KR20120054281A

KR20120054281A - 액정표시장치

Info

Publication number: KR20120054281A
Application number: KR1020100115581A
Authority: KR
Inventors: 지병화; 한재정; 이세민; 손지은; 윤성환
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-05-30
Also published as: KR101774277B1

Abstract

본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 LED의 효율적인 방열설계에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 LED 어셈블리의 배면에 다수의 방열핀이 구비된 LED 하우징을 더욱 구비하고, LED 하우징을 액정표시장치의 최외각에 위치하도록 하는 것이다.
이를 통해, 다수의 LED로부터 발생되는 고온의 열을 보다 신속하고 효율적으로 외부로 방출시킬 수 있어, LED의 수명이 단축되거나 휘도 변화에 의해 액정표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 경량 및 박형의 액정표시장치를 제공할 수 있으며, 커버버툼 제작 비용을 절감할 수 있다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}

본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 LED의 효율적인 방열설계에 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 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원(光源)이 내장된 백라이트(backlight)가 배치된다.

여기서, 백라이트 유닛의 광원으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent 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.

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 광학시트(21)를 포함한다.

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

여기서, LED(29a)는 발광소자로써 사용시간에 따라 온도가 급격히 상승되고, 이러한 온도상승은 수명 및 휘도변화를 수반하는 특징을 갖는다. 따라서, LED(29a)를 백라이트 유닛(20)의 광원으로 사용할 경우에 가장 중요시되어야 할 사항 중 하나가 LED(29a)의 온도상승에 따른 방열(放熱)설계이다.

그러나, 일반적인 액정표시장치는 LED(29a)로부터 발생된 고온의 열을 외부로 신속하게 방출시킬 수 있는 구체적인 방도가 마련되지 못한 관계로 사용중에 LED(29a)의 온도가 점차 상승하게 되며, 이에 따른 휘도변화는 결국 화질을 저하시키는 원인으로 작용하게 된다.

또한, LED(29a)의 수명이 단축되는 문제점을 야기하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, LED로부터 발생되는 고온의 열을 효과적으로 방열할 수 있는 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이를 통해, LED의 수명이 단축되거나 휘도 변화에 의해 액정표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반사판과; 상기 반사판 상에 안착되는 도광판과; 상기 도광판 입광면을 따라 배열되는 다수의 LED와, 상기 다수의 LED가 실장되는 PCB를 포함하는 LED 어셈블리와; 상기 LED 어셈블리를 둘러싸며, 상기 PCB와 접촉하는 수직부와 상기 수직부에 수직한 수평부를 포함하며, 상기 수직부와 상기 수평부의 외측면은 다수의 방열핀이 구비된 요철 형상인 LED 하우징과; 상기 도광판 상부로 안착되는 액정패널과; 상기 반사판과 밀착되는 수평면으로 이루어지는 커버버툼을 포함하며, 상기 수평면의 일 가장자리는 상기 LED 하우징의 상기 수평부의 내측면 상부에 위치하는 액정표시장치를 제공한다.

이때, 상기 반사판은 상기 LED 어셈블리의 하부측에 위치하여, 상기 LED 어셈블리의 하부측을 가이드하며, 상기 다수의 방열핀의 폭은 1.8 ~ 2.0mm이다.

그리고, 상기 수평부와 상기 수평면 사이에는 접착성을 갖는 방열패드가 개재되며, 상기 LED 어셈블리의 상부측에는 상기 LED 어셈블리로부터 출사된 빛을 상기 도광판을 향해 가이드하는 제 1 반사테이프가 구비된다.

또한, 상기 LED 하우징의 수평부에는 상기 수평면과 접촉하는 영역과 상기 수평면과 접촉되지 않는 영역 사이에 단턱이 형성되며, 상기 수평부의 내측으로는 돌출턱이 구비되며, 상기 돌출턱에는 제 2 반사테이프가 구비된다.

