KR102108214B1 - 발광다이오드어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LED 어셈블리는, 지지층과, 상기 지지층의 상부에 서로 이격된 상태로 일렬로 배치되는 다수의 LED칩과, 형광체를 포함하며 상기 다수의 LED칩이 형성된 지지층의 전면에 형성되어 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 빛을 선광원으로 변환시키는 코팅층 및 상기 지지층의 하부 및 선택적으로 제거된 상기 지지층 영역에 구리로 형성되어 상기 다수의 LED칩과 접촉하는 전극패턴층을 포함한다.
이러한 LED 어셈블리를 적용함에 따라 도광판으로 입사되는 광 입광효율을 증가시킬 수 있으며 네로우 베젤 및 슬림 두께를 가지는 고해상도의 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.

Description

발광다이오드어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치{LIGHT EMITTING DIODE ASSEMBLY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 LED 어셈블리 및 그를 포함한 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 네로우(narrow) 베젤 및 슬림(slim) 두께를 가지는 액정표시장치를 구현할 수 있도록 하는 LED 어셈블리에 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(backlight) 유닛이 배치된다.
이러한, 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Type)과 측면형(Edge Type)으로 구분되는데, 직하형 방식의 백라이트 유닛은 광원을 액정패널 하부에 배치함으로써 광원으로부터 출사되는 빛을 직접적으로 액정패널에 공급하는 방식이고, 측면형 방식의 백라이트 유닛은 액정패널 하부에 도광판을 배치하고, 광원을 도광판의 적어도 일측면에 배치함으로써 도광판에서의 굴절 및 반사를 이용하여 광원으로부터 출사되는 빛을 간접적으로 액정패널에 공급하는 방식이다.
여기서, 백라이트 유닛의 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)나 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp:EEFL)와 같은 형광램프가 많이 사용되어 왔으나, 최근 액정표시장치의 박형화, 경량화 추세에 따라 소비전력, 무게, 휘도 등에서 장점을 가지는 발광 다이오드(Light Emitting Diode:LED)가 형광램프를 대체해 가고 있다.
도 1은 종래 액정표시장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 액정표시장치에 포함된 LED 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 액정표시장치(1)는, 제1 및 제2기판(12, 14)으로 구성되는 액정패널(10)과 이의 후방에 위치하는 백라이트 유닛(20)을 포함한다.
이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 탑커버(40)와 서포트메인(30) 그리고 커버버툼(50)을 통해 모듈화 되는데, 액정패널(10) 및 백라이트 유닛(20)의 가장자리를 사각테 형상의 서포트메인(30)이 두른 상태로 액정패널(10) 전면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(30)을 매개로 일체화된다.
액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판(12, 14)으로 구성된다.
상기 제1 및 제2기판(12, 14)의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 제1 및 제2편광판(19a, 19b)이 각각 부착된다.
백라이트 유닛(20)은 LED 어셈블리(29)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 반사판(25)과, 반사판(25) 상부에 위치하는 도광판(23)과 그리고 도광판(23)의 상부로 개재되는 다수의 광학시트들(21)을 포함한다.
여기서 LED 어셈블리(29)는, 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 LED(29a) 각각이 일정 간격(d)으로 이격되어 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB)(29b)에 장착됨으로써 이루어진다.
이때, 인쇄회로기판(29b)의 전면에 형성된 회로패턴(29b-1)과 다수의 LED(29a) 각각의 양측에 형성된 전극리드(29a-1)가 솔더(미도시)에 의해 전기적으로 연결되게 된다.
한편 다수의 LED(29a) 각각으로부터 출사된 빛은 도광판(23) 내부로 입사되어 균일한 빛으로 구현되기까지 광 믹싱(mixing)거리(l)를 필요로 한다.
상기 광 믹싱거리(l)는 다수의 LED(29a)가 서로 일정간격 이격되어 인쇄회로기판(29b) 상에 실장됨에 따라 각 LED(29a)로부터 출사된 빛이 중첩 및 혼합되어 균일해지기까지 필요한 거리이며, 이러한 광 믹싱거리(l) 내에서는 다수의 LED(29a)로부터 출사된 빛이 미치지 못하는 암부영역으로 인한 부분적인 얼룩현상인 핫스팟(hot spot) 현상이 발생되기 때문에 베젤에 해당되는 탑커버(40)가 광믹싱거리(l)까지 연장되어 형성되게 된다. 즉, 광 믹싱거리(l)는 베젤의 폭을 결정하는데 주요한 요소가 된다.
