KR20110026733A - 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

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KR20110026733A
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전욱
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Abstract

본 발명은 LED를 백라이트의 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 선택적으로 LED 백라이트를 구동할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 LED 어셈블리의 FPC를 제 1 절곡부와 제 2 절곡부로 나뉘어 정의하고, 제 1 절곡부에 고색재현율을 갖는 백색광을 구현하는 다수의 RGB-LED를 장착하고, 제 2 절곡부에 고휘도의 백색광을 구현하는 W-LED를 장착하고, 도광판을 FPC의 제 1 절곡부에 장착된 다수의 RGB-LED와 대응되는 제 1 입광면과 FPC의 제 2 절곡부에 장착된 다수의 W-LED와 대응되는 제 2 입광면을 갖도록 형성하는 것이다.
이를 통해, 사용자에 의해 고색재현율 또는 고휘도의 백색광을 구현할 수 있는 백라이트의 광원을 선택하여 사용할 수 있다. 따라서, 기존의 백라이트의 광원으로 RGB-LED만이 장착되거나 W-LED만이 장착됨에 따라, 다수의 RGB-LED만이 장착되어 고휘도의 균일한 백색광을 구현하기 어렵거나, 다수의 W-LED만이 장착되어 고색재현율을 구현하기 어려웠던 문제점을 해소할 수 있게 된다.
RGB-LED, W-LED, FPC, 백라이트 유닛

Description

백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치{Backlight unit and liquid crystal display device using the same}
본 발명은 LED를 백라이트의 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 선택적으로 LED 백라이트를 구동할 수 있는 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 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 화상 으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원(光源)이 내장된 백라이트(backlight)가 배치된다.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 서포트메인(30)과 커버버툼(50), 탑커버(40)로 구성된다.
액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다.
이러한 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
백라이트 유닛(20)은 서포트메인(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 광원과, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트(21)를 포함한다.
이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 서포트메인(30)으로 둘려진 상태로 액정패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(30)을 매개로 일체화된다.
그리고 미설명부호 19a, 19b는 각각 액정패널(10)의 전 후면에 부착되어 빛의 편광방향을 제어하는 편광판을 나타낸다.
이때, 백라이트 유닛(20)의 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescentt Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 등을 사용한다.
이중에서 특히, LED(29a)는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있는 추세이다.
이에 따라, LED(29a)는 LED PCB(printed circuit board : 29b, 이하, PCB라 함)에 장착되어 LED 어셈블리(29)를 이루며, 이러한 LED 어셈블리(29)는 접착 등의 방법으로 위치가 고정되어 복수개의 LED(29a)로부터 출사되는 광이 도광판(23) 입광부와 대면되도록 한다.
따라서, LED(29a) 각각으로부터 출사된 광은 도광판(23)의 입광부로 입사된 후 그 내부에서 액정패널(10)을 향해 굴절되며, 반사판(25)에 의해 반사된 빛과 함께 다수의 광학시트(21)를 통과하는 동안 보다 균일한 고품위의 면광원으로 가공되어 액정패널(10)로 공급된다.
한편, LED는 각각 R, G, B 색을 발하는 LED의 색섞임(color mixing)에 의해 백색광을 구현하는 LED(이하, RGB-LED라 함)를 사용 할 수도 있으며, 또는 B(blue)LED칩과 황색형광체로 이루어져 백색광을 구현하는 LED(W-LED라 함)를 사용할 수 있다.
그러나, RGB-LED는 균일한 백색광을 구현하기 위해서 색상별 파장에 따라 R-LED, G-LED 그리고 B-LED 각각으로 부터 발하는 빛이 일정한 비율을 갖도록 해야 한다.
따라서, 이러한 RGB-LED의 광량을 향상시키기 위해서는 각 색상별로 각각의 광량을 일정비율 유지하면서 향상시키야 하나, 현 시점은 B-LED의 광량을 향상시키기 어려운 실정으로, 색섞임에 의해 백색광을 구현하는 RGB-LED를 통해 균일한 백색광의 휘도를 향상시키는 것은 무리가 있다.
또한, W-LED는 황색형광체의 여기로 인하여 백색광을 구현함으로써, 백색광의 파장대가 넓어 다수의 피크 파장에 대응되도록 색상이 섞인 형태이므로, R, G, B 순색의 색재현율이 낮은 문제점을 갖는다.
