KR20160066589A - 액정표시장치용 led 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 LED의 효율적인 방열설계에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 백라이트 유닛의 광원으로 사용하는 LED어셈블리의 LED FPCB의 배면으로 제 2 커버레이가 방열패턴부를 포함하도록 형성하는 것이다.
또한, 방열패턴부를 포함하는 제 2 커버레이의 상부로 방열층을 형성할 수 있는데, 이를 통해, 다수의 LED로부터 발생되는 고온의 열을 외부로 신속하고 효율적으로 방출할 수 있다.
이로 인하여, LED의 사용에 의한 온도 상승을 최소화하게 되어, LED의 온도 상승에 따라 휘도변화 및 LED의 수명이 단축되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 LED어셈블리의 광효율 또한 향상시키게 된다.

Description

액정표시장치용 LED 어셈블리{LED assembly of 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.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치의 단면도이다.　
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 가이드패널(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.
이러한 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
백라이트 유닛(20)은 가이드패널(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 광원과, 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.
이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 가이드패널(30)로 둘려진 상태로 액정패널(10)의 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 일체화된다.
그리고 미설명부호 19a, 19b는 각각 액정패널(10)의 양측면에 각각 부착되어 빛의 편광방향을 제어하는 편광판을 나타낸다.
이때, 백라이트 유닛(20)의 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescentt Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 등을 사용한다.
이중에서 특히, LED(29a)는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있는 추세이다.
LED(29a)는 LED PCB(printed circuit board : 29b)에 장착되어 LED어셈블리(29)를 이루며, 이러한 LED어셈블리(29)는 접착 등의 방법으로 위치가 고정되어 복수개의 LED(29a)로부터 출사되는 광이 도광판(23) 입광면과 대면되도록 한다.
따라서, LED(29a) 각각으로부터 출사된 광은 도광판(23)의 입광면으로 입사된 후 그 내부에서 액정패널(10)을 향해 굴절되며, 반사판(25)에 의해 반사된 빛과 함께 광학시트(21)를 통과하는 동안 보다 균일한 고품위의 면광원으로 가공되어 액정패널(10)로 공급된다.
한편, 백라이트 유닛(20)의 광원인 LED(29a)는 발광소자로써 사용시간에 따라 온도가 급격히 상승되고, 이러한 온도상승은 LED(29a)의 수명 및 휘도 변화를 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.
특히, 최근 요구되어지고 있는 경량 및 박형 그리고 플렉서블한 특성을 고려하여, 다수의 LED(29a)를 에폭시 계열의 FPCB(flexible printed circuit board) 상에 실장하게 됨으로써, LED(29a)의 온도상승에 의한 문제점이 더욱 심화되고 있다.
본 발명은 상기한 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 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛의 광원인 LED 어셈블리에 있어서, 베이스필름과 상기 베이스필름의 양측으로 위치하는 제 1 및 제 2 배선층과 상기 제 1 및 제 2 배선층의 각 상부로 위치하는 제 1 및 제 2 도금층과 상기 제 1 도금층 상부로 위치하며, 상기 제 1 도금층을 노출하도록 개구가 형성된 제 1 커버레이와 상기 제 2 도금층의 상부로 위치하는 접착층과 상기 접착층의 상부로 위치하며, 상기 접착층을 노출하도록 방열패턴부가 구비된 제 2 커버레이와 상기 개구를 통해 상기 제 1 도금층과 접촉되며 실장되는 다수의 LED를 포함하는 백라이트 유닛의 LED어셈블리를 포함한다.
여기서, 상기 방열패턴부에 노출된 상기 접착층은 경화되며, 상기 제 2 커버레이와 상기 방열패턴부의 상부로 위치하는 방열층을 포함한다.
그리고, 상기 방열층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe) 및 상기 알루미늄(Al), 상기 구리(Cu), 상기 아연(Zn), 상기 은(Ag), 상기 금(Au), 상기 철(Fe)을 포함하는 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 이루어지며, 상기 방열층은 순도 99.5%를 갖는 알루미늄(Al)으로 이루어지며, 애노다이징처리된다.
또한, 상기 방열층은 흑연 방열필름으로 이루어지며, 상기 방열층은 에폭시를 포함하는 수지 조성물에 알루미늄(Al), 흑연, 구리(Cu) 중 적어도 하나의 열전달 필러를 함유한다.
