KR20070118887A - 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시소자 - Google Patents

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KR20070118887A
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Abstract

본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로서, 액정 패널에 광을 공급하는 발광램프와 발광램프의 구동 회로를 FPCB(Flexible Prindted Circuit board) 상에 장착하여 상기 FPCB를 커버보텀과 함께 동시에 조립하여 램프 하우징의 역할까지 함께 함으로써 램프 하우징과 도광판 사이의 틈을 줄이고 공정 또한 단축시켜 고효율의 액정표시소자를 제공하는 것을 특징으로 한다.
LED, FPCB, 램프 하우징, 커버보텀

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시소자{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THEREOF}
도 1은 일반적인 액정표시소자를 나타낸 개략적인 분해 사시도.
도 2는 종래의 백라이트 유닛을 나타낸 측면 사시도.
도 3은 도 2의 I-I'에 따라 절단하였을 때의 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 측면 사시도.
도 5는 도 4의 II-II'에 따라 절단하였을 때의 단면도.
도 6은 백라이트 유닛을 조립하는 과정의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
111, 211 : 발광램프 112, 212 : 발광램프 구동 회로 배선 FPCB
113, 213 : 도광판 115, 215 : 커버보텀
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로서, 액정 패널에 광을 공급하는 발광램프와 발광램프의 구동 회로를 FPCB(Flexible Prindted Circuit Board) 상에 장착하여 상기 FPCB를 커버보텀(Cover Bottom)과 함께 동시에 조립하여 램프 하우 징(Lamp Housing)의 역할까지 하게 한 것으로써 램프 하우징과 도광판 사이의 틈을 줄이고 공정 또한 단축시키는 것을 특징으로 한다.
근래 정보 통신 분야의 급속한 발전으로 각종 정보를 표시해 주는 디스플레이 장치의 중요도가 갈수록 높아지고 있는 가운데, 기존의 표시 장치 중의 하나인 (Cathode Ray Tube)로는 일정한 한계가 있어 최신의 추세인 경량화, 박형화에 부응할 수 없었다. 이에, 평판 디스플레이로서 액정표시소자(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 장치(PDP : Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescence Display) 등이 개발되어 기대에 부응하고 있으며 이에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다.
이 표시 장치 중 액정표시소자는 경량화, 박형화, 저전력 등의 장점을 가진 표시 장치로서, 노트북 컴퓨터 등의 디스플레이 장치뿐만 아니라 데스크탑 컴퓨터 및 대형 TV 등에 적용되어 광범위하게 사용되고 있으며 이에 대한 수요는 계속하여 증가하고 있다.
일반적으로 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device)는 액정 패널(Liquid Crystal Display Panel) 이외에, 상기 액정 패널을 구동시키는 구동부 및 상기 액정 패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 포함하여 구성된다. 이는 액정표시소자는 자체 발광이 되지 않아 액정 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 장치인 백라이트 유닛이 필요하기 때문이다.
액정표시소자의 광원으로 사용되는 백라이트 유닛은 발광램프로서 주로 CCFL(Cold Cathode Fluorescence Lamp), LED(Light Emitting Diode), EL(Electro Luminescence), HCFL(Hot Cathode Fluorescence Lamp) 등이 사용되어 왔다. 그러나 LED(Light Emitting Diode)가 휴대폰 및 PDF 등을 포함한 LCD에 넓게 사용되어지고 있으며 점차 대형 액정 패널의 광원으로 사용이 확대되고 있는 추세이다. 이는 LED의 경우 전력 소모량은 적은 반면에 수명이 길고 인버터 등의 별도의 부가장치가 필요 없어 박형화가 가능할 뿐만 아니라 색 재현성 또한 높다는 점에 기인한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시소자에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정표시소자를 나타낸 개략적인 분해 사시도이다.
