KR102554719B1 - 발광다이오드 어셈블리와 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

발광다이오드 어셈블리와 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 발광다이오드 어셈블리와 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, LED 어셈블리의 인쇄회로기판이 역사다리꼴 형상의 홈을 가지는 패턴부를 구비하여 LED 패키지의 수를 늘리지 않고 LED 패키지에서 출력되는 빛의 전달효율을 증가시켜 휘도를 향상시키는 효과를 갖는다.

Description

발광다이오드 어셈블리와 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치{LIGHT EMITTING DIODE ASSEMBLY AND BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME }
본 발명은 발광다이오드 어셈블리와 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, LED 패키지(PKG) 사이의 공간을 역사다리꼴 형상의 홈을 가지는 돌출된 패턴부를 적용하여 반사효율을 증가시킨 발광다이오드 어셈블리와 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치에 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 광학적 이방성(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 소비전력, 무게, 휘도 등에서 장점을 가지는 발광 다이오드(Light Emitting Diode:LED, 이하 LED라 함)를 많이 사용하고 있다.
이때, LED를 프레임에 실장한 LED 패키지를 인쇄회로기판(printed circuit board:PCB)에 일정간격 이격된 상태로 다수 개 실장함으로써 LED 어셈블리를 이룬다.
한편, 최근 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터는 물론 데스크톱 컴퓨터 모니터 및 벽걸이형 텔레비전 등 그 사용영역이 점차 넓어지고 있는 추세로, 경량, 박형 및 네로우 베젤(bezel)이면서 고휘도 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1a 및 도 1b는 LED 어셈블리에서 출력된 빛의 진행을 나타낸 도면이다
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, LED 패키지(11)를 통하여 출력된 빛의 일부는 도광판(Light Guide Plate:LGP)(20) 내부로 입사(①)되고, 입사되지 않은 일부의 빛은 도광판(20) 입광면에서 반사되어 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB)(13)에 의해 다시 반사되어 도광판(20) 내부로 재입사(②)되거나, 도광판(20) 내부로 직진하여 반입광부의 측면 반사판(Side Reflector)에 의해 다시 도광판(20) 밖으로 나와 인쇄회로기판(13) 상측에 의해 반사되어 도광판(20) 내부로 재입사(③)되는 리사이클링(Recycling) 과정을 거치게 된다.
이러한, ②, ③에 의한 리사이클링 과정을 통해 재입사되는 빛의 효율은 LED 패키지(11)로부터 도광판(20)의 입광면 또는 인쇄회로기판(11)과 도광판(20)의 입광면 사이에 거리(d)에 의해 빛의 전달효율이 감소하게 된다.
이때, LED 어셈블리(10)에 배치된 LED 패키지(11)의 수를 늘림으로써, 고휘도 액정표시장치를 구현할 수 있지만, LED 패키지(11) 사이의 이격 간격과 인쇄회로기판(13)의 길이가 정해져 있으므로, LED패키지(11)의 수를 늘리는 데는 한계가 있다.
또한, LED 패키지(11)의 수를 늘릴 경우 정해진 면적 내에서 LED 패키지(11)간의 이격 간격을 최소화하며 개수를 늘리는 것이므로, 다수의 LED 패키지(11)로부터 발생되는 전체 열이 증가되게 되는데, 이때 열이 제대로 배출되지 못하면 LED 패키지(11)에 열화현상이 발생되며 광 효율이 저하되고 LED 패키지(11)의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, LED 패키지의 수를 늘리지 않고, 역사다리꼴 형상의 홈을 가지는 돌출된 패턴부를 구비한 인쇄회로기판을 적용함으로써, 빛의 전달효율 감소를 최소화하여 휘도를 향상시킨 발광다이오드 어셈블리와 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 발광다이오드 어셈블리와 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치는 인쇄회로 기판과 상기 인쇄회로기판 전면에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED 패키지를 포함하며, 상기 인쇄회로기판은 베이스와 서로 이웃하는 상기 LED 패키지 사이에 돌출된 패턴부를 포함하고, 상기 돌출된 패턴부는 역사다리꼴 형상의 홈을 포함하는 LED 어셈블리를 제공한다.