그리고, 상기 도광판과 상기 액정패널 사이에 개재되는 광학시트를 포함하며, 상기 액정패널의 가장자리를 두르는 서포트메인을 포함하며, 상기 액정패널의 상면 가장자리를 두르며, 상기 서포트메인 및 상기 커버버툼에 결합 체결되는 탑커버를 포함한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 LED 어셈블리의 배면에 외측면에 다수의 방열핀이 구비된 LED 하우징을 더욱 구비하고, LED 하우징을 액정표시장치의 최외각에 위치하도록 함으로써, 다수의 LED로부터 발생되는 고온의 열을 보다 신속하고 효율적으로 외부로 방출시킬 수 있는 효과가 있다.

이를 통해, LED의 수명이 단축되거나 휘도 변화에 의해 액정표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 경량 및 박형의 액정표시장치를 제공할 수 있는 효과가 있으며, 커버버툼 제작 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 3은 모듈화된 도 2의 일부 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 LED 하우징의 방열핀의 폭에 따른 PCB의 온도 변화를 측정한 시뮬레이션결과.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 어셈블리의 방열설계에 따른 LED로부터 발생된 열의 이동경로를 개략적으로 도시한 단면도.
도 6 ~ 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 다양한 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모듈화된 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

- 제 1 실시예 -

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

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)의 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)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등을 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다. 또한, 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터 및 블랙매트릭스를 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)의 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 발명에 따른 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(123) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(121)를 포함한다.

LED 어셈블리(129)는 도광판(123)의 입광면과 대면하도록 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(129)는 다수개의 LED(129a)와, 다수개의 LED(129a)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(129b)를 포함한다.

이때, 다수의 LED(129a)는 RGB의 색을 모두 발하거나 백색을 발하는 LED칩(미도시)을 포함하여, 도광판(123)의 입광면을 향하는 전방으로 백색광을 발한다. 한편, 다수의 LED(129a)는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 빛을 발하며, 이러한 다수개의 RGB LED(129a)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수도 있다.

한편, LED(129a)는 발광소자로써 사용시간에 따라 온도가 급격히 상승되고, 이러한 온도상승은 LED(129a)의 수명 및 휘도변화를 수반하는 특징을 갖는다. 따라서, LED(129a)를 백라이트 유닛(120)의 광원으로 사용할 경우에 가장 중요시되어야 할 사항 중 하나가 LED(129a)의 온도상승에 따른 방열(放熱)설계이다.

이에, 본 발명의 백라이트 유닛(120)에는 LED 어셈블리(129)의 배면에 LED 하우징(200)을 더욱 구비하여, LED(129a)로부터 발생되는 고온의 열이 효과적으로 액정표시장치 외부로 방출되도록 한다.

여기서, LED 하우징(200)은 LED 어셈블리(129)의 하측 및 외측을 덮도록 수직부(210)와 수평부(220)로 이루어져, 전체적인 단면이 “ㄴ" 형태로 절곡된 형태로 구성되며, 열전도성이 우수한 금속물질로 이루어진다.

특히, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 하우징(200)은 수직부(210)와 수평부(220)의 외측면에 다수의 방열핀(230)이 구비되는 히트싱크(heat sink) 타입으로 이루어진다.

다수의 방열핀(230)에 의해 LED 하우징(200)의 수직부(210)와 수평부(220)의 외측면은 요철형상을 이루게 된다.

따라서, 다수의 LED(129a)로부터 발생된 고온의 열은 LED 하우징(200)으로 전달되어, 외부로 신속하고 효율적으로 방출시키게 된다.

이로 인하여 본 발명의 액정표시장치는 LED(129a)의 사용에 의한 온도 상승을 최소화하게 된다.

이에 본 발명의 액정표시장치는 LED 하우징(200)에 의한 효율적인 LED 어셈블리(129)의 방열설계를 갖게 된다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 입사되는 도광판(123)은 LED(129a)로부터 입사된 빛이 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.

여기서, 패턴은 도광판(123) 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(123)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성한다.