최근 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터는 물론 데스크톱 컴퓨터 모니터 및 벽걸이형 텔레비전 등 그 사용영역이 점차 넓어지고 있는 추세로, 넓은 디스플레이 면적을 가지면서도 베젤(bezel)의 폭은 좁은 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 상기 광 믹싱거리(ㅣ)로 인해 네로우 베젤 및 슬림 두께를 구현하기가 힘든 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전면 전체에서 빛을 출사할 수 있는 바 형태의 LED 어셈블리를 제공하는데 있다.
그리고 본 발명의 다른 목적은 공정을 단순화하며 공정비용을 절감시킬 수 있는 LED 어셈블리를 제작하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 네로우 베젤 및 슬림 두께를 가지는 고해상도의 액정표시장치를 제공하는데 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 어셈블리는, 지지층과; 상기 지지층의 상부에 서로 이격된 상태로 일렬로 배치되는 다수의 LED칩과; 형광체를 포함하며 상기 다수의 LED칩이 형성된 지지층의 전면에 형성되어 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 빛을 선광원으로 변환시키는 코팅층 및 상기 지지층의 하부 및 선택적으로 제거된 상기 지지층 영역에 구리로 형성되어 상기 다수의 LED칩과 접촉하는 전극패턴층을 포함한다.
이때, 상기 다수의 LED칩 각각은 제1 및 제2전극패드를 포함하고, 상기 전극패턴층은 상기 다수의 LED칩 각각의 제1 및 제2전극패드와 직접 접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 LED칩은 독립적인 전압이 인가되는 복수의 스트링으로 세분화되고, 상기 복수의 스트링은 스트링별로 선택적으로 발광되는 스캔 구동을 하거나 또는 스트링별로 서로 상이한 휘도의 빛을 출사하는 로컬디밍 구동을 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 코팅층의 전면에 실리콘수지 또는 에폭시수지를 코팅하여 형성한 보호층이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극패턴층의 배면 일 가장자리에 연결되어 연장 형성되는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 연결부는 메탈 인쇄회로기판(Metal Printed Circuit Board), FR-4(Flame Retardant type-4) 인쇄회로기판, 세라믹(Ceramic) 인쇄회로기판 및 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board:FPCB) 중 하나에 해당되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 LED 어셈블리를 포함하는 액정표시장치는, 반사판과, 상기 반사판 위에 형성된 도광판과, 상기 도광판의 적어도 일 측면에 위치하는 LED 어셈블리와, 상기 도광판 위에 형성되는 다수의 광학시트들을 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛의 상부에 위치되는 화상을 표시하는 액정패널을 포함하고, 상기 LED 어셈블리는 지지층과, 상기 지지층의 상부에 서로 이격된 상태로 일렬로 배치되는 다수의 LED칩과, 형광체를 포함하며 상기 다수의 LED칩이 형성된 지지층의 전면에 형성되어 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 빛을 선광원으로 변환시키는 코팅층 및 상기 지지층의 하부 및 선택적으로 제거된 상기 지지층 영역에 구리로 형성되어 상기 다수의 LED칩과 접촉하는 전극패턴층을 포함한다.
상기 전극패턴층의 배면 일 가장자리에 연결되어 연장 형성되는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연결부는 메탈 인쇄회로기판(Metal Printed Circuit Board), FR-4(Flame Retardant type-4) 인쇄회로기판, 세라믹(Ceramic) 인쇄회로기판 및 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board:FPCB) 중 하나에 해당되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 연결부는 상기 LED 어셈블리의 배면과 상기 반사판 일부를 감싸도록 수직 밴딩되어 ㄴ자 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 LED칩 각각은 제1 및 제2전극패드를 포함하고, 상기 전극패턴층은 상기 다수의 LED칩 각각의 제1 및 제2전극패드와 직접 접촉하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 백라이트 유닛의 가장자리를 둘러 감싸는 수직부와, 상기 수직부에 수직하게 연결되며 상기 다수의 광학시트들의 전면 가장자리를 덮는 수평부로 이루어지는 서포트 메인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수의 광학시트들의 일단은 상기 LED 어셈블리를 덮도록 연장되며, 상기 다수의 광학시트들의 일단 상부로는 빛샘현상을 방지하는 불투명 테이프가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 다수의 LED와 인쇄회로기판을 일체화시킴으로써 LED칩 간의 이격거리를 좁히며 보다 많은 LED칩을 실장할 수 있게 된다. 이에 따라, 빛의 출사량을 증가시켜 고해상도의 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.
또한, LED칩 간의 이격거리를 좁힘에 따라 이격거리에 따른 광믹싱거리를 최소화하며, 이를 통해 네로우 베젤 및 슬림 두께를 가지는 액정표시장치를 제작할 수 있게 된다.
