KR20160053188A - 백라이트 장치의 발광다이오드 어레이 조립 구조 - Google Patents

백라이트 장치의 발광다이오드 어레이 조립 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도광판과 일정 간격을 유지하면서 발광다이오드 하우징에 안정적으로 고정될 수 있는 측면형 백라이트 장치의 발광다이오드 어레이 고정 구조에 관한 것으로, 다수의 LED 패키지가 실장된 기판을 LED 하우징의 수직 벽면에 고정시키는 LED 어레이 조립 구조에 있어서, 제1수직부, 상기 제1수직부의 상단에서 수평 방향으로 연장되는 제1수평부 및 상기 제1수평부의 단부에서 하측으로 연장되는 제2수직부로 구성되며, 상기 제2수직부에는 상기 LED 패키지가 노출되기 위한 윈도우가 형성되는 고정 클립;이 구비되어, 상기 고정 클립의 제1수직부가 LED 하우징의 수직 벽면 외면에 접촉되고, 제2수직부가 상기 윈도우로 상기 LED 패키지를 노출시키면서 상기 기판의 내면을 가압하여 상기 LED 어레이를 상기 LED 하우징에 고정시키는 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 장치의 발광다이오드 어레이 조립 구조{Assembly Structure of LED Array for Backlight unit}
본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도광판과 일정 간격을 유지하면서 발광다이오드 하우징에 안정적으로 고정될 수 있는 측면형 백라이트 장치의 발광다이오드 어레이 고정 구조에 관한 것이다.
평면 디스플레이 장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, 이하, 'LCD'라 함)는 다른 표시장치와는 달리 그 자체에서 빛을 발하지 못하여, 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 반드시 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 LCD는 액정패널 외에 광원으로 백라이트 장치를 더 포함하며, 백라이트 장치가 액정패널로 고휘도의 면광원을 균일하게 공급함으로써 화상을 구현하게 된다.
이와 같이 백라이트 장치는 LCD와 같은 디스플레이 장치의 화상을 실현하기 위한 조명장치를 말하며, 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Lighting type) 또는 측면형(Edge Lighting type) 백라이트 장치로 구분된다. 직하형 백라이트 장치는 하부의 광원에서 확산판과 광학시트를 통하여 액정 패널에 직접 빛을 비추어 조명하는 방식이며, 측면형 백라이트 장치는 도광판의 측부에 광원이 배치되어 도광판과 광학시트를 통하여 간접적으로 빛을 비추어 조명하는 방식이다. 백라이트 장치의 광원으로는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 장점을 갖는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 주로 이용되고 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 주요부인 LED 어레이의 조립 구조를 나타낸 부분 사시도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트 장치는 사각 판상의 커버버텀(10), 커버버텀 내부에 안착되는 반사시트(20), 반사시트 상에 안착되는 도광판(30), 도광판 일측에 배치되는 LED 어레이(40), 도광판 상부에 적층되는 광학시트(60) 및 커버버텀 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널(70)로 구성된다. 이와 같은 백라이트 장치는 LED 어레이(40)에서 제공되는 다수의 점광원의 빛이 도광판(30)의 측면 입광면을 통하여 도광판 내부로 입사되고, 도광판 내부에서 전반사를 통하여 전체 영역으로 분포되면서 상면의 출광면을 통하여 면광원으로 출사된다.
여기서, LED 어레이(40)는 기판(41) 상에 다수의 LED 패키지(42)가 일정 간격으로 실장되며, 양면테이프(43)를 매개로 LED 하우징(50)에 부착되어 고정된다.
이와 같은 종래의 백라이트 장치에서는 LED 어레이(40)의 재조립 작업시 양면테이프(43)의 강한 접착력으로 인하여 LED 어레이(40)의 분리가 어려우며, 자칫 LED 어레이(40)가 파손될 우려도 존재한다. 또한, LED 어레이(40)의 분리시 양면테이프(43)가 완전히 제거되지 않고 그 잔류물이 남아 재조립 작업이 깔끔하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
또한, LED 어레이(40)에서 발생되는 열은 LED 하우징(50)을 통하여 외부로 방출된다. 그러나 종래의 백라이트 장치는 LED 어레이(40)에서 발생되는 열이 양면테이프(43)를 통하여 LED 하우징(50)에 전달되므로, 방열 효과가 저감되는 문제점이 있다.