본 발명은 백색광을 구현하는 LED를 광원으로 사용하는 액정표시장치용 백라이트 유닛에 있어서, 사용자의 선택에 따라 높은 색재현율을 갖거나 또는 휘도가 향상되도록 선택할 수 있는 LED 백라이트 유닛을 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 LED 각각으로부터 출사된 점광원을 보다 균일한 고품위의 면광원으로 변환할 수 있는 LED 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반사판과; 상기 반사판 상에 안착되며, 일측 가장자리가 제 1 및 제 2 입광면으로 형성된 도광판과; 상기 제 1 입광면에 대응하여 RGB-LED가 장착된 제 1 LED 인쇄회로기판과, 상기 제 2 입광면에 대응하여 W-LED가 장착된 제 2 LED 인쇄회로기판으로 이루어지는 LED 어셈블리와; 상기 도광판 상에 개재되는 다수의 광학시트를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판은 일체형이며, 상기 RGB-LED와 상기 W-LED는 각각 선택적으로 구동하는 액정표시장치용 백라이트 유닛을 제공한다.
이때, 상기 RGB-LED와 상기 W-LED는 스위칭(switching)을 통해 선택되어 구동하며, 상기 RGB-LED로부터 발하는 빛은 상기 제 1 입광면을 통해 도광판 내부로 입사된다.
또한, 상기 W-LED로부터 발하는 빛은 상기 제 2 입광면을 통해 도광판 내부로 입사되며, 상기 도광판의 제 1 및 제 2 입광면은 상기 도광판의 내측으로부터 외측으로 모서리지도록 형성된다.
여기서, 상기 제 1 LED 인쇄회로기판과 상기 제 2 인쇄회로기판은 상기 도광판의 제 1 입광면과 제 2 입광면과 각각 평행하며, 상기 RGB-LED는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 발하는 LED가 색섞임(color mixing)에 의해 백색광을 구현한다.
또한, 상기 W-LED는 B(blue)LED칩과 황색형광체로 이루어져 백색광을 구현하며, 상기 제 1 및 제 2 LED 인쇄회로기판의 배면에 금속바(metal bar)가 장착된다.
또한 본 발명은 반사판과 일측 가장자리가 제 1 및 제 2 입광면으로 형성된 도광판과, 상기 도광판의 제 1 입광면에 대응하여 RGB-LED가 장착된 제 1 LED 인쇄회로기판과, 상기 제 2 입광면에 대응하여 W-LED가 장착된 제 2 LED 인쇄회로기판 으로 이루어지는 LED 어셈블리 그리고 상기 도광판 상에 개재되는 다수의 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛 상부로 안착되는 액정패널과; 상기 백라이트 유닛과 상기 액정패널의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 수직부로 이루어지며, 상기 수직부의 내측에는 LED 어셈블리가 부착되도록 "〈 "컷 형상의 모서리홈이 형성된 서포트메인을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판은 일체형이며, 상기 RGB-LED와 상기 W-LED는 각각 개별 구동하는 액정표시장치를 제공한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명은 LED 어셈블리를 FPC를 제 1 절곡부와 제 2 절곡부로 나뉘어 정의하고, 제 1 절곡부에 고색재현율을 갖는 백색광을 구현하는 다수의 RGB-LED를 장착하고, 제 2 절곡부에 고휘도의 백색광을 구현하는 W-LED를 장착하고, 도광판을 FPC의 제 1 절곡부에 장착된 다수의 RGB-LED와 대응되는 제 1 입광면과 FPC의 제 2 절곡부에 장착된 다수의 W-LED와 대응되는 제 2 입광면을 갖도록 형성함으로써, 사용자의 선택에 따라 고색재현율을 필요로 하면 다수의 RGB-LED를 구동시켜, 고색재현율을 갖는 백색광만이 도광판의 제 1 입광면을 통해 내부로 입사되도록 하고, 고휘도의 균일한 백색광을 필요로 하면 다수의 W-LED를 구동시켜, 고휘도의 균일한 백색광만을 도광판의 제 2 입광면을 통해 내부로 입사되도록 할 수 있는 효과가 있다.