또한, 상기 돌출된 패턴부의 상기 역사다리꼴 형상의 홈은 수평면과 경사면을 포함하고, 상기 경사면은 제 1 둔각을 가지는 제 1 경사면과 제 2 둔각을 가지는 제 2 경사면을 포함하며, 상기 제 1 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 단축 방향에 배치된 상하 경사면이고, 상기 제 2 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 장축 방향에 배치된 좌우 경사면을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1 둔각은 상기 제 2 둔각보다 작게 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제 1 둔각은 100°이고 상기 제 2 둔각은 140°로 이루어지는 질 수 있다.
또한, 상기 돌출된 패턴부의 상기 역사다리꼴 홈의 상부에 반사물질이 포함될 수 있다.
한편, 본 발명은 반사판과 상기 반사판 상에 안착되는 도광판과 상기 도광판의 일측을 따라서 배열되는 LED 어셈블리 상기 도광판 상부에 안착되며, 형광물질을 포함하는 다수의 광학시트를 포함하며, 상기 LED 어셈블리는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 전면에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED 패키지를 포함하며, 상기 인쇄회로기판은 베이스와 서로 이웃하는 상기 LED 패키지 사이에 돌출된 패턴부를 포함하고, 상기 돌출된 패턴부는 역사다리꼴 형상의 홈을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
또한, 상기 돌출된 패턴부의 상기 역사다리꼴 형상의 홈은 수평면과 경사면을 포함하고, 상기 경사면은 제 1 둔각을 가지는 제 1 경사면과 제 2 둔각을 가지는 제 2 경사면을 포함하며, 상기 제 1 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 단축 방향에 배치된 상하 경사면이고, 상기 제 2 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 장축 방향에 배치된 좌우 경사면을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1 둔각은 상기 제 2 둔각보다 작게 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제 1 둔각은 100°이고 상기 제 2 둔각은 140°로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 돌출된 패턴부의 상기 역사다리꼴 홈의 상부에 반사물질이 포함될 수 있다.
한편, 본 발명은 영상을 표시하는 액정패널과 상기 액정패널 하부에 위치하는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은 반사판과, 상기 반사판 상에 안착되는 도광판과, 상기 도광판의 일측을 따라서 배열되는 LED 어셈블리, 상기 도광판 상부에 안착되며, 형광물질을 포함하는 다수의 광학시트를 포함하며, 상기 LED 어셈블리는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 전면에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED 패키지를 포함하며, 상기 인쇄회로기판은 베이스와 서로 이웃하는 상기 LED 패키지 사이에 돌출된 패턴부를 포함하고, 상기 돌출된 패턴부는 역사다리꼴 형상의 홈을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
또한, 상기 돌출된 패턴부의 상기 역사다리꼴 형상의 홈은 수평면과 경사면을 포함하고, 상기 경사면은 제 1 둔각을 가지는 제 1 경사면과 제 2 둔각을 가지는 제 2 경사면을 포함하며, 상기 제 1 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 단축 방향에 배치된 상하 경사면이고, 상기 제 2 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 장축 방향에 배치된 좌우 경사면을 가질 수 있다.
또한, 상기 제 1 둔각은 상기 제 2 둔각보다 작게 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제 1 둔각은 100°이고 상기 제 2 둔각은 140°로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 돌출된 패턴부의 상부에 반사물질이 포함될 수 있다.
본 발명은, LED 어셈블리의 인쇄회로기판이 역사다리꼴 형상의 홈을 가지는 돌출된 패턴부를 구비하여 LED 패키지의 수를 늘리지 않고 LED 패키지에서 출력되는 빛의 전달효율을 증가시켜 휘도를 향상시키는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 LED 어셈블리에서 출력된 빛의 진행을 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따른 LED 어셈블리 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 발명에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.
도 2c는 도 2b의 A 단면과 B 단면을 설명하기 위해 참조되는 단면도이다.
도 3는 본 발명에 따른 LED 어셈블리의 빛의 진행을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4a 는 제 1 경사면의 제 1 둔각의 변화에 따른 도광판에 입사되는 총 광속을 나타낸 도면이다.
도 4b 는 제 2 경사면의 제 2 둔각의 변화에 따른 도광판에 입사되는 총 광속을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 LED 어셈블리가 적용된 백라이트 유닛 및 액정표시장치의 분해사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명에 따른 LED 어셈블리 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 도시된 바와 같이, LED 어셈블리(100)는 다수개의 LED 패키지(110)와, 다수개의 LED 패키지(110)가 일정 간격 이격하여 실장되는 인쇄회로기판(130)을 포함한다.
