KR20080038487A - 백라이트 유닛 및 이를 갖는 액정 표시 장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 이를 갖는 액정 표시 장치 Download PDF

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KR20080038487A
KR20080038487A KR1020060105430A KR20060105430A KR20080038487A KR 20080038487 A KR20080038487 A KR 20080038487A KR 1020060105430 A KR1020060105430 A KR 1020060105430A KR 20060105430 A KR20060105430 A KR 20060105430A KR 20080038487 A KR20080038487 A KR 20080038487A
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전효석
신동렬
곽용석
이철훈
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 발광 다이오드의 열 발산 효율을 높여 제품의 신뢰성을 향상시킨 액정 표시 장치에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 외부로부터 공급되는 전원을 공급받아 광을 발생하는 발광 다이오드와 상기 발광 다이오드가 실장 되며 상기 발광 다이오드를 구동하는 구동부가 형성된 구동기판과 상기 발광 다이오드에서 발생하는 열을 방출하는 방열 부재 그리고 상기 구동기판과 상기 방열 부재를 접착하는 접착층이 포함된 백라이트 유닛을 특징으로 한다.
방열판, 백라이트, LED, 접착층

Description

백라이트 유닛 및 이를 갖는 액정 표시 장치{BACK LIGHT UNIT AND LCD DEVICE WITH THE SAME}
도 1은 종래 액정 표시 장치의 일부 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 발췌한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 램프 유닛의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 램프 유닛의 Ι-Ι'선에 따른 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
1: 액정 표시 장치 3: 탑샤시
5: 컬러 필터 기판 7: 박막 트랜지스터기판
9: 액정 표시 패널 11: TCP
13: 드라이버 IC 15: PCB
17: 구동 회로부 19: 보호 시트
21: 프리즘 시트 23: 확산 시트
25, 125: 발광 다이오드 27, 127: 구동 기판
29, 129: 방열판 31: 도광판
33: 반사 시트 35: 백라이트 유닛
39: 램프 유닛 41: 접착층
100: 테이프
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드로부터 발생된 열을 효과적으로 발산시켜 제품의 신뢰성을 향상시킨 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 전계에 따라 액정 분자를 구동시켜 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널과, 액정 패널을 구동하는 구동 회로와, 액정 패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 구비한다.
백라이트 유닛의 광원으로는 원통형의 발광 램프인 냉음극관 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)가 일반적으로 사용되었으나, 최근에는 휴대폰 등에 이용되는 소형 액정 패널을 중심으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하, LED)가 주로 사용된다.
백라이트 유닛은 광을 생성하여 출광시키는 램프 유닛 및 출광된 광을 디스플레이 유닛 측으로 유도하는 도광판과 도광판 하부에 위치하는 반사시트와, 도광판에 의해 유도된 광을 확산하는 확산시트, 확산한 광을 집광하는 프리즘시트 등의 광학 시트류를 구비한다. 상기와 같이 구성된 백라이트 유닛은 몰드 프레임 내부에 수납되어 지지 되며, 액정 표시 패널로 광을 공급한다.
한편, 램프 유닛은 액정 표시 장치의 투과율이 7%에 불과하다는 단점 때문에 실제 보이는 밝기보다 훨씬 많은 빛을 발산해야 하고 이 때문에 많은 소비전력의 소모와 함께 엄청난 열을 발생하게 된다. 열은 발광 다이오드의 휘도와 수명에 악영향을 끼쳐 액정표시장치의 신뢰성을 떨어뜨리는 요인이 된다.
