KR102100284B1 - 액정표시장치 및 led어셈블리 일체형 도광판 제조방법 - Google Patents

액정표시장치 및 led어셈블리 일체형 도광판 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 LED의 개수를 줄여 경량 및 박형을 구현할 수 있는 액정표시장치와 LED 어셈블리 일체형 도광판 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 LED 어셈블리와 도광판을 일체로 형성하는 것이다.
이를 통해, 도광판의 제 5 및 제 6 측면과 LED 어셈블리의 절곡부에 실장된 LED를 얼라인하지 않아도 됨으로써, LED 어셈블리의 다수의 LED와 도광판의 미스얼라인에 의한 핫스팟이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 광손실 및 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, 액정표시장치의 휘도 및 색균일을 향상시키게 된다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 LED의 개수를 줄임으로써 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있는 동시에, 재료비용 절감 및 방열(放熱)문제 그리고 소비전력 감소 등을 해결할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 LED어셈블리 일체형 도광판 제조방법{Liquid crystal display device and method of fabricating light guide plate having LED assembly}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 LED의 개수를 줄여 경량 및 박형을 구현할 수 있는 액정표시장치와 LED 어셈블리 일체형 도광판 제조방법에 관한 것이다.
동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD)는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
하지만 액정패널은 자체 발광요소를 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원(光源)이 내장된 백라이트 유닛(backlight unit)이 배치된다.
여기서, 백라이트 유닛의 광원으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 등을 사용한다.
이중에서 특히, LED는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있는 추세이다.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 서포트메인(30)과 커버버툼(50), 탑커버(40)로 구성된다.
액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다.
액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
백라이트 유닛(20)은 서포트메인(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED(29a)와 LED(29a)가 장착되는 LED PCB(printed circuit board : 29b, 이하, PCB라 함)로 이루어지는 LED 어셈블리(29)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트(21)를 포함한다.
이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 서포트메인(30)으로 둘려진 상태로 액정패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(30)을 매개로 일체화된다.
그리고 미설명부호 19a, 19b는 각각 액정패널(10)의 전 후면에 부착되어 빛의 편광방향을 제어하는 편광판을 나타낸다.
한편, 최근 이러한 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터는 물론 데스크톱 컴퓨터 모니터 및 벽걸이형 텔레비전 등 그 사용영역이 점차 넓어지고 있는 추세로, 넓은 디스플레이 면적을 가지면서도 획기적으로 감량된 무게 및 부피를 갖고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
이중, LED(29a)의 개수를 줄여 경량 및 박형의 액정표시장치를 제공하는 동시에 재료비용 절감 및 방열(放熱)문제 그리고 소비전력 감소 등을 해결하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, LED의 개수를 줄여 경량 및 박형의 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 액정표시장치의 핫스팟이 발생하는 것을 방지하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
이를 통한 광손실 및 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지하고자 하는 것을 제 3 목적으로 하며, 이로 인하여, 액정표시장치의 휘도 및 색균일을 향상시키고자 하는 것을 제 4 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정패널과; 상기 액정패널의 하부에 위치하며, 일측 가장자리의 모서리가 삭제되며, 상기 일측 가장자리의 내부에 삽입되는 다수의 LED와 상기 다수의 LED가 실장되며 상기 일측 가장자리와 밀착되는 PCB를 포함하는 LED 어셈블리 일체형 도광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 일측 가장자리는 제 1 측면과 상기 제 1 측면의 길이방향의 양측 모서리가 모따기 형상으로 삭제되어 제 2 및 제 3 측면으로 이루어지며, 상기 LED 어셈블리는 길이방향의 양측 끝단 영역이 상기 제 2 및 제 3 측면과 대응되도록 절곡되며, 상기 다수의 LED는 상기 제 1 측면과 상기 제 2 및 제 3 측면 내부로 삽입된다.
그리고, 상기 LED 어셈블리는 상기 PCB가 길이방향의 양측 끝단 영역이 상기 LED가 실장된 방향으로 절곡된 금속기판과, 상기 금속기판 상부의 제 1 절연층과, 전원배선층 그리고 제 2 절연층으로 이루어지며, 상기 LED 어셈블리 일체형 도광판과 상기 액정패널 하부에는 광학시트가 개재되며, 상기 도광판의 하부에는 반사판이 위치한다.
