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KR101423519B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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KR101423519B1
KR101423519B1 KR1020120149300A KR20120149300A KR101423519B1 KR 101423519 B1 KR101423519 B1 KR 101423519B1 KR 1020120149300 A KR1020120149300 A KR 1020120149300A KR 20120149300 A KR20120149300 A KR 20120149300A KR 101423519 B1 KR101423519 B1 KR 101423519B1
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KR
South Korea
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leds
fpcb
light
liquid crystal
white light
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KR1020120149300A
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정연제
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엘지디스플레이 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 균일한 백색광을 제공하는 LED의 배열이 최적화된 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 LED 어셈블리를 옐로우쉬한 백색광을 발광하는 제 1 LED들을 FPCB의 일측 가장자리를 따라 일정 간격 이격하여 실장되도록 하고, 블루쉬한 백색광을 발광하는 제 2 LED들을 FPCB의 타측 가장자리를 따라 일정 간격 이격하여 실장되도록 한 후, FPCB의 유연한(flexible) 특성을 통해 FPCB의 양측 가장자리를 따라 형성된 제 1 및 제 2 LED들이 서로 일직선 상에 배열되도록 절곡하여, 제 1 및 제 2 LED들을 서로 교대로 반복 배열되도록 함으로써, 높은 백색 재현성과 균일한 휘도를 갖는 백색광을 구현하게 된다.
이를 통해, 액정패널의 휘도균일성 및 색재현성을 향상시킬 수 있으며, 백라이트 유닛의 제조비용이 향상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, FPCB 상에 제 1 및 제 2 LED들을 실장하는 과정에서, 제 1 및 제 2 LED의 혼입이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히, 균일한 백색광을 제공하는 LED의 배열이 최적화된 액정표시장치에 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.
백라이트 유닛은 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 LED를 광원으로 사용한 일반적인 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 백라이트 유닛(20)을 포함하는 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.
이의, 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
백라이트 유닛(20)은 가이드패널(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되며, 백색광을 발광하는 다수의 LED(29a)와 LED(29a)가 실장되는 PCB(29b)로 이루어지는 LED 어셈블리(29)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 위치하는 광학시트(21)를 포함한다.
이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 가이드패널(30)으로 둘려진 상태로 액정패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 가이드패널(30)을 매개로 일체화된다.
그리고 미설명부호 19a, 19b는 각각 액정패널(10)의 전 후면에 부착되어 광의 편광방향을 제어하는 편광판을 나타낸다.
한편, 첨부한 도 2는 일반적인 백색광을 구현하는 LED의 색(color) 특성의 산포를 나타낸 CIE(commission internationale de'Eclairage)색좌표이다.
백색광을 구현하는 다수의 LED(29a)는 LED칩의 주파장 산포와 형광체의 함량 차이 등으로 인하여, 첨부한 도 2의 CIE 색좌표에서와 같이 LED(도 1의 29a)는 특성상 동일한 백색광을 구현하는 고휘도 LED(도 1의 29a)라 할지라도 분광에너지 특성과 휘도 특성의 산포가 넓게 형성되게 된다.
따라서, 최종 액정패널(도 1의 10)이 원하는 기준 백색 재현성과 균일한 휘도의 재현성능을 저하시키는 문제점을 야기시키게 된다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 각각의 LED(도 1의 29a)를 CIE 색좌표에서의 어느 일부분 영역에 해당하는 백색광만이 출사되도록 제조하여, 복수개의 LED(도 1의 29a)에서 균일한 백색광이 출사되도록 할 수 있으나, 이는 LED(도 1의 29a)의 수율이 매우 낮아지고 LED(도 1의 29a)의 제조비용의 상승을 초래하게 된다.