여기서, 상기 베이스필름과 상기 제 1 및 제 2 배선층 사이로는 제 1 및 제 2 접착층이 개재되며, 상기 제 1 도금층과 상기 제 1 커버레이 사이로는 제 3 접착층이 개재된다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 백라이트 유닛의 광원으로 사용하는 LED어셈블리의 LED FPCB의 배면으로 제 2 커버레이가 방열패턴부를 포함하도록 형성하고, 또한, 방열패턴부를 포함하는 제 2 커버레이의 상부로 방열층을 형성함으로써, 이를 통해, 다수의 LED로부터 발생되는 고온의 열을 외부로 신속하고 효율적으로 방출할 수 있는 효과가 있다.
이로 인하여, LED의 사용에 의한 온도 상승을 최소화하게 되어, LED의 온도 상승에 따라 휘도변화 및 LED의 수명이 단축되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 또한 LED어셈블리의 광효율 또한 향상시키게 되는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 3a ~ 3b은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 어셈블리의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4a ~ 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 어셈블리의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
- 제 1 실시예 -
도 2는 본 발명의 제 1 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 가이드패널(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 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.
액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나 테이프케리어패키지(tape carrier package : TCP) 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 가이드패널(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(200)와, 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(121)를 포함한다.
LED 어셈블리(200)는 도광판(123)의 입광면과 대면하도록 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(200)는 다수개의 LED(210)와, 다수개의 LED(210)가 일정 간격 이격하여 장착되는 LED FPCB(220)를 포함한다.
그리고 도면상에 나타나지는 않았지만 본 발명의 액정표시장치에는 LED 어셈블리(200)의 온/오프(on/off)를 제어하는 LED 구동회로(미도시)가 탑재되며, LED구동회로(미도시)는 통상 커버버툼(150)의 배면으로 밀착되어 액정표시장치의 전체적인 사이즈를 최소화하게 된다.
따라서, 다수의 LED(210)가 커버버툼(150)의 배면으로 밀착된 LED 구동회로(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있도록, LED FPCB(220)의 일측에는 LED FPCB(160)의 일부가 연장된 케이블용FPCB(미도시)가 구비되어, LED어셈블리(200)는 케이블용FPCB(미도시)의 휨 특성을 이용하여, 커버버툼(150)의 배면에 밀착된 LED 구동회로(미도시)와 연결된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 LED어셈블리(200)의 LED FPCB(220)는 일면에만 다수의 LED(210)가 실장되는 단면 LED FPCB(220)로, 단면 LED FPCB(220)임에도 양면으로 각각 제 1 및 제 2 커버레이(229a, 229b, 도 3a 참조)가 코팅되는 것을 특징으로 한다.
특히, LED FPCB(220)의 배면에 코팅된 제 2 커버레이(229b, 도 3a 참조)에는 방열패턴부(230, 도 3a 참조)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 다수의 LED(210)로부터 발생된 고온의 열은 LED FPCB(220)를 통해 외부로 신속하고 효율적으로 방출되게 된다. 이로 인하여 본 발명의 액정표시장치는 LED(210)의 사용에 의한 온도 상승을 최소화하게 된다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 방열패턴부(230, 도 3a 참조)가 구비된 LED FPCB(220)에 의한 효율적인 LED 어셈블리(200)의 방열설계를 갖게 된다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
다수의 LED(210)로부터 출사되는 빛이 입사되는 도광판(123)은 LED(210)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.
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 가이드패널(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 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부를 구비한 사각형의 판 형상으로 이루어진다.
그리고, 이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각의 테 형상의 가이드패널(130)이 탑커버(140)와 커버버툼(150)과 결합된다.
이때, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 가이드패널(130)은 서포트메인 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 LED어셈블리(200)의 LED FPCB(220)의 배면에 코팅된 제 2 커버레이(229b, 도 3a 참조)가 방열패턴부(230, 도 3a 참조)를 포함하도록 형성함으로써, 다수의 LED(210)로부터 발생된 고온의 열을 외부로 신속하고 효율적으로 방출할 수 있다.
이로 인하여 본 발명의 액정표시장치는 LED(210)의 사용에 의한 온도 상승을 최소화하게 되어, LED(210)의 온도 상승에 따라 휘도변화 및 LED(210)의 수명이 단축되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 3a ~ 3b은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 어셈블리의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED어셈블리(200)는 다수개의 LED(210)와, 다수개의 LED(210)가 일정 간격 이격하여 표면실장기술(surface mount technology : SMT)에 의해 장착되는 LED FPCB(220)를 포함한다.