이에, 기존의 백라이트의 광원으로 RGB-LED만이 장착되거나 W-LED만이 장착 됨에 따라, 다수의 RGB-LED만이 장착되어 고휘도의 균일한 백색광을 구현하기 어렵거나, 다수의 W-LED만이 장착되어 고색재현율을 구현하기 어려웠던 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치의 분해사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 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.
이들 각각에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 기판(112) 및 제 2 기판(114)을 포함한다.
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 나타나지는 않았지만 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(112) 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(114) 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.
그리고 제 1, 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(미도시)이 각각 부착된다.
이 같은 액정패널(110) 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 이나 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 밀착된다.
이러한 액정패널(110)은 게이트구동회로의 온/오프 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터구동회로의 신호전압이 데이터라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.
아울러 본 발명의 액정표시장치에는 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
백라이트 유닛(120)은 LED 어셈블리(129)와, 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(300) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트(121)를 포함한다.
LED 어셈블리(129)는 다수개의 LED(220)와, 이의 LED(220)가 일정 간격 이격하여 장착되는 가요성 인쇄회로필름(flexible printed circuit film : 이하, FPC라 함)(210)을 포함한다.
이때, 본 발명의 FPC(210)는 길이방향을 따라 상측부의 제 1 절곡부(210a)와 하측부의 제 2 절곡부(210b)로 구분되어, 제 1 절곡부(210a)에는 R, G, B의 색을 각각 발하는 다수의 RGB-LED(220a)가 장착되며, 제 2 절곡부(210b)에는 W-LED(220b)가 장착되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 다수의 RGB-LED(220a)와 다수의 W-LED(220b)는 각각 선택적으로 구동하여, 고휘도 또는 고색재현율을 구현할 수 있도록 사용자의 필요에 의해 선택 및 결정할 수 있다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도광판(300)은 LED(220)로부터 입사된 빛이 여러번의 전반사에 의해 도광판(300) 내를 진행하면서 도광판(300)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
이에, 본 발명의 도광판(300)은 도광판(300)을 향해 내각을 이루도록 절곡되어 구성된 LED 어셈블리(129)의 제 1 절곡부(210a)에 실장된 다수의 RGB-LED(220a)와 제 2 절곡부(210b)에 실장된 다수의 W-LED(220b)에 대응될 수 있도록, 입광부가 제 1 및 제 2 입광면으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이러한 도광판(300)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴을 포함할 수 있다.
여기서, 패턴은 도광판(300) 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(300)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성한다.
반사판(125)은 도광판(300)의 배면에 위치하여, 도광판(300)의 배면을 통과한 빛을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.
도광판(300) 상부의 다수의 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 도광판(300)을 통과한 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이"ㄱ"형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(140)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.
또한, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부를 구비한 사각형의 판 형상으로 구성된다.
그리고, 서포트메인(130)은 내측으로 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)의 위치를 구분 짓는 돌출부(131)가 형성된 사각의 테 형상으로, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르며, 커버버툼 및 탑커버(140)와 조립 체결된 다.
이때, 서포트메인(130)의 돌출부(131)의 하부에는 백라이트 유닛(120)의 LED 어셈블리(129)가 부착되는 홈(미도시)이 형성되는데, 홈(미도시)은 서포트메인(130)의 내측으로부터 외측을 향해 모서리를 형성하는 "〈 "컷 홈(이하, 모서리홈이라 함.)으로 형성된다.
탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3b는 도 3a를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, LED 어셈블리(129)는 다수개의 RGB-LED(220a)와 다수개의 W-LED(220b)가 각각 일정 간격 이격하여 표면실장기술(surface mount technology : SMT)에 의해 장착되는 FPC(210)로 이루어진다.
여기서, FPC(210)는 길이방향을 따라 상측부의 제 1 절곡부(210a)와 하측부의 제 2 절곡부(210b)로 구분되어, 제 1 절곡부(210a)와 제 2 절곡부(210b)가 일정 각을 이루도록 형성된다.
즉, FPC(210)는 도광판(도 2의 300)을 향하는 일방향을 향해 제 1 절곡부(210a)와 제 2 절곡부(210b)가 80 ~ 100ㅀ의 내각(θ)을 이루도록 형성된다.
