KR20090048002A - 백라이트 유닛 및 이를 적용한 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED 가 형성되는 베이스 기판의 재료를 변경하고 상기 베이스 기판과 백라이트 유닛의 케이스물과의 직접적인 접촉을 통해, 백라이트 유닛의 무게감을 줄이고, 더불어 방열 효과 및 신뢰성을 개선한 백라이트 유닛 및 이를 적용한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 백라이트 유닛은, 그 내부에 동박층(Copper layer)을 구비한 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)과, 상기 FPCB 상에 서로 이격되어 형성되며, 각각 그 내부에 상기 동박층과 접하는 방열 패턴을 구비한 복수개의 LED(Light Emitting Diode) 및 상기 동박층과 접하여 상기 FPCB 배면측에 위치한 커버 바텀(cover bottom)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

LED(Light Emitting Diode), FPC(Flexible Printed Cable), 구리 박막, 방열 패턴, 직하형

Description

백라이트 유닛 및 이를 적용한 액정 표시 장치 {Backlight Unit and Liquid Crystal Display Device Using the Same}

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로 특히, LED 가 형성되는 베이스 기판의 재료를 변경하고 상기 베이스 기판과 백라이트 유닛의 케이스물과의 직접적인 접촉을 통해, 백라이트 유닛의 무게감을 줄이고, 더불어 방열 효과 및 신뢰성을 개선한 백라이트 유닛 및 이를 적용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.

따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP: Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD: Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표 시소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한 CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형 정보 표시 장치 등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.

이와 같은 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에 LCD 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원 즉, 백라이트 유닛(Back Light Unit)이 반드시 필요하다.

일반적으로, 액정표시장치의 광원으로 사용되는 백라이트 유닛은 원통형의 발광 램프를 배치하는 방식으로서, 에지방식과 직하방식으로 구분된다.

이중 에지방식은 빛을 안내하는 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 것으로써, 램프 유닛은 빛을 발산하는 램프, 램프의 양단에 삽입되어 램프를 보호하는 램프 홀더 및 램프의 외주면을 감싸고 일측면이 도광판의 측면에 끼워져 램프에서 발산된 빛을 도광판 쪽으로 반사시켜 주는 램프 반사판을 구비한다.

이와 같이 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 에지방식은 주로 랩탑형 컴퓨터 및 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용되는 것으로, 빛의 균일성이 좋고, 내구 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하다.

한편, 직하방식은 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작 하면서 중점적으로 개발되기 시작한 것으로, 확산판의 하부면에 복수개의 램프를 일렬로 배열시켜 LCD 패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 것이다.

이러한, 직하방식은 에지방식에 비해 광의 이용 효율이 높기 때문에 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다.

하지만, 직하방식이 채택된 액정표시장치의 경우는 대형 모니터나 텔레비전등으로 사용되어 랩탑형 컴퓨터에 비해 사용하는 시간이 길어지고, 램프의 개수도 많기 때문에 에지방식의 액정표시장치보다 직하방식의 액정표시장치에서 램프의 고장 및 수명이 다하여 점등이 되지 않는 램프가 나타날 가능성이 더 많아졌다.

또한, 도광판의 폭방향 양측면에 램프 유닛이 설치되는 에지방식의 경우 램프의 수명 및 고장으로 인해 예를 들어, 한 개의 램프가 점등되지 않을 경우 화면상의 휘도만 저하될 뿐 별무리는 없으나, 직하방식에서는 화면 밑면에 램프들이 복수개 설치되기 때문에 램프의 수명 및 고장으로 인해 예를 들어, 한 개의 램프가 점등되지 않을 경우 램프가 점등되지 않은 부분이 다른 부분보다 현저하게 어두워지므로 램프가 점등되지 않는 부분이 화면상에 곧바로 나타나게 된다.

이로 인해, 직하방식의 액정표시장치에서는 램프의 교체가 빈번하게 이루어지므로, 직하방식의 액정표시장치는 램프 유닛을 분해하고 조립하는데 용이한 구조를 가져야 요구가 있었으며, 이에 따라 램프를 대체하여 위치 영역별 제어가 램프보다 용이한 LED(Lighting Emmiting Diode)를 이용한 백라이트 유닛이 제안되었다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 백 라이트 유닛을 살펴보면 다음과 같다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 직하형 LED 백라이트 유닛을 나타낸 평면도 및 단면도이며, 도 2는 도 1a 및 도 1b의 직하형 LED 백라이트 유닛과 이에 연결되는 구동 드라이버를 나타낸 개략도이다.

도 1a 및 도 1b와 같이, 직하형 LED 백라이트 유닛은, 금속 PCB(Printed Circuit Board)(10) 상에 LED(11)을 실장시켜 헝성된다.

