KR20110072431A - 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

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윤상호
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Abstract

백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치가 개시된다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛은 광을 발생하는 다수의 광원과, 상기 다수의 광원이 일정간격 이격되어 실장된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판을 감싸며 상기 다수의 광원을 보호하는 램프 하우징과, 상기 램프 하우징 배면 상에 배치되어 상기 다수의 광원에서 발생된 열을 외부로 방출하는 히트 싱크(Heat Sink) 및 상기 다수의 광원, 인쇄회로기판, 램프 하우징 및 히트 싱크(Heat Sink)를 수납하는 바텀 커버를 포함하고, 상기 바텀 커버는 전기 아연 도금 강판 재질로 이루어진다.
램프 하우징, 히트 싱크(Heat Sink), 바텀 커버, 전기 아연 도금 강판

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치{Backlight Unit and Liquid Crystal Display device having the same}
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 램프 하우징 배면에 히트 싱크(Heat sink)를 배치하여 광원에서 발생된 열을 효과적으로 방출하며 강도를 높일 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Tathode 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.
이러한 CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터 모니터 및 대형 정보 표시장치 등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가한다.
이와 같은 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에 액정표시패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백라이트 유닛이 반드시 필요하다.
상기 백라이트 유닛의 광원으로는 발광 다이오드(LED)가 주로 사용된다.
특히, 정보통신기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며, 백라이트 유닛에 채용되는 발광원인 LED도 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB)에 직접 표면 실장형(Surface Mount Type)으로 탑재되거나 리드 프레임 형(Lead Frame Type)으로 탑재된 패키지 형태로 점점 슬림화되어 가고 있다.
특히, 에지형 백라이트 유닛에서 사용되는 발광 다이오드 패키지는 광을 발생시키는 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩이 탑재되는 인쇄회로기판(PCB)과, 상기 발광 다이오드 칩에서 발생된 열을 방열시키는 방열 패드 및 상기 인쇄회로기판(PCB)를 보호하기 위한 램프 하우징으로 구성된다. 이러한 발광 다이오드 패키지는 광학시트류 및 액정표시패널과 함께 바텀 커버에 수납되어 고정된다.
그러나, 정보통신기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 에지형 백라이트 유닛에서 사용되는 도광판도 점점 슬림화되기 때문에 상기 도광판의 일측 가장자리에 위치하는 발광 다이오드 패키지의 크기 또한 점점 슬림화되어 간다. 따라서, 상기 발광 다이오드 패키지 내에 구비된 방열 패드의 크기 또한 점점 감소하게 되어 발광 다이오드 칩에서 발생된 열을 충분히 방열하지 못하게 된다.
또한, 상기 램프 하우징 및 바텀 커버는 알루미늄 재질로 구성되는데, 상기 알루미늄 재질은 열 및 외력에 의해 잘 휘어진다. 따라서, 상기 바텀 커버와 같은 재질의 보강 바(Bar)를 상기 바텀 커버 배면에 위치시켜 상기 바텀 커버의 휨을 방지하는 액정표시장치가 개발되었다.
이러한 액정표시장치는 바텀 커버 배면에 알루미늄 재질의 보강 바(Bar)를 추가함으로써 제조 비용이 증가하게 되고, 슬림화 추세로 인해 방열 효과가 충분히 이루어지지 않는 문제가 발생한다.
본 발명은 램프 하우징 배면에 히트 싱크(Heat Sink)를 설치하며 바텀 커버의 구조를 상기 히트 싱크(Heat Sink)의 구조에 대응되게 변경함으로써 발광 다이오드 칩에서 발생된 열을 효율적으로 방출하면서 동시에 바텀 커버의 휨을 방지할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 광을 발생하는 다수의 광원과, 상기 다수의 광원이 일정간격 이격되어 실장된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판을 감싸며 상기 다수의 광원을 보호하는 램프 하우징과, 상기 램프 하우징 배면 상에 배치되어 상기 다수의 광원에서 발생된 열을 외부로 방출하는 히트 싱크(Heat Sink) 및 상기 다수의 광원, 인쇄회로기판, 램프 하우징 및 히트 싱크(Heat Sink)를 수납하는 바텀 커버를 포함하고, 상기 바텀 커버는 전기 아연 도금 강판 재질로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 광을 발생하는 다수의 광원과, 상기 다수의 광원이 일정간격 이격되어 실장된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판을 감싸며 상기 다수의 광원을 보호하는 램프 하우징과, 상기 램프 하우징 배면 상에 배치되어 상기 다수의 광원에서 발생된 열을 외부로 방출하는 히트 싱크(Heat Sink)와, 상기 다수의 광원, 인쇄회로기판, 램프 하우징 및 히트 싱크(Heat Sink)를 수납하는 바텀 커버 및 상기 다수의 광원에서 발생된 광이 조사되어 영상을 표 시하는 액정표시패널을 포함하고, 상기 바텀 커버는 전기 아연 도금 강판 재질로 이루어진다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치는 램프 하우징 배면에 히트 싱크(Heat Sink)를 배치하여 발광 다이오드 칩에서 발생된 열을 외부로 효율적으로 방출하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치는 바텀 커버의 재질을 전기 아연 도금 강판으로 변경하여 보강 바(Bar) 없이 바텀 커버의 휨을 방지하는 동시에 제조 비용을 절감할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 분해 사시도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치는 영상을 표시하는 액정표시패널(100)과, 상기 영상을 표시하는 액정표시패널(100)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(130) 및 상기 액정표시패널(100)을 백라이트 유닛(130)에 고정하기 위한 탑 케이스(190)를 포함한다.