한편, 측면형 백라이트 장치는 LED 어레이(40)의 점등시 발생되는 열과 도광판(30) 내부에서 빛이 전반사되는 과정에서 발생되는 열에 의하여 도광판(30)이 열팽창하게 된다. 이러한 도광판(30)의 열팽창은 LED 패키지(42)와 도광판(30) 사이의 간격(d)을 변화시켜, 결국 백라이트 장치의 광 특성이 변화되는 문제점이 발생한다. 또한, 도광판(30)의 열팽창으로 LED 패키지와 도광판이 접촉되어 부품이 손상되는 문제점도 발생한다. 이러한 문제점을 방지하고자 종래의 백라이트 장치는 LED 어레이(40)의 전면에 'U'자형 탄성 패드(44)가 부착되어 LED 패키지(42)와 도광판(30) 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 함으로써, 도광판(30)의 열팽창에 따른 광 특성 변화와 부품 손상을 방지하고 있다.
그러나 이와 같은 종래의 백라이트 장치에서는 LED 어레이(40)의 고정 구조와 별도로 LED 어레이(40) 전면에 탄성 패드(44)를 부착시켜야 하므로, 백라이트 장치의 결합 구조 및 조립 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
- 국내공개특허 10-2012-0100357호(2012.09.12.출원공개) - 국내공개특허 10-2013-0003826호(2013.01.09.출원공개)
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 측면형 백라이트 장치에 있어서, LED 어레이의 방열 효과를 향상시키면서 LED 어레이를 안정적으로 고정시킬 수 있는 LED 어레이 조립 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 LED 어레이의 분리 및 재조립을 용이하게 할 수 있는 LED 어레이 조립 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 간단한 구조와 조립 공정으로 도광판의 유동이나 열팽창에 따른 광 특성 변화 및 LED 패키지의 손상을 방지할 수 있는 LED 어레이 조립 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 LED 패키지가 실장된 기판을 LED 하우징의 수직 벽면에 고정시키는 LED 어레이 조립 구조에 있어서, 제1수직부, 상기 제1수직부의 상단에서 수평 방향으로 연장되는 제1수평부 및 상기 제1수평부의 단부에서 하측으로 연장되는 제2수직부로 구성되며, 상기 제2수직부에는 상기 LED 패키지가 노출되기 위한 윈도우가 형성되는 고정 클립;이 구비되어, 상기 고정 클립의 제1수직부가 LED 하우징의 수직 벽면 외면에 접촉되고, 제2수직부가 상기 윈도우로 상기 LED 패키지를 노출시키면서 상기 기판의 내면을 가압하여 상기 LED 어레이를 상기 LED 하우징에 고정시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고정 클립은 상기 제2수직부의 외면이 상기 LED 패키지의 출광면보다 높은 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정 클립은 상기 제2수직부의 하단에 기판 측으로 돌출된 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부가 기판을 가압하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 어레이 조립 구조는 상기 LED 하우징이 조립되는 커버버텀을 포함하고, 상기 고정 클립은 상기 제1수직부가 커버버텀의 수직 벽면 외면에 접촉되고, 상기 제2수직부가 상기 기판을 가압하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 LED 어레이가 LED 하우징에 직접 접촉됨으로써, LED 어레이에서 발생되는 열이 신속히 방출될 수 있다.
또한, 본 발명은 탈부착이 가능한 고정 클립을 이용하여 LED 어레이를 고정시킴으로써, LED 어레이가 안정적으로 고정됨과 동시에 분리 및 재조립이 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 LED 어레이 고정 클립을 이용하여 LED 패키지와 도광판 사이의 간격을 유지시킴으로써, 간단한 구조로 도광판의 열팽창에 따른 광 특성 변화 및 부품의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 도 1의 주요부인 LED 어레이의 조립 구조를 나타낸 부분 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도,
도 4는 도 3의 주요부인 LED 어레이의 조립 구조를 나타낸 부분 사시도,
도 5는 도 3의 주요부인 고정 클립을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이의 조립 과정을 나타낸 조립 상태도, 및
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 주요부인 LED 어레이의 조립 구조를 나타낸 부분 사시도이며, 도 5는 도 3의 주요부인 고정 클립을 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 백라이트 장치는 커버버텀(100), 커버버텀 내부에 안착되는 반사시트(200), 반사시트 상에 안착되는 도광판(300), 도광판 일측에 배치되는 LED 어레이(400), LED 어레이와 커버버텀 사이에 개입되는 LED 하우징(500) 및 LED 에레이를 고정시키는 고정 클립(600)을 포함한다. 또한, 도광판(300)의 상부에는 다수의 광학시트(미도시)가 적층되며, 가이드 패널(미도시)이 커버버텀의 가장자리를 따라 체결된다. 이러한 백라이트 장치에서 커버버텀, 반사시트, 도광판, 광학시트 및 가이드 패널은 백라이트 장치를 구성하는 공지의 기술이 적용되며, 이하에서는 LED 어레이(400), LED 하우징(500), 고정 클립(600) 및 이들의 결합 구조에 대하여 구체적으로 살펴본다.