이때, LED 어셈블리(129)의 상부에는 빛의 반사효율이 높은 반사테이프(128)를 구비하는 것이 바람직하다. 반사테이프(128)는 빛의 손실을 막고 LED 어셈블리(129)로부터 출사되는 빛을 최대한 도광판(123)의 입광면으로 집중시키는 역할을 한다.

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

도광판(123) 상부의 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 백라이트 유닛(120)의 배면에 밀착되는 수평면(151) 및 이의 가장자리가 수직하게 상향 절곡된 측면(153)으로 이루어진다.

이때, LED 어셈블리(129)가 위치하는 커버버툼(150)의 일 가장자리(155)는 측면이 삭제되어 개구된 상태로 이루어지는데, 이때 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)의 수평면(151)은 LED 하우징(200)의 수평부(220)의 내측면과 접촉하여, LED 하우징(200)의 수평부(220) 내측면에 안착된다.

이에, LED 어셈블리(129)가 장착된 LED 하우징(200)은 액정표시장치의 최외각에 위치하게 된다.

이를 통해, LED(129a)로부터 발생하는 고온의 열은 LED 하우징(200)을 통해 바로 외부로 방출된다. 이에 본 발명의 액정표시장치는 LED 하우징(200)에 의한 보다 효율적인 LED 어셈블리(129)의 방열설계를 갖게 된다.

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

서포트메인(130)은 내측으로 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)의 위치를 구분짓는 돌출부(131)가 구비되어, 액정패널(110)은 돌출부(131) 상에 안착되어 지지된다.

이때, 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.

이때 상술한 구조의 백라이트 유닛(120)은 통상 사이드라이트(side light) 방식이라 불리는데, 목적에 따라 PCB(129b) 상에 LED(129a)를 다수 개 복층으로 배열할 수 있다.

전술한 액정표시장치는 LED 어셈블리(129)의 배면에 다수의 방열핀(230)이 형성된 LED 하우징(200)을 구비하고, 특히, LED 하우징(200)을 액정표시장치의 최외각에 배치되도록 함으로써, 보다 효율적인 방열설계에 의해 LED(129a)로부터의 고온의 열을 외부로 효율적으로 방출시키게 된다.

도 3은 모듈화된 도 2의 일부 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 반사판(125)과, 도광판(123)과, 도광판(123)의 일측면에 구비된 LED 어셈블리(129)와 LED 하우징(200)과 도광판(123) 상부에 광학시트(121)들이 적층되어 백라이트 유닛(도 2의 120)을 이루게 된다.

그리고 이러한 백라이트 유닛(도 2의 120)과 이의 상부에 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과 이의 사이에 액정층(미도시)이 개재되는 액정패널(110)이 위치하며, 제 1 제 2 기판(112, 114)의 각각 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(119a, 119b)이 부착된다.

이러한 백라이트 유닛(도 2의 120)과 액정패널(110)은 서포트메인(130)에 의해 가장자리가 둘러지며, 이의 배면으로 수평면(151)과 측면(153)으로 이루어지는 커버버툼(150)이 결합되며 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 두르는 탑커버(140)가 서포트메인(130) 및 커버버툼(150)에 결합되어 있다.

이때, 본 발명의 서포트메인(130)은 내측으로 액정패널(110)을 지지하는 돌출부(131)가 구비되어 있으며, 커버버툼(150)은 일 가장자리(155)의 측면(도 2의 153)이 삭제되어 개구되어 구성된다.

한편, LED 어셈블리(129)의 LED(129a)는 도면상으로는 단 하나 만을 도시하였으나, LED(129a)는 다수개가 PCB(129b) 상에 일정간격 이격하여 장착되며, 외부로부터 구동전력을 인가받게 된다.

여기서 PCB(129b)는 수지 또는 세라믹과 같은 절연층 상에 배선패턴(미도시)을 인쇄하여 각종 전자 소자의 탑재와 전기적 연결을 가능케 하는 전자회로기판으로, PCB(129b)는 에폭시 계열의 FR4 PCB나 FPCB(flexible printed circuit board), MCPCB로 형성할 수 있다.