상기 액정표시패널(100)은 백라이트 유닛(130)의 상부에 실장되며, 상기 백라이트 유닛(130)에서 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시한다. 상기 액정표시패널(100)은 일측면 및 타측면에 부착되는 게이트 드라이버(110) 및 데이터 드라이 버(130)와 전기적으로 접속된다.
상기 액정표시패널(100)은 제1 기판(101)과, 상기 제1 기판(101)에 대향하여 결합되는 제2 기판(103) 및 두 기판(101, 103) 사이에 형성된 액정층(도시하지 않음)으로 이루어진다.
상기 제1 기판(101)에는 다수의 화소가 매트릭스 형태로 구비되고, 상기 다수의 화소 각각은 제1 방향으로 연장된 게이트라인(GL), 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장된 게이트라인(GL)과 절연되어 교차하는 데이터라인(DL) 및 화소전극을 구비한다. 또한, 각 화소에는 박막트랜지스터(TFT)가 형성되어 상기 게이트라인(GL), 데이터라인(DL) 및 화소전극에 연결된다.
상기 제2 기판(103)에는 컬러필터인 RGB 화소가 박막공정에 의해 형성되며, 상기 화소전극과 마주보는 공통전극이 형성된다. 따라서, 상기 액정층은 상기 화소전극 및 공통전극에 인가되는 전압에 의해 배열됨으로써, 상기 백라이트 유닛(130)으로부터 제공되는 광의 투과도를 조절한다.
상기 게이트 드라이버(110)는 상기 제1 기판(101)의 단축면 중 어느 하나의 단축면에 부착되고, 상기 데이터 드라이버(120)는 상기 게이트 드라이버(110)와 직교하는 장축면 중 어느 하나의 장축면에 부착된다.
이때, 상기 게이트 드라이버(110)는 하나의 칩으로 집적화된 다수의 게이트 드라이버 IC로 구성될 수 있고, 상기 데이터 드라이버(120)도 하나의 칩으로 집적화된 다수의 데이터 드라이버 IC로 구성될 수 있다.
상기 백라이트 유닛(130)은 광을 발생하는 광원(170b)과, 상기 광원(170b)으 로부터 입사된 광을 가이드하여 특정 방향으로 출사시키는 도광판(150) 및 상기 광원(170b)과 상기 도광판(150)을 수납하는 수납용기(160)를 포함한다.
여기서, 상기 광원(170b)은 점 광원의 형태를 갖는 다수의 발광 다이오드(LED)로 구성되고, 상기 도광판(150)의 일측 가자장리에 배치되어 광을 발생한다. 이때, 상기 다수의 발광 다이오드(LED)는 상기 도광판(150)의 가장자리에 배치되는 인쇄회로기판(170a) 상에서 일정한 이격거리를 갖도록 배열된다.
상기 광원(170b)과 상기 인쇄회로기판(170a)은 광원 어레이(170)을 이룬다.또한, 상기 광원 어레이(170)는 상기 광원(170b)이 배열된 인쇄회로기판(170a)을 감싸는 램프 하우징(170c) 및 상기 램프 하우징(170c) 배면에 위치하여 상기 광원(170b)에서 발생된 열을 외부로 방출하기 위한 히트 싱크(Heat Sink, 170d)를 포함한다.
이때, 상기 광원 어레이(170)는 상기 도광판(150)의 가장자리에 모두 위치할 수 있으며 어느 하나의 일측 가장자리에 위치할 수도 있다.
상기 수납용기(160)은 바텀 케이스(160b)와 몰드 프레임(160a)으로 이루어진다. 상기 바텀 케이스(160b)는 바닥면 및 상기 바닥면으로부터 연장된 네 개의 측벽으로 구성된다. 상기 바텀 케이스(160b)의 네 개의 측벽은 상기 몰드 프레임(160a) 및 도광판(150)의 수납 위치를 가이드하는 역할을 한다. 이때, 상기 바텀 케이스(160b)와 몰드 프레임(160a)은 후크 체결 등의 방식으로 서로 결합될 수 있다.