도 1을 참조하면, 이러한 열을 방출하기 위하여 종래에는 발광 다이오드(125)가 실장 되어 있는 구동 기판(127)과 방열판(129)을 테이프(100)를 사용해 접착했다. 그러나 이와 같은 종래의 테이프(100)를 사용하여 접착하면 구동 기판(127)과 방열판(129)과의 밀착이 어렵고 들뜸 현상이 일어나서 발광 다이오드(125)에서 발산되는 열이 방열판(129)에 효과적으로 전달되지 못하는 단점이 있다. 이로 인하여 발광 다이오드(125)에서 발생되는 열을 효과적으로 발산시키지 못하게 되면 발광 다이오드(125)의 수명을 단축시키는 문제점이 있다. 또한, 이와 같은 고온의 열은 발광 다이오드(125)로부터 발산되는 광의 고유 특성과 밝기를 저하시키는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발광 다이오드로부터의 열 발산 효율을 증가시켜 제품의 신뢰성을 향상시킨 액정 표시 장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 외부로부터 공급되는 전원을 공급받아 광을 발생하는 발광 다이오드와 상기 발광 다이오드가 실장 되며 상기 발광 다이오드를 구동하는 구동부가 형성된 구동기판, 그리고 상기 발광 다이오드에서 발생하는 열을 방출하는 방열 부재, 상기 구동기판과 상기 방열 부재를 접착하는 접착층을 포함한다.
여기서, 상기 구동 기판은 발광 다이오드들에 효율적인 전원 공급을 위하여 연성인쇄 회로기판으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동 기판의 하부면은 상기 접착층과의 수월한 접착과 열전도율을 높이기 위해 동박면으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 방열 부재는 열 전도율이 높고 빠른 방열을 위해 금속으로 형성되는 것이 바람직하다.
여기에서 상기 접착층의 상부면은 상기 구동기판의 동박면과 접착되고 하부면은 상기 방열 부재와 접착되어 형성된다.
또한, 상기 접착층은 빠른 열전도를 위해 열전도가 우수한 접착물질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 화상을 구현하는 액정 표시 패널과, 상기 액정 표시 패널을 구동하는 구동부 및 상기 액정 표시 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 구비하며, 상기 백라이트 유닛은, 외부로부터 공급되는 전원을 공급받아 광을 발생하는 발광 다이오드와 상기 발광 다이오드가 실장 되며 상기 발광 다이오드를 구동하는 구동부가 형성된 구동기판과 상기 발광 다이오드에서 발생하는 열을 방출하는 방열 부재, 그리고 상기 구동기판과 상기 방열 부재를 접착하는 접착층이 포함된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이며 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 발췌한 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 액정 표시 장치(1)는 화상 신호가 인가되어 화면을 나타내기 위한 액정 표시 패널(9)과 구동 회로부(17), 백라이트 유닛(35), 몰드 프레임(37) 그리고 탑 샷시(3)로 구성된다.
탑 샷시(3)는 액정 표시 패널(9)과 백라이트 유닛(35)을 수납한다. 또한, 액정 표시 패널(9)의 상부면 가장자리를 커버하고 상/하/좌/우 측면은 몰드 프레임(37)의 측면을 커버 한다. 그리고 액정 표시 패널(9)과 백라이트 유닛(35)의 유동을 방지하고 외부의 충격으로부터 보호할 수 있도록 구성된다.
액정 표시 패널(9)은 박막 트랜지스터 기판(7)과 컬러필터 기판(5)을 구비한 다. 박막 트랜지스터 기판(7)과 컬러필터 기판(5)은 소정의 간격으로 이격되어 서로 마주보며 합착 되어 있다. 또한, 박막 트랜지스터 기판(7)과 컬러필터 기판(5) 사이에는 액정이 주입된 액정층이 형성된다. 그리고 스위칭 소자로서 매트릭스 형태로 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 구비한다. 박막 트랜지스터의 게이트 전극에는 게이트 라인이 연결되며, 소오스 전극에는 데이터 라인이 연결되고, 드레인 전극에는 화소 전극이 형성된다.
컬러 필터 기판(5)에는 색 구현을 위한 적(RED), 녹(GREEN), 청(BLUE)의 3가지 컬러 필터가 형성된다. 따라서, 액정을 통해 투과된 광은 적, 녹, 청의 색을 가진 컬러 필터를 통해 소정의 색으로 발현됨으로써 화상을 구현하게 된다.