이로 인하여, 전체적인 백라이트 유닛(도 1의 20)의 생산비용을 증가시키게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 균일한 백색광을 액정패널에 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 백라이트 유닛의 제조비용을 줄이고, 수율을 향상시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반사판과; 상기 반사판 상에 위치하는 도광판과; 상기 도광판의 일측에 위치하며, FPCB(flexible printed circuit board)의 일측 가장자리를 따라 제 1 컬러의 백색광을 구현하는 제 1 LED들이 일정간격 이격하여 실장되며, 타측 가장자리를 따라 제 2 컬러의 백색광을 구현하는 제 2 LED들이 상기 제 1 LED들과 어긋나도록 일정간격 이격하여 실장되는 LED 어셈블리와; 상기 도광판 상에 안착되는 광학시트와; 상기 반사판과 상기 도광판과 상기 LED어셈블리의 가장자리를 두르는 가이드패널을 포함하며, 상기 FPCB의 일측 가장자리는 상기 가이드패널의 상부면에 부착되며, 상기 FPCB의 타측 가장자리는 상기 가이드패널의 배면으로 절곡되어 상기 가이드패널의 하부면에 부착되어, 상기 제 1 및 제 2 LED들은 서로 일직선 상으로 반복 배열되어 상기 도광판의 입광면과 대면하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 제 1 LED들은 옐로우쉬(yellowish)한 백색광을 발광하며, 상기 제 2 LED들은 블루쉬(blueish)한 백색광을 발광하며, 상기 제 1 LED들과 상기 제 2 LED들은 서로 보색관계에 있는 색(color) 특성을 갖는다.
그리고, 상기 가이드패널에는 상기 제 1 및 제 2 LED들이 끼움 삽입되는 홈이 형성되며, 상기 FPCB의 상기 일측 가장자리는 상기 도광판의 입광부근처의 상부면 일부를 덮는다.
이때, 상기 FPCB의 상기 타측 가장자리는 상기 반사판의 배면 일부를 덮으며, 상기 FPCB의 상기 제 1 및 제 2 LED들로부터 백색광이 출사되는 전방에는 화이트잉크층이 형성된다.
또한, 상기 FPCB의 상기 일측 가장자리와 상기 타측 가장자리의 중심부에는 상기 FPCB의 길이방향을 따라 홈이 형성되며, 상기 FPCB는 상기 가이드패널에 양면테이프와 같은 접착성물질을 통해 부착된다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 LED 어셈블리를 옐로우쉬한 백색광을 발광하는 제 1 LED들을 FPCB의 일측 가장자리를 따라 일정 간격 이격하여 실장되도록 하고, 블루쉬한 백색광을 발광하는 제 2 LED들을 FPCB의 타측 가장자리를 따라 일정 간격 이격하여 실장되도록 한 후, FPCB의 유연한(flexible) 특성을 통해 FPCB의 양측 가장자리를 따라 형성된 제 1 및 제 2 LED들이 서로 일직선 상에 배열되도록 절곡하여, 제 1 및 제 2 LED들을 서로 교대로 반복 배열되도록 함으로써, 높은 백색 재현성과 균일한 휘도를 갖는 백색광을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 액정패널의 휘도균일성 및 색재현성을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 백라이트 유닛의 제조비용이 향상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, FPCB 상에 제 1 및 제 2 LED들을 실장하는 과정에서, 제 1 및 제 2 LED의 혼입이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 LED를 광원으로 사용한 일반적인 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 단면도.
도 2는 일반적인 백색광을 구현하는 LED의 색(color) 특성의 산포를 나타낸 CIE(commission internationale de'Eclairage)색좌표.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도.
도 4a ~ 4c는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백색광을 구현하는 LED의 색(color) 특성의 산포를 나타낸 CIE(commission internationale de'Eclairage)색좌표.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리로부터 높은 백색 재현성과 균일한 휘도를 갖는 백색광이 구현되는 과정을 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 모듈화된 도 3을 개략적으로 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 상하로 포개어지는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)으로 이루어지며, 이들을 일체화시키기 위한 기계적 요소로서 가이드패널(130)이 구비된다.
이때, 설명의 편의를 위해 도면상의 방향을 정의하면, 액정패널(110)의 표시면이 전방을 향한다는 전제 하에 백라이트 유닛(120)은 액정패널(110)의 후방에 배치되고, 이들의 외곽을 사각테 형상의 가이드패널(130)이 둘러 일체화된다.
이들 각각에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
먼저, 액정패널(110)은 액정표시장치의 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 서로 대면 합착된 제 1 기판(112) 및 제 2 기판(114)과, 이의 사이에 개재되는 액정층(미도시)을 포함한다.
여기서, 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 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 특정 광 만을 선택적으로 투과시키는 편광판(미도시)이 각각 부착된다.
이 같은 액정패널(110)의 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 이나 테이프케리어패키지(tape carrier package : TCP)와 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 가이드패널(130)의 측면 내지는 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 액정층의 액정분자 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.
그리고 액정패널(110)의 배면으로 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비되어, 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 한다.
백라이트 유닛(120)은 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이의 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(200)와 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123) 그리고, 도광판(123) 상부에 안착되는 광학시트(121)로 이루어진다.