또한, 본 발명은 길이방향의 양측 끝단 영역이 다수의 LED가 실장되는 방향을 향해 절곡된 LED 어셈블리의 상기 LED가 위치하는 전방으로 금형을 부착하는 단계와; 상기 금형 내부로 투명수지를 충진시키는 단계와; 상기 충진이 완료된 후, 상기 투명수지를 냉각시키는 단계와; 상기 금형을 제거하여, 상기 다수의 LED가 내부에 삽입되며, 일측 가장자리의 모서리가 삭제된 LED 어셈블리 일체형 도광판을 형성하는 단계를 포함하는 LED 어셈블리 일체형 도광판 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 투명수지는 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)을 포함하는 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 투명수지의 사출온도는 300℃로, 상기 LED 어셈블리와 맞닿는 상기 투명수지의 사출온도는 260℃ 미만이다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 LED 어셈블리가 부착된 금형에 투명수지를 주입시켜 사출성형으로 LED 어셈블리와 도광판을 일체로 형성함으로써, 이를 통해, 도광판과 LED 어셈블리의 절곡부에 실장된 LED를 얼라인하지 않아도 됨으로써, LED 어셈블리의 다수의 LED와 도광판의 미스얼라인에 의한 핫스팟이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해 광손실 및 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 액정표시장치의 휘도 및 색균일을 향상시키게 된다.
또한, LED의 개수를 줄임으로써 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있는 효과가 있는 동시에, 재료비용 절감 및 방열(放熱)문제 그리고 소비전력 감소 등을 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도.
도 3은 도 2의 LED 어셈블리와 도광판을 개략적으로 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리 일체형 도광판을 형성하는 과정을 개략적으로 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 서포트메인(130), 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.
먼저 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)을 포함한다.
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 않았지만 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(112)의 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(thin film transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.
그리고 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일예로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.
이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 같은 연결부재(116)를 매개로 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130) 측면 내지는 커버버툼(150)의 배면으로 젖혀 밀착된다.
아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 액정패널(110)의 두 기판(112, 114)과 액정층의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 배향막이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성된다.
이때, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 각각 편광판(미도시)이 부착된다.
이러한 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에는 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.　　　
백라이트 유닛(120)은 서포트메인(130)의 적어도 일 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(129)와, 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(200) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(121)를 포함한다.
앞서 말한 LED 어셈블리(129)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 다수개의 LED(127)와, 다수개의 LED(127)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(128)를 포함한다.　
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리(129)는, PCB(128) 상에 실장되는 다수의 LED(127)가 기존의 일반적인 LED(도 1의 29a)에 비해 광량이 10배 정도 높아, 기존의 LED 어셈블리(도 1의 29)에 비해 LED(127)의 개수를 1/10 수준으로 줄일 수 있다.
이때, 본 발명의 LED 어셈블리(129)는 길이방향의 양측 끝단 영역이 LED(127)가 실장되는 방향의 내측으로 절곡된 절곡부(129b, 도 3 참조)를 포함한다.
이러한 LED 어셈블리(129)는 LED어셈블리(129)의 다수의 LED(127)로부터 출사되는 빛을 균일한 면광원으로 구현하는 도광판(200)과 일체형으로 이루어진다.
즉, 본 발명의 도광판(200)은 LED 어셈블리(129) 상에 실장된 다수의 LED(127)가 삽입되는 제 1 입광부(210a, 도 3 참조)와, LED 어셈블리(129)의 절곡부(129b, 도 3 참조)에 실장된 LED(127)가 삽입되는 제 2 및 제 3 입광부(210b, 210c, 도 3 참조)를 포함하며, 이러한 도광판(200)은 LED 어셈블리(129)에 대응되는 제 1 입광부(210, 도 3 참조)의 길이방향의 양측 모서리가 모따기 형상으로 삭제된 형상의 제 2 및 제 3 입광부(210b, 210c, 도 3 참조)를 이루게 된다.
