KR20130074549A

KR20130074549A - 지지렌즈를 포함하는 직하형 액정표시장치

Info

Publication number: KR20130074549A
Application number: KR1020110142654A
Authority: KR
Inventors: 양승수; 권승주
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-07-04

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 액정표시장치는 지지대 대신에 지지대 역할을 하는 지지렌즈를 사용하여 액정표시장치의 조립공정을 편리하게 하고 무라 현상을 제거하는 데에 목적이 있다. 상기 액정표시장치는 전면에 화상을 표시하는 액정패널; 상기 액정패널의 측면을 둘러싸는 가이드패널; 상기 액정패널의 배면에 배치되는 광학시트; 상기 광학시트의 배면과 이격하여 배치되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 전면(前面)에 배치되는 복수의 발광소자; 상기 인쇄회로기판의 일 영역에 배치된 상기 발광소자를 커버하는 복수의 집광렌즈; 및 상기 인쇄회로기판의 타 영역에 배치된 상기 발광소자를 커버하며, 상기 광학시트의 배면을 지지하는 복수의 지지렌즈; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지지렌즈를 포함하는 직하형 액정표시장치{Direct Type Liquid Crystal Display Device having Supportable lens}

본 발명의 실시예들은 직하형 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조립공정을 단순화하고 부품 비용을 줄이기 위한 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 소형, 경량화 및 저 전력 소비의 장점을 가지는 디스플레이 장치로서 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 벽걸이 TV로도 사용되며 그 수요가 계속적으로 증가하고 있다.

이와 같은 액정표시장치는 외부에서 들어오는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광 장치이기 때문에 액정패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원이 필요하다.

이때 액정표시장치는 광원의 위치에 따라 에지형(Edge type)과 직하형(Direct type)으로 크게 구분된다.

이 중에서도 상기 직하형 액정표시장치는 광 이용률이 높고 취급이 간단하며 표시면의 크기에 제한이 없기때문에 30인치 이상의 대형 액정표시장치에 널리 사용되고 있다.

이러한 직하형 백라이트 어셈블리의 광원으로는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)과 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)이 주로 사용되나, 최근에는 LED(Light Emitting Diode)도 상기 직하형 백라이트 어셈블리의 광원으로 점차 사용되고 있는 추세이다.

이하, LED를 이용한 종래 기술에 따른 액정표시장치에 대하여 도면을 통하여 설명한다.

도 1은 종래기술에 따르는 직하형 액정표시장치의 단면도이다.

상기 액정표시장치는 크게 액정패널(10)과 백라이트 유닛(미도시) 및 구동회로부(미도시)로 구분된다.

액정패널(10)은 전면에 화상을 표시하며, 백라이트 유닛(미도시)은 액정패널(10)에 광을 발하는 역할을 하고, 구동회로부는 백라이트 유닛(미도시)과 액정패널(10)을 구동하는 역할을 한다. 이때, 상기 액정패널(10)은 탑 커버(50)에 의해 상면의 가장자리가 보호되고 가장자리에 배치된 가이드패널(30)에 의해 지지되며, 백라이트 유닛은 하부의 커버 바텀(40)에 의해 보호된다.

여기서 상기 백라이트 유닛(미도시)은 다수의 광학시트(24), LED(22), 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB), 집광렌즈(L), 지지대(S)로 구성된다.

상기 다수의 광학시트(24)는 하면에서 액정패널(10)로 향하는 광을 확산하고 집광하여 조도를 높이고 균일화한다. 상기 광학시트(24)는 확산시트, 프리즘시트, 보호시트 등으로 구성될 수 있다.

상기 LED(22)는 반도체 발광소자로서 빛을 발광하는 역할을 한다. 그리고 인쇄회로기판(21)은 커버 바텀(40)의 상면에 수납되어 상기 LED(22)를 발광시키는 역할을 하며 전면에 LED(22)를 구동하기 위한 배선이 배치되어 있다. 이때, 상기 LED(22)는 인쇄회로기판(21)의 전면에 배치되어 전방을 향하여 빛을 발광한다.

그러나 상기 LED(22)가 발광하는 방향은 일정하지 않으며, 측면으로 광을 발할 수도 있으며, 커버 바텀(40) 내에서 반사되어 액정패널(10)이 배치된 전방으로 향하지 않는 빛이 발생할 수도 있다.

