KR20080026695A

KR20080026695A - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20080026695A
Application number: KR1020060091553A
Authority: KR
Inventors: 우승균
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2008-03-26

Abstract

본 발명은 발광 다이오드가 몰딩된 도광판을 구비한 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명은 화상을 표시하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 구동하는 패널구동부와, 상기 액정 패널에 광을 공급하기 위해 광을 발생하는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드가 실장되며 상기 발광 다이오드에 구동 전압을 공급하는 광원 기판과, 상기 발광 다이오드가 일측에 몰딩되어 형성된 도광판을 구비하는 백라이트 유닛을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{BACK LIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}

도 1은 종래의 백라이트 유닛을 도시한 평면도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 액정 표시 장치의 I-I'선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 제1 실시 예에 따른 발광 다이오드 및 도광판을 자세히 도시한 평면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 A의 발광 다이오드와 도광판을 분리하여 도시한 사시도이다.

도 6은 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 제2 실시 예에 따른 발광 다이오드 및 도광판을 자세히 도시한 평면도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 상세 설명>

100: 액정 패널 110: 컬러필터 기판

120: 박막 트랜지스터 기판 200: 패널구동부

210: 구동 집적회로 220: 연성 인쇄 회로 기판

230: 패널 구동 기판 300: 백라이트 유닛

310: 발광 다이오드 315: 광원 기판

316: 발광부 317: 보호막

320: 도광판 321: 입광부

330: 반사 시트 340: 확산 시트

350: 프리즘 시트 360: 보호 시트

400: 몰드프레임

본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히 발광 다이오드가 몰딩된 도광판을 구비한 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.

이러한 액정 표시 장치의 액정 표시 패널은 스스로 발광하지 못하는 비발광 소자이므로 액정 표시 장치는 그 액정 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 구비한다.

백라이트 유닛에 이용되는 발광 다이오드(Light Emitted Diode: LED)는 다른 냉음극관 형광 램프 등에 비해 수명이 길고 점등 속도가 빠를 뿐만 아니라 소비 전력이 적고 내충격성에 강하며 소형화 및 박막화에 적합한 이점을 가지고 있다.

도 1은 종래의 백라이트 유닛을 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하면 종래의 백라이트 유닛은 발광 다이오드(10)가 도광판(20)의 측면에 배치되어 도광판(20)으로 광을 조사하기 위하여 다수개가 일정 배열을 가지며 배치된다. 이렇게 배치된 발광 다이오드(10)들은 효율적인 전원 공급을 위하여 연성 인쇄 회로 기판(15)에 실장되어 사용된다.

이러한 종래의 백라이트 유닛은 발광 다이오드(10)를 수작업으로 도광판(20)의 측면에 배치하므로 조립 오차에 의해 발광 다이오드(10)와 도광판(20) 사이에 간격이 발생한다. 여기서 간격은 공기층으로 형성되어 발광 다이오드(10)에서 생성되는 광이 도광판으로 입광될 때 광 손실을 발생시킨다. 예를 들어, 간격은 약 0.3mm정도로 형성되어 약 20%정도의 광 손실이 발생된다. 그리고, 발광 다이오드(10)와 도광판(20)을 단순히 접착 테이프(17)로 조립함으로써 외부 충격 또는 조립 불량으로 인한 광 손실 및 발광 다이오드(10)의 이탈로 인한 불량이 발생된다. 또한, 종래의 발광 다이오드(10)는 발광부가 평면으로 형성되어 도광판(20)의 데드 스페이스를 감안하여 액정 패널의 화소 영역에 균일하고 넓게 광을 공급하기 위해서 발광 다이오드(10)와 도광판(20)이 일정한 거리를 유지해야 한다. 여기서, 데 드 스페이스는 발광 다이오드(10)의 광이 도광판(20)에 입사되어 퍼지는 각도로 인해 발광 다이오드(10)들의 광이 도달하지 않는 영역으로 정의된다. 따라서, 거리 유지를 위해 백라이트 유닛의 외곽 사이즈가 증가되므로 제조비용이 증가된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 도광판에 발광 다이오드를 삽입한 채로 몰딩하여 광 손실 및 발광 다이오드의 이탈을 방지하고 외곽 사이즈를 감소시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 광을 발생하는 적어도 하나 이상의 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드를 실장하며 상기 발광 다이오드에 구동 전압을 공급하는 광원 기판과, 상기 발광 다이오드로부터 공급된 광을 가이드하며, 그 일측에 상기 발광 다이오드가 몰딩되어 일체형으로 형성된 도광판을 구비하는 백라이트 유닛을 제공한다.

여기서, 상기 발광 다이오드는 발광부가 반원 형태로 형성된다.