최근에는 LED(129a)에서 발생하는 열을 빠르게 방열하기 위하여 MCPCB를 더욱 많이 사용하고 있는 추세이다. 이때, MCPCB로 형성할 경우 금속재질의 MCPCB와 배선패턴(미도시)의 전기적 절연을 위한 폴리이미드 수지(polyimide resin) 재질 등의 절연층(미도시)을 더욱 형성하는 것이 바람직하다.

따라서, LED(129a)로부터 발생되는 고온의 열은 PCB(129b)로 빠르게 전달된다.

이때, LED 어셈블리(129)의 상측에는 빛의 반사효율이 높은 반사테이프(128)가 구비되는데, 반사테이프(128)는 서포트메인(130)의 돌출부(131)의 배면에 부착되어, 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 최대한 도광판(123) 입광면을 향하도록 집중시키는 역할을 하게 된다.

이러한 LED 어셈블리(129)는 LED 하우징(200)에 부착되어, 다수의 LED(129a)로부터 발생된 고온의 열을 외부로 보다 손쉽게 방출하게 된다.

여기서, LED 하우징(200)은 PCB(129b)가 부착되는 수직부(210)와 수직부(210)에 수직하게 형성되는 수평부(220)로 이루어져, 전체적인 단면이“ㄴ" 형태로 절곡되어 구성된다.

이때, LED 하우징(200)은 수직부(210)의 도광판(123)을 향하는 일면을 내측이라 정의하면, LED 어셈블리(129)는 수직부(210)의 내측에 세워져 양면테이프 등의 접착성물질(미도시)을 통해 부착된다.

그리고, 수평부(220)는 수직부(210)로부터 내측으로 수직 절곡되어, LED 어셈블리(129)의 하부측을 가이드하게 구성된다.

이때, LED 하우징(200)은 LED 어셈블리(129)에 대응되는 길이로 이루어지며, LED 하우징(200)의 수평부(220)는 LED 어셈블리(129)의 하측을 완전히 덮도록 일정한 폭을 갖는다.

여기서, LED 하우징(200)의 수평부(220)의 면적이 넓을수록 LED(129a)로부터의 고온의 열을 외부로 신속하고 효율적으로 방출시킬 수 있다.

이러한 LED 하우징(200)은 열전도성이 우수한 금속물질 일 예로 알루미늄(Al), 더욱이 순도 99.5%의 알루미늄(Al)으로 형성하는 것이 바람직하며, 또한, 애노다이징(anodizing)처리를 통해, 검은색의 산화피막이 표면에 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, LED 하우징(200)은 검은색을 띠게 되므로, 열흡수율이 증가하게 되고, 이에 따라 LED 하우징(200)은 높은 열전도특성을 갖게 된다. 따라서, LED 어셈블리(129)로부터 LED 하우징(200)으로 전달된 열은 LED 하우징(200) 전체로 효과적으로 확산시키게 된다.

특히, 본 발명의 LED 하우징(200)은 수직부(210)와 수평부(220)의 외측면에 다수의 방열핀(230)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

방열핀(230)은 일정간격 이격한 다수개가 일정 높이(h) 수직부(210)와 수평부(220)로부터 돌출되어 구성된다.

방열핀(230)의 형상은 필요에 따라 자유롭게 형성할 수 있으나, 열이 전달되는 방향을 향하여 다수의 방열핀(230)이 돌출되도록 형성함으로써, LED 하우징(200)의 수직부(210)와 수평부(220)의 외측면의 표면적이 최대가 되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 본 발명에서는 다수의 방열핀(230)들이 수직부(210)와 수평부(220)로부터 적어도 1 ~ 2mm의 높이(h)로 돌출되며, 방열핀(230)의 폭(w)이 1 ~ 2mm을 가지며, 다수의 방열핀(230)들의 사이간격(s)이 적어도 0.8 ~ 1 mm정도를 유지하도록 하였다.