따라서, 이러한 빛을 반사하여 액정패널(10)로 주사하기 위하여 인쇄회로기판(21)의 상면에는 반사판(23)이 배치된다. 상기 반사판(23)은 LED(22)가 배치된 영역은 개구되어 있어 LED(22)가 장착된 인쇄회로기판(21)의 상면에서 하면으로 조립되는 방식으로 인쇄회로기판(21)에 체결된다.

한편, 상기 집광렌즈(L)는 LED(22)의 광을 집광하는 역할을 하며 구면형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 집광렌즈(L)에 의해 집광된 빛이라도 LED(22)에서 상부로 향하는 빛은 일정한 발산각을 가지게 된다. 여기서 상기 LED(22)와 광학시트(24) 사이의 간격이 좁게 형성된다면 좁게 형성된 발산각에 의해 광학시트(24) 배면에 전체적으로 광이 주사되지 않을 수있다. 따라서, 상기 LED(22)의 광발산각을 고려하여 광학시트(24)와 LED(22) 사이에 간격을 두게 된다.

그러나 상기 광학시트(24)는 복수개의 상기 LED(22)로부터 발생되는 열과 중력에 의해서 아래 방향 즉, 상기 LED(22) 방향으로 처지게 될 수 있다. 또한, 상기 반사판(23)(19) 중 상기 LED(22)의 광 출사를 위해 개구된 부분이 인쇄회로기판(21)와 이격된 공간 없이 정확히 조립되어 구성되어야 하는데, 공정상 어려움으로 정확히 조립되지 않고 들뜨는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 지지대(S)를 커버 바텀(40)과 반사판(23) 사이에 체결하게 된다. 상기 지지대(S)는 LED(22) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 상기 지지대(S)는 광학시트(24)를 지지하기 위하여 LED(22)와 광학시트(24)가 이격한 간격만큼 높게 형성되며, 반사판(23)과 인쇄회로기판(21)를 이격간격없이 조립하기 위하여 커버 바텀(40)의 하면과 반사판(23)의 상면을 가압하기 위한 구조로 형성되어 있다. 도 1의 형상을 참고하면 트리 형상과 유사하다.

그러나 제품의 광 특성 개선을 위해 LED(22) 수량이 증가하게 되고 LED(22) 사이의 피치(pitch)가 좁아지게 됨에 따라 지지대(S)와 LED(22)를 둘러싸는 집광렌즈(L)의 거리가 가까워지게 되었다.

이때, 상기 집광렌즈(L)는 외부 접촉에 의해 균열이 쉽게 발생할 수 있어 조립시 작업자 또는 로봇의 손길이 닿지 않아야하기 때문에 지지대(S)의 조립이 어려워질 수 있다.

또한, 상기 지지대(S)는 빛을 반사시키는 흰 색 수지로 형성되는데 집광렌즈(L)를 통해 발산하는 광이 상기 지지대(S)의 표면에서 반사될 수 있다. 이때, 반사된 빛은 LED(22)에서 광학시트(24)로 직접 입사하는 빛과 광간섭을 일으키게 되어 표시화면 상에 무라(Mura) 현상이 일어나게 된다.

따라서 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예들은 상기 지지대 대신에 지지대 역할을 하는 지지렌즈를 사용하여 액정표시장치의 조립공정을 편리하게 하고 무라 현상을 제거하는 데에 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명을 실시하기 위한 구체적 내용 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 액정표시장치는 전면에 화상을 표시하는 액정패널; 상기 액정패널의 측면을 둘러싸는 가이드패널; 상기 액정패널의 배면에 배치되는 광학시트; 상기 광학시트의 배면과 이격하여 배치되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 전면(前面)에 배치되는 복수의 발광소자; 상기 인쇄회로기판의 일 영역에 배치된 상기 발광소자를 커버하는 복수의 집광렌즈; 및 상기 인쇄회로기판의 타 영역에 배치된 상기 발광소자를 커버하며, 상기 광학시트의 배면을 지지하는 복수의 지지렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 복수의 지지렌즈는 밑면이 윗면보다 넓은 기둥형상으로 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 지지렌즈는 밑면이 원형, 타원형 또는 다각형 중 어느 하나로 형성되는 뿔 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 지지렌즈의 상부면은 편평하거나 둥글게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 지지렌즈는 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate : PMMA), 폴리 카보네이트(poly carbonate : PC), 폴리 스티렌(poly styrene : PS) 또는 메틸 메타크릴레이트 스티렌(Methyl methacrylate-Styrene : MS), 에폭시 또는 실리콘 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 집광렌즈와 복수의 지지렌즈는 동일한 간격으로 이격하며 매트릭스 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각각의 지지렌즈는 적어도 4개의 집광렌즈에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 지지렌즈는 임의로 선택된 가장 인접한 두 개의 상기 지지렌즈 사이의 거리가 모두 동일하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 지지렌즈는 임의로 선택된 가장 인접한 세 개의 상기 지지렌즈가 이등변 삼각형 또는 정삼각형을 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지렌즈와 집광렌즈는 경화수지를 통하여 상기 인쇄회로기판에 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 집광렌즈는 상기 지지렌즈보다 낮은 높이로 형성되며, 구면형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 액정표시장치는 종래에 사용되는 지지대 대신에 지지대 역할을 하는 지지렌즈를 사용하여, 지지대를 조립하는 공정을 제거함으로써 공정시간을 단축하고 제품비용을 절감할 수 있다.