또한, LED 어셈블리를 하나의 제조공정을 통해 제조할 수 있어 공정을 단순화하며 공정비용을 절감할 수 있게 된다.
이때, 종래 다수의 LED를 실장하기 위해 적용하던 인쇄회로기판을 LED칩 구동을 위한 구동부와의 연결을 위해 최소한 부분으로 적용함으로써 부품비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은 종래 액정표시장치의 단면도.
도 2는 도 1의 액정표시장치에 포함된 LED 어셈블리를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치에 대한 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 단면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 어셈블리의 단면도.
도 6은 도 5에서 전극패턴층이 형성되기 전의 모습을 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 어셈블리의 배면도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 LED 어셈블리의 배면도.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치의 일부 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치에 대한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 액정표시장치(100)는, 액정패널(110)과, 백라이트 유닛(120), 그리고 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 모듈화하기 위한 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.
액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판(112, 114)으로 구성된다.
여기서, 도면상에 도시하지는 않았지만, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제1기판(112) 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소 전극과 일대일 대응 연결된다.
그리고, 상부기판 또는 컬러기판이라 불리는 제2기판(114) 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter)와, 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix), 그리고 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다. 여기서, 상기 투명 공통전극은 제1기판(112)에 형성될 수도 있다.
그리고, 제1 및 제2기판(112, 114)의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 제1 및 제2편광판(119a, 119b)이 각각 부착된다.
또한, 이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나 테이프케리어패키지(Tape Carrier Package:TCP) 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 커버버툼(150) 배면으로 적절하게 젖혀 밀착될 수 있다.
이에 상술한 구조의 액정패널(110)은, 상기 인쇄회로기판(117)을 통해 전달되는 게이트구동회로의 온 또는 오프 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터 구동회로의 신호전압이 데이터라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.
이러한 액정패널(110)의 배면에는, 투과율의 차이를 화상으로 표시할 수 있도록 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
백라이트 유닛(120)은 서포트메인(130)의 가장자리를 따라 배치되는 LED 어셈블리(160)와, 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되며 광원과 적어도 일 측면이 서로 마주보도록 배치되는 도광판(123) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트들(121)을 포함한다.
여기서, LED 어셈블리(160)는 종래 다수의 LED(도 1의 29a)와 인쇄회로기판(도 1의 29b)을 일체화하여 형성한 것으로, 바 형태를 가지며 선광원으로 작용함으로써 전면 전체에서 빛을 발산하는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 어셈블리(160)는 실질적으로 빛을 출사하는 다수의 LED칩(162)을 포함하는 LED부(160a)와, LED부(160a)의 배면 일 가장자리에 연결되어 연장되며 LED부(160a)를 구동하기 위한 구동부(미도시)와 연결되는 연결부(169)로 구성된다. 상기 LED 어셈블리(160)의 각 구성에 대해서는 차후에 상세히 설명한다.
한편, LED 어셈블리(160)의 연결부(169)는 LED부(160a)의 배면과 반사판(125) 일부를 감싸도록 수직 밴딩됨으로써 L자 형상을 가질 수 있다.
상기 연결부(169)는 다수의 LED칩(162)의 발광을 제어하는 구동부(미도시)와 연결하기 위한 기판으로, 메탈 인쇄회로기판(Metal Printed Circuit Board), FR-4(Flame Retardant type-4) 인쇄회로기판, 세라믹(Ceramic) 인쇄회로기판 또는 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board:FPCB)에 해당될 수 있으나, 이 중 얇고 유연한 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board:FPCB)이 적용됨이 가장 바람직하다.
여기서, 본 발명에 따른 LED 어셈블리(160)는 동일한 면적에 있어서 종래 솔더를 위한 전극리드(도 1의 29a-1)를 필요로 하지 않으며 이를 통해 이격 간격(도 1의 d)을 좁힐 수 있기 때문에 종래 인쇄회로기판(도 1의 29b)에 실장하는 LED(도 1의 29a)보다 많은 수의 LED칩(162)을 장착할 수 있으며, 이에 따라 빛의 출사량을 증가시키며 도광판의 두께를 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 어셈블리(160)는 다수의 LED칩(162)뿐만 아니라 기판 전면에 형광체가 코팅되어 있어 기판 전면으로부터 빛이 출사되기 때문에 광 믹싱거리(L)를 최소화할 수 있게 한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 종래에는 다수의 LED(도 1의 29a)가 일정간격(도 1의 d) 이격된 상태로 인쇄회로기판(도 1의 29b)에 실장됨에 따라 다수의 LED(도 1의 29a) 각각으로부터 출사된 빛이 균일하게 혼합 및 중첩되기 위한 광 믹싱거리(l)를 필요로 하며 베젤의 폭을 줄이기 힘든 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 빛이 전면 전체에서 발산되는 LED 어셈블리(160)를 적용함에 따라 도광판(123)으로 입사되는 광 입광효율을 증가시키며 광 믹싱거리(L)를 최소화함으로써 베젤의 폭을 줄임과 동시에 도광판의 두께를 줄여 전체 액정표시장치의 두께를 줄일 수 있게 된다.