LED 어셈블리(200)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 도광판(123)의 입광면과 대면하도록 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(200)는 다수개의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들과, 다수개의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 일정 간격 이격하여 장착되는 LED FPCB(flexible printed circuit board : 220, 이하 FPCB라 함)를 포함한다.
즉, 본 발명의 LED 어셈블리(200)는 다수개의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 유연한(flexible) 성질을 갖는 FPCB(220) 상에 실장되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 특징적인 구성으로, LED 어셈블리(200)는 FPCB(220)의 일측 가장자리(220a, 도 4a 참조)를 따라 다수개의 제 1 LED(210a)들이 일정간격 이격하여 실장되며, FPCB(220)의 타측 가장자리(220b, 도 4a 참조)를 따라서는 다수개의 제 2 LED(210b)들이 일정간격 이격하여 실장된다.
이때, FPCB(220)의 일측 가장자리(220a, 도 4a 참조)에 형성된 제 1 LED(210a)들과 타측 가장자리(220b, 도 4a 참조)에 형성된 제 2 LED(210b)들은 서로 어긋나도록 일정간격 이격하여 실장되어, FPCB(220)가 절곡되면 FPCB(220)의 일측 가장자리(220a, 도 4a 참조)에 형성된 제 1 LED(210a)들과 타측 가장자리(220b, 도 4a 참조)에 형성된 제 2 LED(210b)들은 서로 일직선으로 교차로 반복 배열되는 형태를 갖게 된다.
이때, 제 1 LED(210a)들은 옐로우쉬(yellowish)한 백색광을 구현하며, 제 2 LED(210b)들은 블루쉬(blueish)한 백색광을 구현한다.
따라서, 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들은 도광판(123)의 입광면을 향하는 전방으로 옐로우쉬한 백색광과 블루쉬한 백색광을 출사하게 되며, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들에 의해 출사된 옐로우쉬(yellowish)한 백색광과 블루쉬(blueish)한 백색광은 가변혼색(additive color mixture)에 의해 균일한 백색광으로 혼색되어, 도광판(123) 내부로 입사되게 된다.
이로 인하여, 다양한 범위의 백색광을 가지는 LED(210a, 210b)들을 이용함에도 높은 백색 재현성과 균일한 휘도의 백색광을 액정패널(110)에 제공할 수 있다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이러한 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들로부터 출사되는 백색광이 입사되는 도광판(123)은 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들로부터 입사된 광이 여러번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
도광판(123)은 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 광이 투과할 때 광의 확산을 유도한다.
이러한 도광판(123)은 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 제작될 수 있는데, 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 빛이 투과할 때 광의 확산을 유도하는 PMMA가 가장 널리 이용되고 있다.
그리고 도광판(123)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴을 포함할 수 있다. 여기서, 패턴은 도광판(123) 내부로 입사된 광을 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.
또한, 반사판(125)은 도광판(123)의 배면에 위치하여, 도광판(123)의 배면을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도 및 효율을 향상시킨다.
도광판(123) 상부의 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함한다.
여기서, 확산시트는 도광판(123) 상부에 바로 위치하여, 도광판(123)을 통해 입사된 광을 분산시키면서 집광시트 쪽으로 광이 진행하도록 광의 방향을 조절해주는 역할을 한다.
그리고, 확산시트를 통과하여 확산된 광은 집광시트에 의해 액정패널(110) 방향으로 집광하게 된다. 이에, 집광시트를 통과하는 광은 거의 대부분 액정패널(110)에 수직하게 진행된다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 가이드패널(130)을 통해 모듈화 되는데, 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 가장자리를 두르는 사각의 테 형상의 가이드패널(130)에 의해 모듈화된다.
여기서, 가이드패널(130)은 백라이트 유닛(120)의 측면을 감싸는 수직부로 이루어지며, 액정패널(110)은 양면테이프와 같은 접착패드(미도시)를 통해 수직부 상에 부착 및 고정된다.
이를 통해, 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 일체로 모듈화된다.
이와 같은 본 발명의 액정표시장치는 경량 및 박형을 구현하는 동시에 표시영역은 넓게 그리고 표시영역 이외의 비표시영역인 베젤(bezel)영역은 가능한 작게 형성하는 네로우베젤(narrow bezel)을 구현하게 된다.
이때, 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 실장된 FPCB(220)는 가이드패널(130)에 부착됨으로써 고정되는데, 가이드패널(130)의 수직부의 내측으로는 보다 안정적으로 FPCB(220)를 고정하기 위하여 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 끼움 삽입되는 홀(131)이 형성된다.
