KR20110038191A

KR20110038191A - 엘이디 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치

Info

Publication number: KR20110038191A
Application number: KR1020090095043A
Authority: KR
Inventors: 문제영; 한상호
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2011-04-14

Abstract

본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 선광원을 구현할 수 있는 LED 어셈블리에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 LED 어셈블리를 PCB 상에 일정간격 이격하여 다수개의 LED칩을 실장하고, 내벽에 형광체가 도포된 렌즈를 PCB와 LED칩을 덮도록 구성함으로써, LED 어셈블리가 길이방향을 따라 균일한 백색광을 출사함으로써 선광원을 구현하도록 하는 것이다.

이로 인하여, 액정패널로 균일한 면광원을 제공하는 동시에 저소비전력의 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.

또한, 램프 얼룩(mura) 현상이 발생되지 않고, 균일한 휘도를 갖는 액정표시장치를 제공함에 따라 표시품질이 향상된 액정표시장치를 제공하게 된다.

LED, 형광체, LED칩, 백라이트 유닛

Description

엘이디 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치{Light emitting diode backlight unit and liquid crystal display device using the same}

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 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광 원(光源)이 내장된 백라이트(backlight)가 배치된다.

여기서, 백라이트 유닛의 광원으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescentt Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 등을 사용한다.

이중에서 특히, LED는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있는 추세이다.

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.

이의, 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.

백라이트 유닛(20)은 서포트메인(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(29)와, 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.

이때, LED 어셈블리(29)는 도광판(23)의 일측에 구성되며, 백색광을 발하는 다수의 LED(60)와, 이의 LED(60)가 장착되는 LED PCB(printed circuit board : 28, 이하, PCB라 함)를 포함한다.

이러한 LED 어셈블리(29)는 접착 등의 방법으로 위치가 고정되어 복수개의 LED(60)로부터 출사되는 백색광이 도광판(23) 입광부와 대면되도록 한다.

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.

한편, 다수개의 LED(60) 각각으로부터 출사된 백색광은 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.

도 2는 도 1의 백색광을 구현하는 일반적인 LED의 단면도이다.

도시한 바와 같이, LED(60)는 크게 빛을 발하는 LED칩(61)과 형광체(63) 그리고 이들을 덮는 렌즈(66)를 포함한다.

이들 각각에 대해 자세히 살펴보면 먼저, LED칩(61)은 방열슬러그(65) 상에 안착되며 방열슬러그(65)는 하우징(housing)역할의 케이스(67)에 의해 둘러져 내부에 형광체(63)가 충진되어 있다.

케이스(67)에는 LED칩(61)과 와이어(69a) 등을 통해서 전기적으로 연결된 한쌍의 양/음극 전극리드(69b)가 마련되어 케이스(67) 외부로 노출되어 있다.

그리고 이러한 케이스(67)의 상부로는 LED칩(61)과 형광체(63)를 비롯한 방열슬러그(65)의 반사면과 와이어(69a) 등을 덮어 보호함과 동시에 LED칩(61)으로부터 발생된 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈(66)가 위치한다.

한쌍의 양/음극 전극리드(69b)는 외부에 마련된 LED칩(61)의 발광을 위한 작동전류를 공급하는 전류공급수단(미도시)과 전기적으로 연결된다.

이에, LED칩(61)에 전류가 인가되면 빛이 방출되는데, 방출된 빛과 형광체(63)에 의해 발광된 빛이 혼합되어 백색광을 발하게 되고, 백색광은 렌즈(66)를 통해 외부로 출사되게 된다.

한편, 이러한 LED(60)는 반구형태의 렌즈(66)에 의하여 상하좌우로 적어도 120 ~ 180ㅀ의 빛의 출사각을 갖기 때문에 도 3에 도시한 바와 같이, 도광판(23) 입광부에는 서로 이웃하는 LED(60) 사이영역에 백색광이 미치지 못하는 암부(A)가 발생하게 된다.

도 4는 기존의 일반적인 LED로부터 출사된 광이 도광판 내부로 입사되는 모습의 시뮬레이션 결과이다.