그리고 도면상에 나타나지는 않았지만, LED 어셈블리(100)의 온/오프(on/off)를 제어하는 LED 구동회로(미도시)가 탑재되며, LED구동회로(미도시)는 통상 커버버툼(미도시)의 배면으로 밀착되어 액정표시장치의 전체적인 사이즈를 최소화하게 된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판(130)은 LED패키지(110)가 실장되는 영역(138)과 LED 패키지가 실장되지 않는 영역(139)으로 이루어진다.
도 2b는 본 발명에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인쇄회로기판(130)은 베이스(135)와 돌출된 패턴부(133)로 이루어지며, 돌출된 패턴부(133)는 LED 패키지(도2a의 110)가 실장되는 영역(138)과 비교하여 돌출되어 있으며, 돌출된 패턴부(133)의 상면부(133b)는 역사다리꼴 형상의 홈을 가지는 것이 특징이다.
이에 대해 좀 더 자세히 살펴보면, 돌출된 패턴부(133)는 일정 간격 이격하여 배치된 LED 패키지(도2a의 110) 사이에서 LED 패키지(도2a의 110)의 측면과 나란하게 배치된 좌우측면(133a)과 그 외의 상하측면(133c) 및 도광판(도1a의 20)의 입광부와 대면하는 상면부(133b)로 이루어진다.
여기서, 돌출된 패턴부(133)의 상면부(133b)에는 역사다리꼴의 홈이 형성되어 있으며, 역사다리꼴의 홈은 수평면(133b3)과 경사면(133b1,2)을 포함한다.
또한, 경사면(133b1,2)은 제 1 둔각(R1)을 가지는 제 1 경사면(133b1)과 제 2 둔각(R2)을 가지는 제 2 경사면(133b2)으로 이루어져 있다.
도 2c는 도 2b의 A 단면과 B 단면을 설명하기 위해 참조되는 단면도이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, A 단면에 도시된 제 1 경사면(133b1)은 돌출된 패턴부(133)의 상면부(도2b의 133b)에 형성되어 있으며, 역사다리꼴의 홈의 단축 방향의 상하 경사면으로, 수평면(133b3)과 제 1 경사면(133b1)은 제 1 둔각(R1)을 갖는다.
여기서, 제 1 둔각(R1)은 100°의 각을 이루는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
B 단면에 도시된 제 2 경사면(133b2)은 돌출된 패턴부(133)의 상면부(도2b의 133b)에 형성되어 있으며, 역사다리꼴의 홈의 장축 방향의 좌우 경사면으로, 수평면(133b3)과 제 2 경사면(133b2)은 제 2 둔각(R2)을 갖는다.
여기서, 제 2 둔각(R2)은 140°의 각을 이루는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 수평면(133b3)을 기준으로 경사면(133b1,2)의 높이(h)는 0.3mm인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 본 발명의 인쇄회로기판(도2b의 130)의 돌출된 패턴부(133)에 형성된 역사다리꼴의 홈의 제 1 경사면(133b1)과 제 2 경사면(133b2)은 서로 다른 각도를 가지는 것이 특징이다.
제 1 둔각(R1)과 제 2 둔각(R2)의 각도에 따른 반사효율은 후술하기로 한다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 반사효율을 더 높이기 위하여 역사다리꼴의 홈의 상부에 반사 물질이 코팅될 수도 있다.
도 3는 본 발명에 따른 LED 어셈블리의 빛의 진행을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, LED 어셈블리(100)와 그 전방에 배치된 도광판(200)이 나타나 있다.
여기서, LED 어셈블리(100)는 다수개의 LED 패키지(110)와, 다수개의 LED 패키지(110)가 일정 간격 이격하여 실장되는 인쇄회로기판(130)을 포함한다.
특히, 본 발명의 인쇄회로기판(130)은 베이스(135)와 돌출된 패턴부(133)로 이루어지며, 돌출된 패턴부(133)의 상면부(도2b의 133b)는 역사다리꼴 형상의 홈을 가지는 것이 특징이다.
여기서, LED 패키지(110)를 통하여 출력된 빛의 일부는 도광판(200) 내부로 입사(①)되고, 입사되지 않은 일부의 빛은 도광판(200)의 입광면(200a)에서 반사되어 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB)(130)에 의해 다시 반사되어 도광판(200) 내부로 재입사(②)되거나, 도광판(200) 내부로 직진하여 반입광부(200b)의 측면 반사판(Side Reflector)(미도시)에 의해 다시 도광판(200) 밖으로 나와 인쇄회로기판(130) 상측에 의해 반사되어 도광판(200) 내부로 재입사(③)되는 리사이클링(Recycling) 과정을 거치게 된다.