또한, 지지대 조립 영역이 제거되므로 발광소자 간에 좁은 피치가 형성되는 경우라도, 복수의 렌즈 사이에 배치되는 구성에 의하여 조립이 어려워지거나 접촉에 의한 균열 등이 발생할 우려가 없다.

나아가, 지지렌즈는 투명한 재질로 형성되므로, 무라 현상을 제거할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따르는 직하형 액정표시장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 직하형 액정표시장치의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 직하형 액정표시장치의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따르는 지지렌즈의 사시도이다.
도 5a내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따르는 지지렌즈의 부착방법에 대한 개략단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따르는 지지렌즈와 집광렌즈의 배치구조 평면도이다.
도 7a는 종래기술에 따른 직하형 액정표시장치의 조립 순서도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 직하형 액정표시장치의 조립 순서도이다.
도 8a는 종래기술에 따르는 지지대와 집광렌즈의 일부 배치구조 평면도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 집광렌즈와 지지렌즈의 일부 배치구조 평면도이다.
도 9a는 도 8a에 대한 액정표시장치의 화면표시부의 시뮬레이션 사진이다.
도 9b는 도 8b에 대한 액정표시장치의 화면표시부의 시뮬레이션 사진이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따르는 액정표시장치 및 액정표시장치 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

그리고, 본 명세서에 첨부된 도면의 구성요소들은 설명의 편의를 위해 확대 또는 축소되어 도시되어 있을수 있음이 고려되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제 1 , 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될수 있으나 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되므로 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 직하형 액정표시장치의 분해사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 직하형 액정표시장치의 단면도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 화상이 표시되는 액정패널(110)과, 액정패널(110)의 일측에 연결되어 액정패널(110)을 구동하는 구동회로부(117)와, 액정패널(110)의 배면에 배치되어 액정패널(110)에 광을 조사하는 백라이트 유닛(120)을 포함하여 구성된다.

상기 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT) 기판(111) 및 컬러필터 기판(113)을 포함한다.

또한 이 같은 액정패널(110)은 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나 테이프 케리어 패키지(tape carrier package : TCP)같은 연결부재(116)를 매개로 회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 가이드패널(130)의 측면 내지는 커버 바텀(140) 배면으로 적절하게 젖혀 밀착된다. 또는, 칩 온 글래스(Chip On Glass : COG)형태로 액정패널(110)의 상부 측면에 내장되는 형태가 될 수도 있다.

여기서 상기 구동회로부(117)는 상기 액정패널(110)의 게이트라인(미도시)을 통해 박막트랜지스터(미도시)를 온(on) 시키며, 이때, 데이터라인(미도시)을 통하여 박막트랜지스터(미도시)와 연결된 화소전극(미도시)에 데이터전압을 전송한다. 이에 따른 화소전극(미도시)과 공통전극(미도시) 사이에 전기장이 발생하고 상기 전기장에 의해 액정분자의 배열방향을 변화시킴으로서 다양한 색상의 화상이 표시될 수 있다.

그리고 가이드패널(130)이 상기 액정패널(110)의 하면의 가장자리를 두르며 액정패널(110)을 지지 및 보호하고, 커버 바텀(140)이 상기 백라이트 유닛을 수납하고 상기 가이드패널(130)과 체결될 수 있다.