그리고, 상기 발광 다이오드는 발광부의 표면을 톱니 형상으로 형성하고, 상기 도광판의 입광부가 상기 발광부의 외형을 따라 형성된다.

또한, 상기 발광 다이오드는 톱니 형상으로 상기 발광부의 전면에 부착되는 투명 재질의 보호막을 더 포함한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 화상을 표시하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 구동하는 패널구동부와, 상기 액정 패널에 광을 공급하기 위해 광을 발생하는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드가 실장되며 상기 발광 다이오드에 구동 전압을 공급하는 광원 기판과, 상기 발광 다이오드로부터 공급된 광을 가이드하며, 그 일측에 상기 발광 다이오드가 몰딩되어 일체형으로 형성된 도광판을 구비하는 백라이트 유닛을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다. 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 액정 표시 장치의 I-I'선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 화상을 표시하 는 액정 패널(100)과, 액정 패널(100)을 구동하는 패널구동부(200)와, 액정 패널(100)에 광을 공급하는 백라이트 유닛(300)을 포함한다.

구체적으로, 액정 패널(100)은 광 투과량을 조절하는 액정(미도시)과, 액정을 사이에 두고 합착된 컬러필터 기판(110) 및 박막 트랜지스터 기판(120)을 포함한다.

컬러필터 기판(110)은 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 절연 기판 상에 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스와, 색 구현을 위한 컬러 필터와, 박막 트랜지스터 기판(120)에 형성된 화소 전극과 수직 전계를 형성하는 공통 전극과, 이들 위에 액정의 배향을 위해 형성된 배향막을 포함한다.

박막 트랜지스터 기판(120)은 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 절연 기판 상에 서로 교차되게 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터와 접속된 화소 전극과, 이들 위에 액정의 배향을 위해 형성된 배향막을 포함한다.

액정은 컬러필터 기판(110)과 박막 트랜지스터 기판(120)의 배향막에 의해 소정의 방향으로 배향되며, 두 기판의 화소 전극 및 공통 전극에 의해 형성된 수직 전계로 인해 구동되어 광의 투과량을 조절한다.

패널구동부(200)는 박막 트랜지스터 기판(120)의 일측에 접속되어 액정 패널(100)의 게이트 및 데이터 라인에 구동신호를 공급한다. 패널구동부(200)는 액정 패널(100)에 형성된 게이트 라인을 구동하기 위한 게이트 드라이버와 데이터 라인을 구동하기 위한 데이터 드라이버를 포함하는 구동 집적회로(Integrated Circuit; 이하 "IC"라 함)(210)를 구비한다. 여기서, 구동 IC(210)의 게이트 드라이버는 칩 온 글라스(Chip On Glass: 이하 'COG'라 함) 형태로 박막 트랜지스터 기판(120)상에 실장되거나, 박막 트랜지스터 기판(120) 상에 집적될 수 있다. 그리고, 구동 IC(210)는 필름 형태의 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package: 이하 "TCP"라 함)에 실장되어 TCP 본딩 공정을 통해 액정 패널(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서는, 구동 IC(210)가 박막 트랜지스터 기판(120)의 일측에 COG 형태로 실장된 예를 들어 설명하기로 한다.

구동 IC(210)가 실장된 박막 트랜지스터 기판(120)의 일측에는 구동 IC(210)와 연결된 금속 패드에 부착되어 전원 및 제어 신호를 구동 IC(210)에 공급하는 연성 인쇄 회로 기판(220)이 접속된다. 연성 인쇄 회로 기판(220)은 다수의 신호 라인으로 형성되어 일측이 박막 트랜지스터 기판(120)의 일측에 형성된 금속 패드에 접속되고, 타측은 전원 및 제어 신호를 공급하는 패널 구동 기판(230)의 일측에 형성된 금속패드에 접속된다.

액정 패널(100)의 하측에는 액정 패널(100)에 광을 공급하는 백라이트 유닛(300)이 형성된다.

백라이트 유닛(300)은 광을 발생하는 발광 다이오드(310)와, 발광 다이오드(310)가 실장되며 발광 다이오드(310)에 구동 전압을 공급하는 광원 기판(315)과, 발광 다이오드(310)가 일측에 삽입된 채로 몰딩되어 형성된 도광판(320)을 구비한다.

더 상세하게는, 발광 다이오드(310)는 외부로부터 공급되는 전원을 공급받아 광을 발생시킨다. 발광 다이오드(310)는 발광부(316)가 반원 형태로 형성되어 출사되는 광의 지향각을 증가시킨다. 예를 들어 발광부(316)가 평평한 단면으로 형성된 발광 다이오드는 지향각이 통상적으로 약 70°인 반면 발광부(316)가 반원 형태인 발광 다이오드는 지향각이 약 170°정도로 증가된다. 여기서, 발광 다이오드(310)는 일반 발광 다이오드와 고휘도 발광 다이오드 등이 사용된다.