그리고, 이렇게 도광판(도 2의 300)을 향해 내각(θ)을 이루는 제 1 절곡부(210a)와 제 2 절곡부(210b)의 서로 마주보는 면에는 다수의 LED(220)가 장착되 는데, 특히, 제 1 절곡부(210a)에 장착되는 다수의 LED(220)는 R, G, B의 색을 각각 발하는 다수의 RGB-LED(220a)로, 도광판(도 2의 300)의 입광면을 향하는 전방으로 각각 R, G, B의 색을 갖는 빛을 발하여, 이러한 다수개의 RGB-LED(220a)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임(color mixing)에 의한 백색광을 구현한다.
그리고, 제 2 절곡부(210b)에 장착되어 있는 다수의 LED(220)는 B(blue)LED칩과 황색형광체로 이루어지는 다수의 W-LED(220b)로, 도광판(도 2의 300)의 입광면을 향하는 전방으로 백색광을 구현한다.
여기서, 제 1 절곡부(210a)에 장착된 다수의 RGB-LED(220a)와 제 2 절곡부(210b)에 장착된 다수의 W-LED(220b)는 각각 선택적으로 구동하여 백색광을 구현하게 된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 절곡부(210a)에는 제 1 입출력배선(미도시)이 형성되어, 다수의 RGB-LED(220a)는 제 1 입출력배선(미도시)을 통해 구동신호를 공급받아 빛을 발하게 되며, 제 2 절곡부(210b)에는 제 2 입출력배선(미도시)이 형성되어, 다수의 W-LED(220b)는 제 2 입출력배선(미도시)을 통해 구동신호를 공급받아 빛을 발하게 된다.
이에, FPC(210)의 일측에 마련되어, LED 어셈블리(129)의 온(on)/오프(off)를 제어하는 LED 구동회로(미도시)와의 연결을 위한 가요성케이블(미도시)은 제 1 입출력배선(미도시)과 제 2 입출력배선(미도시)과 각각 별도로 연결되어, 다수의 RGB-LED(220a)와 다수의 W-LED(220b)로 각각 별도의 구동신호를 공급하게 된다.
즉, 다수의 RGB-LED(220a)와 W-LED(220b)는 각각 장착된 영역 별로 분할되어 구동하는 것이다.
이는 사용자의 선택에 의해 결정할 수 있는데, 즉, 액정표시장치에서 상황에 따라 고휘도의 균일한 백색광을 필요로 하거나 고색재현을 필요로 하는 경우 사용자는 간단한 스위칭(switching)을 통해 LED 어셈블리(129)의 FPC(210)의 제 1 절곡부(210a)에 형성된 제 1 입출력배선(미도시)에 구동신호를 인가하여 RGB-LED(220a)를 구동시켜 고색재현을 구현하거나, FPC(210)의 제 2 절곡부(210b)에 형성된 제 2 입출력배선(미도시)에 구동신호를 인가하여 W-LED(220b)를 구동시켜 고휘도를 구현할 수 있다.
따라서, 기존에 RGB-LED(220a)만이 장착되어 B-LED의 광량을 향상시키기 어려운 실정으로, 고휘도의 균일한 백색광을 구현하기 어렵거나, W-LED(220b)만이 장착되어 고색재현율을 구현하기 어려웠었던 문제점을 해소할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따라 RGB-LED(220a)로 고색재현율을 갖는 백색광을 구현하면, 기존의 W-LED(220b)로만 구현되는 백색광의 색재현율에 비해 약 49% 이상으로 색재현율이 향상된 백색광을 구현하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 기존의 RGB-LED(220a)로만 구현되는 백색광의 휘도와 동등한 휘도를 W-LED(220b)로 구현하면, RGB-LED(220a)로만 휘도를 구현하는 경우에 비해 약 44% 이상의 소비전력을 감소시킬 수 있게 된다.
한편, FPC(210)의 제 1 및 제 2 절곡부(210a, 210b) 배면에 금속바(metal bar : 230)를 장착하여, 다수의 RGB-LED(220a)와 W-LED(220b)로부터 발생되는 열이 외부로 방출되도록 한다.
이때, 금속바(230)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 열전도율이 높은 금속으로 형성하거나, 열전달물질을 도포하여 열방출 기능을 향상시킬 수 있다.