한편, 상기 액정패널(110)의 배면에는 백라이트 유닛(120)이 위치한다. 백라이트 유닛(120)은 액정패널(110)의 배면에 형성되어 광을 확산 및 집광하는 다수의 광학시트(124)와, 다수의 광학시트(124)의 배면에 위치하는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB), 발광소자(122), 인쇄회로기판(121)의 상면에 배치되는 반사판(123), 상기 발광소자(122)를 커버하는 집광렌즈(L1) 및 지지렌즈(L2)를 포함한다.

상기 액정패널(110)의 배면에 평행하게 배치된 다수의 광학시트(124)는 순차적으로 적층된 확산시트(124a), 프리즘시트(124b) 및 반사형 편광필름(Dual Brightness Enhancement Film : DBEF)(124c)을 포함한다. 확산시트(124a)는 광을 확산시켜 액정패널(110)로 공급하며, 프리즘시트(124b)는 확산시트(124a)를 통과한 광을 액정패널(110)로 수직하게 진행시켜 휘도를 향상시키고, 반사형 편광필름(124c)은 액정패널(110)의 하부 편광판에 통과되지 못한 광을 반사시켜 하부 편광판을 통과하는 빛으로 재사용함으로써 휘도를 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 확산시트(124a) 및 프리즘시트(124b)의 개수는 한정이 없으며 확산시트(124a)의 배면에 확산판(미도시)이 추가로 배치될 수도 있다.

그리고 상기 광학시트(124)의 배면에는 인쇄회로기판(121)이 배치되며, 상기 인쇄회로기판(121)은 발광소자(122)를 장착하여, 상기 발광소자(122)를 동작시킬 수 있다. 따라서, 전면(前面)에 발광소자(122)를 구동하기 위한 회로배선이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 상기 발광소자(122)에서는 열이 많이 발생하므로 상기 인쇄회로기판(121)은 열전달율이 우수한 알루미늄(Al)을 주재료로 사용하여 만들어 질 수 있다.

한편, 상기 인쇄회로기판(121)의 상면에는 발광소자(122)가 장착될 수 있다. 상기 발광소자(122)는 후술하는 집광렌즈(L1) 및 지지렌즈(L2)에 의해 커버되며, 반도체 발광소자(122)로 구성될 수 있다. 예를 들어 상기 발광소자(122)는 LED(Light Emitting Diode)가 될 수 있다.

상기 LED는 광을 출사하는 소자로서, 저전력, 오랜 수명기간을 가지는 장점이 있다. 상기 LED는 복수로 마련되어 있으며 청색, 적색, 녹색 중 어느 하나의 파장만을 발광하는 것으로 형성되거나 이들 파장을 모두 포함하는 것으로 형성될 수 있고, 이들 파장을 모두 포함할 수 있다.

또한, 상기 LED는 패키지 형태로 상기 인쇄회로기판(121)의 전면에 장착될 수 있으며, 한 개의 패키지 내에는 단수 또는 복수의 LED가 내장될 수 있다.

이때, 반사판(123)이 상기 인쇄회로기판(121)의 전면에 장착된다. 상기 반사판(123)은 백라이트 유닛 내에서 광학시트(124)의 방향으로 향하지 않고 인쇄회로기판(121)방향으로 향하는 경우 상기 광을 반사시켜 광 손실을 줄이는 역할을 한다. 이때, 상기 발광소자(122)가 장착된 영역은 개구되어야 하므로 복수의 개구부(123h)가 형성되어 있을 수 있다. 상기 복수의 개구부(123h)는 발광소자(122)가 배치된 모양에 따라 형성되며, 상기 도 2에서는 매트릭스 형태로 정렬된 모양을 가진다.

그리고 상기 발광소자(122)의 상부에는 집광렌즈(L1) 또는 지지렌즈(L2)가 배치되어 있다.

상기 집광렌즈(L1)는 발광소자(122)에서 발하는 빛을 집광하는 것으로, 상기 발광소자(122)는 전방으로 광을 발하는 각이 상당히 넓어서 광을 집중시킬 수 없어 그대로 사용하기에 광을 제어하는 데에 어려움이 많기 때문에 상기 발광소자(122)의 상부에 형성되는 구성이다.

이러한 집광렌즈(L1)는 발광소자(122)의 실장 영역을 채움으로써, 발광소자의 리드 전극(미도시)이나 금속 재질의 반사 프레임(미도시) 끝단이 외부로 노출되는 것을 방지해 준다. 그에 따라 상기 집광렌즈(L1)는 발광소자(122)에서 광학시트(124) 방향으로 향하는 광도를 향상시킬 수 있다.