도 1에 나타낸 것과 같이 액정표시소자(1)는 두 기판 사이에 액정이 충진되어 액정의 배향에 따라 화상을 구현하는 액정 패널(2)과 상기 액정 패널(2)에 광을 공급하는 백라이트 유닛(10)으로 구성된다. 상기 액정 패널의 아래 쪽에 백라이트 유닛이 위치하며 액정 패널에는 액정 패널에 전기적 신호를 인가하기 위한 구동회로가 필요한데, 이는 TCP(Tape Carrier Package : 11)에 의하여 전기적으로 접속되어 구동 회로들이 실장되어 있다. 상기 액정 패널(2)은 상부 기판 및 하부 기판으로 구성되는데, 하부기판은 박막 트랜지스터 기판으로서, 복수의 화소에 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 외부로부터 화상 신호를 화소내에 형성된 화소 전극에 인가한다. 또한, 상기 상부기판 및 하부기판 사이에는 액정층이 형성되어 입력되는 화상신호에 따라 투과되는 광을 조절함으로써 원하는 화상을 구현한다. 액정은 광학적 이방성을 가진 물질로서 전기신호가 인가되면 배향이 달라져 빛의 투과량이 변화되어 화상을 표시하게 된다.
도 1에 도시한 백라이트 유닛(10)은 측면에 발광램프가 설치된 에지형 백라이트 유닛이다. 이러한 백라이트 유닛은 발광램프(4)와 광학 시트(9)로 구성되며, 광학 시트는 반사판(3), 도광판(5), 확산 시트(6), 프리즘 시트(7) 및 보호 시트(8)를 포함하여 이루어져 있다. 발광램프에서 나온 빛은 액정 패널의 하면에 설치된 도광판(5)를 통해 액정 패널에 도달하며 도광판과 액정 패널 사이의 광학 시트를 통해 광의 효율을 높일 수 있다.
도 2는 발광램프로서 LED 램프를 이용한 종래의 백라이트 유닛을 나타낸 측면 사시도이고, 도 3은 I-I'에 따라 절단하였을 때를 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛은 빛을 발생시키는 발광램프(111)와; 상기 발광램프를 구동하는 회로 배선 FPCB(Flexible Printed Circuit Board : 112)과; 발광램프로부터 입사하는 빛을 액정 패널에 제공하는 도광판(113)과; 상기 도광판과 발광램프와 상기 FPCB를 고정하고 지지하는 커버보텀(Cover Bottom : 115)을 포함하는 것이 일반적이다. 상기 도광판의 하면에 위치하여 도광판에 입사된 빛을 액정 패널이 존재하는 쪽으로 반사시켜 주는 반사판과(114), 상기 도광판의 상부에 위치하여 액정 패널 쪽으로 출사하는 빛을 조절하는 광학 시트(117)와, 발광램프의 효율을 높이기 위해 발광램프와 커버보텀 사이에 광 반사층을 추가로 포함하여 구성할 수도 있다.
광반사층(116)은 커버보텀(115)에 광반사 필름을 부착하는 방법으로 이루어지는 것이 보통이며, 도광판과 일정 부분 겹치게 형성된다. 발광램프에서 나온 빛이 곧바로 도광판의 정면 방향으로 출사할 경우 핫 스팟(Hot Spot) 현상이 일어나기 때문에 광반사 필름을 장착하는 방법 등으로 광반사층을 형성해 준다. 따라서 발광램프를 나온 빛은 광반사층에 의해 재반사가 일어나고 도광판을 따라 진행하다가 액정 패널 쪽으로 출사하게 된다.
이와 같은 백라이트 유닛은 발광램프(111)와 그와 연결된 발광램프 구동 회로 배선 FPCB(112)와 각각 장착되어 부착 작업이 복잡해지고 공정 시간이 길어져 단가 상승의 요인이 된다. 또한 광반사층과 발광램프, 상기 FPCB 등의 부착 작업의 난이로 인해 광반사층(116)과 도광판(113) 사이에 틈이 생기기가 쉬워 액정 패널에 핫 스팟과 같은 빛샘 현상이 발생하는 원인이 된다. 그리고 발광램프(111)와 도광판(113) 사이는 최대한 밀착하여야 되나, 체결 과정에서 틈이 생길 수 있으며 이 또한 핫 스팟의 원인이 될 수 있다.
상기와 같이 기존의 액정표시소자는 빛샘 현상과 같은 문제점이 있으며 조립과 체결 과정이 복잡하고 공정 시간이 길어져 단가 상승 등의 요인이 된다.