또한, 종래에는 다수의 LED(도 1의 29a)를 일정 간격 이격된 상태로 고정시키기 위해 인쇄회로기판(도 1의 29b)을 사용하였지만, 본 발명에서는 구동부(미도시)와의 연결을 위한 연결부(169)에 한해 기판을 적용하여 국소부분에만 적용함에 따라 부품비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
한편 LED 어셈블리(160)의 LED부(160a)는 반사판(125) 상부로 부착된 접착패드(170)를 통해 위치가 고정될 수 있다. 이에 따라 LED부(160a)에 포함된 다수의 LED칩(162)으로부터 출사된 광은 도광판(123)의 입광부를 통해 도광판(123) 내로 입사되고, 도광판(123)에서의 굴절 및 반사를 이용하여 간접적으로 액정패널(110)에 공급되게 된다.
한편 도시하지는 않았지만, LED 어셈블리(160)의 배면으로는 LED 어셈블리(160)로부터 발생되는 열을 보다 효율적으로 방출하기 위한 방열판이 구비될 수 있다. 이때, 방열판은 열전도성이 우수한 금속물질로 이루어지며, LED 어셈블리(160)와 마찬가지로 바 형상으로 이루어져 LED 어셈블리(160)와 서포트메인(130)의 사이에 위치될 수 있으며, 또는 LED 어셈블리(160)를 감싸도록 수직 절곡된 ㄴ자형일 수 있다.
반사판(125)은 사각판 형상으로 도광판(123)의 배면을 통과한 빛을 액정패널(110)쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.
도광판(123)은 LED부(160a)로부터 입사된 빛이 여러 번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
이러한 도광판(123)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴을 포함할 수 있다. 패턴은 도광판(123) 내부로 입사된 빛을 가이드하기 위하여 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(123)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성한다.
이와 같은 도광판(123)은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate: PMMA) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 폴리스틸렌(polystyren: PS)이 혼합된 폴리메타크릴스틸렌(polymethacrylstyrene: MS) 수지로 이루어질 수 있다.
이러한 도광판(123) 상부에 개재되는 다수의 광학시트들(121)은 도광판(123)에 의해 면광원으로 변환된 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사되도록 한다.
상기 다수의 광학시트들(121)은 광을 확산시키는 확산시트와, 광을 집광시키는 프리즘시트 그리고 프리즘시트를 보호하고 광을 확산시키는 보조역할을 하는 보호시트로 이루어질 수 있다.
이러한 다수의 광학시트들(121)의 일단은 본 발명에 따른 LED 어셈블리(160)를 덮도록 연장될 수 있다.
이때, 다수의 광학시트들(121)의 일단 상부, 즉 최상위 광학시트의 상부로는 불투명 테이프(180)가 구비될 수 있는데, 상기 테이프(180)는 액정패널(110)의 표시영역 이외의 영역으로 빛이 새지 못하도록 빛을 차단하는 역할을 한다.
전술한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 일체화 된다.
서포트메인(130)은 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 둘러 감싸며 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 구분한다.
탑커버(140)는 액정패널(110)의 전면 가장자리를 두르며 전면이 개구되도록 형성되어 액정패널(110)에서 구현되는 화상이 표시될 수 있도록 한다.
그리고, 백라이트 유닛(120)이 안착되어 액정표시장치(100) 전체 기구물의 기초가 되는 커버버툼(150)은 백라이트 유닛(120)이 안착되는 사각판 형상의 바닥부와, 바닥부에 수직하게 연결되며 서포트메인(130)의 측면을 감싸는 측면부로 이루어진다.
이에 따라, 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 가장자리가 사각테 형상인 서포트메인(130)으로 둘려진 상태로 액정패널(110) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(140) 그리고 백라이트 유닛(120) 배면을 덮는 커버버툼(150)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(130)을 매개로 일체화되어 모듈화된다.
이와 같이 모듈화됨에 따라, 백라이트 유닛(120)의 LED부(160a)로부터 출사된 빛은 도광판(123)의 입광부를 통해 도광판(123) 내로 입사된 후, 그 내부에서 액정패널(110)을 향해 굴절되며, 반사판(125)에 의해 반사된 빛과 함께 다수의 광학시트들(121)을 통과하는 동안 보다 균일한 고품위의 면광원으로 가공되어 액정패널(110)로 공급되게 된다.