따라서, 도광판(200)으로부터 반사되는 빛은 본 발명의 인쇄회로기판(130)의 돌출된 패턴부(133)에 의하여 도광판(200)으로부터 반사되는 빛이 LED 패키지(110)의 측면에 충돌하여 광이 손실되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 돌출된 패턴부(133)에 의하여 인쇄회로기판(130)과 도광판(200)의 입광부(200a)사이의 거리(d)를 축소하여 빛의 전달과정에서의 손실을 최소화 할 수 있다.
특히, 돌출된 패턴부(133)의 상부에 역사다리꼴의 홈을 형성하여 도광판(200)으로부터 반사되는 빛을 효율적으로 재반사시킴으로써, 리사이클링(Recycling) 과정에 의한 빛의 전달 효율을 향상시킬 수 있다.
결국, 본 발명의 LED 어셈블리(100)에 적용된 인쇄회로기판(130)에 의하여 빛의 손실을 최소화하고 빛의 전달 효율을 향상시켜 백라이트 유닛 및 액정표시장치의 휘도를 증가시킬 수 있다.
도 4a 는 제 1 경사면의 제 1 둔각의 변화에 따른 도광판에 입사되는 총 광속을 나타낸 도면이다
도 4b 는 제 2 경사면의 제 2 둔각의 변화에 따른 도광판에 입사되는 총 광속을 나타낸 도면이다
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 돌출된 패턴부(133)의 상면부(도2b의 133b)에 형성된 역사다리꼴의 홈은 수평면(133b3)과 경사면(133b1,2)을 포함하고, 경사면(133b1,2)은 제 1 둔각(R1)을 가지는 제 1 경사면(133b1)과 제 2 둔각(R2)을 가지는 제 2 경사면(133b1)을 포함하고 있다.
제 1 경사면(133b1)은 돌출된 패턴부(133)의 상면부(도2b의 133b)에 형성된 역사다리꼴의 홈의 단축 방향에 형성된 상하 경사면(133b1)이고, 제 2 경사면(133b2)은 돌출된 패턴부(133)의 상면부(133b)에 형성된 역사다리꼴의 홈의 장축 방향에 형성된 좌우 경사면(133b2)이다.
또한, 수평면(133b3)을 기준으로 경사면(133b1,2)의 높이(h)는 0.3mm인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 돌출된 패턴부(133)가 없는 경우에 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속을 100으로 보았을 때, 돌출된 패턴부(133)의 상면부(도2b의 133b)에 형성된 역사다리꼴 형상의 홈의 제 1 경사면(133b1)이 가지는 제 1 둔각(R1)과 제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 2 둔각(R2)의 변화에 따른 도광판 (도3의 200)내부로 입사하는 총 광속에 대하여 자세히 살펴본다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 경사면(133b1)이 가지는 제 1둔각(R1)이 100°인 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.62이다.
제 1 경사면(133b1)이 가지는 제 1둔각(R1)이 110°일 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.59로 나타난다.
제 1 경사면(133b1)이 가지는 제 1둔각(R1)이 120°일 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.61로 나타난다.
제 1 경사면(133b1)이 가지는 제 1둔각(R1)이 130°일 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.57로 나타난다.
제 1 경사면(133b1)이 가지는 제 1둔각(R1)이 140°일 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.45로 나타난다.
제 1 경사면(133b1)이 가지는 제 1둔각(R1)이 150°일 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.33로 나타난다.
제 1 경사면(133b1)이 가지는 제 1둔각(R1)이 160°일 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.10로 나타난다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 2 둔각(R2)이 100°일 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 101.96로 나타난다.
제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 2 둔각(R2)이 110°인 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.01로 나타난다.
제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 2 둔각(R2)이 120°인 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.24로 나타난다.
제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 2 둔각(R2)이 130°인 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.50로 나타난다.
제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 2 둔각(R2)이 140°인 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.58로 나타난다.
제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 2 둔각(R2)이 150°인 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.49로 나타난다.
제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 2 둔각(R2)이 160°인 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 102.39로 나타난다.
이와 같이, 제 1 경사면(133b1)이 가지는 제 1 둔각(R1)이 100°인 경우와 제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 2 둔각(R2)이 140°인 경우 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속이 최대치를 나타내고 있다.