본 발명은 발광램프 구동 회로 배선 FPCB를 구부려 커버보텀에 삽입함으로써 조립을 간소화하고 제조 비용을 낮추며, 상기 반사층과 도광판 사이, 상기 발광램프와 도광판 사이의 틈을 줄여 핫 스팟을 방지하여 효율이 높은 액정표시소자를 제 공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시소자는 액정 패널과 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하여 구성되며, 상기 백라이트 유닛은, 상기 액정 패널에 광을 공급하기 위한 한 개의 이상의 발광램프와 상기 발광램프의 일측에 구비된 홈이 형성된 도광판과; 일측에 개구부를 가지며 개구부에 대응하는 위치에 상기 발광램프와 상기 도광판이 구비되고, 양끝단이 도광판 일단의 상면과 하면에 일정부분 연장되어 상기 도광판의 홈에 장착된 발광램프 구동회로 FPCB(Flexible Printed Circuit Board); 및 상기 FPCB의 배면을 감싸도록 일측이 개방된 형태으로 형성되며 상기 도광판의 상면 쪽 일단이 FPCB의 배면에 일정부분 연장되어 장착되고 도광판 하면 쪽 일단은 FPCB보다 일정부분 길게 연장되어 도광판의 배면의 가장자리를 덮는 커버보텀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 백라이트 유닛을 포함한 액정표시소자를 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 측면 사시도이고, 도 5은 II-II'에 따라 절단하였을 때를 나타낸 단면도이다.
도 4와 5에 따르면, 발광램프(211)는 발광램프 구동 회로 FPCB(212) 상에 연결되어 장착되고, 상기 FPCB는 상기 발광램프와 도광판의 일단을 둘러싸고 있다. 즉, FPCB는 ㄷ자 또는 C자형의 형태로 일측에 개부부를 가지며 개구부가 있는 쪽에 대응하여 발광램프와 도광판이 존재하게 된다. 이때 FPCB는 램프를 감싸고 그 양단은 도광판의 상단과 하단에 일정부분 연장되어 겹쳐지게 된다. 기존의 발명에서의 램프 하우징(Lamp Housing)은 단순히 램프를 보호하는 것뿐만 아니라 그 내부가 반사 특성이 좋은 물질로 이루어져 발광램프(211)에서 나온 여러 방향으로 산란된 빛을 도광판(213) 방향으로 나가도록 모아주기 위해 장착하는 것인데, 본 발명은 상기 FPCB(212)가 구부러진 형태로 램프를 감쌈으로써 램프 하우징으로서도 동시에 작용하게 된다. 또한 기존의 발명은 발광램프 주변에 별도의 광반사층을 장착하여 광 효율을 높였으나 본 발명에서는 별도의 광반사층이 따로 장착하는 과정을 없애고 FPCB만으로 광반사층을 대신하였으며, 이 경우 FPCB(212)를 광반사층이 있던 곳까지 길게 구부려서 장착이 가능할 수 있다.
이 때 발광램프(211)는 여러 가지 램프를 사용할 수 있을 것이다. 특히, LED(Light Emitting Diode) 램프의 경우 박형화가 가능하고 전력 소모량이 적을 뿐더러 색 재현성 또한 높아 최근 점차 사용이 확대되고 있는 추세이므로 본 발명의 발광램프로서 바람직하다고 볼 수 있다. LED 램프의 경우 램프 구동 회로를 쉽게 FPCB로서 제작할 수 있고, 두께 또한 얇아 초박형의 액정표시소자에 적합하다. 그러나, 다른 발광램프도 초박형으로 제작이 가능하고 FPCB로서 램프 구동 회로를 만들 수 있다면 본 발명과 같은 형태로 제작이 가능하므로 본 발명을 적용할 수 있을 것이다.
상기한 도면 4와 도면 5은 백라이트 유닛의 일측면만을 나타낸 것이지만 발광램프(211)는 양측면에 설치될 수도 있을 것이다. 다시 말해서 도광판으로 광을 입사하는 발광램프(211)는 도광판(213)의 일측면 또는 양측면에 위치할 수도 있으며, 양 측면에 램프 하우징을 겸한 상기 FPCB가 장착될 수 있다는 의미이다.