또는, FPC(210)의 제 1 및 제 2 절곡부(210a, 210b) 배면에 히트싱크와 같은 방열판(미도시)을 마련하여 각각의 LED(220)로부터 열을 전달받아 보다 효율적으로 외부로 방출할 수 있도록 할 수도 있다.
또한, FPC(미도시) 외에도 수지 또는 세라믹과 같은 절연층 상에 입출력배선(미도시)을 인쇄하여 각종 전자 소자의 탑재와 전기적 연결을 가능케 하는 PCB를 사용할 수 있는데, PCB를 사용할 경우에는 금속재질의 MCPCB를 사용하여 금속바(230)를 제거할 수도 있다.
한편, 본 발명은 상황에 따라 고휘도의 균일한 백색광을 구현하거나 고색재현율을 고현할 수 있도록, LED 어셈블리(129)를 다수의 RGB-LED(220a)와 다수의 W-LED(220b)를 사용자의 선택에 의해 선택적으로 구동시키기 위해, 도광판(도 2의 300) 내부로는 다수의 RGB-LED(220a)로부터 구현되는 백색광만이 입사되거나, 다수의 W-LED(220b)로부터 구현되는 백색광만이 입사되어야 한다.
이를 위하여, 본 발명의 도광판(도 2의 300)은 각각 다수의 RGB-LED(220a)와 다수의 W-LED(220b)와 대응되는 제 1 및 제 2 입광면을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 이에 대해 도 4를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리와 도광판의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 LED 어셈블리(129)는 도광판(300)의 일측 가장 자리 길이방향을 따라 배열된다.
도광판(300)은 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열에 의해 평면형태(flat type)로 제작된다.
여기서, PMMA는 아크릴수지로써 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 광이 투과할 때 광의 확산을 유도한다.
이러한 도광판(300)은 빛이 출사되는 상부면(301) 및 반사판(도 2의 125)과 대면된 하부면(303) 그리고 LED 어셈블리(129)와 대응되는 입광부(310)와 제 1 내지 제 3 측면(305, 307, 309)으로 이루어진다.
이때, 도광판(300)의 입광부(310)는 LED 어셈블리(129)의 FPC(210) 제 1 절곡부(210a)에 장착된 다수의 RGB-LED(220a)와 대응되는 제 1 입광면(310a)과 FPC(210) 제 2 절곡부(210b)에 장착된 다수의 W-LED(220b)와 대응되는 제 2 입광면(310b)으로 이루어진다.
따라서, 사용자의 선택에 따라 고휘도의 백색광만이 도광판(300) 내부로 입사되거나, 고색재현율을 갖는 백색광만이 도광판(300) 내부로 입사될 수 있다.
즉, 다수의 RGB-LED(220a)로부터 구현되는 고색재현율의 백색광이 제 1 입광면(310a)을 통해 도광판(300) 내부로 입사되어 균일한 면광원으로 가공되어야 하며, 또한 다수의 W-LED(220b)로부터 구현되는 고휘도의 백색광이 제 2 입광면(310b)을 통해 도광판(300) 내부로 입사되어 균일한 면광원으로 가공되어야 한 다.
이때, 제 1 입광면(310a)과 제 2 입광면(310b)은 도광판(300) 내측으로부터 외측으로 모서리를 이루도록 형성되며, 이의 모서리는 LED 어셈블리(129)의 제 1 및 제 2 절곡부(210a, 210b)에 의해 형성되는 내각(θ)과 대응된다.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 LED 어셈블리로부터 도광판의 내부로 백색광이 입사되는 모습의 시뮬레이션 결과이다.
도 5a는 LED 어셈블리(도 4의 129)의 FPC(도 4의 210) 제 1 절곡부(도 4의 210a)에 장착된 다수의 RGB-LED(도 4의 220a)로부터 구현되는 백색광이 도광판(도 4의 300)의 제 1 입광면(도 4의 310a)을 통해 도광판(도 4의 300) 내부로 입사되는 모습이며, 도 5b는 LED 어셈블리(도 4의 129)의 FPC(도 4의 210) 제 2 절곡부(도 4의 210b)에 장착된 다수의 W-LED(도 4의 220b)로부터 구현되는 백색광이 도광판(도 4의 300)의 제 2 입광면(도 4의 310b)을 통해 도광판(도 4의 300) 내부로 입사되는 모습이다.