더욱 바람직하게는 방열핀(230)의 폭(w)이 1.8mm인 것이 바람직한데, 이는 도 4를 참조하면 알 수 있듯이, 방열핀(230)의 폭(w)이 1.8mm일 때, PCB(129b)의 온도가 가장 낮아지기 때문이다.

그리고, 방열핀(230)의 개수가 많을수록 PCB(129b)의 온도가 더욱 낮아지는 것을 확인할 수 있는데, 즉, 다수의 방열핀(230)들이 많이 형성될수록 LED 하우징(200)으로 전달된 열을 방열할 수 있는 표면적을 넓힐 수 있어 높은 방열효과를 가질 수 있다.

이렇게, LED 하우징(200)의 외측면에 다수의 방열핀(230)을 형성함으로써, LED 하우징(200)의 외측면의 표면적을 넓힘으로써, LED 하우징(200)은 LED 어셈블리(129)로부터 발생된 고온의 열을 외부로 보다 신속하고 효율적으로 방출하게 된다.

그리고, 이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 어셈블리(129)와 LED 하우징(200)은 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)에 위치함으로써, LED 하우징(200)이 액정표시장치의 최외측에 위치하게 된다.

즉, 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)의 수평면(151)은 LED 하우징(200)의 수평부(220)의 내측면과 접촉하여, LED 하우징(200)의 수평부(220) 내측면에 안착된다.

따라서, LED 하우징(200)은 액정표시장치의 최외측에 위치하게 되고, 이를 통해, 본 발명의 액정표시장치는 보다 효율적으로 LED(129a)로부터 발생된 고온의 열을 보다 신속하고 효율적으로 방출시키게 된다.

즉, LED(129a)로부터 발생하는 고온의 열은 PCB(129b)를 통해 LED 하우징(200)으로 전달되어 외부로 방출되는데, 특히, LED 하우징(200)은 액정표시장치의 최외각에 위치하여 바로 외부로 노출됨으로써, LED 하우징(200)이 외부공기와 직접 접촉되어 LED(129a)로부터 발생된 고온의 열을 보다 신속하게 방출시키게 된다.

특히, LED 하우징(200)의 외측면에 다수의 방열핀(230)이 구비됨에 따라, LED 하우징(200)과 외부공기와 접촉되는 면적이 더욱 넓어짐으로써, LED(129a)로부터 발생된 고온의 열을 보다 신속하고 효율적을 외부로 방출하게 된다.

이때, 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)의 수평면(151)은 LED 어셈블리(129)의 하부측을 감싸도록 LED 하우징(200)의 수평부(220)의 내측면에 안착됨으로써, 커버버툼(150)의 수평면(151) 상에 안착되어 있는 반사판(125) 또한 LED 어셈블리(129)의 하부측을 감싸도록 위치하는 것이 바람직하다.

따라서, LED 어셈블리(129)는 상부측이 반사테이프(128)에 의해 가이드되며, 하부측은 반사판(125)에 의해 가이드됨으로써, 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 보다 도광판(123)의 입광면을 향하도록 집중시킬 수 있다.

이에, 백라이트 유닛(도 2의 120)의 광효율을 더욱 향상시키게 된다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 어셈블리의 방열설계에 따른 LED로부터 발생된 열의 이동경로를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, LED(129a)로부터 고온의 열이 발생하면, 열은 PCB(129b)를 통해 LED 하우징(200)의 수직부(210)로 전달된다.

LED 하우징(200)의 수직부(210)로 전달된 고온의 열은 방열핀(230)들 사이를 통과하는 자연대류에 의해 일부 방열되는 동시에 탑커버(140)로 전달되고, LED 하우징(200)의 수평부(220)로 확산된다.

탑커버(140)로 전달된 열은 탑커버(140) 전체로 확산되고, 이렇게 탑커버(140) 전체로 확산되는 고온의 열은 외부공기와 접촉하는 면적이 늘어나게 됨으로써, 이를 통해 LED(129a)로부터 발생되는 고온의 열을 외부로 방출시키게 된다.