따라서, 제 1 경사면(133b1)과 제 2 경사면(133b2) 모두 각도(R1, R2)에 따라 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속이 변화된다.
특히, 제 1 경사면(133b1)과 제 2 경사면(133b2) 의 각도(R1, R2)의 변화에 따른 도광판 내부로 입사하는 총 광속의 증감은 동일하지 않다.
따라서, 인쇄회로기판(도3의 130)의 돌출된 패턴부(133)에 역사다리꼴 형상의 홈을 형성할 때, 제 1 경사면(133b1)이 가지는 제 1 둔각(R1)을 100°로 형성하고 제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 2 둔각(R2)을 140°로 형성할 경우, 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속은 105.2 로 LED 패키지(도3의 110)의 수를 증가시키지 않고 인쇄회로기판의 돌출된 패턴부(133)를 통하여 도광판(도3의 200) 내부로 입사하는 총 광속을 증가시켜 휘도를 향상시킬 수 있다.
제 1 경사면(133b1)과 제 2 경사면(133b2)이 가지는 제 1 둔각(R1)과 제 2 둔각(R2)은 LED 패키지(도3의 110)의 수, 돌출된 패턴부(133)의 단축과 장축의 크기 및 높이, 도광판(도3의 200)과의 거리 등에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
도 5는 본 발명의 LED 어셈블리가 적용된 백라이트 유닛 및 액정표시장치의 분해사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치(299)는 액정패널(210)과 백라이트 유닛(BU), 그리고 서포트메인(230), 커버버툼(250), 탑커버(240)로 구성된다.
먼저 액정패널(210)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(212, 214)을 포함한다.
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 않았지만 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(212)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(214)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 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(210)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 같은 연결부재(216)를 매개로 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(217)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(230) 측면 내지는 커버버툼(250)의 배면으로 젖혀 밀착된다.
아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 액정패널(210)의 두 기판(212, 214)과 액정층의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 배향막이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 양 기판(212, 214)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성된다.
이때, 제 1 및 제 2 기판(212, 214)의 외면으로는 각각 편광판(미도시)이 부착된다.
이러한 액정패널(210)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에는 빛을 공급하는 백라이트 유닛(BU)이 구비된다.　　　
백라이트 유닛(BU)은 서포트메인(230)의 적어도 일 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(100)와, 백색 또는 은색의 반사판(225)과, 이러한 반사판(225) 상에 안착되는 도광판(200) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(221)를 포함한다.
앞서 말한 LED 어셈블리(100)는 백라이트 유닛(BU)의 광원으로서, 도광판(200)의 입광면과 대면하도록 도광판(200)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(100)는 다수개의 LED 패키지(110)와, 다수개의 LED 패키지(110)가 일정 간격 이격하여 장착되는 인쇄회로기판(130)을 포함한다.　　　
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리(100)는 LED 패키지(110)가 실장되는 영역(도2b의 138)과 LED 패키지(110)가 실장되지 않는 영역(도2b의 139)을 포함하고, LED 패키지(110)가 실장 않는 영역에는 돌출된 패턴부(도2b의 133)로 이루어진다.
또한, 본 발명의 인쇄회로기판(130)은 베이스(도2b의 135)와 돌출된 패턴부(도2b의 133)로 이루어지며, 돌출된 패턴부(도2b의 133)는 LED 패키지가 실장되는 영역(도2b의 138)과 비교하여 돌출되어 있으며, 돌출된 패턴부(도2b의 133)의 상면부(도2b의 133b)는 역사다리꼴 형상의 홈을 가지는 것이 특징이다.
이에 대해 도 2를 함께 참조하여 좀 더 자세히 살펴보면, 돌출된 패턴부(133)는 일정 간격 이격하여 배치된 LED 패키지(110) 사이에서 LED 패키지(110)의 측면과 나란하게 배치된 좌우측면(133a)과 그 외의 상하측면(133c) 및 도광판(200)의 입광부(도3의 200a)와 대면하는 상면부(133b)로 이루어진다.
여기서, 돌출된 패턴부(133)의 상면부(133b)에는 역사다리꼴의 홈이 형성되어 있으며, 역사다리꼴의 홈은 수평면(133b3)과 경사면(133b1,2)을 포함하고, 경사면(133b1,2)은 제 1 둔각(R1)을 가지는 제 1 경사면(133b1)과 제 2 둔각(R2)을 가지는 제 2 경사면(133b2)으로 이루어져 있다.