여기서, 상기 금속 PCB(10)는 상기 금속 PCB(10)를 커버 바텀(미도시)의 내측에 대응되어 위치하며, 상기 LED(11)를 포함한 금속 PCB(10) 상측에는 복수개의 광학 쉬트가 위치하여 상기 LED(11)로부터 발광되는 광은 상기 복수개의 광학 쉬트를 거쳐 그 상부에 액정 패널(미도시)에 전달된다.

상기 금속 PCB(10)에는 소정 간격 이격되어 배치되는 복수개의 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED(11)가 배치되어, 상기 3색의 LED(11)로부터 출사되는 광이 혼합되어 최종적으로 백색광의 상부측의 액정 패널로 전달된다.

그리고, 도 2와 같이, 상기 금속 PCB(10)는 각 LED(11)을 구동하는 신호를 외부의 구동 드라이버(20)를 통해 인가받는다. 이 경우, 상기 금속 PAB(10)의 일측과 상기 구동 드라이버(20)에는 각각 소켓(socket)(35, 45)을 구비하고, 상기 각 소켓(35, 45)에 커넥터(connector)(15)를 끼워 연결한다.

여기서, 상기 금속 PCB(10)는 주 물질이 알루미늄(Al: aluminium)인 것으로, 재료의 성질상 금속 PCB(10)가 차지하는 무게가 크기 때문에, 이로 인해 전체 백라이트 유닛의 무게가 상당히 증가하게 된다.

또한, 상기 금속 PCB(10)에 LED(11) 실장시, 고열의 리플로우(reflow) 과정 을 거치게 되는데, 이 때, 금속 PCB(10)의 휨 현상이 발생하여 제조된 백라이트 유닛의 불량을 초래할 수 있는 위험이 있다.

또한, 상술한 직하형 LED형 백라이트 유닛에 있어서는, 방열 효과를 높이기 위해 상기 PCB(10)와 커버 바텀을 최대한 밀착시켜 형성하는 것이 좋지만, 이와 같이, 상기 커버 바텀과 금속 PCB(10)를 밀착시키기 위해 많은 부분에 고정핀 또는 고정 나사를 필요로 한다. 그러나, 특히 금속 재질의 커버 바텀과 금속 PCB(10)을 체결함에 있어서는, 서로 도전성을 갖는 재료이기에 전기적 쇼트를 방지하기 위해 배선과 체결부위를 서로 다르게 하여야 하기에 많은 작업량과 상당한 작업 시간을 필요로 하여 백라이트 유닛을 제조함에 있어서, 작업성을 저해하는 요인으로 작용한다. 이 과정에서 상기 커넥터(15)나 소켓(35, 45)에 불량이 있거나 체결시 딱딱한 재질의 금속 PCB(10)에 무리한 힘이 가해질 경우, 금속 PCB(10)의 연결부에 파손이 발생하여 구동 드라이버(20)나 PCB(10) 측의 LED(11)를 광원으로 이용할 수 없게 되는 문제점을 안고 있다.

상기와 같은 종래의 직하형 LED 백라이트 유닛은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 금속 PCB를 이용하기 때문에 전체 백라이트 유닛의 무게가 증가한다.

둘째, 금속 PCB에 LED를 실장하는 과정에서 고온 리플로우(reflow)가 일어나는데, 이 때, 금속 성분의 금속 PCB가 휠 수 있으며, 이로 인한 불량이 초래된다.

셋째, 금속 성분의 PCB와 백라이트 유닛의 하부 케이스물질 커버 바텀을 가급적 가까이 하여야 방열 효과가 높은데, 이를 위해 고정 핀이나 고정 나사가 요구되어 많은 작업량과 상당한 작업 시간이 요구된다.

넷째, 백라이트 유닛과, 이를 구동하기 위한 구동 드라이버를 체결하기 위해 각각 백라이트 유닛의 금속 PCB와 구동 드라이버의 일측에 소켓을 구비하고, 커넥터를 통해 연결해야 하는데, 각각 재질의 유연성이 없는 금속 PCB와 구동 드라이버 측에 소켓 및 커넥터가 대응될 경우, 체결 과정에서 무리한 힘이 가해질 경우, 상기 구동 드라이버와 금속 PCB의 연결이 이루어지지 못하여 LED 구동 신호의 인가가 이루어지지 못할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 LED 가 형성되는 베이스 기판의 재료를 변경하고 상기 베이스 기판과 백라이트 유닛의 케이스물과의 직접적인 접촉을 통해, 백라이트 유닛의 무게감을 줄이고, 더불어 방열 효과 및 신뢰성을 개선한 백라이트 유닛 및 이를 적용한 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트 유닛은, 그 내부에 동박층(Copper layer)을 구비한 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)과, 상기 FPCB 상에 서로 이격되어 형성되며, 각각 그 내부에 상기 동박층과 접하는 방열 패턴을 구비한 복수개의 LED(Light Emitting Diode) 및 상기 동박층과 접하여 상기 FPCB 배면측에 위치한 커버 바텀(cover bottom)을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

상기 FPCB는 상기 동박층의 상부에 제 1 절연 보호막을 더 구비하여 이루어진다.