도 4에 나타난 바와 같이, PCB 상에 실장된 다수개의 LED는 출사각을 가져, 서로 이웃하는 LED 사이영역에 광이 미치지 못하는 암부가 발생하는 모습을 확인할 수 있다.

이로 인하여, 램프 얼룩(mura) 현상이 발생하게 되고, 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제를 야기시키게 된다.

이러한, 문제점을 방지하기 위해서는 LED(60)의 개수를 늘려 서로 이웃하는 LED(60)의 사이영역(B)을 줄여야 하나, 이는 재료비용 상승과 소비전력을 증가시키게 되는 문제점을 야기하게 된다.

특히, 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 균일한 백색광을 액정패널에 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 백라이트의 제조비용을 줄이고, 수율을 향상시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 바(bar) 형상의 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판 상에 일정간격 이격하여 실장되는 다수의 LED칩과; 상기 인쇄회로기판 상에 실장된 상기 다수의 LED칩을 덮어 보호하며, 내벽에 형광체가 도포된 렌즈를 포함하는 LED 어셈블리를 제공한다.

상기 렌즈는 상기 PCB의 길이방향을 따라 투명한 반원통 또는 반원기둥 형상이며, 상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 광은 상기 형광체에 의해 출사된 광과 혼합되어, 상기 렌즈 전면으로 출사된다.

또한, 상기 LED칩은 청색LED칩이며, 상기 형광체는 황색형광체이며, 상기 LED 칩은 UVLED칩이며, 상기 형광체는 적, 녹, 청색의 형광체이다.

이때, 상기 인쇄회로기판은 반사면을 구비하며, 상기 다수의 LED칩은 상기 반사면 상에 실장되며, 상기 렌즈는 상기 반사면과 상기 다수의 LED칩을 덮는다.

또한, 본 발명은 사각테 형상의 서포트메인과; 상기 서포트메인의 일 가장자리 길이방향을 따라 배열되며, 바(bar) 형상의 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 반사면 상에 일정간격 이격하여 실장되는 다수의 LED칩과; 상기 인쇄회로기판의 상기 반사면과 상기 다수의 LED칩을 덮어 보호하며, 내벽에 형광체가 도포된 렌즈를 포함하는 LED 어셈블리와; 상기 서포트메인 상에 차례로 안착되는 반사판과, 상기 반사판 상에 안착되는 도광판과, 상기 도광판 상에 안착되는 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛 상에 안착되는 액정패널과; 상기 서포트메인 배면과 밀착되어 구성되는 커버버툼과; 상기 액정패널 가장자리를 테두리하며 상기 서포트메인 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

이때, 상기 렌즈는 상기 PCB의 길이방향을 따라 투명한 반원통 또는 반원기둥 형상이다.

또한, 본 발명은 사각테 형상의 서포트메인과; 상기 서포트메인 상에 안착되는 반사판과; 상기 반사판 상에 나란하게 배열되며, 각각이 바(bar) 형상의 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 반사면 상에 일정간격 이격하여 실장되는 다수의 LED칩과; 상기 인쇄회로기판의 상기 반사면과 상기 다수의 LED칩을 덮어 보호하며, 내벽에 형광체가 도포된 렌즈를 포함하는 다수의 LED 어셈블리와; 상기 다수의 LED 어셈블리 상에 안착되는 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛 상에 안착되는 액정패널과; 상기 서포트메인 배면과 밀착되어 구성되는 커버버툼과; 상기 액정패널 가장자리를 테두리하며 상기 서포트메인 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명은 LED 어셈블리를 PCB 상에 일정간격 이격하여 다수개의 LED칩을 실장하고, 내벽에 형광체가 도포된 렌즈를 PCB와 LED칩을 덮도록 구성함으로써, LED 어셈블리가 길이방향을 따라 균일한 백색광을 출사함으로써 선광원을 구현하도록 함으로써, 액정패널로 균일한 면광원을 제공하는 동시에 저소비전력의 백라이트 유닛을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 램프 얼룩(mura) 현상이 발생되지 않고, 균일한 휘도를 갖는 액정표시장치를 제공함에 따라 표시품질이 향상된 액정표시장치를 제공하게 되는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5b는 도 5a의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, LED 어셈블리(200)는 다수개의 LED칩(210)과 다수개의 LED칩(210)이 표면실장기술(surface mount technology : SMT)에 의해 장착되는 PCB(220)를 포함한다.

