확산된 광을 상부의 액정표시패널의 면에 대해 수직한 방향으로 집광하여 균일한 휘도분포를 제공할 수 있다. 보호시트(45)는 스크래치에 약한 프리즘 시트(43)를 보호하여 프리즘 시트(43)가 액정표시패널에 균일한 휘도분포를 제공할 수 있게 해 준다.
커버버텀(70)에 대해서는 도 2a 내지 도 2c와 관련한 설명부분에서 충분히 설명하였으므로 여기에서는 설명의 간략화를 위해 그에 대한 설명은 생략한다.
가이드 패널(50)은 케이스 탑(80)의 상부벽과 접촉하는 측벽 및 상기 측벽의 하단부로 부터 절곡되어 수평방향으로 연장되는 바닥벽을 구비한다. 가이드 패널(50)은 폴리카보네이트(polycabonate) 등의 합성수지 내에 유리섬유가 혼입된 직사각형 몰드 프레임으로써 액정표시패널(60)의 상면 가장자리와 측면을 감싼다. 이 가이드 패널(50)은 액정표시패널(60)을 지지하고 액정표시패널(60)과 광학시트들(40)의 간격을 일정하게 유지시킨다.
케이스 탑(80)은 아연도금강판 등 금속소재로 제작되어 가이드 패널(50)의 측벽을 감싸는 구조를 가지며, 가이드 패널(50) 및 커버버텀(70) 중 적어도 어느 하나에 후크나 스크류(도시생략)로 고정된다. 케이스 탑(80)은 커버버텀(70)과 함께 내부에 액정표시패널(60) 및 백라이트 유닛(100)을 수용하며, 액정표시패널(60)의 유효 디스플레이 영역을 정의한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아 니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 LED 어레이와 커버버텀의 결합상태를 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부 구성을 도시한 사시도로서, 도 2a는 LED 어레이가 커버버텀의 측벽과 결합이 완료된 상태를 도시한 측면도, 도 2b는 LED 어레이가 커버버텀의 측벽과 결합되는 도중의 상태를 도시한 사시도, 도 2c는 LED 어레이가 커버버텀의 측벽과 결합이 완료된 상태를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치의 분해 사시도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 광원부 11 : LED 광원
13 : 인쇄회로기판 20 : 도광판
30 : 반사시트 40 : 광학시트
50 : 가이드 패널 60 : 액정표시패널
70 : 커버버텀 80 : 케이스 탑

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 LED와 상기 적어도 하나의 LED가 실장되는 인쇄회로기판을 구비하는 광원부;
    상기 광원부로부터 이격되어 상기 광원부로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판; 및
    상기 광원부를 슬라이드식으로 결합 및 분리할 수 있는 제 1 및 제 2 가이드홈을 구비하는 커버버텀을 포함하며,
    상기 커버버텀은,
    수평부;
    상기 수평부의 일단부로 부터 상방으로 돌출한 제 1 가이드부;
    상기 제 1 가이드부로부터 상기 인쇄회로기판의 두께 정도의 폭을 두고 상방으로 연장되는 제 1 수직 연장부;
    상기 제 1 수직 연장부로부터 양쪽 수평방향으로 연장되어 가이드 패널을 지지하기 위한 제 1 지지부;
    상기 제 1 지지부의 일단부로부터 하방으로 수직 돌출하며, 상기 제 1 가이드부와 대향하는 제 2 가이드부; 및
    상기 제 1 지지부의 타단부로부터 하방으로 수직 연장된 제 2 수직 연장부를 포함하며,
    상기 제 1 수직 연장부와 상기 제 1 가이드부에 의해 상기 제 1 가이드 홈이 형성되고, 상기 제 1 수직 연장부와 상기 제 2 가이드부에 의해 상기 제 2 가이드 홈이 형성되며,
    상기 제 1 수직 연장부는 상기 제 1 지지부의 양단부 사이의 일부분과 상기 수평부의 일단부를 연결하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가이드부의 크기는 상기 2 가이드부의 크기와 동일하며, 상기 제 1 수직 연장부의 크기는 상기 제 2 수직 연장부의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가이드부와 상기 제 1 수직 연장부 및 상기 제 2 가이드부와 상기 제 1 수직 연장부 사이의 거리는 상기 제 1 및 제 2 가이드홈의 폭과 동일하며, 상기 제 1 및 제 2 가이드홈의 폭은 상기 인쇄회로기판의 두께와 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 커버버텀은 상기 수평부의 타단부로부터 상방으로 돌출한 상태에서 수평면을 갖는 제 2 지지부를 포함하며, 상기 제 2 지지부는 상기 도광판을 지지하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 화상을 표시하는 액정표시패널; 및
    상기 액정 표시패널에 광을 조사하는 청구항 1, 4, 5, 및 6 중 어느 한 항 기재의 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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