상기 집광렌즈(L1)는 상기 인쇄회로기판(121)의 전면에 배치되고, 투명한 재질로 형성될 수 있으며, 집광을 위하여 밑면이 원형이거나 타원형인 구면 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 지지렌즈(L2)는 발광소자(121)의 광을 집광하고 상기 광학시트(124)의 배면을 지지하는 것으로, 상기 인쇄회로기판(121)의 전면에 배치될 수 있다.

여기서 상기 광학시트(124)가 상기 발광소자(122)와 가까이 배치된다면 상기 발광소자(122)의 광발산각이 제한적이기 때문에 광학시트(124) 배면의 전체에 광이 주사되지 않을 수 있다. 따라서, 광학시트(124)와 발광소자(122) 사이에는 일정한 광학 간격(d)을 두게 된다. 이때, 상기 중력에 의해 광학시트(124)가 하부로 가라앉을 수 있는데 상기 지지렌즈(L2)는 이러한 현상을 방지할 수 있다.

상기 지지렌즈(L2)는 상기 광학시트(124)의 배면을 지지하기 위하여 상기 집광렌즈(L1)보다 높게 형성되며, 밑면이 넓고 윗면은 좁은 기둥형상으로 형성될 수 있다.

여기서 상기 지지렌즈(L2)는 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate : PMMA), 폴리 카보네이트(poly carbonate : PC), 폴리 스티렌(poly styrene : PS) 또는 메틸 메타크릴레이트 스티렌(Methyl methacrylate-Styrene : MS), 에폭시 또는 실리콘 중의 어느 하나로 구성될 수 있으며, 그 밖의 투명하고 본 기술분야의 당업자가 쉽게 도출할 수 있는 재질로 구성되는 경우들을 모두 포함한다.

또한, 상기 집광렌즈(L1) 및 지지렌즈(L2)는 발광소자(122)로부터 발하는 광을 그대로 통과시키거나, 형광체 등을 포함하여 다른 색 또는 다양한 색으로 통과시킬 수 있다.

이하, 상기 지지렌즈의 형상에 대하여 상세히 살펴본다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따르는 지지렌즈의 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 지지렌즈는 밑면이 원, 타원, 다각형인 뿔 모양으로 형성되며, 상부면이 편평하거나 둥글게 형성될 수 있다.

도 4a와 같이 지지렌즈(L2)가 원뿔로 형성되는 경우는 상부면이 일정한 곡률을 가지며 둥글게 형성될 수 있다. 지지렌즈(L2)의 상부면은 광학시트의 배면과 접촉하는 부분이며, 많은 압력이 가해지는 부분이다. 따라서, 상기 지지렌즈(L2)의 상부면이 날카롭게 형성될 경우, 광학시트 또는 지지렌즈(L2)에 가해질 수 있는 균열을 피할 수 없게 되므로, 압력 및 마찰을 줄이기 위해 둥글게 형성되는 것이 바람직하다.

또는, 도 4b, 도 4c와 같이 밑면은 삼각형이거나 사각형이며, 상부면이 편평하게 형성될 수도 있다. 이때, 지지렌즈(L2)의 상부면이 편평하게 형성됨으로써 상기 광학시트의 배면에 가해지는 압력을 줄일 수 있으며, 광학시트 또는 지지렌즈(L2)에 발생될 수 있는 균열을 줄일 수 있다.

다만 도면을 통하여 설명한 지지렌즈(L2)의 형상은 일 실시예에 지나지 않으며 발광소자를 커버하고 상기 광학시트의 하부를 지지하기 위한 형상이라면 밑면과 상부면의 모양에 제한이 없으며, 볼록 형태, 오목형태, 플랫 형태 등 본 기술분야의 당업자가 유용하게 변경할 수 있는 범위 내를 모두 포함한다.

여기서 상기 지지렌즈(L2)를 상기 인쇄회로기판에 부착하는 방법에 대하여 도면을 통하여 상세히 설명한다.

도 5a내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따르는 지지렌즈(L2)의 부착방법에 대한 개략단면도이다.