상기 FPCB는 상기 동박층 하부에 제 2 절연 보호막이 더 구비할 수 있다.

상기 LED는 LED 칩과, 상기 LED 칩 상부를 덮도록 형성되는 렌즈와, 상기 LED 칩 하부에 상기 LED 칩으로부터 나오는 열을 방열하는 상기 방열 패턴과, 상기 LED 칩, 방열 패턴 및 렌즈를 지지하는 프레임 및 상기 LED 칩에 전기적 신호를 전달하는 리드 단자를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 FPCB는 상기 커버 바텀 내측면에 대응되어 하나의 판상으로 형성될 수도 있고, 각각 일정 간격 이격된 복수개의 라인 어레이로 형성될 수도 있다.

상기 FPCB의 일측은 상기 LED를 구동하는 구동 신호를 전달하는 구동 드라이버와 연결된다.

평면상에서, 상기 FPCB의 상하측 가장 자리에는 복수개의 홀과, 상기 복수개의 홀을 관통하여 상기 커버 바텀과 체결되는 복수개의 스크류가 더 형성될 수 있다. 경우에 따라, 평면상에서, 상기 FPCB의 상하측 가장 자리에는 상기 FPCB와 상기 스크류 사이에 고정용 부재가 더 형성되며, 상기 FPCB 및 고정용 부재에 함께 홀이 형성되어 상기 홀을 통해 스크류가 관통하여 상기 커버 바텀에 체결될 수도 있다.

상기 커버 바텀은, 상기 FPCB의 동박층이 접하는 부위에 돌출부를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 FPCB의 동박층의 하측에는 절연 보호막이 더 형성되고, 상기 제 2 절연막의 상기 커버 바텀의 돌출부와 닿는 부분은 제거되어, 상기 FPCB와 상기 커버 바텀이 상기 돌출부를 통해 맞물릴 수 있다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는, 그 내부에 동박층(Copper layer)을 구비한 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)과, 상기 FPCB 상에 서로 이격되어 형성되며, 각각 그 내부에 상기 동박층과 접하는 방열 패턴을 구비한 복수개의 LED(Light Emitting Diode)과, 상기 동박층과 접하여 상기 FPCB 배면측에 위치한 커버 바텀(cover bottom)과, 상기 복수개의 LED 상에 배치된 광학 쉬트와, 상기 광학 쉬트 상에 형성된 액정 패널과, 상기 광학 쉬트 및 액정 패널을 지지하는 가이드 패널과, 상기 액정 패널의 가장 자리 및 가이드 패널과 커버 바텀의 측부를 감싸는 케이스 탑을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.

상기와 같은 본 발명의 백라이트 유닛 및 이를 적용한 액정 표시 장치는 다 음과 같은 효과가 있다.

첫째, 플라스틱 재질의 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 이용함에 의해 전체 백라이트 유닛의 무게를 감소시킬 수 있다.

둘째, 종래의 LED형 백라이트 유닛에 있어서, LED가 실장되는 금속 PCB는 크기 및 제작의 한계가 있어, LED 실장 과정에서 도전성의 재료가 의도하지 않은 부위에서 오버랩됨을 피하기 위해 우회하여 금속 배선을 연결시킴에 의해 금속 PCB 상의 회로 구성이 복잡함을 피할 수 없었다. 이에 비해 본 발명에 있어서는, 절연성의 FPCB 재료를 베이스 기판 재료로 이용함에 의해 이의 영역별 분리가 용이하여 복잡하고 어려운 구조를 피할 수 있게 된다.

셋째, 플라스틱 재질의 FPCB 이용시 방열 특성을 개선하기 위해 동박을 사용하고, 또한, 백라이트 유닛의 케이스물과 직접 접하는 구조를 채택하여 열전달 효과를 극대화하여 방열 특성을 개선할 수 있다.

넷째, 플라스틱 재질의 FPCB 이용시 백라이트 유닛의 케이스물과 직접 접하는 구조를 위해 고정용 핀의 선택이 필요하지만, 재질의 특성상 고정용 핀의 위치 제어가 용이할 수 있다.

다섯째, 상대적으로 MPCB에 비해 비용이 절감되는 FPCB를 이용하여 백라이트 유닛에 형성시 들어가는 총 비용을 감소할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 백라이트 유닛 및 이를 적용한 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 을 나타낸 평면도이며, 도 4는 도 3의 LED를 세로 방향으로 가로지르는 선상의 단면도이고, 도 5는 도 3의 FPCB와 구동 드라이버간의 접속 관계를 나타낸 개략도이다.