도 6은 백라이트 유닛을 조립하는 과정의 일부를 개략적으로 도시한 단면도로 이를 참조하여 종래 기술과 비교하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 백라이트 유닛을 조립하는 과정은 일측에 개구부가 형성된 커버보텀(215)을 발광램프(211)과 발광램프가 장착된 FPCB(212)와 도광판(213)에 끼워 넣는 과정을 포함한다. 이때 본 발명에서 사용되는 FPCB는 구부림이 가능한 형태의 PCB(212)이므로 탄성이 있으며 구부렸을 때 원래의 모양으로 돌아가려는 힘, 즉 복원력을 받는다. 따라서 도 6에서와 같이 구부리게 되면 다시 1자 형태로 돌아가려는 힘(Fa, Fb, Fc)을 받으며, 특히 FPCB의 구부려지는 가운데 부분은 발광램프(211)와 도광판(213) 쪽으로 복원력(Fa)이 생기게 된다.
이러한 형태로 커버보텀(215)을 도광판(213) 쪽으로 끼워 조립하게 되면 당해 복원력에 의해 발광램프(211)는 도광판(213)과 최대한 밀착하게 되고, FPCB는 일측에 개구부를 구비한 형태의 모양이 된다. 따라서 발광램프와 도광판 사이의 틈이 줄어들어 인한 핫 스팟이 줄어드는 효과가 있다.
본 발명에서의 커버보텀(211)은 일측에 개구부가 있는 형태로, 도광판과 FPCB를 끼워 지지하고 고정할 수 있게 함이 바람직하다. 커버보텀은 도 4나 도 5처럼 모서리를 ㄷ자형처럼 구부러질 수도 있으나, C자 형처럼 완만하게 형성할 수도 있으며, 개구부를 가진 형태로 도광판과 FPCB를 끼워 고정할 수 있는 형태라면 다른 형태 또한 가능할 것이다. 개구부가 있는 커버보텀의 개구부 쪽을 벌리는 경우 벌어지는 방향과 반대 방향으로 복원력(Fd)이 작용하는데, 커버보텀(215)과 도광판(213)의 사이에 위치하는 FPCB(212)는 안쪽 방향으로의 커버보텀의 힘(Fd) 때문에 도광판(213)과 밀착하게 된다. 결국 도광판(213)과 상기 FPCB(212)의 틈이 줄어들어 핫 스팟이 줄어드는 효과가 있다.
본 발명에서는 특히 개구부 쪽이 좁아지는 형태로 커버보텀을 형성함이 바람직하다. 개구부 쪽이 좁게 되면 도광판을 그 사이에 끼울 경우 별도의 부착 장치 없이도 도광판의 고정이 쉽게 가능할 수 있다. 즉, 개구부가 좁아지는 형태의 커버보텀의 상하면은 커버보텀이 벌려질 경우 도광판이 있는 안쪽 방향으로 더 큰 힘(Fd)을 받기 때문에 도광판을 더욱 단단하게 고정할 수 있다. 따라서 FPCB(212)는 안쪽 방향으로의 커버보텀의 힘(Fd) 때문에 좀더 도광판(213)과 밀착하게 된다. 결국 도광판(213)과 상기 FPCB(212)의 틈이 줄어들어 핫 스팟이 줄어드는 효과가 증대될 수 있다.
상기 도면에서는 커버보텀을 ㄷ자 형태로 만든 후 도광판 하부쪽에 안쪽으로 구부러진 부분을 두어 개구부를 좁게 만들었으나, 다른 형태로도 커버보텀을 만들 수 있으며, 개구부 또한 완만하게 경사지게 하여 좁게 만든다든지 하는 등의 여러 가지 방법으로 형성이 가능할 것이다.
본 발명은 상기한 FPCB(212)의 도광판(213)과 접하는 면 쪽에 도광판에서 나온 빛의 광 이용 효율을 높이기 위한 처리를 하는 것을 포함한다. 일례로, 발광램프에서 나온 빛은 여러 방향으로 나오나 도광판 쪽으로 가지 않는 빛을 재반사시켜 결과적으로 도광판쪽으로 빛을 진행시키기 위해 광반사용 도료를 입히거나 광반사 필름을 장착하는 등의 처리를 할 수 있다. 이러한 처리는 다양한 방법이 가능할 것이다.