LED 어레이(400)는 기판(410) 상에 다수개의 LED 패키지(420)가 일정 간격으로 실장되어 백라이트 장치의 광원을 구성한다. 기판(410)은 소정의 폭과 길이를 갖는 띠 형상을 이루며, 일면에 LED 패키지(420)를 구동시키기 위한 회로 패턴이 인쇄된 연성 인쇄회로기판(FPCB)으로 구성될 수 있다. LED 패키지(420)는 백라이트 장치의 광원으로, 상면이 출광면을 구성하는 탑뷰(top view) 방식의 패키지로 구성되고, 출광면이 상측을 향하도록 기판 상에 실장된다.
LED 하우징(500)은 LED 어레이(400)에서 발생되는 열을 외부로 방출시키기 위한 구성이다. LED 하우징(500)은 소정의 길이를 갖고, 수평부와 수직부로 구분되는 'L' 형상을 이루며, 수직부(510)의 내면에 LED 어레이(400)가 결합된다. 이러한 LED 하우징(500)은 높은 방열 효율을 나타내어야 하므로, 알루미늄(Al)과 같이 열전도율이 우수한 금속 재질로 구성된다.
고정 클립(600)은 LED 어레이(400)를 LED 하우징(500)에 고정시키기 위한 구성으로, 하측이 개구된 'ㄷ' 형상을 이루어, 하측의 개구부를 통하여 LED 하우징(500)과 LED 어레이(400)가 삽입되도록 구성된다.
도 5를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 고정 클립(600)은 제1수직부(610), 제1수직부(610)의 상단에서 수평 방향으로 연장되는 제1수평부(620) 및 제1수평부(620)의 단부에서 다시 하측 수직 방향으로 연장되는 제2수직부(630)로 구성된다. 여기서, 제1수직부(610)는 커버버텀(100)의 수직 측벽(110) 높이에 대응되는 높이로 형성되며, 그 내면(610a)이 커버버텀(100)의 수직 측벽(110) 외면(110a)에 접촉되어 고정 클립(600)을 커버버텀(100)에 지지시키는 기능을 한다. 제1수평부(620)는 제1수직부(610)와 제2수직부(630)를 연결시키는 기능을 하며, 제1수직부(610)와 제2수직부(630) 사이의 공간에 커버버텀(100)의 수직 측벽(110), LED 하우징(500)의 수직부(510) 및 LED 어레이(400)의 기판(410)이 모두 삽입될 수 있는 폭으로 형성된다. 제2수직부(630)는 LED 하우징(500)의 수직부(510) 또는 LED 어레이(400)의 기판(410) 높이에 대응되는 높이로 형성되며, 기판(410)을 LED 하우징(500)의 수직부(510)에 밀착시키는 기능을 한다.
그리고 고정 클립(600)은 제2수직부(630)에 중앙 영역이 개방된 윈도우(650)가 형성되며, 이러한 윈도우(650)는 LED 패키지(420)가 노출되어 빛이 도광판(300)을 향하여 출사될 수 있도록 한다. 따라서 윈도우(650)는 LED 패키지(420)의 출광면에 대응하는 크기의 사각 형상을 이룬다. 또한, 고정 클립(600)은 제2수직부(630)의 단부에 제1수직부(즉, 기판) 방향으로 돌출된 돌기부(640)가 형성된다. 이때, 돌기부(640)의 길이는 적어도 LED 패키지(420)의 높이보다 큰 길이로 형성된다.
상기와 같은 구성의 고정 클립(600)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 커버버텀(100) 내측에 LED 하우징(500)이 배치되고, LED 하우징(500) 내측에 LED 어레이(400)가 장착된 상태에서 커버버텀(100)의 수직 측벽(110)과 LED 어레이(400)의 기판(410)을 상호 가압하여 LED 어레이(400)를 고정시키게 된다. 이때, 고정 클립(600)의 제2수직부(630)는 도광판(300)이 LED 패키지(420)에 접촉되는 것을 방지하기 위하여 그 외면(630a)이 LED 패키지(420)의 출광면(420a)보다 높은 곳에 위치하여야 한다. 이를 위하여 고정 클립(600)은 제2수직부(630)의 두께가 LED 패키지(420)의 높이보다 두껍게 형성되거나, 제2수직부(630)의 돌기부(640)가 LED 패키지(420)의 높이보다 길게 돌출되어 형성된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이의 조립 과정을 나타낸 조립 상태도이다.