도 5a를 참조하면, 상기 커버 바텀(140)의 상면에 인쇄회로기판(121), 반사판(123)이 순차적으로 안착되어 있다. 그리고 발광소자(122)를 장착한 인쇄회로기판(121)의 일부 영역에는 홀(121h)이 형성되어 있다. 상기 홀(121h)은 커버 바텀(140)의 상면을 노출하도록 형성되는 것으로서 발광소자(122)의 주변에 형성되며, 반사판(123)의 개구부(미도시) 내에 포함되도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 홀(121h)의 모양에는 한정이 없다.

그리고 도 5b에 따라, 상기 홀(121h) 내부에 경화수지(R)가 도포된다. 상기 경화수지(R)는 점성을 가지는 액체성분으로 되어 있으며, 노즐(160)을 통하여 상기 홀(121h)의 내부에 도포될 수 있다.

이어서, 상기 발광소자(122)가 배치된 반사판(123)의 개구부 내부 영역에 지지렌즈(L2)가 배치되며, 상기 지지렌즈(L2)는 인쇄회로기판(121)의 상면에 안착된다. 이때, 상기 지지렌즈(L2)의 하면은 상기 경화수지(R)와 접촉하게 된다.

그리고, 상기 지지렌즈(L2)는 상기 발광소자(122)를 삽입하기 위하여 밑면에 홈(L2h)이 형성되어 있어 상기 발광소자(122)가 지지렌즈(L2)의 내부에 삽입될 수 있다.

이후, 지지렌즈(L2)가 배치된 인쇄회로기판(121)에 자외선을 주사하여 상기 경화수지(R)를 경화시킬 수 있다. 다만 상기 경화수지(R)가 경화되는 방식에 한정은 없으며 열 경화, 자연 경화될 수도 있다. 이때, 자외선 주사장치(170)는 광원(171)과 반사경(172)으로 구성될 수 있다. 경화된 상기 경화수지(R)는 상기 지지렌즈(L2)를 인쇄회로기판(121)에 완전히 부착시킬 수 있다.

이하, 상기 지지렌즈(L2)와 집광렌즈의 배치구조에 대하여 상세히 설명한다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따르는 지지렌즈(L2)와 집광렌즈가 배치된 인쇄회로기판의 평면도이다.

상기 지지렌즈(L2)와 집광렌즈(L1)는 서로 혼합되어 배치될 수 있으며, 서로 일정한 간격만큼 이격하여 배치될 수 있다.

도 6a를 참조하면, 상기 지지렌즈(L2)와 집광렌즈(L1)는 복수의 행과 열이 정의된 행렬 형태로 배치될 수 있다. 이때, 지지렌즈(L2)는 각 행과 각 열에서 하나의 집광렌즈(L1)를 사이에 두고 교번하여 배치될 수 있다. 즉, 상기 지지렌즈(L2)는 인쇄회로기판(121) 상에서 균일한 밀도로 배치될 수 있다. 그리고 다르게 설명하면 서로 근접한 4개의 지지렌즈(L2)는 정사각형 형태가 될 수 있다. 또한, 하나의 지지렌즈(L2)는 8개의 집광렌즈(L1)에 의해 둘러싸이는 배치가 될 수 있다.

이와 같은 형태로 배치될 경우 광학시트의 배면을 지지하는 힘의 압력을 균일하게 할 수 있으므로 광학시트를 안정적으로 지지할 수 있다.

그리고 도 6b를 참조하면, 상기 지지렌즈(L2)와 집광렌즈(L1) 역시 복수의 행과 열이 정의된 행렬 형태로 배치될 수 있다. 다만 도 6a처럼 인쇄회로기판(121) 상에서 균일한 밀도로 형성되는 것이 아니라 일정한 영역에만 다수개가 분포되는 형태로 배치될 수 있다. 이때, 즉, 인쇄회로기판(121)의 꼭지점 부근 영역과 중심 영역에 다수개가 배치될 수 있으며, 도 6a의 경우보다 적은 개수의 지지렌즈(L2)를 사용하여 광학시트의 하중을 효율적으로 지지할 수 있다. 여기서 각 영역에는 4개의 지지렌즈(L2)가 마름모꼴 형태로 배치 될 수 있다.

또한, 도 6c를 참조하면, 상기 집광렌즈(L1)와 지지렌즈(L2)가 복수의 행렬 형태로 배치되되, 상기 지지렌즈(L2)는 다각형 형태를 가지도록 분산되어 배치될 수 있다. 이때 상기 다각형은 4개의 지지렌즈(L2)를 기준으로 보면 정사각형 모양이되며, 3개의 지지렌즈(L2)를 기준으로 보면 이등변 삼각형이 될 수 있다.