구동 회로부(17)는 액정 표시 패널(9) 내에 내장되어 게이트 라인(미도시)들을 구동하기 위한 게이트 드라이브 집적회로(Integrated Circuit; 이하, "IC"라 함)와 데이터 드라이브 IC(13), 타이밍 제어부 그리고 전원부(미도시)를 구비한다.
게이트 드라이브 IC는 액정 표시 패널(9)의 일측 가장자리에 설치되어 게이트 라인에 순차적인 게이트 펄스를 인가한다.
데이터 드라이브IC(13)는 데이터 라인(미도시)을 구동한다. 데이터 드라이브 IC(13)은 액정 표시 패널(9)의 타측 가장자리에 설치되어 게이트 드라이브 IC가 박막 트랜지스터들을 턴-온 시키면 그 박막 트랜지스터를 통해 액정 커패시터에 화상전압신호를 인가한다. 데이터 드라이브IC(13)는 테이프케리어패키지(Tape Carrier Package; 이하 TCP라 함)(11)에 실장 되어 액정 표시 패널(9)의 가장자리에 부착된다.
타이밍 제어부는 게이트 드라이브 IC 및 데이터 드라이브 IC(13)를 제어한다. 구체적으로 타이밍 제어부는 TCP를 통해 게이트 드라이브 IC 및 데이터 드라이브 IC(13)와 접속되고, 외부로부터의 입력 신호를 이용하여 게이트 드라이브 IC 및 데이터 드라이브 IC(13)를 제어하기 위한 게이트 제어신호 및 데이터 제어신호를 생성한다. 또한, 타이밍 제어부는 데이터 드라이브 IC(13)에 화상 데이터(RGB)신호를 공급한다.
전원부는 게이트 드라이브 IC 및 데이터 드라이브 IC와 타이밍 제어부에 필요한 전원을 공급한다. 전원부는 TCP를 통해 게이트 드라이브 IC 및 데이터 드라이브 IC(13)와 접속되고 외부로부터의 전원 신호를 이용하여 액정 표시 패널(9)을 구동시키기 위한 구동 전압을 생성한다.
백라이트 유닛(35)은 액정 표시 패널(9)에 광을 조사한다. 따라서 램프 유닛(39), 반사시트(33), 도광판(31), 확산시트(23), 프리즘시트(21) 및 프리즘시트(21)의 표면을 보호하는 보호시트(19) 등의 시트류들로 구성된다.
램프 유닛(39)은 발광 다이오드(25)와 구동 기판(27) 그리고 방열판(29)으로 구성된다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)(25)는 일반 발광 다이오드보다 충분히 높은 광량으로 빛을 방출하는 고휘도 발광 다이오드로 구성되며 이러한 발광 다이오드(25) 다수가 구동 기판(27)에 실장 되어 있다. 따라서, 발광 다이오드(25)는 구동 기판(27)을 통하여 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 광을 생성하게 된다.
구동 기판(27)은 일정 형태로 배열된 발광 다이오드(25)에 구동 전원을 인가하기 위해 다수의 구동 신호선이 형성되어 있다.
방열판(29)은 열전도율이 높은 금속재질로 이루어져 발광 다이오드(25)에서 구동시 생성되는 고온의 열이 보다 많이 외부로 방출되도록 하여 광의 효율을 향상시킨다.
반사시트(33)는 램프 유닛(39)으로부터 나오는 빛의 외부 방출을 방지하기 위해 빛들을 상부 쪽으로 반사시키는 역할을 한다. 따라서, 모재(Base Material)에 반사율이 높은 물질이 코팅되어 있다. 즉, 서스(Steel Use Stainless; SUS), 황동, 알루미늄, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate; PET) 등의 모재 위에 반사부재로 주로 Ag, Ti 등이 코팅되어 있다. 이러한 반사시트(33)는 도광판(31) 하부로 출광된 광을 다시 도광판(31) 방향으로 되돌려 보낸다. 또한, 반사시트(33)는 발광 다이오드(25)에서 발생하는 강한 열에 의해 변형이 발생하지 않도록 다소 두껍게 마련될 수 있다.