여기서, LED(210)는 LED칩(211)이 방열슬러그(215) 상에 안착되며 방열슬러그(215)는 하우징(housing)역할의 케이스(213)에 의해 둘러진다.
케이스(213)에는 LED칩(211)과 와이어(218) 등을 통해서 전기적으로 연결된 한쌍의 양/음극 전극리드(217a, 217b)가 마련되어 케이스(213) 외부로 노출되어 있다.
한쌍의 양/음극 전극리드(217a, 217b)는 LED칩(211)의 발광을 위해 LED FPCB(220) 상에 구비된 다수의 금속배선(미도시)과 전기적으로 연결된다.
그리고 케이스(213)는 방열슬러그(215)의 측면을 따라서 높게 상향 돌출된 측벽(213a)을 가지며, 측벽(213a)의 내측면은 반사면을 이룬다. 이러한, 측벽(213a)은 LED 칩(211)으로부터 측방으로 발생되는 빛을 차단하거나 전방으로 반사시키는 역할을 하는 동시에, 내부에 투명수지(219)가 충진되는 영역을 형성하게 된다.
투명수지(219)는 실리콘(미도시)과 형광체(미도시)가 혼합되어 이루어져, LED칩(211)으로부터 방출된 빛과 투명수지(219)의 형광체(미도시)에 의해 발광된 빛이 혼합되어 백색광이 외부로 출사되게 된다.
즉, 측벽(213a)의 내부에 충진되는 투명수지(219)는 LED칩(211)을 보호함과 동시에 LED칩(211)으로부터 발생된 주출사광의 각도를 제어하게 된다.
이러한 다수의 LED(210)는 LED FPCB(220) 상에 형성된 다수의 금속배선(미도시)을 통해 각각 병렬 또는 직렬로 연결되어 전원을 공급받는데, 이때, 다수의 LED(210)는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 빛을 발하며, 이러한 다수개의 RGB LED(210)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수 있다.
한편, RGB의 색을 모두 발하는 LED칩(미도시)이 구성된 LED(210)를 사용하여, 각각의 LED(210)에서 백색광이 구현되도록 할 수도 있으며, 또는 백색을 발하는 칩을 포함하여 완전한 백색을 발하는 LED(210)를 사용할 수도 있다.
이러한 다수의 LED(210)는 LED FPCB(220) 상에 일정 간격 이격하여 실장되는데, LED FPCB(220)는 유연한 특성을 갖는 베이스필름(221)과, 베이스필름(221)의 양측으로 제 1 및 제 2 접착층(223a, 223b)을 각각 사이에 두고 위치하는 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b), 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)의 각 외측에 위치하는 제 1 및 제 2 도금층(227a, 227b), 제 1 및 제 2 도금층(227a, 227b)의 각 외측으로 제 3 및 제 4 접착층(223c, 223d)을 사이에 두고 위치하는 제 1 및 제 2 커버레이(229a, 229b)를 포함한다.
베이스필름(221)은 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)과 다수의 LED(210)를 그 상층으로 실장시켜 지지하는 역할을 하는데, 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리에스테르(polyester) 등과 같은 수지계열의 재질을 포함하여 만들어진다.
그리고, 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)에는 다수의 금속배선(미도시)들이 형성되며, 다수의 금속배선(미도시)들은 서로 중첩되지 않도록 형성된다.
이는 최근 요구되어지고 있는 경량 및 박형의 액정표시장치를 제공하면서도 고휘도의 액정표시장치를 제공하고자, LED FPCB(220)의 폭은 좁게 형성하면서도 많은 수의 LED(210)를 실장하기 위함으로, 다수의 금속배선(미도시)들을 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)으로 나뉘어 형성하게 된다.
따라서, 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)에 형성된 다수의 금속배선(미도시)들은 제 1 및 제 2 도금층(227a, 227b)과 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)을 관통하는 비아홀(via hole : 228)을 통해 서로 전기적으로 연결된다.
여기서, 다수의 LED(210)는 한쌍의 양/음극 전극리드(217a, 217b)가 LED FPCB(220)의 제 1 도금층(227a)과 직접 접촉하도록 형성되어, 다수의 LED(210)는 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)에 형성된 다수의 금속배선(미도시)을 통해 전원을 공급받게 된다.