구체적으로 설명하면, 도 6c에서 점선 영역을 살펴볼 때, 상기 지지렌즈(L2)는 상기 지지렌즈(L2)들의 사이에 2개의 집광렌즈(L1)가 포함되도록 배치된다. 이러한 구조는 광학시트 무게를 효율적으로 분산시킬 수 있는 구조로서 도 6a와 도 6b의 경우보다 적은 개수의 지지렌즈(L2)를 이용하여 효율적으로 광학시트를 지지할 수 있다.

그리고 도 6d를 참조하면, 상기 지지렌즈(L2)와 집광렌즈(L1)는 엇갈린 행렬형태로 배열될 수 있다. 예를 들면, 도면에서 인쇄회로기판(121)의 세로 방향의 배치를 열이라고 정의하rh, 가장 왼쪽의 열을 제 1 열, 그 다음의 열을 제 2 열이라고 정의할 때, 제 2 열의 집광렌즈(L1) 및 지지렌즈(L2)들은 제 1 열의 집광렌즈(L1)들 사이 영역과 대응하도록 배치될 수 있다.

이때, 지지렌즈(L2)를 분산시켜 다각형이 형성되도록 배치하는 경우 정삼각형 형태의 배치구조를 만들 수 있다. 도 6d에서는 각 변이 5개의 집광렌즈(L1)와 2개의 지지렌즈(L2)를 포함하는 구조로 배치되어 있다. 상기 정삼각형 구조는 사각형 구조보다 더욱 효율적으로 광학시트의 무게중심을 분산시킬 수 있으므로 사각형 구조보다 더욱 안정하게 광학시트를 지지할 수 있는 구조이다.

이상으로 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 지지렌즈(L2)와 집광렌즈(L1)의 배치구조는 광학시트를 효율적으로 지지하기 위한 구조로서 지지렌즈(L2)의 배치형상과 배치 개수에 한정되지 않으며 본 기술분야의 당업자가 유용하게 변경할 수 있는 범위를 모두 포함한다.

이와 같이 지지렌즈(L2)를 사용함으로써 종래기술에 사용되던 지지대를 제거하게 되어 공정을 단순화시키고 공정시간을 단축시킬 수 있다. 이에 대해서는 아래의 설명을 통하여 더욱 상세히 설명한다.

도 7a는 종래기술에 따른 직하형 액정표시장치의 조립 순서도이며, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 직하형 액정표시장치의 조립 순서도이다.

먼저 종래기술의 경우, 발광소자를 인쇄회로기판에 부착한다.(S1a) 이때, 상기 발광소자는 패키지 형태로 제작될 수 있으며, 경화수지나 조립 등의 방법으로 인쇄회로기판에 부착될 수 있다.

그 다음 반사판을 상기 인쇄회로기판의 상면에 부착한다.(S2a) 상기 반사판은 상기 발광소자가 삽입될 수 있는 개구부가 형성되어 있다.

이어서, 상기 발광소자의 상부에 집광렌즈를 부착한다.(S3a) 여기서 발광소자의 주변으로 형성된 인쇄회로기판의 홀에 경화수지가 도포되고, 상기 발광소자를 커버하는 영역에 집광렌즈를 안착시킨 다음 상기 경화수지를 경화시킴으로써 상기 집광렌즈를 인쇄회로기판에 부착시킬 수 있다. 여기서 경화의 방법으로는 자외선 경화를 이용할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.(S4a)

그 다음 최종적으로 인쇄회로기판 및 반사판, 커버 바텀에 형성된 홀에 지지대를 조립한다.(S5a) 상기 지지대는 반사판의 상부에서 삽입되어 커버 바텀의 하면까지 체결되는 형태를 띈다.

그러나 본 발명의 일 실시예의 경우 발광소자를 인쇄회로기판에 부착하는 과정(S1b), 반사판을 인쇄회로기판의 상면에 부착하는 과정(S2b), 집광렌즈를 고정하기 위해 자외선 경화를 하는 과정(S4b)은 종래기술과 동일하나 지지대와 동일한 역할을 하는 지지렌즈(L2)를 집광렌즈와 함께 부착하므로 하나의 공정단계를 줄일 수 있다. 따라서 공정을 단순화하고 공정시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 지지대 조립 단계가 집광렌즈와의 접촉 등으로 공정상 불량을 일으키기 쉬운 단계이므로 지지대 조립 단계의 제거로 공정의 정확도가 향상되며 제품의 불량율도 낮출 수 있다.