도광판(31)은 발광 다이오드(25)로부터의 빛을 화면 표시 영역에 균일하게 전달하기 위한 것으로 통상 수 mm 정도의 두께의 폴리카보네이트 또는 투명 아크릴 재질의 투광성 재질로 형성되며 액정 표시 패널(9)과 대응하는 크기를 갖도록 형성된다. 그리고 도광판(31) 하부 면에는 발광 다이오드(25)로부터 입사된 빛의 균일한 반사를 위해 다수의 도트(dot)나 V자 홈(미도시)이 형성되어 있다. 도광판(31)의 형태로는 평판형과 광원으로부터 멀어짐에 따라 도광판(31)의 두께가 얇아지는 경사형이 있다.
확산시트(23)와 프리즘 시트(21)는 2 내지 3장이 적절히 조합되어 도광판(31)에 의해 가이드 되어 나온 빛을 확산 또는 집광시켜 휘도를 향상하거나 시야각을 개선한다.
보호시트(19)는 확산시트(23)나 프리즘 시트(21) 위에 설치되어 먼지나 스크래치(scratch)에 민감한 시트들을 보호하고 프리즘시트(21)에 의해 좁아진 시야각을 넓혀주며 백라이트 유닛(35)만을 운반할 때 시트들의 유동을 방지하는 역할을 하기도 한다.
몰드 프레임(37)은 사각 틀 형상으로 합성수지 또는 플라스틱으로 제작되어 구동 회로부(17)를 절연하는데 유리하다. 또한, 몰드 프레임(37)은 액정 표시 패널(9) 및 백라이트 유닛(35)를 수납하여 유동을 방지하고 액정 표시 패널(9) 및 백라이트 유닛(35)에 가해지는 외부의 충격을 흡수하는 기능을 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 램프 유닛의 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 램프 유닛의 Ι-Ι'선에 따른 단면도이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 램프 유닛(39)은 발광 다이오드(25)와 상기 발광 다이오드(25)에 전원을 공급하는 배선이 형성된 구동 기판(27)과 상기 구동 기판(27)의 하부면에 위치해 열 발산 효율을 높인 방열판(29)을 포함한다.
발광 다이오드(25)는 반도체의 P-N 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 광을 발생시킨다.
이러한 발광 다이오드(25)는 일반 발광 다이오드와, 고휘도 발광 다이오드 등이 있으며, 일반 발광 다이오드는 전류가 공급되면 일정한 밝기의 빛을 발생시키게 되며 전압강하가 없는 반면에 고휘도 발광 다이오드는 고휘도의 빛을 발생시킴과 아울러 전압강하가 발생한다. 그리고 구동 기판(27)의 길이방향으로 일정 간격을 가지며 일렬로 배열되고, 구동 기판(27)에 실장 되는 구조를 가진다.
구동 기판(27)은 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 일정 형태로 배열된 발광 다이오드(25)에 전원을 각각 공급함으로써, 발광 다이오드(25)를 발광시키게 된다.
구동 기판(27)은 발광 다이오드(25)가 실장 되는 실장영역과 구동 기판(27) 배면에 접착층(41)이 접착되는 접착영역을 가진다. 구동 기판(27)과 접착층(41)이 접촉하는 영역에는 원활한 열전도를 위하여 동박 처리되는 것이 바람직하다.
접착층(41)의 일측면은 구동 기판(27)의 하부면에 형성된 접착영역에 접착되고 타측면은 방열판(29)영역에 접착되어 발광 다이오드(25)에서 발생된 열을 방열판(29)으로 빠르게 전도하는 역할을 한다. 방열판(29)과 구동 기판(27)이 접촉되는 영역에 공간이 생기면 발광 다이오드(25)에서 발생된 열이 방열판(29)에 전도되지 못한다. 이를 위하여 접착층(41)은 방열판(29)과 구동 기판(27)이 완전히 접촉되는 솔더링 방법으로 형성하는 것이 바람직하며 열 전도성이 우수한 접착물질이 도포 되어 접착층(41)을 형성할 수도 있다.