따라서, LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(127)로부터 출사되는 빛은 도광판(200)의 제 1 내지 제 3 입광부(210a, 210b, 210c, 도 3 참조)로부터 여러번의 전반사에 의해 도광판(200) 내를 진행하면서 도광판(200)의 넓은 영역으로 골고루 퍼지게 된다.
이를 통해 액정패널(110)을 향해 면광원을 제공하게 된다.
그리고, LED 어셈블리(129)의 길이방향의 양측 끝단 영역에 절곡부(129b, 도 3 참조)를 형성하고, LED 어셈블리(129)의 절곡부(129b, 도 3 참조)에 대응하여 도광판(200)의 모서리에 제 2 및 제 3 입광부(210b, 210c, 도 3 참조)를 형성하여, LED(127)로부터 출사되는 빛이 도광판(200)의 제 1 입광부(210a, 도 3 참조)와 함께 도광판(200)의 모서리의 제 2 및 제 3 입광부(210b, 210c, 도 3 참조)를 통해 도광판(200) 내부로 전반사되도록 함으로써, 도광판(200) 내부로 보다 균일하게 빛이 확산되도록 할 수 있다.
특히, LED 어셈블리(129)와 도광판(200)이 일체 즉, LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(127)가 도광판(200)의 제 1 내지 제 3 입광부(210a, 210b, 210c, 도 3 참조) 내부로 삽입된 형태로 형성됨에 따라, LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(127)와 도광판(200)의 미스얼라인에 의한 핫스팟이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 광손실 및 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이러한 도광판(200)의 하부에 위치하는 반사판(125)은 도광판(200)의 배면을 통과한 빛을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.
도광판(200) 상부의 다수의 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 도광판(200)을 통과한 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 덮도록 구성한다.　
여기서, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(140)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.　
또한, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 수평면과 이의 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부로 이루어진다.
그리고, 이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각의 테 형상의 서포트메인(130)이 탑커버(140)와 커버버툼(150)과 결합된다.
이때, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
한편, 최근 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현하고자 탑커버(140)와 커버버툼(150)을 삭제하고, 접착성테이프(미도시)와 서포트메인(130)을 통해 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 일체로 모듈화할 수도 있다. 이를 통해, 재료비용 또한 절감할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 LED 어셈블리(129)와 도광판(200)이 일체로 형성됨에 따라, LED 어셈블리(129)의 길이방향의 양측 끝단 영역에 절곡부(129b, 도 3 참조)가 형성되고, 도광판(200)의 모서리에 제 2 및 제 3 입광부(210b, 210c, 도 3 참조)를 형성하더라도, LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(127)와 도광판(200)의 미스얼라인에 의한 핫스팟이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 광손실 및 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 도 2의 LED 어셈블리와 도광판을 개략적으로 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(200)은 빛을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 제작될 수 있는데, 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 빛이 투과할 때 빛의 확산을 유도하는 PMMA가 가장 널리 이용되고 있다.
이러한 도광판(200)은 LED 어셈블리(129)와 대응되는 제 1 측면(203)과 제 1 측면(203)의 길이방향의 양측 모서리가 모따기 형상으로 삭제되어 이루어지는 제 2 및 제 3 측면(205, 207)과, 제 1 측면(203)에 대응되는 반대측의 제 4 측면(209) 그리고 제 1 및 제 4 측면(203, 209)을 연결하여 빛이 출사되는 상부면(211) 및 반사판(도 2의 125)과 대면된 하부면(미도시) 그리고 서로 마주보는 제 5 및 제 6 측면(미도시)으로 이루어진다.
이러한 제 1 측면(203)과 제 2 및 제 3 측면(205, 207)은 각각 제 1 내지 제 3 입광부(210a, 210b, 210c)를 이루게 된다.
이러한 도광판(200)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 하부면(미도시)에 특정 모양의 패턴을 포함하는데, 패턴은 도광판(200) 내부로 입사된 광을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있다.