여기서, 가이드패널(130)에 형성된 홀(131)은 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들 각각에 대응되어 형성할 수도 있으며, 긴 바(bar) 형상으로 형성할 수도 있는데, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들 각각에 대응되도록 형성되어, FPCB(220)가 보다 안정적으로 고정되도록 하는 것이 바람직하다.
즉, FPCB(220)는 일측 가장자리에 실장된 제 1 LED(210a)들이 도광판(123)의 입광면과 대면하도록 일측 가장자리(220a, 도 4a 참조)가 가이드패널(130)의 수직부의 상부로 부착되며, 이러한 FPCB(220)는 FPCB(220)의 타측 가장자리(220b, 도 4a 참조)에 실장된 제 2 LED(210b)들 또한 도광판(123)의 입광면과 대면하도록 가이드패널(130)의 수직부의 배면으로 절곡되어 밀착된다.
이때, 가이드패널(130)의 수직부가 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들 사이로 연장됨으로써, FPCB(220)가 부착되는 면적이 넓어짐에 따라 보다 안정적으로 FPCB(220)를 가이드패널(130)에 고정할 수 있게 된다.
또한, 가이드패널(130)의 수직부의 폭 안에 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들의 두께를 포함할 수 있어, 네로우베젤을 구현할 수도 있다.
여기서, 가이드패널(130)은 서포트메인 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 한다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 탑커버(도 1의 40)와 커버버툼(도 1의 50)이 삭제된 구조로, 탑커버(도 1의 40)및 커버버툼(도 1의 50) 삭제를 통해 액정표시장치의 경량 및 박형 그리고 보다 네로우베젤이 가능하며, 공정을 단순화할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 금속재질로 구성되는 탑커버(도 1의 40)와 커버버툼(도 1의 50)의 삭제로 인하여, 공정비용을 절감할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 LED 어셈블리(200)를 FPCB(220)의 일측 가장자리(220a, 도 4a 참조)를 따라 옐로우쉬한 백색광을 발광하는 제 1 LED(210a)들이 일정간격 이격하여 실장되도록 하며, 타측 가장자리(220b, 도 4a 참조)를 따라서는 블루쉬한 백색광을 발광하는 제 2 LED(210b)들이 제 1 LED(210a)들과 어긋나도록 일정간격 이격하여 실장되도록 하고, FPCB(220)를 절곡되도록 하여 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 모두 도광판(123)의 입광면과 대면하도록 위치하도록 함으로써, 다양한 범위의 백색광을 가지는 LED(210a, 210b)들을 이용함에도 높은 백색 재현성과 균일한 휘도의 백색광을 액정패널(110)에 제공할 수 있다.
이를 통해, 액정패널(110)의 휘도균일성 및 색재현성을 향상시킬 수 있으며, 백라이트 유닛(120)의 제조비용이 향상되는 것을 방지할 수 있다.
도 4a ~ 4c는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백색광을 구현하는 LED의 색(color) 특성의 산포를 나타낸 CIE(commission internationale de'Eclairage)색좌표이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, LED 어셈블리(200)는 다수개의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들과, 다수개의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 일정 간격 이격하여 표면실장기술(surface mount technology : SMT)에 의해 장착되는 FPCB(220)를 포함한다.
즉, FPCB(220)는 긴 바(bar) 형상으로, 다수의 제 1 LED(210a)들이 FPCB(220)의 일측 가장자리(220a)를 따라 일정간격 이격하여 실장되며, 다수의 제 2 LED(210b)들은 FPCB(220)의 타측 가장자리(220b)를 따라 다수의 제 1 LED(210a)들과 어긋나도록 일정간격 이격하여 실장된다.
여기서, FPCB(220)는 유연한(flexible) 특성을 갖는 베이스필름(221)과 베이스필름(221) 상부에 도전성 물질이 패터닝되어 형성되는 다수의 금속배선들로 이루어지는 전원배선층(223)으로 이루어진다.
베이스필름(221)은 전원배선층(223)과 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들을 그 상층으로 실장시켜 지지하는 역할을 한다.
이러한 베이스필름(221)은 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리에스테르(polyester) 등을 포함하는 수지계열의 재질을 수용하여 필름 형태로 이루어진다. 또는, FR4(flame resistant 4), T-preg 와 같은 열전도도를 갖는 재질로 이루어질 수도 있다.