여기서, 베이스필름(221)을 기준으로 다수의 LED(210)가 실장되는 일면을 베이스필름(221)의 상면이라 정의하고 이의 반대측 타면을 베이스필름(221)의 하면이라 정의하면, 베이스필름(221)의 상면에 위치하는 제 1 배선층(225a) 및 제 1 도금층(227a)의 상부로는 제 1 커버레이(229a)가 제 3 접착층(223c)을 통해 코팅된다.
이때, 제 1 커버레이(229a) 및 제 3 접착층(223c)은 일부가 개구되어 하부의 제 1 도금층(227a)을 노출하게 되는데, 이를 통해 다수의 LED(210)는 제 1 도금층(227a)과 직접 접촉하여 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)의 다수의 금속배선(미도시)을 통해 전원을 공급받게 된다.
제 1 커버레이(229a)는 제 1 배선층(225a) 및 제 1 도금층(227a)에 형성된 다수의 금속배선(미도시)들을 절연시키는 동시에, 다수의 금속배선(미도시)들을 보호하는 역할을 하게 된다.
그리고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED FPCB(220)는 베이스필름(221)의 하면에 위치하는 제 2 배선층(225b) 및 제 2 도금층(227b)의 상부로 제 2 커버레이(229b)가 제 4 접착층(223d)을 통해 코팅되는데, 제 2 커버레이(229b)는 일부가 개구되어 하부의 제 4 접착층(223d)을 노출하는 방열패턴부(230)를 포함한다.
그리고, 방열패턴부(230)에 노출된 제 4 접착층(223d)은 경화되어, 제 2 도금층(227b) 및 제 2 배선층(225b)에 형성된 다수의 금속배선(미도시)들을 절연시키는 동시에 다수의 금속배선(미도시)들을 보호하게 된다.
여기서, 제 2 커버레이(229b)에 구비된 방열패턴부(230)는 베이스필름(221)의 상면에 실장되는 다수의 LED(210)로부터 발생되는 고온의 열을 LED FPCB(220)의 배면으로 보다 신속하고 효율적으로 방출시키는 역할을 하게 된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 액정표시장치를 구동하는 과정에서 백라이트 유닛(도 2의 120)의 광원인 다수의 LED(210)는 빛을 방출하게 되는데, 이때 다수의 LED(210)는 빛을 방출하는 과정에서 고온의 열을 발생시키게 된다.
다수의 LED(210)로부터 발생되는 고온의 열에 의해 LED(210) 자체의 온도가 급격히 상승하게 되고, 이러한 온도상승은 LED(210)의 수명 및 휘도 변화를 수반하게 된다.
따라서, LED(210)를 액정표시장치의 백라이트 유닛(도 2의 120)의 광원으로 사용할 경우에 가장 중요시되어야 할 사항 중 하나가 LED(210)의 온도상승에 따른 방열설계이다.
LED(210)로부터 발생되는 고온의 열을 효율적으로 외부로 방출하기 위해서는 LED(210)와 가장 인접하여 위치하는 LED FPCB(220)를 통해 외부로 열을 방출하는 것이 가장 바람직하다. 그런데, 현재 사용하고 있는 LED FPCB(220)는 최근 요구되어지고 있는 경량 및 박형 그리고 고휘도의 액정표시장치를 제공하고자, LED FPCB(220)의 폭은 좁게 형성하면서도 많은 수의 LED(210)를 실장하기 위하여 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)을 포함하도록 형성된다. 이에 따라, LED FPCB(220) 자체의 두께가 두꺼워지고, LED FPCB(220)를 이루는 층이 너무 많은 실정이다.
따라서, 다수의 LED(210)로부터 고온의 열이 발생하여도 LED FPCB(220)를 통해 외부로 효율적으로 방출하기에는 무리가 따르는 실정이다.
그러나, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED FPCB(220)는 LED FPCB(220)의 배면에 위치하여, 제 2 도금층(227b) 및 제 2 배선층(225b)의 금속배선(미도시)들을 절연시키면서도 보호하기 위해 구비되는 제 2 커버레이(229b)가 제 4 접착층(223d)을 일부 노출하도록 패터닝되어 방열패턴부(230)를 포함하도록 형성함으로써, 다수의 LED(210)로부터 발생되는 고온의 열이 보다 손쉽고 빠르게 LED FPCB(220)의 배면을 통해 외부로 방출되도록 할 수 있다.