그리고, 수평부(220)로 확산된 고온의 열은 수평부(220)로부터 바로 외부공기와 접촉하여, 방열핀(230)들 사이를 통과하는 자연대류에 의해 다른 열전달 경로 없이 바로 외부로 방출된다.

따라서, 다수의 LED(129a)로부터 발생된 고온의 열을 외부로 신속하고 효율적으로 방출시키게 된다. 이로 인하여 본 발명의 액정표시장치는 LED(129a)의 사용에 의한 온도 상승을 최소화하게 되어, LED(129a)로부터 발생된 고온의 열을 외부로 신속하게 방출시킬 수 없어, 이에 따른 휘도변화에 의해 화질이 저하되는 문제점을 방지할 수 있다.

또한, LED(129a)의 수명이 단축되는 문제점을 방지할 수 있다.

아래 표(1)은 일반적인 LED 하우징이 구비된 액정표시장치와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 방열 특성을 비교하여 나타낸 실험결과이다.

	Sample 1	Sample 2
LED 발광면(℃)	103.0	74.8
PCB(℃)	70.4	52.2
LED 하우징(℃)	54.0	45.25
도광판 입광면(℃)	81.7	60.6

여기서, Sample 1이 LED 하우징을 포함하는 일반적인 액정표시장치의 실험결과이며, Sample 2가 본 발명의 제 1 실시예에 따라 외측면에 다수의 방열핀이 구비된 LED 하우징이 액정표시장치의 최외각에 위치하는 액정표시장치의 실험결과이다.

표(1)을 참조하면, Sample 2의 온도가 Sample 1에 비해 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있으며, 이를 통해, Sample 2의 방열 특성이 Sample 1에 비해 좋은 것을 알 수 있다.

즉, LED 하우징(200)의 외측면에 다수의 방열핀(230)을 형성하고, 이러한 LED 하우징(200)을 액정표시장치의 최외각에 위치하도록 함으로써, LED 하우징(200)을 통해 다수의 LED(129a)로부터 발생되는 고온의 열을 보다 신속하고 효율적으로 외부로 방출시킬 수 있는 것이다.

그리고, 본 발명의 액정표시장치는 LED 어셈블리(129)가 위치하는 커버버툼(150)의 일 가장자리(155)의 측면(도 2의 153)을 삭제함으로써, 이를 통해, 액정표시장치는 베젤(bezel)의 폭이 줄어들 수 있어 이른바 좁은 베젤(narrow bezel) 방식을 구현할 수 있다.

따라서, 경량 및 박형의 액정표시장치를 제공할 수 있으며, 또한, 커버버툼(150) 제작 비용을 절감할 수 있다.

이때, 커버버툼(150)의 일 가장자리(155)의 측면(도 2의 153) 삭제를 통한 강성 저하는 LED 하우징(200)의 수직부(210)를 통해 보강하게 된다.

한편, 본 발명의 LED 하우징(200)은 LED 하우징(200)의 수평부(220)와 커버버툼(150)의 수평면(151)을 스크류 또는 코킹(caulking)을 통해 조립 체결함으로써, 그 위치가 고정되는데, 이때, 도 6에 도시한 바와 같이 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)의 수평면(151)과 LED 하우징(200)의 수평부(220)의 내측면 사이에 접착성을 갖는 방열패드(thermal pad : 160)를 구비하여, 방열패드(160)를 통해 커버버툼(150)의 수평면(151)을 LED 하우징(200)의 수평부(220)와 접착시키는 동시에 커버버툼(150)과 LED 하우징(200)을 연결하는 방열경로를 형성하는 것 또한 가능하다.

즉, LED(129a)로부터 발생된 열 중 일부는 LED 어셈블리(129)의 하부측에 위치하는 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)로 직접 전달될 수 있는데, 이렇게 커버버툼(150)으로 전달된 열은 방열패드(160)를 통해 LED 하우징(200)의 수평부(220)로 전달되어, 외부로 방열되는 것이다.