여기서, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑 케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버라 일컬어지기도 한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 어셈블리의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 어셈블리의 배면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, LED 어셈블리(160)는 크게 실질적으로 빛을 출사하는 LED부(160a)와, LED부(160a)의 배면 일 가장자리에 연결되어 연장되며 LED부(160a)를 구동하기 위한 구동부(미도시)와 연결되는 연결부(169)로 구성된다.
여기서, LED부(160a)는 지지층(161)과, 이의 상부에 안착되는 다수의 LED칩(162), 형광체를 포함하여 다수의 LED칩(162)을 덮으며 형성되는 코팅층(163), 코팅층(163)을 보호하는 보호층(165) 그리고 지지층(161)의 하부에 형성되는 전극패턴층(167)으로 구성된다.
지지층(161)은 베이스기판에 해당되는 것으로, 유리(glass), 산화실리콘(SiO₂), 수정(quartz) 또는 사파이어(sapphire) 물질로 이루어질 수 있으나, 유리 물질(glass)로 이루어짐이 가장 바람직하다.
다수의 LED칩(162)은 지지층(161)의 상부에 일정 간격(D) 이격된 상태로 일렬로 배치되며, 각 LED칩(162)은 서로 다른 극성을 가지는 제1 및 제2전극패드(162a, 162b)를 구비한다.
코팅층(163)은 다수의 LED칩(162)이 구비된 지지층(161)의 전면에 형광체를 스프레이 코팅(spray coating)하여 형성한다.
상기 코팅층(163)은 점광원인 다수의 LED칩(162)이 형성된 지지층(161)의 전면에 형성됨으로써 다수의 점광원, 즉 다수의 LED칩(162)을 바 형태의 선광원으로 변환시키는 역할을 한다.
보호층(165)은 코팅층(163)이 형성된 지지층(161)의 전면에 실리콘(silicone)수지 또는 에폭시수지를 코팅한 후 경화시킴으로써 형성한다.
한편, 형광체가 함유된 실리콘수지나 에폭시수지를 코팅한 후 UV경화 또는 열경화시킴으로써 코팅층(163)과 보호층(165)이 하나의 층으로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 코팅층(163)은 스프레이 코팅에 의해 형성되는 것에 한정되지 않고, 형광체가 포함된 형광체시트(sheet)를 점착물질을 통해 다수의 LED칩(162) 상부로 부착함으로써 형성할 수도 있다.
전극패턴층(167)은 지지층(161)의 하부 및 선택적으로 제거된 지지층(161) 영역에 구리로 형성되어 다수의 LED칩(162)과 직접 접촉함으로써 다수의 LED칩(162) 간을 서로 연결한다.
이를 도 5을 참조하여 설명하면, 지지층(161)의 상부로 다수의 LED칩(162)과, 코팅층(163) 및 보호층(165)이 순차적으로 형성된 후, 다수의 LED칩(162)의 제1 및 제2전극패드(162a, 162b)에 대응되는 영역의 지지층(161)이 선택적으로 제거된다.
이후, 지지층(161)의 하부와 선택적으로 제거된 지지층(161) 영역에 전극패턴층(167)이 연속적으로 형성됨으로써 전극패턴층(167)은 다수의 LED칩(162) 각각에 형성된 제1 및 제2전극패드(162a, 162b)와 직접 접촉되며 외부 전원으로부터 공급되는 전기적 신호를 다수의 LED칩(162)으로 인가하는 역할을 한다.
이를 위한 전극패턴층(167)은 외부 전원의 양극 및 접지와 각각 연결되는 제1 및 제2배선패턴(167a, 167b) 그리고 다수의 LED칩(162)을 서로 연결하는 제3배선패턴(167c)을 포함한다.
여기서 다수의 LED칩(162)을 10개(162-1, 162-2, 162-3, 162-4, 162-5, 162-6, 162-7, 162-8, 162-9, 162-10)로 가정했을 때, LED칩 간의 연결을 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이 제1LED칩(162-1)의 제2전극패드(162b)는 제3배선패턴(167c)을 통해 제2LED칩(162-2)의 제1전극패드(162a)와 연결되고 제2LED칩(162-2)의 제2전극패드(162b)는 제3배선패턴(167c)을 통해 제3LED칩(162-3)의 제1전극패드(162a)와 연결되는데, 이와 같이 전극패턴층(167)의 제3배선패턴(167c)을 통한 서로 이웃한 전극패드끼리의 연결을 제10LED칩(162-10)까지 반복함으로써 제1 내지 제10LED칩(162-1, 162-2, 162-3, 162-4, 162-5, 162-6, 162-7, 162-8, 162-9, 162-10)이 서로 직렬 연결된다.