즉, 다수의 LED(210)로부터 발생된 고온의 열 중 일부는 도 3b에 도시한 바와 같이 방열패턴부(230)를 통해 제 2 커버레이(229b)를 거치지 않고 제 4 접착층(223d)을 통해 바로 외부로 방출되게 되므로, 다수의 LED(210)로부터 발생되는 고온의 열이 보다 손쉽고 빠르게 LED FPCB(220)의 배면을 통해 외부로 방출되도록 할 수 있는 것이다.
이에 대해서는 아래 [표 1]을 참조하여 좀더 확실하게 확인할 수 있다.
Sample 1 Sample 2 비고
LED 방열 효과
(중심부 온도 측정)		 상온(25℃) 에이징 후 72.6℃ 68℃ 4.6℃↓
고온(70℃) 에이징 후 118.9℃ 112.2℃ 5.4℃↓
상온(25℃)에이징 30분 후
휘도 저하율		 10.4% 8.1% 광 효율 2.3%↑
고온(85℃) 에이징 후
휘도 저하율		 16.% 11.1% 광 효율 4.9%↑
위의 [표 1]에서 Sample 1은 일반적인 LED FPCB 상에 다수의 LED가 실장된 LED어셈블리의 방열효과와 광효율을 측정한 실험결과를 나타내며, Sample 2는 본 발명의 실시예에 따라 다수의 LED(210)가 실장되는 LED FPCB(220)의 제 2 커버레이(229b)가 방열패턴부(230)를 포함하는 LED어셈블리(200)의 방열효과와 광효율을 측정한 실험결과를 나타낸다.
위의 [표 1]을 참조하면, Sample 2의 LED어셈블리(200)의 상온 에이징 후의 온도가 Sample 1의 LED어셈블리의 상온 에이징 후의 온도에 비해 4.6℃ 낮은 것을 확인할 수 있으며, Sample 2의 LED어셈블리(200)의 고온 에이징 후의 온도가 Sample 1의 LED어셈블리의 고온 에이징 후의 온도에 비해 5.4℃ 낮은 것을 확인할 수 있다.
특히, 상온 에이징 후 고온 에이징을 진행함으로써, Sample 1에 비해 Sample 2는 10℃의 온도가 낮아지게 된다.
이를 통해, Sample 2의 LED어셈블리(200)가 Sample 1의 LED어셈블리에 비해 효율적인 방열설계를 구현하고 있음을 알 수 확인할 수 있다.
또한, 이와 같이 LED어셈블리(200)가 효율적인 방열설계를 구현함에 따라, LED어셈블리(200)의 광효율 또한 상승되는 것을 확인할 수 있는데, Sample 1은 상온에서의 에이징 후 LED어셈블리(200)의 휘도 저하율이 10.4%인 반면, 본 발명의 실시예에 따른 Sample 2의 상온에서의 에이징 후 LED어셈블리(200)의 휘도 저하율은 8.1%로, Sample 1에 비해 약 2.3% 광효율이 향상되게 된다.
또한, 고온 에이징 후에서도 Sample 2가 Sample 1에 비해 광효율이 4.9% 향상되게 되며, 상온 에이징 후에 고온 에이징을 진행함으로써 Sample 2은 Sample 1에 비해 광효율이 7.2% 향상하게 된다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예와 같이 LED 어셈블리(200)의 LED FPCB(220)의 배면에 코팅되는 제 2 커버레이(229b)가 방열패턴부(230)를 갖도록 형성함으로써, 다수의 LED(210)로부터 발생된 고온의 열은 LED FPCB(220)를 통해 외부로 신속하고 효율적으로 방출하게 되고, 이로 인하여 본 발명의 액정표시장치는 LED(210)의 사용에 의한 온도 상승을 최소화하게 된다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 LED(210)의 온도 상승에 따라 휘도변화 및 LED(210)의 수명이 단축되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, LED어셈블리(200)의 광효율을 향상시키게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 백라이트 유닛(도 2의 120)의 광원인 LED어셈블리(200)의 LED FPCB(220)가 배면에 방열패턴부(230)를 포함하는 제 2 커버레이(229b)가 코팅되도록 함으로써, 다수의 LED(210)로부터 발생되는 고온의 열을 외부로 보다 신속하게 효율적으로 방열되도록 할 수 있다.