도 5a를 참조하면, 다수의 RGB-LED(도 4의 220a)로부터 구현되는 백색광이 도광판(도 4의 300)의 제 1 입광면(도 4의 310a)을 통해 도광판(도 4의 300) 내부로 입사되는 것을 확인할 수 있는데, 이때 일부 빛은 다수의 W-LED(도 4의 220b)에 의해 반사되어 도광판(도 4의 300)의 제 2 입광면(도 4의 310b)을 통해 도광판(도 4의 300) 내부로 입사된다.
즉, RGB-LED(도 4의 220a)로부터 구현되는 백색광은 광손실 없이 모두 도광판(도 4의 300) 내부로 입사되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 5b를 참조하면, 다수의 W-LED(도 4의 220b)로부터 구현되는 백색광이 도광판(도 4의 300)의 제 2 입광면(도 4의 310b)을 통해 도광판(도 4의 300) 내부로 입사되며, 일부 빛은 다수의 RGB-LED(도 4의 220a)에 의해 반사되어 도광판(도 4의 300)의 제 1 입광면(도 4의 310a)을 통해 도광판(도 4의 300) 내부로 입사된다.
이 역시, W-LED(도 4의 220b)로부터 구현되는 백색광이 광손실 없이 모두 도광판(도 4의 300) 내부로 입사되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치가 특정 화상을 구현하고자 할 때, 고휘도의 균일한 백색광을 필요로 하면 다수의 W-LED(도 4의 220b)를 구동시켜, 고휘도의 균일한 백색광을 구현할 수 있으며, 고색재현율을 필요로 하면 다수의 RGB-LED(도 4의 220a)를 구동시켜, 고색재현율을 구현할 수 있다.
이에, 기존의 백라이트(도 2의 120)의 광원으로 RGB-LED(도 4의 220a)만이 장착되거나 W-LED(도 4의 220b)만이 장착됨에 따라, 다수의 RGB-LED(도 4의 220a)만이 장착되어 고휘도의 균일한 백색광을 구현하기 어렵거나, 다수의 W-LED(도 4의 220b)만이 장착되어 고색재현율을 구현하기 어려웠던 문제점을 해소할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 LED 어셈블리(도 4의 129)는 접착 등의 방법으로 위치가 고정되어, 다수의 RGB-LED(도 4의 220a)와 다수의 W-LED(도 4의 220b)로부터 출사되는 광이 도광판(도 4의 300)의 제 1 및 제 2 입광면(도 4의 310a, 310b)과 대면되도록 하는데, 이를 위해, 서포트메인(도 2의 130)에는 LED 어셈블리(도 4의 129)가 부착되기 위한 모서리홈이 형성되어 있다.
도 6은 도 2의 모듈화된 액정표시장치의 일부 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)으로 구성된 액정패널(110)과, 액정패널(110)의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
이러한 백라이트 유닛(120)과 액정패널(110)은 서포트메인(130)에 의해 가장자리가 둘러지며, 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 두르는 탑커버(140)가 서포트메인(130)에 결합되어, 백라이트 유닛(120)과 액정패널(110))은 모두 일체로 모듈화된다.
백라이트 유닛(120)은 반사판(125)과, 도광판(300)과, 도광판(300)의 일측면에 구비된 LED 어셈블리(129)와, 도광판(300) 상부에 다수의 광학시트(121)들이 적층되어 백라이트 유닛(120)을 이루게 된다.
여기서, 본 발명의 LED 어셈블리(129)는 제 1 및 제 2 절곡부(210a, 210b)로 구분되는 FPC(210)와 FPC(210)의 제 1 절곡부(210a)에 일정간격 이격하여 장착되는 다수의 RGB-LED(220a)와 FPC(210)의 제 2 절곡부(210b)에 일정간격 이격하여 장착되는 다수의 W-LED(220b)로 이루어진다.
이때, 본 발명의 LED 어셈블리(129)는 FPC(210)의 제 1 절곡부(210a)와 제 2 절곡부(210b)가 일정 각을 이루도록 형성된다.