상기와 같은 고정 클립을 갖는 백라이트 장치의 LED 어레이 조립 과정을 살펴보면, 커버버텀(100)의 광원부 영역에 LED 하우징(500)이 배치되고, LED 하우징(500)의 전면에는 LED 어레이(400)가 배치된다. 이때, LED 하우징(500)은 수직부(510)가 커버버텀(100)의 수직 측벽(110)에 접하도록 배치되고, LED 어레이(400)는 기판(410)의 배면이 LED 하우징(500)의 수직부(510)에 접하도록 배치된다. 즉, LED 어레이(400)는 LED 패키지(420)의 출광면이 도광판(300)을 향하도록 수직 구조로 배치된다. LED 하우징(500) 및 LED 어레이(400)가 배치된 후, 고정 클립(600)이 체결된다. 이때, 도시된 바와 같이 고정 클립(600)의 제2수직부(630)에 형성된 돌기부(640)가 기판(410)의 하판에 접촉된 상태에서 제1수직부(610)가 커버버텀(100)의 수직 측벽(110) 외면(110a)에 접하도록 체결된다.
본 발명의 백라이트 장치는 고정 클립(600)의 제1수직부(610)와 제2수직부(630) 사이에 제1수평부(620)를 축으로 소정의 탄성이 형성되므로, 양 측에서 커버버텀(100)의 수직 측벽(110)과 LED 어레이(400)의 기판(410)을 서로 가압하게 된다. 따라서, LED 어레이(400)는 이러한 제1수직부(610)와 제2수직부(630)의 탄성 가압으로 LED 하우징(500) 및 커버버텀(100)에 안정적으로 고정된다. 또한, 본 발명의 백라이트 장치는 고정 클립(600)을 커버버텀(100) 및 LED 어레이(400)로부터 분리함으로써, LED 어레이(400)의 분리도 쉽게 이루어진다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 장치는 고정 클립이 LED 하우징에 직접 체결되는 구조를 이룬다. 즉, 도시된 바와 같이, LED 하우징(500)의 전면에 LED 어레이(400)가 배치된 상태에서 고정 클립(600)이 체결된다. 이때, 고정 클립(600)의 제1수직부(610)와 제2수직부(630)는 각각 LED 하우징(500)의 수직부(510)와 LED 어레이(400)의 기판(410)을 가압하여 LED 어레이(400)를 고정시킨다. 이와 같이 본 발명의 다른 실시예에서는 LED 하우징(500)과 LED 어레이(400)가 고정 클립(600)에 의하여 하나의 모듈을 구성하며, 이러한 모듈이 커버버텀(100)에 조립된다.
살펴본 바와 같이, 본 발명의 백라이트 장치에서는 고정 클립에 의하여 LED 어레이의 고정과 LED 패키지 및 도광판 사이의 간격을 유지시킬 수 있어, 백라이트 장치의 구조 및 조립 과정을 단순화시킬 수 있다. 또한, LED 어레이에서 발생되는 열이 직접 LED 하우징으로 전달되고, 고정 클립을 통해서도 방열이 이루어지므로, 방열 효과가 향상된다.
이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100 : 커버버텀 110 : 수직 측벽
200 : 반사시트 300 : 도광판
400 : LED 어레이
410 : 기판 420 : LED 패키지
500 : LED 하우징 510 : 수직부
600 : 고정 클립 610 : 제1수직부
620 : 제1수평부 630 : 제2수직부
640 : 돌기부 650 : 윈도우

Claims (4)

  1. 다수의 LED 패키지가 실장된 기판을 LED 하우징의 수직 벽면에 고정시키는 LED 어레이 조립 구조에 있어서,
    제1수직부, 상기 제1수직부의 상단에서 수평 방향으로 연장되는 제1수평부 및 상기 제1수평부의 단부에서 하측으로 연장되는 제2수직부로 구성되며, 상기 제2수직부에는 상기 LED 패키지가 노출되기 위한 윈도우가 형성되는 고정 클립;이 구비되어,
    상기 고정 클립의 제1수직부가 LED 하우징의 수직 벽면 외면에 접촉되고, 제2수직부가 상기 윈도우로 상기 LED 패키지를 노출시키면서 상기 기판의 내면을 가압하여 상기 LED 어레이를 상기 LED 하우징에 고정시키는 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치의 LED 어레이 조립 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정 클립은,
    상기 제2수직부의 외면이 상기 LED 패키지의 출광면보다 높은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치의 LED 어레이 조립 구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고정 클립은,
    상기 제2수직부의 하단에 기판 측으로 돌출된 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부가 기판을 가압하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치의 LED 어레이 조립 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 하우징이 조립되는 커버버텀을 포함하고,
    상기 고정 클립은 상기 제1수직부가 커버버텀의 수직 벽면 외면에 접촉되고, 상기 제2수직부가 상기 기판을 가압하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치의 LED 어레이 조립 구조.
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