또한 본 발명에 의하면 상기 FPCB의 위치는 도광판의 일측을 일정 구간 덮을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.(도 5 참조) 즉, 램프(211)와 액정 패널 쪽으로 빛이 나가는 구간 사이의 간격(D)이 일정 구간 이상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 구간이 짧으면, 발광램프(211)에서 나온 빛이 곧바로 액정 패널 쪽으로 나가는 빛샘 현상이 생길 수 있으며 이는 핫 스팟의 원인이 될 수도 있으므로, 이러한 빛샘 현상이 나타나지 않을 정도의 구간을 확보하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 구간은 도광판이나 램프 등에 따라 다양하게 달라질 수 있을 것이다.
상기한 FPCB(211)와 도광판(213), 커버보텀(215) 등을 이용하여 백라이트 유닛를 만드는 방법은 기존의 발명과 같이 별도의 광반사층을 제작하여 부착하는 공정이 생략되므로 더 간단하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 구조에만 한정되는 것은 아니다. 상술한 구조는 본 발명을 설명하기 위한 하나의 예에 불과한 것이다. 따라서, 본 발명의 권리의 범위는 상술한 상세한 설명에 의해 정의되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 정의되어야만 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 액정표시소자와 그 제조 방법액정표시소자의 빛샘을 줄이는 효과가 있으며 만드는 공정을 단순화할 수 있어 공정 시간이 줄어들고 생산 단가를 낮출 수 있어 좀더 양질의 액정표시소자를 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 액정 패널과,
    상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하여 구성되며,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 액정 패널에 광을 공급하기 위한 한 개의 이상의 발광램프와;
    상기 발광램프의 일측에 구비된 홈이 형성된 도광판;
    일측에 개구부를 가지며 개구부에 대응하는 위치에 상기 발광램프와 상기 도광판이 구비되고, 양끝단이 도광판 일단의 상면과 하면에 일정부분 연장되어 상기 도광판의 홈에 장착된 발광램프 구동회로 FPCB; 및
    상기 FPCB의 배면을 감싸도록 일측이 개방된 형태으로 형성되며 상기 도광판의 상면 쪽 일단이 FPCB의 배면에 일정부분 연장되어 장착되고 도광판 하면 쪽 일단은 FPCB보다 일정부분 길게 연장되어 도광판의 배면의 가장자리를 덮는 커버보텀을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광램프는 LED 램프인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광램프는 도광판의 일측면 또는 양측면에 위치하는 것을 특징으로 하 는 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 FPCB는 커버보텀에 밀착되고 지지될 수 있도록 탄성이 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 FPCB는 도광판과 접하는 면 쪽에 광 효율을 높이기 위한 처리가 된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버보텀은 개구부 쪽이 좁아지는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판 하부에 설치되어 발광램프로부터 입사되는 광을 도광판으로 반사시키는 반사판; 및
    상기 도광판과 상기 액정 패널 사이에 배치되어 도광판으로부터 방출된 광을 확산시키고 집광시키는 광학 시트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학 시트는 상기 도광판의 상부에 확산 시트, 한 장 이상의 프리즘 시트, 보호 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  9. 한 개의 이상의 발광램프와;
    상기 발광램프의 일측에 구비된 도광판;
    일측이 개구부를 가지며 개구부에 대응하는 위치에 상기 발광램프와 상기 도광판이 구비되고, 양끝단이 도광판 일단의 상면과 하면에 일정부분 연장되어 장착된 발광램프 구동회로 FPCB; 및
    상기 FPCB의 배면을 감싸도록 일측이 개방된 형태으로 형성되며 상기 도광판의 상면 쪽 일단이 FPCB의 배면에 일정부분 연장되어 장착되고 도광판 하면 쪽 일단은 FPCB보다 일정부분 길게 연장되어 도광판의 배면의 가장자리를 덮는 커버보텀을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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