그리고, 도광판(300)은 FPC(210)의 제 1 절곡부(210a)에 장착된 다수의 RGB- LED(220a)와 대응되는 제 1 입광면(310a)과 FPC(210)의 제 2 절곡부(210b)에 장착된 다수의 W-LED(220b)와 대응되는 제 2 입광면(310b)으로 이루어지며, 제 1 및 제 2 입광면(310a, 310b)으로 이루어진 입광부(310)는 도광판(300) 내측으로부터 외측으로 모서리를 이루도록 형성되며, 이의 모서리(310a, 310b)는 LED 어셈블리(129)의 제 1 및 제 2 절곡부(210a, 210b)에 의해 형성되는 내각(θ)과 대응된다.
따라서, 사용자의 선택에 따라 다수의 RGB-LED(220a)로부터 구현되는 고색재현율을 갖는 백색광이 도광판(300)의 제 1 입광면(310a)을 통해 내부로 입사되거나, 다수의 W-LED(220b)로부터 구현되는 고휘도의 백색광이 도광판(300)의 제 2 입광면(310b)을 통해 내부로 입사된다.
이렇게, 도광판(300) 내부로 입사된 고휘도의 균일한 백색광 또는 고색재현율을 갖는 백색광은 도광판(300) 내부에서 액정패널(110)을 향해 굴절되어, 균일한 면광원을 액정패널(110)을 향해 공급하게 된다.
한편, 본 발명의 LED 어셈블리(129)는 도광판(300) 입광부(310)와 대면되도록, 그 위치가 접착 등의 방법으로 고정되는데, 이를 위해 서포트메인(130)에는 모서리홈(133)이 형성되어 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 서포트메인(130)은 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 일정 두께를 갖는 사각 테 형상의 수직부(130a)와 수직부(130a)의 내측으로 수직하게 돌출되어, 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)의 위치를 구분짓는 돌출부(130b)로 이루어진다.
따라서, 액정패널(110)은 돌출부(130b) 상에 안착되어 지지되며, 액정패 널(110)과 백라이트 유닛(120)은 수직부(130a)에 의해 가장자리가 둘러지게 된다.
여기서, 서포트메인(130)의 돌출부(130b) 하부의 수직부(130a)에는 LED 어셈블리(129)가 부착되도록, 모서리홈(133)이 형성되는데, 모서리홈(133)은 서포트메인(130)의 수직부(130a) 내측으로부터 외측을 향해 제 1 모서리내측면(133a)과 제 2 모서리내측면(133b)을 통해 모서리를 형성하는 "〈 "컷 형상이다.
이때, 모서리홈(133)의 제 1 모서리내측면(133a)과 제 2 모서리내측면(133b)은 각각 LED 어셈블리(129) FPC(210)의 제 1 및 제 2 절곡부(210a, 210b)와 각각 대응되어, FPC(210)의 제 1 절곡부(210a)는 모서리홈(133)의 제 1 모서리내측면(133a)에 양면테이프 등의 접착성물질(160)을 통해 접착 및 고정되며, FPC(210b)의 제 2 절곡부(210b)는 모서리홈(133)의 제 2 모서리내측면(133b)에 양면테이프 등의 접착성물질(160)을 통해 접착 및 고정된다.
이를 통해, 본 발명의 LED 어셈블리(129)는 다수의 RGB-LED(220a)와 다수의 W-LED(220b)로부터 출사되는 광이 도광판(300)의 제 1 및 제 2 입광면(310a, 310b)과 대면되도록 위치가 고정된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 LED 어셈블리(129)는 FPC(210)를 제 1 절곡부(210a)와 제 2 절곡부(210b)로 나뉘어 정의하고, 제 1 절곡부(210a)에 고색재현율을 갖는 백색광을 구현하는 다수의 RGB-LED(220a)를 장착하고, 제 2 절곡부(210b)에 고휘도의 백색광을 구현하는 W-LED(220b)를 장착하고, 도광판(300)을 FPC(210)의 제 1 절곡부(210a)에 장착된 다수의 RGB-LED(220a)와 대응되는 제 1 입광면(310a)과 FPC(210)의 제 2 절곡부(210b)에 장착된 다수의 W-LED(220b)와 대응 되는 제 2 입광면(310b)을 갖도록 형성함으로써, 사용자의 선택에 따라 고색재현율을 필요로 하면 다수의 RGB-LED(220a)를 구동시켜, 고색재현율을 갖는 백색광만이 도광판(300)의 제 1 입광면(310a)을 통해 내부로 입사되도록 하고, 고휘도의 균일한 백색광을 필요로 하면 다수의 W-LED(220b)를 구동시켜, 고휘도의 균일한 백색광만을 도광판(300)의 제 2 입광면(310b)을 통해 내부로 입사되도록 할 수 있다.