이때, PCB(220)는 일정폭을 갖는 바(bar)형상으로, 다수의 LED칩(210)은 PCB(220)의 길이방향을 따라 일정간격 이격하여 실장된다.

그리고, 다수개의 LED칩(210)이 장착된 PCB(220) 상에는 PCB(220)의 반사면과 LED칩(210)을 덮어 보호함과 동시에 LED칩(210)으로부터 발생된 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈(230)가 조립 체결된다.

렌즈(230)는 단면적으로 LED칩(210)으로부터 광이 출사하는 방향, 즉 도면상으로 정의한 x축 방향을 향해 볼록하게 돌출된 반원형 형상으로, 바(bar) 형상의 PCB(220)를 덮는 렌즈(230)의 전체적인 형태는 투명한 반원통이나 반원기둥의 형상으로 이루어진다.

여기서, 렌즈(230) 내벽에는 형광체(240)가 도포되어 있는데, 이때, LED칩(210)이 청색LED칩일 경우 형광체(240)는 황색형광체를 사용한다.

이때, 황색형광체는 530 ~ 570nm파장을 주파장으로 하는 세륨(Ce)이 도핑된 이트륨(Y) 알루미늄(Al) 가넷인 YAG:Ce(T₃Al₅O₁₂:Ce)계열 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, LED칩(210)이 UVLED칩일 경우 형광체(240)는 적(R), 녹(G), 청색(B) 의 삼색의 형광체로 이루어지며, 적(R), 녹(G), 청색(B)의 형광체(240)의 배합비를 조절함으로써 발광색을 선택할 수 있다.

이때, 적색(R)의 형광체는 611nm 파장을 주파장으로 하는 산화이트륨(Y₂O₃)과 유로피움(EU)의 화합물로 이루어진 YOX(Y₂O₃:EU)계열 형광체이며, 녹색(G)의 형광체는 544nm 파장을 주파장으로 하는 인산(Po₄)과 란탄(La)과 테르븀(Tb)의 화합물인 LAP(LaPo₄:Ce,Tb)계열 형광체이며, 청색(B)의 형광체는 450nm 파장을 주파장으로 하는 바륨(Ba)과 마그네슘(Mg)과 산화알루미늄 계열의 물질과 유로피움(EU)의 화합물인 BAM blue(BaMgAl₁₀O₁₇:EU)계열 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.

여기서 주파장이란 적(R), 녹(G), 청색(B) 각각에서 가장 높은 휘도를 발생하는 파장을 그 형광체의 주 파장이라고 한다.

이에, 다수개의 LED칩(210)에 전류가 인가되면 빛이 방출되는데, 방출된 빛의 일부는 렌즈(230) 내벽의 형광체(240)를 여기시켜, 형광체에 의해 발광된 빛과 혼합되어 백색광을 발하게 되고, 백색광은 렌즈(230)를 통해 외부로 출사되게 된다.

이때, 이렇게 구현되는 백색광은 LED 어셈블리(200)의 길이방향 즉, 반원통이나 반원기둥 형태의 렌즈(230)형태를 따라 렌즈(230) 전면을 향해 출사되므로, 본 발명의 LED 어셈블리(200)는 선광원을 구현하게 된다.

여기서, 청색LED칩(210)이 PCB(220) 상에 일정간격 이격하여 실장된 경우에 도, 청색LED칩(210)으로 전류가 인가되면, 청색LED칩(210)에 의해 청색광이 발광하게 되고, 이렇게 발광된 청색광은 황색형광체(240)에 의해 발광된 황색광과 혼합되어 백색광을 출사하게 된다.

또는 UVLED칩(210)이 PCB(220) 상에 일정간격 이격하여 실장된 경우에도, UVLED칩(210)으로 전류가 인가되면, UVLED칩(210)으로부터 자외선이 발광되고, 발광된 자외선은 파동으로서 적(R), 녹(G), 청색(B) 형광체(240)와 부딪혀 산란하여 백색광을 출사하게 된다.