도 3 내지 도 5와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백 라이트 유닛은, 복수개의 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 LED(110)와, 상기 LED(110)가 실장되는 PCB(100) 및 상기 PCB(100)가 그 내측에 형성되는 커버 바텀(cover bottom)(140)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 커버 바텀(140)은 금속성의 재질로, 광원으로 이용되는 LED(110)을 포함하는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)(100)를 그 내측에 수납하고 보호하는 기능을 한다.

그리고, 도 4와 같이, 상기 FPCB(100)는 절연성의 베이스 필름(130) 부재와, 그 상부에, 방열 효과를 갖는 동박층(120)이 형성되어 있으며, 상기 동박층(120)의 상부에 형성되며, 소정 부위에 솔더링(soldering)(미도시)되어 접하여 있는 LED(110)을 둘러싸는 보호 절연막(105)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 LED(110)는 발광부 및 바디부로 구분된다. 상기 발광부는 상기 보호 절연막(105) 상부에 돌출되어 위치하며 광을 액정 패널(도 4에 도시된 도면에서 상측)로 전달하는 역할을 하고, 바디부는 상기 보호 절연막(105) 내에 위치하여, 상기 렌즈로 신호를 전달하고 LED(110)의 구동을 제어하는 LED 칩을 포함하고, 상기 LED 칩과 렌즈를 지지하는 몸체(frame)와, 상기 몸체 양측에 구성되는 리드 단자를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 몸체 내에 상기 LED 칩 하부에는 방열 패턴(미도시)이 형성되고, 상기 방열 패턴이 상기 동박층(120)과 직접 닿아있고, 상기 동박층(120)의 배면은 상기 커버 바텀(140)에 닿아 있어, 상기 LED(110)의 방열 경로가 방열 패턴, FPCB(100)의 동박층(120) 및 커버 바텀(140)을 통해 바로 외기로 나갈 수 있어 방열 효과를 높일 수 있다.

한편, 상기 FPCB(100)의 하부 베이스 필름(130)은 경우에 따라, 상기 동박층(120)과 상기 커버 바텀(140)의 접속 부위에서 부분적으로 벗겨 형성할 수도 있다.

그리고, 상기 FPCB(100)의 상하에 위치하는 보호 절연막(105)와 상기 베이스 필름(130)은 폴리이미드와 같은 유기 절연 필름 재질로 이루어진다.

여기서, 상기 리드 단자는 상기 FPCB(100) 내의 금속배선과 솔더링(soldering)하여 접하여 있는데, 이러한 솔더링 부위의 금속 패턴은 도시된 방열 패턴과 연결되어 있는 동박층(120)의 타 부위가 된다. 여기서, 상기 방열 기능을 갖는 상기 LED(110)의 방열 패턴은, 복수개의 서로 인접하는 LED(110)들에 대하여 서로 연결하여 형성할 수도 있고, 각각의 LED(110)에 대해 분리하여 섬상으로 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 방열 패턴과 연결되어 있는 동박층(120)은 LED(110)의 전기적 신호가 인가되는 리드 단자와 전기적으로 절연시켜 형성한다. 이러한 동박층(120) 및 신호가 인가되는 금속 배선은 상기 FPCB(100)의 베이스 필름(130) 상에 동박층을 패터닝하여 형성시 해당 영역을 함께 정의할 수 있다.

또한, 상기 FPCB(100)는 상기 금속 배선(미도시)을 통해 각 LED(110)로 신호 를 전달하기 위해 외부의 구동 드라이버(200)에 연결된다. 이 경우, 상기 구동 드라이버(200)에는 소켓(socket)(210)이, 상기 FPCB의 일측단부에 위치한 패드부(100a)에는 상기 소켓(210)에 끼워질 수 있는 그립(grip)(150)이 형성되어 있으며, 상기 구동 드라이버(200)의 소켓(210)에 그립(150)을 끼워 구동 드라이버(200)로부터 상기 FPCB(100)의 각 LED(110)에 신호를 인가한다.

그리고, 상기 FPCB(100)의 그립(150)이 형성된 일측 단부에는, 해당 FPCB(100)에 형성된 LED(110)에 인가되는 신호배선 패드가 형성되어 있으며, 상기 신호배선 패드가 상기 구동 드라이버(200)의 소켓(210) 측과 전기적인 접속을 수행한다.

상기, 구동 드라이버(200)와 연결되는 각 소켓(210)과 그립(150)은 백라이트 구조에 따라 적절한 형태 및 길이로 형성시켜 준다. 그리고, 구동 드라이버(200)의 연결부의 소켓(socket)과 쉽게 연결할 수 있도록 커넥터의 끝단에는 전극을 표시할 수 있고, 간단한 형태의 손잡이를 형성시켜 체결을 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 FPCB(100)는 도시된 바와 같이, 가로 또는 세로 방향으로 라인 방향으로 형성되는 복수개의 LED(110)를 포함하여 평행하며 동일 간격 이격한 복수개 라인 어레이 형상으로 구비할 수도 있으며, 경우에 따라, 상기 커버 바텀(140) 내측에 판상으로 구비할 수도 있다.