그리고, 전원배선층(223) 상부에는 다수의 금속배선(미도시)이 형성된 부분을 제외하고, 전원배선층(223)을 보호하기 위한 유기 또는 무기 절연물질로서 커버층(225)이 형성되어 있다.
이러한 FPCB(220) 상에 실장된 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들은 전원배선층(223)의 금속배선(미도시)을 통해 각각 병렬로 연결되어 전원을 공급받게 된다.
이때, 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들은 LED구동회로(미도시)에 의해 온/오프(on/off)가 제어되는데, LED 구동회로(미도시)는 통상 가이드패널(도 3의 130) 배면으로 밀착되어 액정표시장치의 전체적인 사이즈를 최소화하게 된다.
이에 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들은 상호 연결된 상태로 LED구동회로(미도시)에 접속될 수 있도록, FPCB(220)의 일단에는 FPCB(220)의 일부가 연장된 케이블용FPCB(230)가 형성되어, LED구동회로(미도시)와 연결된다.
이때, FPCB(220)의 양측 가장자리(220a, 220b)를 따라 실장되는 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들로부터 백색광이 출사되는 전방에는 화이트잉크층(227)이 형성되어, 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들로부터 출사되는 광을 가이드하게 된다.
화이트잉크층(227)이 형성되는 FPCB(220)의 양측 가장자리(220a, 220b)가 도광판(도 3의 123)의 입광부 근처에 위치하게 됨으로써, 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들로부터 출사된 광이 도광판(도 3의 123) 입광면을 통해 도광판(도 3의 123) 내부로 입사되는 과정에서, 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들의 사이영역으로 퍼지는 광을 반사시켜 도광판(도 3의 123) 내부로 입사되도록 한다.
따라서, 이웃하는 LED(210a, 210b) 사이의 영역이 어둡게 보이는 핫스팟 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 도광판(도 3의 123) 내부로 입사되는 광량을 증가시키게 됨으로써, 광효율을 향상시키게 된다.
이때, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들은 발광효율 및 휘도 향상을 위하여, 발광효율 및 휘도가 우수한 청색 LED칩을 포함하는 청색 LED(210a, 210b)를 사용하고, 형광체로서 '세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(YAG:Ce)', 즉 옐로우 형광체로 이루어진 청색 LED(210a, 210b)가 이용되고 있다.
이러한, 청색 LED(210a, 210b)로부터 방출된 청색광은 형광체를 투과하여 형광체에 의해 방출된 옐로우광과 혼합됨으로써, 백색광을 구현하게 되는데, 제 1 LED(210a)들은 옐로우쉬(yellowish)한 백색광을 구현하며, 제 2 LED(210b)들은 블루쉬(blueish)한 백색광을 구현한다.
이러한 LED 어셈블리(200)는 FPCB(220)의 유연한(flexible) 특성을 통해 도 4b와 도 4c에 도시한 바와 같이 FPCB(220)의 양측 가장자리(220a, 220b)를 따라 형성된 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 서로 일직선 상에 배열되도록 절곡할 수 있다.
이때, 긴 바(bar) 형상으로 이루어지는 FPCB(220)는 양측 가장자리(220a, 220b)의 중심부에 FPCB(220)의 길이방향을 따라 홈(229)을 형성하여, FPCB(220)를 FPCB(220)의 양측 가장자리(220a, 220b)를 따라 형성된 제 1 및 제 2 LED들(210a, 210b)이 서로 일직선 상에 배열되도록 절곡하는 과정에서, 보다 손쉽게 절곡되도록 할 수 있다.
이때, FPCB(220)의 양측 가장자리(220a, 220b)를 따라 형성된 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들은 서로 어긋나도록 실장됨에 따라, 일직선 상에 배열되는 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들은 서로 교대로 반복 배열하게 된다.
따라서, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들에 의해 출사된 옐로우쉬(yellowish)한 백색광과 블루쉬(blueish)한 백색광을 가변혼색(additive color mixture)에 의해 균일한 백색광으로 혼색되도록 한 후 도광판(도 3의 123) 내부로 입사되게 함으로써, 높은 백색 재현성과 균일한 휘도의 백색광을 액정패널(도 3의 110)에 제공할 수 있다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이 제 1 LED(210a)들은 CIE 색좌표 상에서 A영역에 해당하는 옐로우쉬한 백색광을 발광하게 되며, 제 2 LED(210b)들은 CIE 색좌표 상에서 B 영역에 해당하는 블루쉬한 백색광을 발광하게 된다.