여기서, 렌즈(230) 안쪽 내벽을 따라서는 렌즈(230)의 이온 및 불순물이 내부로 침입하는 것을 막기 위한 보호층(미도시)이 더욱 형성될 수 있다.

이때, 다수의 LED칩(210)은 PCB(220) 상에 형성된 양/음극 전극리드(미도시)를 통해 각각 병렬로 연결되어 전원을 공급받는다.

여기서, PCB(220)는 전원배선층(221), 절연층(223) 및 PCB베이스(225)로 이루어지는데, PCB베이스(225)는 전원배선층(221) 및 절연층(223)과 다른 구성부들을 그 상층으로 실장시켜 지지하고, 다수의 LED칩(210)으로부터 발생되는 열을 저면측으로 방출시키는 역할을 한다.

이러한 PCB베이스(225)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 열전도율이 높은 금속으로 형성되는 메탈PCB(Metal Printed Circuit Board)로 이루어지거나, 열전달물질이 도포되어 열방출 기능을 향상시킬 수 있다.

또는, PCB베이스(225) 배면에는 히트싱크와 같은 방열판(미도시)을 마련하여 각각의 LED칩(210)으로부터 열을 전달받아 보다 효율적으로 외부로 방출할 수 있도 록 할 수 있다.

PCB베이스(225)의 상부에 도전성 물질이 패터닝되어 형성되는 다수의 금속배선(미도시)들로 이루어진 전원배선층(221)이 형성되어 있으며, PCB베이스(225)와 전원배선층(221) 사이에는 절연층(223)이 위치하여 PCB베이스(225)와 전원배선층(221) 사이를 전기적으로 절연시킨다.

이때, 전원배선층(221)은 LED칩(210)이 안착되는 상면으로, LED칩(210)으로부터 출사되는 광의 효율을 높이기 위해 반사율이 높은 물질로 표면을 형성하여 반사면을 이루는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 LED 어셈블리(200)는 반원통이나 반원기둥 형태의 렌즈(230)형태를 따라 렌즈(230) 전면을 향해 광이 출사됨으로써, 일반적인 형광램프와 동일하게 선광원을 구현하게 된다.

즉, 본 발명의 LED 어셈블리(200)는 형광램프에 비해 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하는 동시에 동일한 선광원까지 구현하는 것이다.

이에, 기존의 LED(도 3의 60)가 120 ~ 180ㅀ의 빛의 출사각을 가져, 도 3에 도시한 바와 같이, 도광판(도 3의 23) 입광부에는 서로 이웃하는 LED(도 3의 60) 사이영역(도 3의 B)에 백색광이 미치지 못하는 암부(도 3의 A)가 발생하는 문제점을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명의 LED 어셈블리(200)는 LED 어셈블리(200)의 반원통이나 반원기둥 형태의 렌즈(230)형태를 따라 렌즈(230) 전면을 향해 광이 출사됨으로써, 도광판 입광부에서 백색광이 미치지 못하는 영역이 발생하지 않는다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리로부터 출사된 빛이 도광판 입광부로 입사되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 LED 어셈블리(200)는 출사되는 광이 도광판(123)의 입광부와 대면되도록 위치가 고정된다.

이에, LED 어셈블리(200)는 PCB(220) 상에 일정간격 이격되어 실장된 다수의 LED칩(210)으로부터 출사된 광이 렌즈(230) 내벽의 형광체(240)와 혼합되어, LED 어셈블리(200)의 반원통이나 반원기둥 형태의 렌즈(230)형태를 따라 렌즈(230) 전면을 향해 균일하게 백색광을 출사하게 된다.

따라서, LED 어셈블리(200)로부터 출사된 백색광은 도광판(123) 입광부에서 백색광이 미치지 못하는 영역이 발생하지 않도록 도광판(123) 입광부와 대면되어, 도광판(123) 입광부를 통해 도광판(123) 내부로 균일하게 입사된다.

이렇게, 도광판(123) 내부로 입사된 백색광은 여러번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 면광원을 제공하게 된다.

이에, 기존의 LED(도 3의 60)가 120 ~ 180ㅀ의 빛의 출사각을 가져, 도 3에 도시한 바와 같이, 도광판(도 3의 23) 입광부에서 서로 이웃하는 LED(도 3의 60) 사이영역(도 3의 B)에 백색광이 미치지 못하는 암부(도 3의 A)가 발생하는 문제점을 방지할 수 있는 것이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리로부터 출사된 광이 도광판 내부로 입사되는 모습의 시뮬레이션 결과이다.