이로 인하여 본 발명의 액정표시장치는 LED(210)의 사용에 의한 온도 상승을 최소화하게 되어, LED(210)의 온도 상승에 따라 휘도변화 및 LED(210)의 수명이 단축되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, LED어셈블리(200)의 광효율을 향상시키게 된다.
- 제 2 실시예 -
도 4a ~ 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 어셈블리의 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.　
도시한 바와 같이, LED FPCB(220) 상에는 다수의 LED(210)가 실장되어 있으며, LED FPCB(220)는 유연한 특성을 갖는 베이스필름(221)과, 베이스필름(221)의 양측으로 제 1 및 제 2 접착층(223a, 223b)을 각각 사이에 두고 위치하는 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b), 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)의 각 외측에 위치하는 제 1 및 제 2 도금층(227a, 227b), 제 1 및 제 2 도금층(227a, 227b)의 각 외측으로 제 3 및 제 4 접착층(223c, 223d)을 사이에 두고 위치하는 제 1 및 제 2 커버레이(229a, 229b)를 포함한다.
그리고, 그리고, 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)에는 다수의 금속배선(미도시)들이 형성되며, 다수의 금속배선(미도시)들은 서로 중첩되지 않도록 형성되며, 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)에 형성된 다수의 금속배선(미도시)들은 제 1 및 제 2 도금층(227a, 227b)과 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)을 관통하는 비아홀(via hole : 228)을 통해 서로 전기적으로 연결된다.
여기서, 베이스필름(221)을 기준으로 다수의 LED(210)가 실장되는 일면을 베이스필름(221)의 상면이라 정의하고 이의 반대측 타면을 베이스필름(221)의 하면이라 정의하면, 베이스필름(221)의 상면에 위치하는 제 1 배선층(225a) 및 제 1 도금층(227a)의 상부로는 제 1 커버레이(229a)가 제 3 접착층(223c)을 통해 코팅된다.
이때, 제 1 커버레이(229a) 및 제 3 접착층(223c)은 일부가 개구되어 하부의 제 1 도금층(227a)을 노출하게 되는데, 이를 통해 다수의 LED(210)는 제 1 도금층(227a)과 직접 접촉하여 제 1 및 제 2 배선층(225a, 225b)의 다수의 금속배선(미도시)을 통해 전원을 공급받게 된다.
제 1 커버레이(229a)는 제 1 배선층(225a) 및 제 1 도금층(227a)에 형성된 다수의 금속배선(미도시)들을 절연시키는 동시에, 다수의 금속배선(미도시)들을 보호하는 역할을 하게 된다.
그리고, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED FPCB(220)는 베이스필름(221)의 하면에 위치하는 제 2 배선층(225b) 및 제 2 도금층(227b)의 상부로 제 2 커버레이(229b)가 제 4 접착층(223d)을 통해 코팅되는데, 제 2 커버레이(229b)는 일부가 개구되어 하부의 제 4 접착층(223d)을 노출하는 방열패턴부(230)를 포함한다.
그리고, 방열패턴부(230)를 포함하여 제 2 커버레이(229b)의 상부로는 방열층(233)이 구비되어 있다.
방열층(233)은 높은 열전도성을 갖는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe) 및 위의 금속들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있는데, 높은 열전도성과 낮은 경량 그리고 저비용의 특성을 갖는 알루미늄(Al)으로 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 방열층(233)을 알루미늄(Al)으로 형성할 경우, 알루미늄(Al)은 순도 99.5%를 갖도록 하며, 애노다이징(anodizing)처리를 통해, 검은색의 산화피막이 표면에 형성되도록 할 경우에, 열 흡수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
다른 예로써, 방열층(233)은 전기 아연도금강판(electrolytic galvanized iron : EGI)로 이루어질 수도 있다.
또 다른 예로써, 방열층(233)을 흑연 방열필름으로 형성할 수도 있으며, 또는 에폭시를 포함하는 수지 조성물에 알루미늄(Al), 흑연, 구리(Cu) 중 적어도 하나의 열전달 필러를 함유하여 형성할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED어셈블리(200)는 다수의 LED(210)로부터 발생된 고온의 열을 LED FPCB(220)를 통해 외부로 효율적으로 방출할 수 있다.