이러한 도광판(200)의 제 1 내지 제 3 입광부(210a, 210b, 210c)에 대응하여 LED 어셈블리(129)가 위치하는데, LED 어셈블리(129)는 도광판(200)의 제 1 측면(203)으로 밀착되는 수평부(129a)와, 수평부(129a)의 길이방향의 양측 끝단 영역이 LED(127)가 실장되는 방향의 내측으로 절곡되어 도광판(200)의 제 2 및 제 3 측면(205, 207)으로 밀착되는 절곡부(129b)로 이루어진다.
이때, LED 어셈블리(129)의 PCB(128) 상에 실장된 다수의 LED(127)는 도광판(200) 내부로 삽입된 형태로 이루어지며, 따라서 도광판(200)의 제 1 측면(203)에는 LED 어셈블리(129)의 수평부(129a)의 PCB(128)가 밀착되며 제 2 및 제 3 측면(205, 207)에는 LED 어셈블리(129)의 절곡부(129b)의 PCB(128)가 밀착되어 구성된다.
즉, 본 발명의 LED 어셈블리(129)와 도광판(200)은 서로 일체로 형성되는 것이다.
이를 통해, LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(127)와 도광판(200)의 미스얼라인에 의한 핫스팟이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 광손실 및 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 본 발명의 액정표시장치는 일반적인 LED(도 1의 29a)에 비해 10배 정도 높은 LED(127)를 광원으로 사용함으로써, LED(127)의 개수를 줄여 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있다.
이때, LED(127)로부터 출사되는 빛을 도광판(200) 내부로 보다 균일하게 확산시키기 위하여 도광판(200)에 제 2 및 제 3 측면(205, 207)으로 이루어지는 제 2 및 제 3 입광부(210b, 210c)를 더욱 형성하고, LED 어셈블리(129)의 길이방향의 양측 끝단 영역을 도광판(200)의 제 2 및 제 3 측면(205, 207)과 대응되도록 LED(127)가 실장되는 방향의 내측으로 절곡하여 구성하게 되는데, 이와 같이 LED 어셈블리(129)의 길이방향의 양측 끝단 영역을 절곡하여 구성함으로써 도광판(200)의 제 2 및 제 3 측면(205, 207)과 LED 어셈블리(129)의 절곡부(129b)에 실장된 LED(127)를 얼라인하는데 매우 까다롭게 된다.
즉, LED 어셈블리(129)의 절곡부(129b)의 절곡되는 각도나, LED(127)의 실장각도 등이 조금이라도 틀어질 경우 LED 어셈블리(129)의 절곡부(129b)와 도광판(200)의 제 2 및 제 3 측면(205, 207)을 정확하게 얼라인하기 어려운 것이다.
따라서, LED 어셈블리(129)의 절곡부(129b)와 도광판(200)의 제 2 및 제 3 측면(205, 207)의 미스얼라인에 의해 LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(127)와 도광판(200)의 제 2 및 제 3 측면(205, 207) 사이에 갭(gap)이 발생하게 되고, 이를 통해 핫스팟이 발생하게 되는 것이다.
따라서, 광손실 및 휘도 불균일이 발생하게 되는 것이다.
이에 반해, 본 발명의 액정표시장치는 LED 어셈블리(129)와 도광판(200)이 일체로 이루어짐에 따라, 도광판(200)의 제 2 및 제 3 측면(205, 207)과 LED 어셈블리(129)의 절곡부(129b)에 실장된 LED(127)를 얼라인하지 않아도 됨으로써, LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(127)와 도광판(200)의 미스얼라인에 의한 핫스팟이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 광손실 및 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치는 LED(127)의 개수를 줄임으로써 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있는 동시에, 재료비용 절감 및 방열(放熱)문제 그리고 소비전력 감소 등을 해결할 수 있다.
또한, LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(127)와 도광판(200)의 미스얼라인에 의한 핫스팟이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 광손실 및 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, 액정표시장치의 휘도 및 색균일을 향상시키게 된다.
아래 표(1)은 LED 어셈블리(129)와 도광판(200) 사이의 갭(gap)에 의한 휘도차를 측정한 시뮬레이션 결과이다.