따라서, 본 발명의 LED 어셈블리(200)는 FPCB(220)의 유연한(flexible) 특성을 통해 FPCB(220)의 양측 가장자리를 따라 형성된 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 서로 일직선 상에 배열되도록 절곡하여, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들을 서로 교대로 반복 배열되도록 함으로써, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들로부터 발광하는 옐로우쉬한 백색광과 블루쉬한 백색광이 혼색되어 제 1 LED(210a)들과 제 2 LED(210b)들로부터 발광되는 백색광 특성이 서로 보상(報償)되게 된다.
따라서, 실질적으로 도광판(도 3의 123) 내부로 입사되는 광은 CIE 색좌표 상에서 S 영역에 해당하는 균일한 백색광이 입사되게 된다.
이를 통해, 액정패널(도 3의 110)의 휘도균일성 및 색재현성을 향상시킬 수 있으며, 다양한 범위의 백색광을 가지는 LED(210a, 210b)들을 이용함으로써, 백라이트 유닛(도 3의 120)의 제조비용이 향상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들을 FPCB(220)의 양측 가장자리(220a, 220b)를 따라 나눠서 형성함으로써, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들을 실장하는 과정에서 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)의 혼입이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, FPCB(220)의 일측 가장자리(220a)를 따라서는 제1 LED(210a)들 만이 일정간격 이격하여 실장되도록 하며, FPCB(220)의 타측 가장자리(220b)를 따라서는 제 2 LED(210b)들 만이 일정간격 이격하여 실장되도록 함으로써, FPCB(220) 상에 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들을 실장하는 과정에서 작업자의 실수에 의해 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들의 혼입이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.
따라서, 백색 재현성이 보다 향상되며, 보다 균일한 휘도를 갖는 백색광을 구현할 수 있다.
또한, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에서는 FPCB(220)의 양측 가장자리(220a, 220b)를 따라 각각 실장되는 제 1 LED(210a)들이 옐로우쉬한 백색광을 발광하며, 제 2 LED(210b)들이 블루쉬한 백색광을 발광하는 구성을 일예로 하였으나, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들은 서로 보색관계의 색(color) 특성을 갖거나, CIE 색좌표 상에서 서로 대칭을 이루는 영역에 해당하는 색 특성을 갖는 LED(210a, 210b)들로 이루어질 수도 있다.
일예로, 제 1 LED(210a)는 레디쉬(reddish)한 백색광의 색(color) 특성을 가지며, 제 2 LED(210b)들은 시아닉(cyanic)한 백색광의 색(color) 특성을 가질 수 도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리로부터 높은 백색 재현성과 균일한 휘도를 갖는 백색광이 구현되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 LED 어셈블리(200)는 옐로우쉬한 백색광을 발광하는 제 1 LED(210a)들을 FPCB(220)의 일측 가장자리(도 4c의 220a)를 따라 일정 간격 이격하여 실장되도록 하고, 블루쉬한 백색광을 발광하는 제 2 LED(210b)들을 FPCB(220)의 타측 가장자리(도 4c의 220b)를 따라 일정 간격 이격하여 실장되도록 한 후, FPCB(220)의 유연한(flexible) 특성을 통해 FPCB(220)의 양측 가장자리(도 4c의 220a, 220b)를 따라 형성된 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 서로 일직선 상에 배열되도록 절곡하여, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들을 서로 교대로 반복 배열되도록 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리(200)는 평면적으로 긴 바(bar) 형상의 FPCB(220) 상에 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 서로 교대로 반복 배열되어, LED 어셈블리(200)의 전방 즉, FPCB(220)에 수직한 방향으로 백색광을 발광하게 되는 사이드탑뷰(side top view) 타입으로 이루어진다.
따라서, LED 어셈블리(200)의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들은 LED 어셈블리(200)의 전방에 위치하는 도광판(123)의 입광면을 향해 백색광을 발광하게 된다.
이때, 제 1 LED(210a)들로부터는 옐로우쉬한 백색광이 출사되게 되며, 제 2 LED(210b)들로부터는 블루쉬한 백색광이 출사되게 되며, 이러한 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들로부터 출사되는 옐로우쉬한 백색광과 블루쉬한 백색광은 가변혼색에 의해 서로 색섞임 되어 제 1 LED(210a)들과 제 2 LED(210b)들로부터 발광되는 백색광 특성이 서로 보상(報償)되게 된다.