여기서, 제 1 경사면(133b1)은 돌출된 패턴부(133)의 상면부(133b)에 형성된 역사다리꼴의 홈의 단축 방향에 형성된 경사면(133b1)이고 수평면(133b3)과 제 1 경사면(133b1)은 제 1 둔각(R1)을 갖는다.
여기서, 제 1 둔각(R1)은 100°의 각을 이루는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제 2 경사면(133b2)은 돌출된 패턴부(133)의 상면부(133b)에 형성된 역사다리꼴의 홈의 장축 방향에 형성된 경사면(133b2)이고 수평면(133b3)과 제 2 경사면(133b2)은 제 2 둔각(R2)을 갖는다.
여기서, 제 2 둔각(R2)은 140°의 각을 이루는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 수평면(133b3)을 기준으로 경사면(133b1,2)의 높이(h)는 0.3mm인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 본 발명의 인쇄회로기판(130)의 돌출된 패턴부(133)에 형성된 역사다리꼴의 홈의 제 1 경사면(133b1)과 제 2 경사면(133b2)은 서로 다른 각도를 가지는 것이 특징이다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 반사효율을 더 높이기 위하여 역사다리꼴의 홈의 상부에 반사 물질이 코팅될 수도 있다.
다수의 LED 패키지(110)로부터 출사되는 빛이 입사되는 도광판(200)은 LED 패키지(110)로부터 입사된 빛이 여러 번의 전반사에 의해 도광판(200) 내를 진행하면서 도광판(200)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(210)에 면광원을 제공한다.
이에 대해 좀 더 자세히 살펴보면, 본 발명은 LED 패키지(110)를 통하여 출력된 빛의 일부는 도광판(200) 내부로 입사(도3의 ①)되고, 입사되지 않은 일부의 빛은 도광판(200) 입광면에서 반사되어 인쇄회로기판(130)에 의해 다시 반사되어 도광판(200) 내부로 재입사(도3의 ②)되거나, 도광판(200) 내부로 직진하여 반입광부의 측면 반사판(미도시)에 의해 다시 도광판(200) 밖으로 나와 인쇄회로기판(130) 상측에 의해 반사되어 도광판(200) 내부로 재입사(도3의 ③)되는 리사이클링(Recycling) 과정을 거치게 된다.
따라서, 도광판(200)으로부터 반사되는 빛은 본 발명의 인쇄회로기판(130)의 돌출된 패턴부(133)에 의하여 도광판(200)으로부터 반사되는 빛이 LED 패키지(110)의 측면에 충돌하여 광이 손실되는 것을 방지하고, 돌출된 패턴부(133)에 의하여 인쇄회로기판(130)과 도광판(200)의 입광부 사이의 거리(도3의 d)를 축소하여 빛의 전달과정에서의 손실을 최소화 할 수 있고, 돌출된 패턴부(133)의 상부에 역사다리꼴의 홈을 형성하여 도광판(200)으로부터 반사되는 빛을 효율적으로 재반사시킴으로써, 리사이클링(Recycling) 과정에 의한 빛의 전달 효율을 향상시켜 백라이트 유닛(BU)의 휘도를 향상시킬수 있다.
그리고, 도광판(200) 상부의 다수의 광학시트(221)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 도광판(200)을 통과한 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(210)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.
이러한 액정패널(210)과 백라이트 유닛(BU)은 탑커버(240)와 서포트메인(230) 그리고 커버버툼(250)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(240)는 액정패널(210)의 상면 가장자리 및 측면을 덮도록 구성한다.　
여기서, 탑커버(240)는 액정패널(210)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(240)의 전면을 개구하여 액정패널(210)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.　
또한, 액정패널(210) 및 백라이트 유닛(BU)이 안착하여 액정표시장치 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(250)은 수평면과 이의 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부로 이루어진다.
그리고, 이러한 커버버툼(250) 상에 안착되며 액정패널(210) 및 백라이트 유닛(BU)의 가장자리를 두르는 일 가장자리가 개구된 사각의 테 형상의 서포트메인(230)이 탑커버(240)와 커버버툼(250)과 결합된다.