또는, LED 하우징(200)으로 전달된 고온의 열이 방열패드(160)를 통해 커버버툼(150)으로 전달되어, 커버버툼(150) 전체로 확산되고, 이렇게 커버버툼(150) 전체로 확산된 고온의 열은 외부 공기와 접촉하는 면적이 늘어나게 됨으로써, 이를 통해 LED(129a)로부터 발생되는 고온의 열을 외부로 방출시킬 수도 있다.

여기서, 방열패드(160)는 열전도 특성이 우수한 실리콘 조성물로 구비될 수 있으며, 열전도성 실리콘 조성물은 외력에 용이하게 변형하는 유연성을 구비하여, LED 하우징(200)의 수평부(220)와 커버버툼(150)의 수평면(151)의 일 가장자리(155) 사이에서 밀착 결합된다.

또는 방열패드(160)는 에폭시 등의 수지 조성물에 열전달 필러가 함유된 형태로 구비될 수도 있는데, 열전달 필러는 알루미늄, 흑연, 구리 등 열전도성이 우수한 소재의 분말 형태로 구비될 수 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이 LED 하우징(200)의 수평부(220)에는 수평부(220) 상에 안착되는 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)의 수평면(151)과 평탄도를 유지하기 위하여, 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)의 수평면(151)이 접촉하는 영역과 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)의 수평면(151)과 접촉되지 않는 영역 사이에 단턱(240)이 형성될 수도 있다.

- 제 2 실시예 -

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모듈화된 액정표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.

한편, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 제 1 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 제 2 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.

이때, LED 어셈블리(129)의 상측에는 빛의 반사효율이 높은 제 1 반사테이프(128a)가 구비되는데, 제 1 반사테이프(128a)는 서포트메인(130)의 돌출부(131)의 배면에 부착되어, 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 최대한 도광판(123) 입광면을 향하도록 집중시키는 역할을 하게 된다.

특히, 본 발명의 LED 하우징(200)은 수직부(210)와 수평부(220)의 외측면에 다수의 방열핀(230)이 구비되는 히트싱크(heat sink) 타입으로 이루어것을 특징으로 한다.

방열핀(230)의 형상은 필요에 따라 자유롭게 형성할 수 있으나, 열이 전달되는 방향을 향하여 다수의 방열핀(230)이 돌출되도록 형성함으로써, 수직부(210)와 수평부(230)의 외측면의 표면적이 최대가 되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 어셈블리(129)와 LED 하우징(200)은 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)에 위치함으로써, LED 하우징(200)이 액정표시장치의 최외측에 위치하게 된다.

이때, LED 하우징(200)의 수평부(220)에는 수평부(220) 상에 안착되는 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)의 수평면(151)과 평탄도를 유지하기 위하여, 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)의 수평면(151)이 접촉하는 영역과 커버버툼(150)의 개구된 일 가장자리(155)의 수평면(151)과 접촉되지 않는 영역 사이에 단턱(240)이 형성된다.

한편, 다수의 LED(129a)는 PCB(129b) 상에 형성된 입출력배선(미도시)의 사이에 위치하는데, 입출력배선(미도시)은 PCB(129b)의 일단에 구비된 패드(미도시)를 통해 LED 구동회로(미도시)와 전기적으로 연결되어, LED(129a)의 구동전압을 인가받게 된다.

이때, 입출력배선(미도시)은 서로 중첩되지 않도록 다수의 LED(129a)의 외곽으로 둘러싸듯 형성되어야 하므로, PCB(129b)의 폭이 넓어지게 된다.

이에, LED(129a)의 하부측을 가이드하는 LED 하우징(200)의 수평부(220)와 LED(129a)와의 간격이 멀어짐에 따라, LED 하우징(200)의 수평부(220)가 LED(129a)의 하부측을 효율적으로 가이드 하지 못하게 된다.