따라서, 높은 백색 재현성과 균일한 휘도를 갖는 백색광을 구현하게 된다.
이와 같이 구현된 백색광은 도광판(123)의 입광면을 통해 도광판(123) 내부로 입사되어, 도광판(123) 내부로 입사된 백색광은 여러 번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(도 3의 110)에 우수한 특성을 갖는 백색광의 면광원을 제공하게 되는 것이다.
이를 통해, 액정패널(도 3의 110)의 휘도균일성 및 색재현성을 향상시킬 수 있으며, 백라이트 유닛(도 3의 120)의 제조비용이 향상되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 모듈화된 도 3을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 반사판(125)과, 도광판(123)과, 제 1 및 제 2 LED들(210a, 210b)과 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 실장된 FPCB(220)로 이루어지는 LED 어셈블리(200)와 도광판(123) 상부에 광학시트(121)들이 적층되어 백라이트 유닛(120)을 이루게 된다.
그리고 이러한 백라이트 유닛(120)의 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.
여기서, 백라이트 유닛(120)은 가이드패널(130)에 의해 가장자리가 둘러지며, 가이드패널(130)의 상부로 액정패널(110)이 부착 및 고정되어, 백라이트 유닛(120)과 액정패널(110)은 일체로 모듈화된다.
여기서, 가이드패널(130)은 백라이트 유닛(120)의 측면을 두르는 수직부로 이루어지며, 수직부의 내측으로는 LED 어셈블리(200)의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 끼움 삽입되는 홀(도 3의 131)이 형성되어 있으며, 홀(도 3의 131)에 끼움 삽입된 LED(210a, 210b)의 전방으로는 도광판(123)이 위치하게 된다.
이때 FPCB(220)의 일측 가장자리(도 4c의 220a)를 따라 일정 간격 이격하여 실장된 제 1 LED(210a)들은 백색광이 출사되는 전방으로 도광판(123)의 입광면이 위치하도록, FPCB(220)의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 실장된 일면이 도광판(123)의 입광부측의 상부면과 밀착되는 동시에 가이드패널(130)의 수직부의 상부면에 양면테이프와 같은 접착성물질(240)을 통해 부착된다.
그리고, FPCB(220)의 타측 가장자리(도 4c의 220b)에 일정간격 이격하여 실장된 제 2 LED(210b)들 또한 백색광이 출사되는 전방으로 도광판(123)의 입광면이 위치하도록, FPCB(220)의 타측 가장자리(도 4c의 220b)는 가이드패널(130)의 수직부의 하부면으로 절곡되는데, 이때, FPCB(220)는 가이드패널(130)의 수직부의 외측면과 하부면에 양면테이프와 같은 접착성물질(240)을 통해 부착된다.
이를 통해, FPCB(220)를 가이드패널(130)에 고정하게 된다.
이때, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 가이드패널(130)의 수직부의 내측에 형성된 홀(도 3의 131)에 끼움 삽입됨으로써, 가이드패널(130)의 수직부가 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들 사이로 연장되어, FPCB(220)가 부착되는 면적이 넓어짐에 따라 보다 안정적으로 FPCB(220)를 가이드패널(130)에 고정할 수 있게 된다.
이때, FPCB(220)의 타측 가장자리(도 4c의 220b)가 반사판(125)의 배면 일부를 덮도록 형성하는 것이 바람직하다.
이는, 반사판(125)을 도광판(123)의 배면에 위치시키는 과정에서, 공정상의 오차로 인하여 반사판(125)과 도광판(123) 사이에 발생되는 갭(gap)에 의해 빛샘이 발생하게 되고, 이를 통해 광손실이 발생할 수 있기 때문이다.
그리고, FPCB(220) 상에 실장된 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들은 각각 FPCB(220)의 반대측 가장자리에 부착되어, FPCB(220)의 고정력을 향상시킬 수 있다.
즉, 다수의 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)는 도광판(123)의 입광면을 향해 백색광이 출사되는 출사면을 기준으로 FPCB(220)에 실장되는 하부면과 이의 반대측인 상부면으로 이루어지며, 출사면의 반대측의 비출사면 그리고 비출사면에 수직하며 하부면과 상부면을 연결하는 양측면으로 이루어진다.