Sample 1 Sample 2
광속 5.7237lumen 6.1746umen
휘도 100% 107.9%
시뮬레이션
Figure 112013007023875-pat00001
Figure 112013007023875-pat00002
여기서, Sample 1은 도광판과 LED 어셈블리를 별도로 형성할 경우, 도광판과 LED 어셈블리 사이에 0.1mm의 갭이 발생할 경우의 시뮬레이션 결과이며, Sample 2는 본 발명의 실시예에 따라 LED 어셈블리(129)와 도광판(200)을 일체형으로 형성함으로써 LED 어셈블리(129)와 도광판(200) 사이에 갭(gap)이 발생하지 않는 경우의 시뮬레이션 결과이다.
표(1)을 참조하면, Sample 1의 LED 어셈블리와 도광판 사이에 0.1mm의 갭이 형성될 경우 Sample 2의 LED 어셈블리(129)와 도광판(200) 사이에 갭이 형성되지 않는 경우에 비해 백라이트 유닛(도 2의 120)의 휘도가 더욱 향상되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예와 같이 LED 어셈블리(129)와 도광판(200)을 일체형으로 형성함으로써, LED 어셈블리(129)와 도광판(200)의 미스얼라인에 의해 갭이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 광손실 및 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 백라이트 유닛(도 2의 120)의 휘도가 향상되며, 이를 통해 최종적으로 액정표시장치의 전체적인 휘도 또한 향상시키게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리(129)의 LED(127)는 사용시간에 따라 온도가 급격히 상승되고, 이러한 온도상승은 휘도변화를 수반하는 특징을 갖는다. 따라서, LED(127)를 백라이트 유닛(도 2의 120)의 광원으로 사용할 경우에 가장 중요시되어야 할 사항 중 하나가 LED(127)의 온도상승에 따른 방열(放熱)설계이다.
여기서, LED(127)의 방열설계가 구비되지 않을 경우, 사용중에 LED(127)의 온도가 점차 상승하게 되며, 이에 따른 휘도변화는 결국 화질을 저하시키는 원인으로 작용하게 된다. 또한, LED(127)의 수명이 단축되는 문제점을 야기하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, LED 어셈블리(129)는 다수개의 LED(127)와, 다수개의 LED(127)가 일정 간격 이격하여 표면실장기술(surface mount technology : SMT)에 의해 장착되는 PCB(128)를 포함한다.
다수의 LED(127)는 PCB(128) 상에 형성된 전원배선(미도시)을 통해 각각 직렬로 연결되어 전원을 공급받는다.
여기서, PCB(128)는 금속배선(미도시)이 형성된 전원배선층(128b), 제 1 및 제 2 절연층(128a, 128c)으로 이루어지며, 제 1 절연층(128a) 하부에는 금속기판(128d)이 구비된다.
여기서, 금속기판(128d)은 전원배선층(128b)과 제 1 및 제 2 절연층(128a, 128c) 그리고 다른 구성부들을 그 상층으로 실장시켜 지지하고, 다수의 LED(127)로부터 발생되는 열을 저면측으로 방출시키는 역할을 한다.　
이러한 금속기판(128d) 또한 길이방향의 양측 끝단 영역이 LED(127)가 실장되는 방향의 내측으로 절곡되어 구성된다.
이러한 금속기판(128d)은 절곡 가능하며 열전도율이 높은 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 금속으로 형성되거나, 열전달물질이 도포되어 열방출 기능을 향상시킬 수 있다.
금속기판(128d)의 상부에 도전성 물질이 패터닝되어 형성되는 다수의 금속배선(미도시)들을 포함하는 전원배선층(128b)이 형성되어 있으며, 금속기판(128d)과 전원배선층(128b) 사이에는 제 1 절연층(128a)이 위치하여 금속기판(128d)과 다수의 금속배선(미도시) 사이를 전기적으로 절연시킨다.
그리고, 전원배선층(128b) 상부로 형성되는 제 2 절연층(128c)은 전원배선층(128b)을 보호하는 역할을 하며, 이러한 제 2 절연층(128c)은 광을 반사시킬 수 있는 화이트(white) 물질로 이루어져, 절연기능뿐만 아니라 반사기능을 포함할 수 있다.
이러한 PCB(128) 상에 다수의 LED(127)가 일정간격 이격하여 직렬 배열되고, PCB(128) 상의 전원배선층(128b)의 금속배선(미도시)과 LED(127)의 한쌍의 양극 및 음극리드(미도시)가 전기적으로 연결되어, LED(127)는 발광하게 된다.