광원 기판(315)은 배면에 적어도 하나 이상의 발광 다이오드(310)를 솔더링 방식으로 실장하고 외부 전원으로부터 구동 전압을 공급받아 일정 형태로 배열된 발광 다이오드(310)에 각각 공급함으로써 발광 다이오드(310)를 발광시키며, 발광 다이오드(310)로부터 발산되는 열을 외부로 방출한다. 이러한 광원 기판(315)은 발광 다이오드(310)에 구동 전압을 공급하기 위해 내부에 다수의 구동 신호선이 형성되어 있다. 다수의 구동 신호선의 일측은 각각 양극 및 음극 패드와 접속된다. 여기서, 다수의 구동 신호선 중 양극패드와 접속된 구동 신호선은 각각의 발광 다이오드(310)의 양극과 연결되어 있고, 다수의 구동 신호선 중 음극패드와 접속된 구동 신호선은 각각의 발광 다이오드(310)의 음극과 연결된다.

도광판(320)은 발광 다이오드(310)로부터 측면에서 입사되는 점광원 형태의 광학 분포를 갖는 광을 면광원 형태의 광학 분포를 갖는 광으로 변환하여 상측의 액정 패널 쪽으로 안내한다. 여기서, 도광판(500)은 평행 평판형 플레이트가 사용된다. 또한, 도광판(500)은 일반적으로 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않으며 투과율이 좋은 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate)로 형성되는 것이 바람직하다.

도 4는 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 제1 실시 예에 따른 발광 다이오드 및 도광판을 자세히 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 A의 발광 다이오드와 도광판을 분리하여 도시한 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면 발광 다이오드(310)의 발광부(316)는 표면이 삼각형의 톱니 형태로 형성되거나 또는 표면이 반원형의 톱니 형태로 형성된다. 여기서, 톱니 형태로 형성된 발광부(316)의 표면은 발광 다이오드(310)가 도광판(320)과 함께 몰딩될 때 도광판(320)에 패턴을 형성시켜 도광판(320)에 입사되는 광의 지향각을 더욱 증가시킨다.

도광판(320)은 일측이 발광 다이오드(310)와 함께 몰딩되어 일체형으로 형성된다. 예를 들어, 도광판(320)은 제조금형 내에 광원 기판(315)에 연결된 발광 다이오드(310)를 배치한 뒤 용융된 PMMA를 제조금형 내로 주입하여 발광 다이오드(310)와 일체형으로 몰딩된다. 이러한 도광판(320)은 몰딩되면서 발광 다이오드(310)로부터의 광이 입사되는 입광부(321)가 형성된다. 여기서, 입광부(321)는 발광 다이오드(310)의 발광부(316)를 감싸며 발광부(316)의 표면 형태에 따라 형성된다. 이때, 입광부(321)는 발광부(316)의 표면 형태에 따라 삼각형 또는 원형 톱니 형태로 형성된다. 이러한 도광판(320)은 발광 다이오드(310)가 일체형으로 형성됨으로써 발광 다이오드(310)의 발광부(316)와 도광판(320)의 입광부(321) 간의 간격이 제거되며 공기에 의한 광 손실을 감소시킨다. 그리고, 도광판(320)에 일체형으로 형성된 발광 다이오드(310)는 조립 불량으로 인해 도광판(320)으로부터 이탈되는 것이 방지된다.

도 6을 도 5와 대비하여 살펴보면, 발광 다이오드(320)는 발광부(316)의 전면을 뒤덮으며 표면이 톱니 형상으로 형성된 보호막(317)을 더 구비하며, 몰딩시 도광판(320)의 입광부(321)에 패턴을 형성시킨다. 여기서, 보호막(317)의 표면은 삼각형 또는 반원형 톱니 형태로 형성된다. 그리고, 입광부(321)는 발광부(316)의 전면에 형성된 보호막(317)의 표면 형태에 따라 형성된다. 이때, 입광부(321)는 보호막(317)의 표면 형태에 따라 삼각형 또는 원형 톱니 형태로 형성된다. 이러한 발광 다이오드(320)는 보호막(317)에 의해 발광부(316)의 표면을 별도의 형태로 가공하지 않아도 된다.

백라이트 유닛(300)은 도광판(320)의 배면으로 방출되는 광을 상측으로 반사시키는 반사 시트(330)와, 도광판(320)으로부터 공급되는 광을 확산시키는 확산 시트(340)와, 확산 시트(340)의 상측에서 확산된 광을 집광하는 프리즘 시트(350) 및 프리즘 시트(350)의 표면을 보호하는 보호 시트(360)를 더 포함한다.