이하, 본 발명의 백라이트 유닛을 액정 표시 장치에 적용한 경우의 구조에 대하여 도면을 참조하여 살펴본다.

도 6은 본 발명의 백라이트 유닛을 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.

도 6과 같이, 본 발명의 LED를 포함한 백 라이트 유닛이 장착된 액정 표시 장치는, 커버 바텀(cover bottom, 140)과, 상기 커버 바텀(140) 내측에 상기 커버 바텀(140)과 접하여 위치한 절연성의 FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 100)과, 상기 FPCB(100)에 소정 간격 이격되어 배치되는 복수개의 적색, 녹색, 청색 LED(110), 상기 적색, 녹색, 청색 LED(110) 주변에 형성된 반사판(125)과, 상기 복수개의 LED들(110) 상부에 형성된 복수개의 광학 쉬트(170)와, 상기 광학 쉬트(170) 상에 형성된 액정 패널(160)과, 상기 액정 패널(160) 및 광학 쉬트(170)를 지지하는 가이드 패널(guide panel, 180)과, 상기 액정 패널(160)의 상부 가장 자리 및 가이드 패널(180)과 커버 바텀(140)의 측면에 형성되는 케이스 탑(case top, 150)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 FPCB(100)은 상기 커버 바텀(140) 내측에 대응되어 하나의 판상(도 1 참조) 형태로 형성될 수도 있으며, 경우에 따라, 도 3 및 도 5와 같이, 복수개의 서로 이격되어 일 방향으로 긴 라인 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 구동 드라이버(미도시)와 상기 FPCB(100)의 연결은 각 라인별로 별개로 대응되는 구동 드라이버를 구비할 수도 있고, 하나의 구동 드라이버를 마련한 후, 상기 구동 드라이버의 출력단에 복수개의 소켓을 구비하여 이루어질 수도 있다.

여기서, 상기 FPCB(100)의 구성은 상기 절연성의 베이스 필름(130) 상에, 동박층(120) 및 보호 절연막(105)이 형성되는 앞서 설명한 구조를 따르며, 상기 LED(110)의 발광부(110a)의 산란 효과를 높이기 위하 상기 보호 절연막(105) 상부에 반사필름(125)이 더 형성될 수 있다.

상기 동박층(120)은 구리(Cu) 성분으로 이루어지며, 상기 LED(110)에 신호를 인가하는 금속 배선이 손상되지 않는 범위에서 최대한 넓은 면적이 되도록 구성한다. 여기서, 상기 동박층(120)의 면적이 좁을수록 상기 LED(110)에서 발생한 열이 외부로 제대로 전달되지 않아 LED 칩(미도시)이 손상될 수 있으므로 최대한의 면적을 가질 수 있도록 구성한다.

상기 LED(110)는, 발광부(110a) 및 바디부(110b)로 이루어지며, 상기 발광부(110a)는 상기 보호 절연막(105) 외부로 돌출되어 광을 산란시켜 상기 액정 패널(160) 측으로 전달하는 렌즈를 구비하며, 상기 바디부(110b)는 그 내부에 LED 칩(미도시)과 그 하측의 방열 패턴(도 8의 400 참조)과 함께, 상기 LED 칩과 발광부(110a)를 지지하는 몸체(프레임(frame)) 및 그 양측에 위치한 리드 단자(미도시)를 구비한다. 여기서, 상기 리드 단자는 상기 동박층과 동일층에 형성된 금속 배선(미도시)에 솔더링되어 접한다.

그리고, 상기 각각의 FPCB(100) 내부에는 동박층(120)을 구비함에 의해 방열 상기 LED(110)로부터 발산되는 열이 방열 패턴(400)을 거쳐 동박층(120) 및 커버 바텀(140)으로 전달되게 한다. 방열되도록 한다.

상기 액정 패널(160)은 서로 소정 간격 이격한 상하부 기판과, 두 기판 사이에 충진된 액정층(미도시) 및 상기 상하부 기판의 표면에 형성된 상하부 편광판을 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 광학 쉬트(170)는 제 1, 제 2 프리즘 쉬트(prism sheet), 확산판(diffuser) 등을 포함한다.

상기와 같이 구성된 액정 표시 장치는, 액정패널(160)에 화상을 구현하는 경우에, 상기 LED(110)를 점등시킨다. 상기 LED(110) 중 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED에 모두 또는 선택적으로 전압이 인가되어 해당 LED가 발광되고, 상기 발광한 적색, 녹색, 청색의 광은 상기 LED(110)와 광학 쉬트(170)의 이격 공간 및 광학 쉬트(170)에 의해 색혼합되어 혼합된 광을 액정패널(160)의 배면에 조명한다.