이러한 본 발명의 LED 어셈블리(129)는 금속기판(128d)을 통해 LED(127)로부터 발생되는 고온의 열을 효과적으로 LED 어셈블리(129)의 외부로 방출되도록 할 수 있어, LED(127)의 온도 상승에 의한 휘도변화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 화질이 저하되는 문제점을 방지할 수 있으며, LED(127)의 수명이 단축되는 문제점 또한 방지할 수 있다.
한편, 도 5a ~ 5b를 참조하여 LED 어셈블리와 도광판을 일체형으로 형성하는 과정에 대해서 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리 일체형 도광판을 형성하는 과정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리(129) 일체형 도광판(200)은 금형(160)을 제작하여 사출성형을 통해 형성할 수 있다.
즉, 도 5a에 도시한 바와 같이 길이방향의 양측 끝단 영역이 절곡부(129b)가 형성된 LED 어셈블리(129)의 전방으로 금형(160)을 위치시킨 후, 금형(160)의 주입구(161)를 통해 금형(160) 내부로 투명수지(170)를 주입시킨다.
이때, 금형(160)은 도광판(도 3의 200)의 제 1 측면(도 3의 203)과 제 2 및 제 3 측면(도 3의 205, 207)에 대응되는 일 가장자리가 제거된 형태로, 제거된 일 가장자리에 LED 어셈블리(129)가 위치하게 되는 것이다. 그리고, 도광판(도 3의 200)의 제 4 측면(도 3의 209)에 대응하는 타측 가장자리에 주입구(161)가 형성되어 있다.
이때, 투명수지(170)는 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 이루어질 수 있다.
금형(160) 내부의 투명수지(170)의 충진이 완료되면 일정시간 동안 냉각시킨 뒤, 금형(160)을 제거함으로써 사출성형을 완료하게 된다.
따라서, 도 5b에 도시한 바와 같이 PCB(128) 상에 실장된 다수의 LED(127)가 도광판(200) 내부로 삽입된 형태의 LED 어셈블리(129) 일체형 도광판(200)을 완성하게 된다.
한편, 주입구(161)를 통해 주입되는 투명수지(170)의 사출온도는 주입구(161)에서 300℃이며, 금형(160) 내부로 충진되어 투명수지(170)의 LED 어셈블리(129) 측에서는 60℃ 그리고 주입구(161) 근처에서는 80℃를 갖게 된다.
따라서, 금형(160) 내부로 주입되는 투명수지(170)가 LED 어셈블리(129)와 직접 닿게 될 경우, 이의 사출온도는 260℃ 미만이 될 것이다.
여기서, LED 어셈블리(129)의 PCB(128) 상에 LED(127)를 실장하는 과정에서 LED 어셈블리(129)의 온도는 260℃까지 올라가게 되므로, 금형(160) 내부로 충진되는 어 LED 어셈블리(129)와 닿게 되는 투명수지(170)의 사출온도는 260℃ 미만이므로, 투명수지(170)의 사출온도에 의해 LED 어셈블리(129)는 아무런 영향을 받지 않게 된다.
즉, 금형(160)에 LED 어셈블리(129)를 부착하고 이의 금형(160) 내부로 투명수지(170)를 주입시켜도, 투명수지(170)의 사출온도에 의해 LED 어셈블리(129)는 아무런 영향을 받지 않으므로, LED 어셈블리(129) 일체형 도광판(200)을 형성할 수 있게 된다.