따라서 발광 다이오드(25)로부터 발생 된 열이 접착층(41)을 통해 방열판(29)에 잘 전도될 수 있는 구조로 형성된다.
방열판(29)은 구동 기판(27)의 배면과 접착된 접착층(41)을 통해 접착되며 방열판(29) 하부면은 몰드 프레임(37)과 결합되어 백라이트 유닛(35)의 유동을 방지하는 역할을 한다.
방열판(29)의 형상은 접착층(41)이 위치한 타단으로 갈수록 좁아진다. 그리고 몰드 프레임(37)이 금속으로 형성될 경우 방열판(29)의 열이 몰드 프레임(37)으로 전도되게 된다. 따라서 방열판(29)에서 발생하는 열을 외부공기 중으로 원활하게 발산되도록 함으로써 주위의 열을 빠른 시간 내에 효율적으로 식혀 발광 다이오드(25) 주위가 과도하게 가열되는 것을 억제한다.
따라서, 방열판(29)은 평판 형상을 이루며 금속재질로 제작되는 것이 바람직하며, 몰드 프레임(37)이 합성수지 또는 플라스틱으로 형성될 경우 방열판(29)과 공기의 접촉면을 늘리기 위해 요철 형태로 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 발광 다이오드에서 발생하는 열이 방열판에 전달되어 열 발산 효율을 증가시켜 발광 다이오드에서 발생하는 열을 감소시킴으로써 보다 안정적인 전기적 특성을 가질 수 있을 뿐만 아니라 발광 다이오드의 휘도 저하나 수명단축 등을 최소화할 수 있다.
또한, 구동기판과 방열판은 솔더링등의 방법으로 일체화되어 발광 다이오드에서 발생하는 열이 방열판을 통해 외부 공기와의 접촉 면적을 극대화시키고, 이에 따라 발광 다이오드에서 발생된 열을 더욱 많이 외부로 방출시킬 수 있으므로, 광의 고유 특성과 밝기가 저하되는 등의 제품의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 열 방출 효율을 향상시켜 내부 온도를 저감 시킴으로써, 발광 다이오드의 열화를 방지할 수 있어 램프 유닛의 수명이 증대되므로 비용절감의 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 외부로부터 공급되는 전원을 공급받아 광을 발생하는 발광 다이오드와;
    상기 발광 다이오드가 실장 되며 상기 발광 다이오드를 구동하는 구동부가 형성된 구동기판;
    상기 발광 다이오드에서 발생하는 열을 방출하는 방열 부재;
    상기 구동기판과 상기 방열 부재를 접착하는 접착층이 포함된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 기판은 연성인쇄 회로기판인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 구동 기판 하부면이 동박면인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 방열 부재는 금속인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 접착층의 상부면은 상기 구동기판의 동박면과 접착되고 하부면은 상기 방열 부재와 접착된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 접착층은 열전도가 우수한 접착물질로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 화상을 구현하는 액정 표시 패널과;
    상기 액정 표시 패널을 구동하는 구동부; 및
    상기 액정 표시 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛; 을 구비하며,
    상기 백라이트 유닛은,
    외부로부터 공급되는 전원을 공급받아 광을 발생하는 발광 다이오드와;
    상기 발광 다이오드가 실장 되며 상기 발광 다이오드를 구동하는 구동부가 형성된 구동기판;
    상기 발광 다이오드에서 발생하는 열을 방출하는 방열 부재;
    상기 구동기판과 상기 방열 부재를 접착하는 접착층이 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 구동 기판은 연성인쇄 회로기판인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 구동 기판 하부면이 동박면인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 방열 부재는 금속인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 접착층의 상부면은 상기 구동기판의 동박면과 접착되고 하부면은 상기 방열 부재와 접착된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 접착층은 열전도가 우수한 접착물질로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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