즉, 다수의 LED(210)로부터 발생된 고온의 열 중 일부는 도 4b에 도시한 바와 같이 LED FPCB(220)의 방열패턴부(230)를 통해 제 2 커버레이(229b)를 거치지 않고 높은 열전도성을 갖는 방열층(233)으로 전달된 후 빠르게 외부로 방출되게 되므로, 다수의 LED(210)로부터 발생되는 고온의 열이 보다 손쉽고 빠르게 LED FPCB(220)의 배면을 통해 외부로 방출되도록 할 수 있는 것이다.
이로 인하여 본 발명의 액정표시장치는 LED(210)의 사용에 의한 온도 상승을 최소화하게 되어, LED(210)의 온도 상승에 따라 휘도변화 및 LED(210)의 수명이 단축되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이를 통해, LED어셈블리(200)의 광효율 또한 향상시키게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 백라이트 유닛(도 2의 120)의 광원으로 사용하는 LED어셈블리(200)의 LED FPCB(220)의 배면으로 제 2 커버레이(229b)가 방열패턴부(230)를 포함하도록 형성하고, 방열패턴부(230)를 포함하는 제 2 커버레이(229b)의 상부로 방열층(233)을 형성함으로써, 다수의 LED(210)로부터 발생되는 고온의 열을 외부로 신속하고 효율적으로 방출할 수 있다.
이를 통해, LED(210)의 사용에 의한 온도 상승을 최소화하게 되어, LED(210)의 온도 상승에 따라 휘도변화 및 LED(210)의 수명이 단축되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 LED어셈블리(200)의 광효율 또한 향상시키게 된다.
한편, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에서 제 2 커버레이(229b)에 구비된 방열패턴부(230)는 제 2 커버레이(229b)의 하부에 위치하는 제 4 접착층(223d)을 노출할 수 있는 한도 내에서 원형, 사각형 또는 다각형 등의 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
200 : LED어셈블리
210 : LED(211 : LED칩, 213 : 케이스, 215 : 방열슬러그, 217a, 217b : 양/음극 전극리드, 218 : 와이어, 219 : 투명수지)
220 : LED FPCB(221 : 베이스필름, 223a, 223b, 223c, 223d : 제 1 내지 제 4 접착층, 225a, 225b : 제 1 및 제 2 배선층, 227a, 227b : 제 1 및 제 2 도금층, 229a, 229b : 제 1 및 제 2 커버레이)
230 : 방열패턴부
233 : 방열층

Claims (8)

  1. 액정표시장치용 LED 어셈블리에 있어서,
    베이스필름과;
    상기 베이스필름의 양측으로 위치하는 제 1 및 제 2 배선층과;
    상기 제 1 및 제 2 배선층의 각 상부로 위치하는 제 1 및 제 2 도금층과;
    상기 제 1 도금층 상부로 위치하며, 상기 제 1 도금층을 노출하도록 개구가 형성된 제 1 커버레이와;
    상기 제 2 도금층의 상부로 위치하는 접착층과;
    상기 접착층의 상부로 위치하며, 상기 접착층을 노출하도록 방열패턴부가 구비된 제 2 커버레이와;
    상기 개구를 통해 상기 제 1 도금층과 접촉되며 실장되는 다수의 LED
    를 포함하는 액정표시장치용 LED어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열패턴부에 노출된 상기 접착층은 경화된 상태를 갖는 액정표시장치용 LED어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 커버레이와 상기 방열패턴부의 상부로 위치하는 방열층을 포함하는 액정표시장치용 LED어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 방열층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 금(Au), 철(Fe) 및 상기 알루미늄(Al), 상기 구리(Cu), 상기 아연(Zn), 상기 은(Ag), 상기 금(Au), 상기 철(Fe)을 포함하는 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 이루어지는 액정표시장치용 LED어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 방열층은 순도 99.5%를 갖는 알루미늄(Al)으로 이루어지며, 애노다이징처리된 액정표시장치용 LED어셈블리.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 방열층은 흑연 방열필름으로 이루어지는 액정표시장치용 LED어셈블리.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 방열층은 에폭시를 포함하는 수지 조성물에 알루미늄(Al), 흑연, 구리(Cu) 중 적어도 하나의 열전달 필러를 함유하는 액정표시장치용 LED어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스필름과 상기 제 1 및 제 2 배선층 사이로는 제 1 및 제 2 접착층이 개재되며, 상기 제 1 도금층과 상기 제 1 커버레이 사이로는 제 3 접착층이 개재되는 액정표시장치용 LED어셈블리.
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