이러한 도광판(200) 사출성형은 안정된 품질로 대량생산을 할 수 있으며, 자동화도 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 LED 어셈블리(129)와 도광판(200)이 일체로 이루어짐에 따라, 도광판(200)의 제 2 및 제 3 측면(도 3의 205, 207)과 LED 어셈블리(129)의 절곡부(129b)에 실장된 LED(127)를 얼라인하지 않아도 됨으로써, LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(127)와 도광판(200)의 미스얼라인에 의한 핫스팟이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 광손실 및 휘도 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, 액정표시장치의 휘도 및 색균일을 향상시키게 된다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는 LED(127)의 개수를 줄임으로써 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있는 동시에, 재료비용 절감 및 방열(放熱)문제 그리고 소비전력 감소 등을 해결할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
127 : LED
128 : PCB
129 : LED 어셈블리(129b : 절곡부)
160 : 금형
161 : 주입구
170 : 투명수지

Claims (8)

  1. 액정패널과;
    상기 액정패널의 하부에 위치하며, 일측 가장자리의 모서리가 삭제되며, 상기 일측 가장자리의 내부에 삽입되는 다수의 LED와 상기 다수의 LED가 실장되며 상기 일측 가장자리와 밀착되는 PCB를 포함하는 LED 어셈블리 일체형 도광판
    을 포함하며,
    상기 일측 가장자리는 제 1 측면과 상기 제 1 측면의 길이방향의 양측 모서리가 모따기 형상으로 삭제되어 제 2 및 제 3 측면으로 이루어지며, 상기 LED 어셈블리는 길이방향의 양측 끝단 영역이 상기 제 2 및 제 3 측면과 대응되도록 절곡되며,
    상기 다수의 LED는 상기 제 1 측면과 상기 제 2 및 제 3 측면 내부로 삽입되며,
    상기 제 1 측면 내부로 삽입된 상기 다수의 LED는 제 1 간격을 가지며 이격되어 위치하며, 상기 제 2 및 제 3 측면 내부로 삽입된 상기 다수의 LED는 상기 제 1 측면 내부로 삽입된 상기 다수의 LED와 상기 제 1 간격을 가지며 이격되어 위치하며,
    상기 LED 어셈블리는 상기 PCB가 길이방향의 양측 끝단 영역이 상기 LED가 실장된 방향으로 절곡된 금속기판과, 상기 금속기판 상부로 순차적으로 제 1 절연층과, 전원배선층 그리고 제 2 절연층이 위치하며,
    상기 제 2 절연층은 화이트(white) 물질로 이루어지는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 어셈블리 일체형 도광판과 상기 액정패널 하부에는 광학시트가 개재되며, 상기 도광판의 하부에는 반사판이 위치하는 액정표시장치.
  6. 길이방향의 양측 끝단 영역이 다수의 LED가 실장되는 방향을 향해 절곡된 LED 어셈블리의 상기 다수의 LED가 위치하는 전방으로 금형을 부착하는 단계와;
    상기 금형 내부로 투명수지를 충진시키는 단계와;
    상기 충진이 완료된 후, 상기 투명수지를 냉각시키는 단계와;
    상기 금형을 제거하여, 상기 다수의 LED가 내부에 삽입되며, 일측 가장자리의 모서리가 삭제된 LED 어셈블리 일체형 도광판을 형성하는 단계
    를 포함하며, 상기 도광판은 상기 일측 가장자리가 제 1 측면과, 상기 제 1 측면의 길이방향의 양측 모서리가 삭제되어 제 2 및 제 3 측면을 이루며,
    상기 제 1 측면 내부로 삽입된 상기 다수의 LED는 제 1 간격을 가지며 이격되어 위치하며, 상기 제 2 및 제 3 측면 내부로 삽입된 상기 다수의 LED는 상기 제 1 측면 내부로 삽입된 상기 다수의 LED와 상기 제 1 간격을 가지며 이격되어 위치하며,
    상기 LED 어셈블리는 상기 LED가 실장되는 PCB를 포함하며, 상기 PCB는 길이방향의 양측 끝단 영역이 상기 LED가 실장된 방향으로 절곡된 금속기판과, 상기 금속기판 상부로 순차적으로 제 1 절연층과, 전원배선층 그리고 제 2 절연층이 위치하며,
    상기 제 2 절연층은 화이트(white) 물질로 이루어지는 LED 어셈블리 일체형 도광판 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명수지는 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)을 포함하는 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 이루어지는 LED 어셈블리 일체형 도광판 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명수지의 사출온도는 300℃로, 상기 LED 어셈블리와 맞닿는 상기 투명수지의 사출온도는 260℃ 미만인 LED 어셈블리 일체형 도광판 제조방법.
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