그리고 지지대에 의해 발생하던 무라(Mura)현상도 제거 할 수 있는 바 이에 대해서 아래에서 상세히 설명한다.

도 8a는 종래기술에 따르는 지지대와 집광렌즈의 배치구조 평면도이며, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 집광렌즈와 지지렌즈(L2)의 배치구조 평면도이다. 도 9a는 도 8a에 대한 액정표시장치의 화면표시부의 시뮬레이션 사진이며, 도 9b는 도 8b에 대한 액정표시장치의 화면표시부의 시뮬레이션 사진이다.

도 8a를 참조하면, 집광렌즈(L)는 일정한 간격만큼 이격하여 배치되며 상기 지지대(S)는 각 집광렌즈(L)가 배치된 영역의 사이에 배치되어 있다. 이때, 도 9a를 참조하면, 상기 지지대(S)가 배치된 위치에 상응하는 부분에 명암차이가 두드러지는 소정의 형상이 형성되어 있다. 상기 소정의 형상은 일정영역이 그림자가 드리워진 것과 같은 모양을 하고 있는데 이와 같은 형상이 나타나는 것을 무라 현상이라고 한다.

즉, 상기 무라 현상은 상기 집광렌즈(L)에서 발한 광이 상기 지지대(S)의 표면에서 반사함으로써 다른 광과 간섭을 일으키게 되어 발생하는 것이므로 상기 지지대(S)가 배치된 영역에서 상기 소정의 형상이 나타난다.

반면에 도 8b와 도 9b를 참조하면, 상기 지지렌즈(L2)는 집광렌즈(L1)에 둘러싸인 채로 배치되며, 상기 지지렌즈(L2)가 배치된 위치와 상응하는 부분에 무라 현상이 나타나지 않는다. 즉, 상기 지지렌즈(L2)는 투명한 재질로 형성되므로 다른 발광소자에서 발하는 광에 간섭을 일으키는 광을 반사하지 않는다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

110 : 액정패널 120 : 백라이트 유닛
121 : 인쇄회로기판 122 : 발광소자
123 : 반사판 123h : 개구부
124 : 광학시트 130 : 가이드패널
140 : 커버 바텀 L1 : 집광렌즈
L2 : 지지렌즈

Claims

전면에 화상을 표시하는 액정패널;
상기 액정패널의 측면을 둘러싸는 가이드패널;
상기 액정패널의 배면에 배치되는 광학시트;
상기 광학시트의 배면과 이격하여 배치되는 인쇄회로기판;
상기 인쇄회로기판의 전면(前面)에 배치되는 복수의 발광소자;
상기 인쇄회로기판의 일 영역에 배치된 상기 발광소자를 커버하는 복수의 집광렌즈; 및
상기 인쇄회로기판의 타 영역에 배치된 상기 발광소자를 커버하며, 상기 광학시트의 배면을 지지하는 복수의 지지렌즈;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 지지렌즈는 밑면이 윗면보다 넓은 기둥형상으로 된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 지지렌즈는 밑면이 원형, 타원형 또는 다각형 중 어느 하나로 형성되는 뿔 형상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 지지렌즈의 상부면은 편평하거나 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 지지렌즈는 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate : PMMA), 폴리 카보네이트(poly carbonate : PC), 폴리 스티렌(poly styrene : PS) 또는 메틸 메타크릴레이트 스티렌(Methyl methacrylate-Styrene : MS), 에폭시 또는 실리콘 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 집광렌즈와 복수의 지지렌즈는 동일한 간격으로 이격하며 매트릭스 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 각각의 지지렌즈는 적어도 4개의 집광렌즈에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 지지렌즈는 임의로 선택된 가장 인접한 두 개의 상기 지지렌즈 사이의 거리가 모두 동일하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 지지렌즈는 임의로 선택된 가장 인접한 세 개의 상기 지지렌즈가 이등변 삼각형 또는 정삼각형을 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지지렌즈와 집광렌즈는 경화수지를 통하여 상기 인쇄회로기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 집광렌즈는 상기 지지렌즈보다 낮은 높이로 형성되며, 구면형상을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.