이에 대해, 앞서 전술한 도 4와의 비교를 통해 살펴보면, 도 4에는 PCB 상에 실장된 다수개의 LED는 출사각을 가져, 서로 이웃하는 LED 사이영역에 광이 미치지 못하는 암부가 발생하는 모습을 확인할 수 있다.

이에, 도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 LED 어셈블리는 LED 어셈블리의 길이방향을 따라 균일한 광을 출사함으로써, 도광판의 입광부에 암부가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.

이로 인하여, 램프 얼룩(mura) 현상이 발생되지 않고, 균일한 휘도를 갖는 액정표시장치를 제공함에 따라 표시품질이 향상된 액정표시장치를 제공하게 된다.

또는, 기존의 암부(도 3의 A) 발생을 방지하기 위하여 LED(도 3의 60)의 개수를 늘려 서로 이웃하는 LED(도 3의 60)의 사이영역(도 3의 B)을 줄여, 재료비용이 상승되고 소비전력이 증가하게 되는데, 이와 같은 문제점 또한 방지할 수 있으며, 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120) 그리고 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.

먼저 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.

또한 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.

이에 상술한 구조의 액정패널(110)은 스캔 전달되는 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 발명에 따른 액정표시장치에는 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.

백라이트 유닛(120)은 선광원을 구현하는 LED 어셈블리(200)와, 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트(121)를 포함한다.

앞서 말한 LED 어셈블리(200)는 도광판(123)의 입광부와 대면하도록 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(200)는 다수개의 LED칩(210)과 다수개의 LED칩(210)이 일정간격 이격하여 실장되는 PCB(220) 그리고, LED칩(210)과 PCB(220) 반사면을 덮으며, 내벽에 형광체(도 6의 240)가 도포되어 있는 렌즈(230)로 이루어진다.

따라서, 다수개의 LED칩(210)에 전류가 인가되면 빛을 방출하게 되고, 방출된 빛은 렌즈(230) 내벽의 형광체(도 6의 240)의 의해 발광된 빛과 혼합되어 백색광을 발하게 된다.

이에, 본 발명의 LED 어셈블리(200)는 길이방향을 따라 선광원을 구현하게 된다.

도광판(123)은 LED 어셈블리(200)로부터 입사된 백색광이 여러번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.

이러한 도광판(123)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴을 포함할 수 있다.

반사판(125)은 도광판(123)의 배면에 위치하여, 도광판(123)의 배면을 통과한 빛을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.

도광판(123) 상부의 다수의 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 도광판(123)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 사각모양의 하나의 판 형상으로 이의 네 가장자리를 소정높이 수직 절곡하여 구성한다.

또한, 이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각의 테 형상의 서포트메인(130)이 탑커버(140)와 커버버툼(150)과 결합된다.

이때 상술한 구조의 백라이트 유닛(120)은 통상 사이드라이트(side light) 방식이라 불리는데, 목적에 따라 반사판(125)의 상부 전면으로 LED 어셈블리(200)를 다수개 나란하게 배열하는 직하라이트(direct light) 방식도 가능하며, 이와 같 이 직하라이트 방식의 경우에는 도광판(123)은 생략될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 LED 어셈블리(200)가 길이방향을 따라 균일한 백색광을 출사함으로써 선광원을 구현하게 되는데, 이로 인하여, LED 어셈블리(200)로부터 출사된 백색광은 도광판(123) 입광부에서 백색광이 미치지 못하는 영역이 발생하지 않도록 도광판(123) 입광부를 통해 도광판(123) 내부로 균일하게 입사된다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치의 단면도.

도 2는 도 1의 백색광을 구현하는 일반적인 LED의 단면도.

도 3은 LED의 색섞임을 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 기존의 일반적인 LED로부터 출사된 광이 도광판 내부로 입사되는 모습의 시뮬레이션 결과.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리의 구조를 개략적으로 도시한 사시도.