이때, FPCB (220)의 일측 가장자리(도 4c의 220a)를 따라 실장된 제 1 LED(210a)들은 절곡된 FPCB(220)의 제 2 LED(220b)들의 사이영역으로 노출된 FPCB(220)의 타측 가장자리(도 4c의 220b)에 부착되며, 타측 가장자리(도 4c의 220b)를 따라 실장된 제 2 LED(210b)들은 FPCB(220)의 제 1 LED(210a)들 사이영역으로 노출된 FPCB(220)의 일측 가장자리(도 4c의 220a)에 부착되어, FPCB(220)의 고정력을 보다 향상시키게 되는 것이다.
특히, 본 발명과 같이 백라이트 유닛(120)의 배면을 감싸는 커버버툼(도 1의 50)이 삭제된 구조에서는 이와 같은 빛샘 및 광손실에 의한 문제점이 더욱 크게 부각되어진다.
따라서, 백라이트 유닛(120)의 배면으로 절곡되어 밀착되는 FPCB(220)가 반사판(125)의 배면 일부를 덮도록 형성함으로써, 반사판(125)과 도광판(123) 사이에 발생되는 갭에 의해 빛샘이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 LED 어셈블리(200)를 옐로우쉬한 백색광을 발광하는 제 1 LED(210a)들을 FPCB(220)의 일측 가장자리(도 4c의 220a)를 따라 일정 간격 이격하여 실장되도록 하고, 블루쉬한 백색광을 발광하는 제 2 LED(210b)들을 FPCB(220)의 타측 가장자리(도 4c의 220b)를 따라 일정 간격 이격하여 실장되도록 한 후, FPCB(220)의 유연한(flexible) 특성을 통해 FPCB(220)의 양측 가장자리(도 4c의 220a, 220b)를 따라 형성된 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들이 서로 일직선 상에 배열되도록 절곡하여, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들을 서로 교대로 반복 배열되도록 함으로써, 높은 백색 재현성과 균일한 휘도를 갖는 백색광을 구현하게 된다.
이를 통해, 액정패널(110)의 휘도균일성 및 색재현성을 향상시킬 수 있으며, 백라이트 유닛(120)의 제조비용이 향상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, FPCB(220) 상에 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)들을 실장하는 과정에서, 제 1 및 제 2 LED(210a, 210b)의 혼입이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
210a, 210b : 제 1 및 제 2 LED
220 : FPCB(220a, 220b : 일측 가장자리 및 타측 가장자리, 229 : 홈)
230 : 케이블용FPCB

Claims (9)

  1. 반사판과;
    상기 반사판 상에 위치하는 도광판과;
    상기 도광판의 일측에 위치하며, FPCB(flexible printed circuit board)의 일측 가장자리를 따라 제 1 컬러의 백색광을 구현하는 제 1 LED들이 일정간격 이격하여 실장되며, 타측 가장자리를 따라 제 2 컬러의 백색광을 구현하는 제 2 LED들이 상기 제 1 LED들과 어긋나도록 일정간격 이격하여 실장되는 LED 어셈블리와;
    상기 도광판 상에 안착되는 광학시트와;
    상기 반사판과 상기 도광판과 상기 LED어셈블리의 가장자리를 두르는 가이드패널
    을 포함하며, 상기 FPCB의 일측 가장자리는 상기 가이드패널의 상부면에 부착되며, 상기 FPCB의 타측 가장자리는 상기 가이드패널의 배면으로 절곡되어 상기 가이드패널의 하부면에 부착되어, 상기 제 1 및 제 2 LED들은 서로 일직선 상으로 반복 배열되어 상기 도광판의 입광면과 대면하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 LED들은 옐로우쉬(yellowish)한 백색광을 발광하며, 상기 제 2 LED들은 블루쉬(blueish)한 백색광을 발광하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 LED들과 상기 제 2 LED들은 서로 보색관계에 있는 색(color) 특성을 갖는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드패널에는 상기 제 1 및 제 2 LED들이 끼움 삽입되는 홈이 형성되는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 FPCB의 상기 일측 가장자리는 상기 도광판의 입광부의 상부면 일부를 덮는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 FPCB의 상기 타측 가장자리는 상기 반사판의 배면 일부를 덮는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 FPCB의 상기 제 1 및 제 2 LED들로부터 백색광이 출사되는 전방에는 화이트잉크층이 형성되는 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 FPCB의 상기 일측 가장자리와 상기 타측 가장자리의 중심부에는 상기 FPCB의 길이방향을 따라 홈이 형성되는 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 FPCB는 상기 가이드패널에 접착성물질을 통해 부착되는 액정표시장치.
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