상기 백라이트 유닛(130)은 상기 바텀 케이스(160b)의 바닥면 및 상기 도광 판(150)의 배면 사이에 마련된 반사시트(180)를 더 포함한다. 또한, 상기 백라이트 유닛(130)은 상기 도광판(150)의 출사면 상부에 배치되는 다수의 광학시트류(140)를 더 포함한다.
상기 다수의 광학시트류(140)는 상기 도광판(150)의 출사면을 통해 출사된 광의 광학 특성을 향상시킨다. 상기 다수의 광학시트류(140)는 확산시트(140c)와, 프리즘 시트(140b) 및 보호시트(140a)를 포함한다.
상기 광원 어레이(170)의 히트 싱크(Heat Sink, 170d)는 구리, 은, 알루미늄, 철, 니켈 및 텅스텐 중 어느 하나의 금속재 또는 이들을 적어도 하나 이상 포함하는 합금재로 구성될 수 있으며 그 외부면은 니켈, 은, 금 중 어느 하나의 금속재 또는 이들을 적어도 하나 이상 포함하는 합금재로 도금처리될 수 있는 방열 금속패턴으로 이루어질 수 있다.
상기 히트 싱크(Heat Sink, 170d)는 상기 램프 하우징(170c)의 배면에서 알파벳 "E"를 거꾸로 한 형상의 요철 패턴을 갖도록 형성된다. 상기 히트 싱크(Heat Sink, 170d)의 요철 패턴의 형상을 얼마든지 변형이 가능하다. 상기 히트 싱크(Heat Sink, 170d)가 상기 램프 하우징(170c) 배면에 위치함으로써 상기 광원(170b)에서 발생된 열이 충분히 외부로 방출된다.
상기 히트 싱크(Heat Sink, 270d)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 램프 하우징(170c)의 배면에서부터 상기 바텀 커버(160b)의 배면에까지 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 바텀 커버(160b)의 배면에 형성된 히트 싱크(Heat Sink, 270d)의 모양은 중앙부가 개구된 개구부(Open Portion:OP)를 갖는 사각형으로 이루 어진다. 상기 히트 싱크(Heat Sink, 270d)가 상기 램프 하우징(170c) 뿐만 아니라 상기 바텀 커버(160b)의 배면에도 형성됨에 따라 상기 광원(170b)에서 발생된 열을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다.
상기 램프 하우징(170c)의 배면 및 상기 바텀 커버(160b)의 배면에 형성된 히트 싱크(Heat Sink, 270d)의 형상은 얼마든지 변경이 가능하다.
상기 바텀 커버(160b)는 전기 아연 도금 강판 재질로 구성된다. 상기 전기 아연 도금 강판은 알루미늄에 비해 비중이 크기 때문에 알루미늄에 비해 강도가 크다. 따라서, 상기 전기 아연 도금 강판 재질로 바텀 커버(160b)를 제작하면 상기 바텀 커버(160b)의 휨 방지를 위해 추가로 구비되었던 보강 바(Bar)를 제거하여 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 3은 종래의 백라이트 유닛에서의 온도 변화와 본 발명에 따른 백라이트 유닛에서의 온도 변화를 나타낸 시뮬레이션 도면이다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 백라이트 유닛 즉, 램프 하우징 배면에 히트 싱크(Heat Sink)가 형성되지 않은 경우에 최대(Max) 온도는 68.713°이고, 최소(Min) 온도는 58.789°로 나타난다.
램프 하우징(도 1의 170c) 배면에 요철 패턴을 구비한 히트 싱크(Heat Sink, 도 1의 170d)가 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 경우, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 최소(Min) 온도는 50.474°이고, 최대(Min) 온도는 58.976°로 나타난다. 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 종래의 백라이트 유닛에 비해 14% 정도의 발열효율이 나타나는 것을 알 수 있다.
또한, 램프 하우징(도 1의 170c)의 배면 및 바텀 커버(도 1의 160b)의 배면에 형성된 중앙부가 개구된 개구부(Open Portion:OP)를 갖는 사각형 형상의 히트 싱크(Heat Sink, 270d)를 구비한 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 경우, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 최소(Min) 온도는 47.747°이고, 최대(Max) 온도는 53.505°로 나타난다. 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은 종래의 백라이트 유닛에 비해 22% 정도의 발열효율이 나타나는 것을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 램프 하우징(170c)의 배면에 히트 싱크(Heat Sink, 170d)를 형성하거나 상기 램프 하우징(170c)의 배면 및 바텀 커버(도 2의 160b)의 배면에 히트 싱크(Heat Sink, 270d)를 형성하게 되면, 광원(도 1의 170b)에서 발생된 열이 외부로 충분히 방출된다.