도 5b는 도 5a의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리로부터 출사된 빛이 도광판 입광부로 입사되는 모습을 개략적으로 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리로부터 출사된 광이 도광판 내부로 입사되는 모습의 시뮬레이션 결과.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 도시한 분해 사시도.

Claims

바(bar) 형상의 인쇄회로기판과;

상기 인쇄회로기판 상에 일정간격 이격하여 실장되는 다수의 LED칩과;

상기 인쇄회로기판 상에 실장된 상기 다수의 LED칩을 덮어 보호하며, 내벽에 형광체가 도포된 렌즈

를 포함하는 LED 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 렌즈는 상기 PCB의 길이방향을 따라 투명한 반원통 또는 반원기둥 형상인 LED 어셈블리.
제 2 항에 있어서,

상기 다수의 LED칩으로부터 출사된 광은 상기 형광체에 의해 출사된 광과 혼합되어, 상기 렌즈 전면으로 출사되는 LED 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 LED칩은 청색LED칩이며, 상기 형광체는 황색형광체인 LED 어셈블리.
제 4 항에 있어서,

상기 황색형광체는 530 ~ 570nm파장을 주파장으로 하는 YAG:Ce(T₃Al₅O₁₂:Ce)계열 형광체인 LED 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 LED칩은 UVLED칩이며, 상기 형광체는 적(R), 녹(G), 청색(B)의 형광체인 LED 어셈블리.
제 6 항에 있어서,

상기 적색(R)의 형광체는 611nm 파장을 주파장으로 하는 YOX(Y₂O₃:EU)계열 형광체이며, 상기 녹색(G)의 형광체는 544nm 파장을 주파장으로 하는 LAP(LaPo₄:Ce,Tb)계열 형광체이며, 상기 청색(B)의 형광체는 450nm 파장을 주파장으로 하는 BAM blue(BaMgAl₁₀O₁₇:EU)계열 형광체인 LED 어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 인쇄회로기판은 반사면을 구비하며, 상기 다수의 LED칩은 상기 반사면 상에 실장되는 LED 어셈블리.
제 8 항에 있어서,

상기 렌즈는 상기 반사면과 상기 다수의 LED칩을 덮는 LED 어셈블리.
사각테 형상의 서포트메인과;

상기 서포트메인의 일 가장자리 길이방향을 따라 배열되며, 바(bar) 형상의 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 반사면 상에 일정간격 이격하여 실장되는 다수의 LED칩과; 상기 인쇄회로기판의 상기 반사면과 상기 다수의 LED칩을 덮어 보호하며, 내벽에 형광체가 도포된 렌즈를 포함하는 LED 어셈블리와;

상기 서포트메인 상에 차례로 안착되는 반사판과, 상기 반사판 상에 안착되는 도광판과, 상기 도광판 상에 안착되는 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛과;

상기 백라이트 유닛 상에 안착되는 액정패널과;

상기 서포트메인 배면과 밀착되어 구성되는 커버버툼과;

상기 액정패널 가장자리를 테두리하며 상기 서포트메인 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버

를 포함하는 액정표시장치.
제 10 항에 있어서,

상기 렌즈는 상기 PCB의 길이방향을 따라 투명한 반원통 또는 반원기둥 형상인 액정표시장치.
사각테 형상의 서포트메인과;

상기 서포트메인 상에 안착되는 반사판과;

상기 반사판 상에 나란하게 배열되며, 각각이 바(bar) 형상의 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 반사면 상에 일정간격 이격하여 실장되는 다수의 LED칩과; 상기 인쇄회로기판의 상기 반사면과 상기 다수의 LED칩을 덮어 보호하며, 내벽에 형광체가 도포된 렌즈를 포함하는 다수의 LED 어셈블리와;

상기 다수의 LED 어셈블리 상에 안착되는 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛과;

상기 백라이트 유닛 상에 안착되는 액정패널과;

상기 서포트메인 배면과 밀착되어 구성되는 커버버툼과;

상기 액정패널 가장자리를 테두리하며 상기 서포트메인 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버

를 포함하는 액정표시장치.
제 12 항에 있어서,

상기 렌즈는 상기 PCB의 길이방향을 따라 투명한 반원통 또는 반원기둥 형상인 액정표시장치.