또한, 제1LED칩(162-1)의 제1전극패드(162a)는 제1배선패턴(167a)을 통해 외부 전원의 양극과 연결되고, 제10LED칩(162-10)의 제2전극패드(162b)는 제2배선패턴(167b)을 통해 접지와 연결됨으로써 외부로부터 동작전원을 인가 받게 된다. 이때, 제1LED칩(162-1)의 제1전극패드(162a)와 연결된 제1배선패턴(167a)과 제10LED칩(162-10)의 제2전극패드(162b)와 연결된 제2배선패턴(167b)은 연결부(169)를 통해 외부로부터 동작전원을 입력받는다.
연결부(169)는 다수의 LED칩(162)의 발광을 제어하는 구동부(미도시)와 연결하기 위한 기판으로, 전극패턴층(167)의 일 가장자리 일부와 연결되어 연장 형성된다.
상기 연결부(169)는 메탈 인쇄회로기판(Metal Printed Circuit Board), FR-4(Flame Retardant type-4) 인쇄회로기판, 세라믹(Ceramic) 인쇄회로기판 또는 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board:FPCB)에 해당될 수 있으나, 이 중 얇고 유연한 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board:FPCB)이 적용됨이 가장 바람직하다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 LED 어셈블리(160)는, 동일한 면적에 있어서 종래 솔더를 위한 전극리드를 필요로 하지 않으며 이를 통해 이격 간격을 좁힐 수 있기 때문에 종래 인쇄회로기판에 실장하는 LED보다 많은 수의 LED칩을 장착할 수 있으며, 다수의 LED칩(162)이 형성된 기판 전면에 형광체를 스프레이 코팅함으로써 기판 전면에서 빛이 출사되게 된다. 이에 따라 빛의 출사량을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 다수의 LED칩(162) 각각을 전극패턴층(167)을 통해 서로 직접 연결함에 따라 일반적인 LED에서 내부에 LED칩과 전극을 연결하기 위해 필요로 하는 와이어를 본 발명에서는 필요로 하지 않게 된다. 이를 통해, 와이어에 의한 쇼트 발생을 방지하며 외부 충격에 의해 와이어가 끊어짐에 따라 발생되던 불량을 방지할 수 있게 된다. 또한, 종래 다수의 LED를 인쇄회로기판에 실장하기 위한 솔더를 필요로 하지 않는다. 이를 통해 LED 어셈블리의 제조공정을 단순화하며 생산성 및 효율성을 증대시키고 공정비용을 절감시킬 수 있게 된다.
또한, 종래에는 다수의 LED(도 1의 29a)를 일정 간격 이격된 상태로 고정시키기 위해 인쇄회로기판(도 1의 29b)을 사용하였지만, 본 발명에서는 구동부(미도시)와의 연결을 위한 연결부(169)에 한해 인쇄회로기판을 적용하여 국소부분에만 적용함에 따라 부품비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 LED 어셈블리에 포함된 다수의 LED칩을 세분화할 수 있는데, 독립적인 전압이 인가되는 스트링(string) 형태로 구분지어 스트링별로 구동시킬 수도 있다. 이를 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 LED 어셈블리의 배면도로, 전극패턴층의 구조를 제외한 구조는 도 6과 동일하므로 동일 구성에 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 서로 이웃한 두 개의 LED칩을 연결하여 제1 내지 제5스트링(S1, S2, S3, S4, S5)으로 세분화할 수 있다.
여기서, 전극패턴층(267)은 제1 내지 제5스트링(S1, S2, S3, S4, S5) 각각을 외부 전원과 독립적으로 연결하기 위한 제1 내지 제5배선패턴(267a1, 267a2, 267a3, 267a4, 267a5), 공통접지와 연결하기 위한 제6배선패턴(267b) 그리고 제1 내지 제5스트링(S1, S2, S3, S4, S5) 각각에 포함된 LED칩을 서로 연결하기 위한 제7배선패턴(267c)을 포함한다.
이에 따라, 제1LED칩(162-1)과 제2LED칩(162-2)은 제7배선패턴(267c)을 통해 서로 연결되어 제1스트링(S1)을 형성하고, 제3LED칩(162-3)과 제4LED칩(162-4)은 제7배선패턴(267c)을 통해 서로 연결되어 제2스트링(S2)을 형성하고, 제5LED칩(162-5)과 제6LED칩(162-6)은 제7배선패턴(267c)을 통해 서로 연결되어 제3스트링(S3)을 형성하고, 제7LED칩(162-7)과 제8LED칩(162-8)은 제7배선패턴(267c)을 통해 서로 연결되어 제4스트링(S4)을 형성하고, 제9LED칩(162-9)과 제10LED칩(162-10)은 제7배선패턴(267c)을 통해 서로 연결되어 제5스트링(S5)을 형성한다.