이때, 탑커버(240)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(230)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(250)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 LED 어셈블리(100) 와 백라이트 유닛(BU) 및 액정표시장치(299)는 LED 어셈블리(100)의 인쇄회로기판(130)에 돌출된 패턴부(133)를 형성하여, 리사이클링(Recycling) 과정에 의한 빛의 전달 효율을 향상시켜 LED어셈블리(100)와 백라이트 유닛(BU) 및 액정표시장치(299)의 휘도를 향상시킬수 있다
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: LED 어셈블리 110: LED 패키지
130: 인쇄회로기판 138: LED 패키지가 실장되는 영역
139: LED 패키지가 실장되지 않는 영역

Claims (16)

  1. 인쇄회로기판과;
    상기 인쇄회로기판 전면에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED 패키지를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판은 베이스와 서로 이웃하는 상기 LED 패키지 사이에 배치된 패턴부를 포함하고, 상기 패턴부는 역사다리꼴 형상의 홈을 포함하며,
    상기 패턴부의 상기 역사다리꼴 형상의 홈은 수평면과 경사면을 포함하고,
    상기 경사면은 제 1 둔각을 가지는 제 1 경사면과 제 2 둔각을 가지는 제 2 경사면을 포함하며,
    상기 제 1 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 단축 방향에 배치된 상하 경사면이고, 상기 제 2 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 장축 방향에 배치된 좌우 경사면인 LED 어셈블리.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 둔각은 상기 제 2 둔각보다 작은 LED 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 둔각은 100°이고 상기 제 2 둔각은 140°로 이루어지는
    LED 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 패턴부의 상기 역사다리꼴 홈의 상부에 반사물질이 포함된
    LED 어셈블리.
  6. 반사판과;
    상기 반사판 상에 안착되는 도광판과;
    상기 도광판의 일측을 따라서 배열되는 LED 어셈블리;
    상기 도광판 상부에 안착되며, 형광물질을 포함하는 다수의 광학시트
    를 포함하며,
    상기 LED 어셈블리는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 전면에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED 패키지를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판은 베이스와 서로 이웃하는 상기 LED 패키지 사이에 배치된 패턴부를 포함하고, 상기 패턴부는 역사다리꼴 형상의 홈을 포함하며,
    상기 패턴부의 상기 역사다리꼴 형상의 홈은 수평면과 경사면을 포함하고,
    상기 경사면은 제 1 둔각을 가지는 제 1 경사면과 제 2 둔각을 가지는 제 2 경사면을 포함하며,
    상기 제 1 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 단축 방향에 배치된 상하 경사면이고, 상기 제 2 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 장축 방향에 배치된 좌우 경사면인 백라이트 유닛.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 둔각은 상기 제 2 둔각보다 작은 백라이트 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 둔각은 100°이고 상기 제 2 둔각은 140°로 이루어지는
    백라이트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 패턴부의 상기 역사다리꼴 홈의 상부에 반사물질이 포함된
    백라이트 유닛.
  11. 영상을 표시하는 액정패널과;
    상기 액정패널 하부에 위치하는 백라이트 유닛
    을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은
    반사판과,
    상기 반사판 상에 안착되는 도광판과,
    상기 도광판의 일측을 따라서 배열되는 LED 어셈블리,
    상기 도광판 상부에 안착되며, 형광물질을 포함하는 다수의 광학시트를 포함하며,
    상기 LED 어셈블리는
    인쇄회로기판과,
    상기 인쇄회로기판 전면에 서로 이격되어 일렬로 배치되는 다수의 LED 패키지를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판은 베이스와 서로 이웃하는 상기 LED 패키지 사이에 배치된 패턴부를 포함하고, 상기 패턴부는 역사다리꼴 형상의 홈을 포함하며,
    상기 패턴부의 상기 역사다리꼴 형상의 홈은 수평면과 경사면을 포함하고,
    상기 경사면은 제 1 둔각을 가지는 제 1 경사면과 제 2 둔각을 가지는 제 2 경사면을 포함하며,
    상기 제 1 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 단축 방향에 배치된 상하 경사면이고, 상기 제 2 경사면은 상기 역사다리꼴 형상의 홈의 장축 방향에 배치된 좌우 경사면인 액정표시장치.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 둔각은 상기 제 2 둔각보다 작은 액정표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 둔각은 100°이고 상기 제 2 둔각은 140°로 이루어지는 액정표시장치
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 패턴부의 상부에 반사물질이 포함된 액정표시장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴부는 상기 인쇄회로기판의 상기 베이스로부터 돌출된 LED 어셈블리.

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