이에, 기존의 백라이트(120)의 광원으로 RGB-LED(220a)만이 장착되거나 W-LED(220b)만이 장착됨에 따라, 다수의 RGB-LED(220a)만이 장착되어 고휘도의 균일한 백색광을 구현하기 어렵거나, 다수의 W-LED(220b)만이 장착되어 고색재현율을 구현하기 어려웠던 문제점을 해소할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치모듈의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치의 분해사시도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3b는 도 3a를 개략적으로 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리와 도광판의 구조를 개략적으로 도시한 사시도.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 LED 어셈블리로부터 도광판의 내부로 백색광이 입사되는 모습의 시뮬레이션 결과.
도 6은 도 2의 모듈화된 액정표시장치의 일부 단면을 개략적으로 도시한 단면도.

Claims (10)

  1. 반사판과;
    상기 반사판 상에 안착되며, 일측 가장자리가 제 1 및 제 2 입광면으로 형성된 도광판과;
    상기 제 1 입광면에 대응하여 RGB-LED가 장착된 제 1 LED 인쇄회로기판과, 상기 제 2 입광면에 대응하여 W-LED가 장착된 제 2 LED 인쇄회로기판으로 이루어지는 LED 어셈블리와;
    상기 도광판 상에 개재되는 다수의 광학시트
    를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판은 일체형이며, 상기 RGB-LED와 상기 W-LED는 각각 선택적으로 구동하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RGB-LED와 상기 W-LED는 스위칭(switching)을 통해 선택되어 구동하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 RGB-LED로부터 발하는 빛은 상기 제 1 입광면을 통해 도광판 내부로 입 사되는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 W-LED로부터 발하는 빛은 상기 제 2 입광면을 통해 도광판 내부로 입사되는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 제 1 및 제 2 입광면은 상기 도광판의 내측으로부터 외측으로 모서리지도록 형성된 액정표시장치용 백라이트 유닛.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 LED 인쇄회로기판과 상기 제 2 인쇄회로기판은 상기 도광판의 제 1 입광면과 제 2 입광면과 각각 평행한 액정표시장치용 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 RGB-LED는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 발하는 LED가 색섞 임(color mixing)에 의해 백색광을 구현하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 W-LED는 B(blue)LED칩과 황색형광체로 이루어져 백색광을 구현하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 LED 인쇄회로기판의 배면에 금속바(metal bar)가 장착되는 액정표시장치용 백라이트 유닛.
  10. 반사판과 일측 가장자리가 제 1 및 제 2 입광면으로 형성된 도광판과, 상기 도광판의 제 1 입광면에 대응하여 RGB-LED가 장착된 제 1 LED 인쇄회로기판과, 상기 제 2 입광면에 대응하여 W-LED가 장착된 제 2 LED 인쇄회로기판으로 이루어지는 LED 어셈블리 그리고 상기 도광판 상에 개재되는 다수의 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛과;
    상기 백라이트 유닛 상부로 안착되는 액정패널과;
    상기 백라이트 유닛과 상기 액정패널의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 수 직부로 이루어지며, 상기 수직부의 내측에는 LED 어셈블리가 부착되도록 "〈 "컷 형상의 모서리홈이 형성된 서포트메인
    을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 인쇄회로기판은 일체형이며, 상기 RGB-LED와 상기 W-LED는 각각 개별 구동하는 액정표시장치.
KR1020090084500A 2009-09-08 2009-09-08 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치 KR20110026733A (ko)

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KR1020090084500A KR20110026733A (ko) 2009-09-08 2009-09-08 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101423519B1 (ko) * 2012-12-20 2014-07-25 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
US9316776B2 (en) 2013-06-26 2016-04-19 Samsung Display Co., Ltd. Light source assembly including hexahedron-shaped light source, display apparatus including the same, and method of manufacturing the same
US9798186B2 (en) 2014-10-30 2017-10-24 Samsung Display Co., Ltd. Backlight unit having uniform brightness

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