이러한 LED(110)는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)에 비해 광효율이 낮기 때문에, 액정 패널 전면에서 원하는 밝기를 얻기 위해서는 상대적으로 많은 소비전력이 필요하고 결과적으로 많은 열이 발생한다. 때문에, 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 상기 LED(110)의 방열을, LED(110)가 구비한 방열 패턴이 일차적으로 수행하고, 상기 LED(110)가 실장되어 있는 FPCB(100) 내부의 동박층(120)에서 2차 수행하고, 이어, 상기 FPCB(100)의 하면을 케이스물인 커버 바텀(140)측과 접하게 배치하여 상기 커버 바텀(140)에서 3차 방열을 수행하게 한다. 따라서, 방열 효과를 갖는 부재간 접속에 의해, 바로 기구물로 LED로부터 발생되는 열이 전달되게 하여, 외기로 LED의 열을 신속히 방출할 수 있게 한다.

이하, 상기 FPCB(100)와 커버 바텀(140)간의 접속을 공고히 하는 구조에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 제 2 및 제 3 실시예에 따른 FPCB를 나타 낸 공정 평면도이다.

도 7a와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도 3의 FPCB와 비교하여, 상기 FPCB(300)의 가장자리에 홀(330)을 형성하고, 상기 홀(330)에 스크류(screw)와 같은 체결핀(미도시)을 넣어, 상기 FPCB(300)와 상기 커버 바텀(미도시, 도 6의 140 참조)를 고정시키는 구조이다.

이 경우, 연성의 FPCB(300)가 가볍고 말리는 현상이 일어날 수 있기 때문에 상기 커버 바텀(140)으로부터 분리되는 현상을 방지하여 방열 효과를 보다 안정적으로 이룰 수 있을 것이다.

도 7b는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 것으로, 상기 홀(330)에 스크류를 체결하기 전에, 상기 FPCB(300)의 가장자리에 일열로 형성된 복수개의 홀(330)이 지나가는 자리에 얇은 선폭의 고정용 부재(340)을 덧댄 후, 그 상부에 상기 스크류가 상기 고정용 부재(340), FPCB(300) 및 커버 바텀(도 6의 140 참조)까지 관통되도록 하여 함께 연결한 예를 나타낸 것이다. 도 7b의 경우, 고정용 부재(340)의 구비에 의해 상기 FPCB(300)이 상기 커버 바텀으로부터 분리되는 현상이 앞서 설명한 제 1, 제 2 실시예에 비해 보다 더 줄어들 수 있을 것이다.

또한, 상기 고정용 부재(340)는 예를 들어, 금속성의 재료를 이용할 수도 있고, 경우에 따라, 플라스틱 필름을 패터닝하여 이용할 수 있을 것이다. 그 외의 경우에는 상기 FPCB(300)와 상기 커버 바텀(140)과의 접촉을 위해 상기 FPCB(300)와 상기 커버 바텀(140)간의 접착제를 개재하는 경우도 고려할 수 있을 것이다.

또한, 별도로, 상기 FPCB에서 발생되는 열이 상기 커버 바텀(140)측에 잘 전 달되도록 상기 FPCB(300)를 상기 커버 바텀(140)에 고정시킬 수 있도록 별도의 열 전도 패드 등을 활용할 수도 있을 것이다.

도 8은 본 발명의 백라이트 유닛에 이용되는 LED 의 배면을 나타낸 평면도이다.

도 8과 같이, 본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 하나의 LED의 배면을 살펴보면, LED 프레임(450) 외측으로 LED의 리드 단자(125)가 나와 있는 것이 관찰되며, 상기 LED 프레임 (450) 내부에 방열 패턴(400)이 관찰된다.

이러한 상기 방열 패턴(400)이 FPCB의 동박층과 직접 접촉하게 되는 것이다.

이하, 상기 방열 패턴(400)을 포함한 LED와 FPCB 및 커버 바텀과의 결합 관계를 도면을 참조하여 살펴본다.

도 9a 내지 도 9d는 일예의 커버 바텀과 FPCB와의 결합 관계를 나타낸 공정 단면도이다.

커버 바텀과 일 LED의 결합 관계는 다음의 순서로 이루어진다.

먼저, 도 9a와 같이, 돌출부(501)가 형성된 커버 바텀(500)을 구비한다.

도 9b와 같이, 방열을 위해 구리 동박층(120)을 구비하고, 그 상하부에 절연성의 상하부 보호필름(111, 113)을 구비한 FPCB(100)를 준비한다. 이어, 방열 패턴(도 8의 400)을 그 내부에 LED(110)를 준비한 후, 도 9c와 같이, 상기 상부 보호 필름(111) 사이에 동박층(120)과 연결되도록 LED (110)을 상기 FPCB(100) 상에 실장한다.