이때, 제1스트링(S1)은 외부 전원의 양극 및 제1LED칩(162-1)의 제1전극패드(162a)를 연결하는 제1배선패턴(267a1)과 공통접지 및 제2LED칩(162-2)의 제2전극패드(162b)를 연결하는 제6배선패턴(267b)을 통해 동작전원을 인가받고, 제2스트링(S2)은 외부 전원의 양극 및 제3LED칩(162-3)의 제1전극패드(162a)를 연결하는 제2배선패턴(267a2)과 공통접지 및 제4LED칩(162-4)의 제2전극패드(162b)를 연결하는 제6배선패턴(267b)을 통해 동작전원을 인가받고, 제3스트링(S3)은 외부 전원의 양극 및 제5LED칩(162-5)의 제1전극패드(162a)를 연결하는 제3배선패턴(262a3)과 공통접지 및 제6LED칩(162-6)의 제2전극패드(162b)를 연결하는 제6배선패턴(267b)을 통해 동작전원을 인가받고, 제4스트링(S4)은 외부 전원의 양극 및 제7LED칩(162-7)의 제1전극패드(162a)를 연결하는 제4배선패턴(262a4)과 공통접지 및 제8LED칩(162-8)의 제2전극패드(162b)를 연결하는 제6배선패턴(267b)을 통해 동작전원을 인가받고, 제5스트링(S5)은 외부 전원의 양극 및 제9LED칩(162-9)의 제1전극패드(162a)를 연결하는 제5배선패턴(267a5)과 공통접지 및 제10LED칩(162-10)의 제2전극패드(162b)를 연결하는 제6배선패턴(267b)을 통해 동작전원을 인가받는다.
이와 같이, 본 발명에 따라 다수의 LED칩을 독립적인 전압이 인가되는 스트링 형태로 세분화한 LED 어셈블리를 적용함으로써 스트링별로 선택적으로 해당 스트링을 발광시키도록 하는 스캔 구동을 하는 액정표시장치를 구현하거나, 또는 스트링별로 서로 상이한 휘도의 빛을 출사하도록 하는 로컬디밍(local dimming) 구동을 하는 액정표시장치를 구현할 수도 있다.
여기서, 상기에서는 서로 이웃한 LED를 연결하여 스트링 형태로 세분화한 것을 본 발명에 따른 제2실시예로서 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 선택적으로 LED칩을 연결할 수도 있다. 일예로, 하나 건너 상호 교호로 두 개의 LED칩이 연결되도록 할 수도 있으며, LED칩을 병렬로 연결할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 LED 어셈블리를 적용함에 따라 발생될 수 있는 빛샘현상을 서포트메인의 형상을 변경 적용함으로써 방지할 수도 있다.
이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 8는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 액정표시장치의 일부 단면도이다. 이때, 도 4의 구조에서 테이프가 삭제되며 서포트메인의 형상이 변경된 것으로 설명의 편의를 위해 액정패널과 탑커버 및 커버버툼의 구성은 생략한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 서포트메인(230)은 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 둘러 감싸는 수직부(232)와, 수직부(232)에 수직하게 연결되며 다수의 광학시트들(121)의 전면 가장자리를 덮는 수평부(234)로 이루어진다.
이때, 서포트메인(230)의 수평부(234) 상부로 액정패널(도 4의 110)이 안착되게 되는데, 수평부(234)는 다수의 광학시트들(121)의 전면 가장자리를 두르며 LED 어셈블리(160)의 LED부(160a)로부터 출사된 빛이 다수의 광학시트들(121)을 통해 액정패널(도 4의 110)의 표시영역 이외의 영역으로 새지 못하도록 빛샘현상을 방지하는 역할을 한다.