도 4는 종래의 백라이트 유닛과 본 발명에 따른 백라이트 유닛에서의 휘어짐 정도를 나타낸 시뮬레이션 도면이다.
알루미늄 재질로 구성된 종래의 백라이트 유닛의 경우 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 최소(Min) 휘어짐 정도는 0mm 이고, 최대(Max) 휘어짐 정도는 1.8145mm 이다. 이에 반해, 전기 아연 도금 강판 재질로 구성되며 요철 패턴의 히트 싱크(Heat Sink)를 구비한 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 경우 최소(Min) 휘어짐 정도는 0mm 이고, 최대(Max) 휘어짐 정도는 1.5522mm 이다. 상기 일 실시예에 따른 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 종래의 백라이트 유닛에 비해 40% 정도의 강도 효율이 나타나는 것을 알 수 있다.
또한, 전기 아연 도금 강판 재질로 구성되며 램프 하우징 및 바텀 커버의 배 면에까지 형성된 히트 싱크(Heat Sink)를 구비한 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 경우 최소(Min) 휘어짐 정도는 0mm 이고, 최대(Max) 휘어짐 정도는 0.70429mm 이다. 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은 종래의 백라이트 유닛에 비해 72% 정도의 강도 효율이 나타나는 것을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 히트 싱크(Heat Sink)를 램프 하우징 배면에 형성하거나 상기 램프 하우징 배면 및 바텀 커버의 배면에 형성함으로써 광원에서 발생된 열을 충분히 방출하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 바텀 커버의 재질을 알루미늄에서 전기 아연 도금 강판으로 변경하여 알루미늄 재질로 구성된 보강 바(Bar)를 제거함으로서 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 분해 사시도.
도 2는 도 1의 히트 싱크(Heat Sink)를 다른 실시예에 따라 나타낸 도면.
도 3은 종래의 백라이트 유닛에서의 온도 변화와 본 발명에 따른 백라이트 유닛에서의 온도 변화를 나타낸 시뮬레이션 도면.
도 4는 종래의 백라이트 유닛과 본 발명에 따른 백라이트 유닛에서의 휘어짐 정도를 나타낸 시뮬레이션 도면.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100:액정표시패널 110:게이트 드라이버
120:데이터 드라이버 130:백라이트 유닛
140:광학시트류 150:도광판
160:수납 용기 160a:몰드 프레임
160b:바텀 커버 170:광원 어레이
170a:인쇄회로기판 170b:광원
170c:램프 하우징 170d, 270d:히트 싱크
180:반사시트 190:탑 케이스

Claims (6)

  1. 광을 발생하는 다수의 광원;
    상기 다수의 광원이 일정간격 이격되어 실장된 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판을 감싸며 상기 다수의 광원을 보호하는 램프 하우징;
    상기 램프 하우징 배면 상에 배치되어 상기 다수의 광원에서 발생된 열을 외부로 방출하는 히트 싱크(Heat Sink); 및
    상기 다수의 광원, 인쇄회로기판, 램프 하우징 및 히트 싱크(Heat Sink)를 수납하는 바텀 커버;를 포함하고,
    상기 바텀 커버는 전기 아연 도금 강판 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 히트 싱크(Heat Sink)는 상기 램프 하우징 배면 상에 배치된 요철 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 히트 싱크(Heat Sink)는 상기 램프 하우징 배면 및 상기 바텀 커버의 배면에 걸쳐 형성되며 상기 바텀 커버의 배면 상에서는 중앙부가 개구된 개구영역을 갖는 사각형 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 광을 발생하는 다수의 광원;
    상기 다수의 광원이 일정간격 이격되어 실장된 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판을 감싸며 상기 다수의 광원을 보호하는 램프 하우징;
    상기 램프 하우징 배면 상에 배치되어 상기 다수의 광원에서 발생된 열을 외부로 방출하는 히트 싱크(Heat Sink);
    상기 다수의 광원, 인쇄회로기판, 램프 하우징 및 히트 싱크(Heat Sink)를 수납하는 바텀 커버; 및
    상기 다수의 광원에서 발생된 광이 조사되어 영상을 표시하는 액정표시패널;을 포함하고,
    상기 바텀 커버는 전기 아연 도금 강판 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 히트 싱크(Heat Sink)는 상기 램프 하우징 배면 상에 배치된 요철 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 히트 싱크(Heat Sink)는 상기 램프 하우징 배면 및 상기 바텀 커버의 배면에 걸쳐 형성되며 상기 바텀 커버의 배면 상에서는 중앙부가 개구된 개구영역 을 갖는 사각형 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013007055A1 (zh) * 2011-07-11 2013-01-17 深圳市华星光电技术有限公司 液晶显示器的发光装置及液晶显示器

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