여기서, 상기 FPCB(100)에 있어서, 상기 LED(110)가 대응되는 부위의 배면측에서 하부 보호 필름(113)이 부분적으로 제거되어 있다.

이어, 도 9d와 같이, 상기 LED(110)를 포함하는 FPCB(100)에서 상기 하부 보호 필름(113)이 제거된 부분이 상기 돌출부(501)와 맞물리도록, 상기 FPCB(100)를상기 커버 바텀(500)에 체결한다. 이러한 돌출부(501)는 의도적으로 형성할 수도 있고, 경우에 따라 상기 커버 바텀(500)에 이미 형성되어 있는 돌출부(501)를 이용할 수도 있다.

이상에서 설명한 FPBC(100)의 하부 보호 필름(113)과 상부 보호 필름(111)은 도 3에서 설명한 폴리미이드로 이루어진 유기 절연 필름으로 이루어질 수도 있다.

도 10a 및 도 10b는 다른 실시예에 따른 커버 바텀과 일 LED의 결합 관계를 나타낸 공정 단면도이다.

도 10a 및 도 10b와 같이, 다른 실시예에 따른 커버 바텀은 돌출부가 없는 구조물인 형태고, FPCB는 동박층(140) 하부에 베이스 절연 필름 없이 형성된 상태를 도시하고 있다.

앞서 설명한 도 9a 내지 도 9d 와 비교하여, 상기 평탄한 커버 바텀(500) 내측에 바로 동박층(120)이 접하여 형성된다. 이러한 동박층(120) 상부에는 LED(110)이 형성될 부분에 대응하여 일부 제거된 상부 보호 필름(121)이 형성되어 있다. 또 한, 하부 보호 필름은 도시되어 있지 않지만, 상기 동박층(120)에 대응되는 부위에만 제거되어 있고, 나머지 LED(110)의 신호를 인가하는 금속 배선 형성 부위에서는 그 하측에 더 형성되어 있다.

상기 커버 바텀의 주성분은 알루미늄 등의 합금 또는 MCPET(Micro Polyethylene Ether-phthalein) 등의 물질로 이루어진다.

상술한 본 발명의 백라이트 유닛 및 이를 적용한 액정 표시 장치는 다음과 같은 기능을 갖는다.

먼저, F-PCB 광원 모듈을 구성함으로써 얇은 재질을 활용하여 광원 모듈 자체의 무게를 획기적으로 감소시켜 백라이트 유닛의 무게를 감소시킬 수 있다. 또한, 특성이 유연하고 부드러운 FPCB 를 활용함으로써 취급이 간편한 장점도 있다.

둘째, 설계 자유도가 개선된다. 전극 LED 패키지간 연결이 어려운 부분들은 종래의 금속 PCB 의 크기 및 제작상의 한계로 구현하기 어렵거나, 구현할 수 없어 PCB의 구조를 복잡하게 구성함으로써 해결했지만, FPCB를 활용하면 복잡한 전극 패턴은 여러개의 모듈로 쪼개어 구성함으로써 복잡하고 어려운 구조를 구현할 수 있다.

셋째, 방열 특성을 개선할 수 있다. LED 백라이트 유닛에 있어 방열 특성은 LED 백라이트 유닛의 성능 및 LED 광원 모듈의 신뢰성을 평가하는 중요 요소이다. 종래의 MPCB(Metal PCB) 사용 구조에서와 같이, PCB에 방열이 잘 이루어질 수 이도록 특별한 구조를 형성시켜 해결하고자 한다. 그러나, 이 경우, MPCB 나 범용 PCB 는 1차적으로 LED에서 발생한 열을 저장한 후 외부로 전달하기 때문에 LED 패키지가 환경에 따라 심각한 손상을 받을 수 있는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해 F-PCB 를 활용하여 LED 패키지에서 발생하는 열을 금속 PCB나 기타 범용 PCB를 통하지 않고 직접 백라이트 샤시로 전달시켜 백라이트 샤시 자체를 열 흡수체 및 방사체로 이용하여 방열 특성을 극대화할 수 있다.

넷째, 조립성을 개선할 수 있다. 종래 구조에서 사용하는 MPCB 및 범용 PCB의 경우, LED 패키지에서 발생하는 열을 방출시키기 위해 최대한 백라이트 유닛 샤시와 밀착시켜야 하는 부담이 있었다. 이를 위해 PCB 1매당 상당수의 고정용 나사나 고정용 핀이 필요하다. 이는 조립에 있어 손이 많이 가고, 시간을 요하는 작업으로 작업성을 떨어뜨리는 단점을 안고 있다. F-PCB를 활용하면 고정용 핀과 같은 고정 장치가 필요하지만 적용하고자 하는 LED 백라이트 유닛의 구조에 따라 적절한 구조를 구성하여 적용하면 쉽게 백라이트 유닛을 구성할 수 있다.