이에, 본 발명의 LED 하우징(200)의 수평부(220)의 내측에는 LED(129a)를 향해 돌출되는 돌출턱(250)이 더욱 구비되는 것을 특징으로 한다.

돌출턱(250)의 상부에는 제 2 반사테이프(128b)가 부착되어, LED 어셈블리(129)의 하부측을 가이드함으로써, LED 어셈블리(129)가 상부측은 제 1 반사테이프(128a)에 의해 가이드되며, 하부측은 제 2 반사테이프(128b)에 의해 가이드되도록 한다.

이로 인하여, 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 보다 도광판(123)의 입광면을 향하도록 집중시킬 수 있어, 백라이트 유닛(도 2의 120)의 광효율을 더욱 향상시키게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 LED(129a)의 방열을 위하여 LED 어셈블리(129)의 배면에 LED 하우징(200)을 더욱 구비하고, LED 하우징(200)의 외측면에 다수의 방열핀(230)을 구비하고, 이러한 LED 하우징(200)을 액정표시장치의 최외각에 위치하도록 함으로써, 다수의 LED(129a)로부터 발생되는 고온의 열을 보다 신속하고 효율적으로 외부로 방출시킬 수 있다.

이를 통해, LED(129a)의 수명이 단축되거나 휘도 변화에 의해 액정표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명의 액정표시장치는 LED 어셈블리(129)가 위치하는 커버버툼(150)의 일 가장자리(155)의 측면(153)을 삭제함으로써, 경량 및 박형의 액정표시장치를 제공할 수 있으며, 커버버툼(150) 제작 비용을 절감할 수 있다.

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

110 : 액정패널(112 : 제 1 기판, 114 : 제 2 기판)
119a, 119b : 제 1 및 제 2 편광판
121 : 광학시트, 123 : 도광판, 125 : 반사판,
129 : LED 어셈블리(129a : LED, 129b : PCB)
130 : 서포트메인, 140 : 탑커버
150 : 커버버툼(151 : 수평면, 153 : 측면, 155 : 일 가장자리)
200 : LED 하우징(210 : 수직부, 220 : 수평부, 230 : 방열핀)

Claims

반사판과;
상기 반사판 상에 안착되는 도광판과;
상기 도광판 입광면을 따라 배열되는 다수의 LED와, 상기 다수의 LED가 실장되는 PCB를 포함하는 LED 어셈블리와;
상기 LED 어셈블리를 둘러싸며, 상기 PCB와 접촉하는 수직부와 상기 수직부에 수직한 수평부를 포함하며, 상기 수직부와 상기 수평부의 외측면은 다수의 방열핀이 구비된 요철 형상인 LED 하우징과;
상기 도광판 상부로 안착되는 액정패널과;
상기 반사판과 밀착되는 수평면으로 이루어지는 커버버툼
을 포함하며, 상기 수평면의 일 가장자리는 상기 LED 하우징의 상기 수평부의 내측면 상부에 위치하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반사판은 상기 LED 어셈블리의 하부측에 위치하여, 상기 LED 어셈블리의 하부측을 가이드하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 방열핀의 폭은 1.8 ~ 2.0mm인 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수평부와 상기 수평면 사이에는 접착성을 갖는 방열패드가 개재되는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 LED 어셈블리의 상부측에는 상기 LED 어셈블리로부터 출사된 빛을 상기 도광판을 향해 가이드하는 제 1 반사테이프가 구비되는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 LED 하우징의 수평부에는 상기 수평면과 접촉하는 영역과 상기 수평면과 접촉되지 않는 영역 사이에 단턱이 형성되는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수평부의 내측으로는 돌출턱이 구비되며, 상기 돌출턱에는 제 2 반사테이프가 구비되는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 도광판과 상기 액정패널 사이에 개재되는 광학시트를 포함하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 액정패널의 가장자리를 두르는 서포트메인을 포함하며, 상기 액정패널의 상면 가장자리를 두르며, 상기 서포트메인 및 상기 커버버툼에 결합 체결되는 탑커버를 포함하는 액정표시장치.