즉, 서포트메인(230)의 수평부(234)는 액정패널(도 4의 110)과 백라이트 유닛(120)을 구분함과 동시에 액정패널(도 4의 110)의 표시영역 이외의 영역으로 빛이 새지 못하도록 빛샘을 방지하는 역할을 한다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
100: 액정표시장치 110: 액정패널
120: 백라이트 유닛 121: 다수의 광학시트들
123: 도광판 125: 반사판
130, 230: 서포트메인(232: 수직부, 234: 수평부)
160: LED 어셈블리 160a: LED부
161: 지지층 162: 다수의 LED칩
163: 코팅층 165: 보호층
167: 전극패턴층 169: 연결부

Claims (16)

  1. 지지층과;
    상기 지지층의 상부에 서로 이격된 상태로 일렬로 배치되고 제1전극패드 및 제2전극패드를 구비하며, 다수가 독립적인 전압이 인가되는 복수의 스트링으로 세분화되는 다수의 LED칩과;
    형광체를 포함하며 상기 다수의 LED칩이 형성된 지지층의 전면에 형성되어 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 빛을 선광원으로 변환시키는 코팅층; 및
    상기 지지층의 하부에 배치되며, 상기 지지층의 선택적으로 제거된 영역을 통해 상기 다수의 LED칩의 제1전극패드 및 제2전극패드와 직접 접속되는 전극패턴층;
    상기 전극패턴층의 하부에 배치되어 상기 복수의 스트링 각각을 외부전원과 독립적으로 연결하는 복수의 제1배선패턴;
    상기 전극패턴층의 하부에 배치되어 상기 복수의 스트링을 공통접지에 연결하는 제2배선패턴; 및
    상기 다수의 스트링 각각에 포함된 LED칩을 서로 연결하는 제3배선패턴을 포함하는 LED 어셈블리.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 스트링은 스트링별로 선택적으로 발광되는 스캔 구동을 하거나 또는 스트링별로 서로 상이한 휘도의 빛을 출사하는 로컬디밍 구동을 하는 것을 특징으로 하는 LED 어셈블리.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅층의 전면에 실리콘수지 또는 에폭시수지를 코팅하여 형성한 보호층이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 LED 어셈블리.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전극패턴층의 배면 일 가장자리에 연결되어 연장 형성되는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 연결부는
    메탈 인쇄회로기판(Metal Printed Circuit Board), FR-4(Flame Retardant type-4) 인쇄회로기판, 세라믹(Ceramic) 인쇄회로기판 및 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board:FPCB) 중 하나에 해당되는 것을 특징으로 하는 LED 어셈블리.
  7. 반사판과, 상기 반사판 위에 형성된 도광판과, 상기 도광판의 적어도 일 측면에 위치하는 LED 어셈블리와, 상기 도광판 위에 형성되는 다수의 광학시트들을 포함하는 백라이트 유닛 및
    상기 백라이트 유닛의 상부에 위치되는 화상을 표시하는 액정패널을 포함하고,
    상기 LED 어셈블리는
    지지층과, 상기 지지층의 상부에 서로 이격된 상태로 일렬로 배치되고 제1전극패드 및 제2전극패드를 구비하며 다수가 독립적인 전압이 인가되는 복수의 스트링으로 세분화되는 다수의 LED칩과, 형광체를 포함하며 상기 다수의 LED칩이 형성된 지지층의 전면에 형성되어 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 빛을 선광원으로 변환시키는 코팅층과, 상기 지지층의 하부에 배치되고 상기 지지층의 선택적으로 제거된 영역을 통해 상기 다수의 LED칩의 제1전극패드 및 제2전극패드와 직접 접속되는 전극패턴층과, 상기 전극패턴층의 하부에 배치되어 상기 복수의 스트링 각각을 외부전원과 독립적으로 연결하는 복수의 제1배선패턴과, 상기 전극패턴층의 하부에 배치되어 상기 복수의 스트링을 공통접지에 연결하는 제2배선패턴과, 상기 다수의 스트링 각각에 포함된 LED칩을 서로 연결하는 제3배선패턴을 포함하는 액정표시장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전극패턴층의 배면 일 가장자리에 연결되어 연장 형성되는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 연결부는
    메탈 인쇄회로기판(Metal Printed Circuit Board), FR-4(Flame Retardant type-4) 인쇄회로기판, 세라믹(Ceramic) 인쇄회로기판 및 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board:FPCB) 중 하나에 해당되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 연결부는
    상기 LED 어셈블리의 배면과 상기 반사판 일부를 감싸도록 수직 밴딩되어 ㄴ자 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 삭제
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛의 가장자리를 둘러 감싸는 수직부와, 상기 수직부에 수직하게 연결되며 상기 다수의 광학시트들의 전면 가장자리를 덮는 수평부로 이루어지는 서포트 메인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 다수의 광학시트들의 일단은 상기 LED 어셈블리를 덮도록 연장되며, 상기 다수의 광학시트들의 일단 상부로는 빛샘현상을 방지하는 불투명 테이프가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 9항에 있어서, 상기 연결부는 L자 형상으로 수직 밴딩되어 LED 어셈블리를 감싸는 액정표시장치.
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