반사 시트(330)는 모재(Base Material)에 반사율이 높은 물질이 코팅되어 있으며, 도광판(320)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(320) 쪽으로 재반사시켜 광손실을 줄이는 역할을 한다. 예를 들어, 서스(SUS, Steel Use Stainless), 황동, 알루미늄, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 등의 모재 위에 반사부재로 주로 Ag, Ti 등이 코팅되어 있다.

확산 시트(340)는 하측의 도광판(320)으로부터 입사된 광을 액정 패널의 정면으로 향하게 하고, 넓은 범위에서 균일한 분포를 가지도록 광을 확산시켜 액정 패널에 조사되게 한다. 이러한 확산 시트(340)로는 양면에 소정의 광 확산용 부재가 코팅된 투명수지로 구성된 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

프리즘 시트(350)는 확산 시트(340)에서 나오는 광을 굴절, 집광시켜 휘도를 상승시킨다. 프리즘 시트(350)는 액정 패널로 입사되는 광들 중에서 경사지게 입사되는 광을 수직으로 입사되게 변화시키는 역할을 한다. 이는 액정 패널로 입사되는 광이 액정 패널과 수직을 이룰 때 광효율이 커지기 때문이다.

보호 시트(360)는 스크래치(scratch) 발생이 쉽고 모아레 현상이 나타날 수 있는 프리즘 시트(350)를 보호해주며 광을 확산시켜 프리즘 시트에 의해 좁아진 시야각을 넓혀준다. 확산 시트(340)와 프리즘 시트(350) 및 보호 시트(360)는 액정 표시 장치의 특성에 맞게 2장 이상으로 구성된다.

액정 표시 장치는 액정 패널(100) 및 백라이트 유닛(300)을 수납하는 몰드프레임(400)을 더 포함한다. 몰드프레임(400)은 몰드물로서 그 내부의 측벽면이 계단형 단턱면으로 성형된다. 몰드프레임(400)의 그 내부 최저층에 백라이트 유닛이 장착됨과 아울러 광학 시트들 위에 위치하게끔 액정 패널(100)이 장착된다. 몰드프레임(400)은 액정 패널(100) 및 백라이트 유닛(300)을 외부의 충격으로부터 보호하여 손상되는 것을 방지한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치는 도광판의 일측에 발광 다이오드가 몰딩되어 일체형으로 형성 됨으로써 발광 다이오드와 도광판 간의 간격에 의한 광 손실을 감소시켜 광의 휘도를 향상시킨다.

그리고, 발광 다이오드에서 도광판으로 입사되는 광의 지향각을 증가시켜 도광판의 데드 스페이스를 감소시킨다. 이에 따라 백라이트 유닛의 외곽 사이즈를 감소시켜 원자재 비용을 절감하고 액정 표시 장치의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 발광 다이오드와 도광판의 조립 불량 및 발광 다이오드의 이탈로 인한 불량을 방지하고, 발광 다이오드와 도광판 간의 조립 공정이 제거되어 백라이트 유닛의 조립 생산성이 향상된다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술된 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims

광을 발생하는 적어도 하나 이상의 발광 다이오드와;

상기 발광 다이오드를 실장하며 상기 발광 다이오드에 구동 전압을 공급하는 광원 기판과;

상기 발광 다이오드로부터 공급된 광을 가이드하며, 그 일측에 상기 발광 다이오드가 몰딩되어 일체형으로 형성된 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제1 항에 있어서,

상기 발광 다이오드는 발광부가 반원 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제2 항에 있어서,

상기 발광 다이오드는 발광부의 표면을 톱니 형상으로 형성하고, 상기 도광판의 입광부가 상기 발광부의 외형을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제2 항에 있어서,

상기 발광 다이오드는 톱니 형상으로 상기 발광부의 전면에 부착되는 투명 재질의 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
화상을 표시하는 액정 패널과;

상기 액정 패널을 구동하는 패널구동부와;

상기 액정 패널에 광을 공급하기 위해 광을 발생하는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드가 실장되며 상기 발광 다이오드에 구동 전압을 공급하는 광원 기판과,

상기 발광 다이오드로부터 공급된 광을 가이드하며, 그 일측에 상기 발광 다이오드가 몰딩되어 일체형으로 형성된 도광판을 구비하는 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제5 항에 있어서,

상기 발광 다이오드는 발광부가 반원 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제6 항에 있어서,

상기 발광 다이오드는 발광부의 표면을 톱니 형상으로 형성하고, 상기 도광판의 입광부가 상기 발광부의 외형을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제6 항에 있어서,

상기 발광 다이오드는 톱니 형상으로 상기 발광부의 전면에 부착되는 투명 재질의 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.