다섯째, 비용을 절감할 수 있다. MPCB 나 방열 구조가 적용된 범용 PCB의 경우 원재료의 가격이나 방열 구조 형성시 가공 비용이 발생되어 상당한 비용이 백라이트 유닛에 부담되게 된다.

특히, MPDB 의 경우 베이스 기판의 재질이나 절연 구조, 전극 패턴의 복잡성(2층 이상 구성시)에 따라 비용이 매우 높게 형성될 수도 있어 백라이트 유닛 구성에 상당한 부담으로 작용한다.

그러나, F-PCB의 경우 복잡한 패턴의 경우에도 별도 광원 모듈을 구성하여 적용할 경우 종래 대비 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 직하형 LED 백라이트 유닛을 나타낸 평면도 및 단면도

도 2는 도 1a 및 도 1b의 직하형 LED 백라이트 유닛과 이에 연결되는 구동 드라이버를 나타낸 개략도

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 을 나타낸 평면도

도 4는 도 3의 LED를 세로 방향으로 가로지르는 선상의 단면도

도 5는 도 3의 FPCB와 구동 드라이버간의 접속 관계를 나타낸 개략도

도 6은 본 발명의 백라이트 유닛을 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 제 2 및 제 3 실시예에 따른 FPCB를 나타낸 공정 평면도

도 8은 본 발명의 백라이트 유닛에 이용되는 LED 의 배면을 나타낸 평면도

도 9a 내지 도 9d는 일예의 커버 바텀과 FPCB와의 결합 관계를 나타낸 공정 단면도

도 10a 및 도 10b는 다른 실시예에 따른 커버 바텀과 일 LED의 결합 관계를 나타낸 공정 단면도

Claims (11)

1. 그 내부에 동박층(Copper layer)을 구비한 FPCB(Flexible Printed Circuit Board);

   상기 FPCB 상에 서로 이격되어 형성되며, 각각 그 내부에 상기 동박층과 접하는 방열 패턴을 구비한 복수개의 LED(Light Emitting Diode); 및

   상기 동박층과 접하여 상기 FPCB 배면측에 위치한 커버 바텀(cover bottom)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 FPCB는 상기 동박층의 상부에 제 1 절연 보호막을 더 구비한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 FPCB는 상기 동박층 하부에 제 2 절연 보호막이 더 구비한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 LED는

   LED 칩과,

   상기 LED 칩 상부를 덮도록 형성되는 렌즈와,

   상기 LED 칩 하부에 상기 LED 칩으로부터 나오는 열을 방열하는 상기 방열 패턴과,

   상기 LED 칩, 방열 패턴 및 렌즈를 지지하는 프레임 및

   상기 LED 칩에 전기적 신호를 전달하는 리드 단자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 FPCB는 각각 일정 간격 이격된 복수개의 라인 어레이로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 FPCB의 일측은 상기 LED를 구동하는 구동 신호를 전달하는 구동 드라이버와 연결된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
7. 제 1항에 있어서,

   평면상에서, 상기 FPCB의 상하측 가장 자리에는 복수개의 홀과, 상기 복수개의 홀을 관통하여 상기 커버 바텀과 체결되는 복수개의 스크류가 더 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
8. 제 7항에 있어서,

   평면상에서, 상기 FPCB의 상하측 가장 자리에는 상기 FPCB와 상기 스크류 사이에 고정용 부재가 더 형성되며, 상기 FPCB 및 고정용 부재에 함께 홀이 형성되어 상기 홀을 통해 스크류가 관통하여 상기 커버 바텀에 체결되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
9. 제 1항, 제 7항 또는 제 8항에 있어서,

   상기 커버 바텀은, 상기 FPCB의 동박층이 접하는 부위에 돌출부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 FPCB의 동박층의 하측에는 절연 보호막이 더 형성되고, 상기 제 2 절연막의 상기 커버 바텀의 돌출부와 닿는 부분은 제거되어, 상기 FPCB와 상기 커버 바텀이 상기 돌출부를 통해 맞물리는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
11. 그 내부에 동박층(Copper layer)을 구비한 FPCB(Flexible Printed Circuit Board);

    상기 FPCB 상에 서로 이격되어 형성되며, 각각 그 내부에 상기 동박층과 접하는 방열 패턴을 구비한 복수개의 LED(Light Emitting Diode);

    상기 동박층과 접하여 상기 FPCB 배면측에 위치한 커버 바텀(cover bottom);

    상기 복수개의 LED 상에 배치된 광학 쉬트;

    상기 광학 쉬트 상에 형성된 액정 패널;

    상기 광학 쉬트 및 액정 패널을 지지하는 가이드 패널;

    상기 액정 패널의 가장 자리 및 가이드 패널과 커버 바텀의 측부를 감싸는 케이스 탑을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

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