액정 표시 장치, 백라이트 및 LED(LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, BACK LIGHT AND LED)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2013년11월08일
(11) 등록번호 10-1325289
(24) 등록일자 2013년10월29일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
G02F 1/13357 (2006.01) G02F 1/1333 (2006.01)
G02B 6/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2011-0037529
(22) 출원일자 2011년04월21일
심사청구일자 2011년04월21일
(65) 공개번호 10-2012-0001595
(43) 공개일자 2012년01월04일
(30) 우선권주장
JP-P-2010-145912 2010년06월28일 일본(JP)
JP-P-2011-028090 2011년02월14일 일본(JP)
(56) 선행기술조사문헌
JP2001093321 A*
KR1020070098193 A*
KR1020090073452 A*
KR1020090102952 A*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
히다찌 컨슈머 일렉트로닉스 가부시끼가이샤
일본 도꾜도 지요다꾸 오오떼마찌 2쪼메 2반 1고
(72) 발명자
구보따 히데나오
일본 도꾜도 지요다꾸 마루노우찌 1쪼메 6-1 가부
시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 지적재산권본부 내
오우찌 사또시
일본 도꾜도 지요다꾸 마루노우찌 1쪼메 6-1 가부
시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 지적재산권본부 내
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
이중희, 박충범, 장수길
전체 청구항 수 : 총 11 항 심사관 : 김선근
(54) 발명의 명칭 액정 표시 장치, 백라이트 및 ＬＥＤ
(57) 요 약
복수의 분할 도광판에 의해 구성된 도광판과 사이드 뷰형 LED를 갖는 액정 표시 장치에서, 화면 휘도의 불균일을
방지한다. 분할 도광판(51)은 단면이 쐐기 형상으로 형성되고, LED(30)가 배치되는 부분에는 계단부(55)가 형성
되고, 계단부(55)에는 LED(30)를 수용하기 위한 홀(54)이 형성되어 있다. LED(30)의 하면에는 도금면이 형성되
고, 배선 기판(40)과 땜납(35)에 의해 접속하고 있다. LED(30)는 발광면(31)과 하부 틀(32)과 상부 틀(33)을
갖고 있고, LED의 하부 틀(32)의 높이가 상부 틀(33)의 높이보다도 크고, 이에 의해, LED(30)의 발광면(31)의 하
단은 분할 도광판(51)의 하단보다도 항상 상측에 존재할 수 있다.
대 표 도
등록특허 10-1325289
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(72) 발명자
이와사 히로시
일본 도꾜도 지요다꾸 마루노우찌 1쪼메 6-1 가부
시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 지적재산권본부 내
나가요시 마유미
일본 도꾜도 지요다꾸 마루노우찌 1쪼메 6-1 가부
시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 지적재산권본부 내
이노우에 하지메
일본 도꾜도 지요다꾸 마루노우찌 1쪼메 6-1 가부
시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 지적재산권본부 내
등록특허 10-1325289
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특허청구의 범위
청구항 1
액정 표시 장치로서,
액정 표시 패널; 도광판; 사이드 뷰형 LED; 및 상기 도광판과 상기 사이드 뷰형 LED를 재치(載置)하는 배선 기
판을 포함하고,
상기 도광판은 복수의 분할 도광판에 의해 형성되고, 상기 분할 도광판은 상면이 평면이고, 이면은 상기 상면에
대하여 경사져 있고, 상기 분할 도광판에 대하여 상기 사이드 뷰형 LED가 배치되는 제1 부분은 두껍고, 상기 제
1 부분에 대향하는 제2 부분은 얇은 쐐기 형상이고,
상기 분할 도광판의 이면에는 반사 시트가 배치되고, 상기 반사 시트는 상기 분할 도광판과 상기 배선 기판과의
사이에 협지됨으로써 지지되고,
상기 제1 부분에는, 계단부가 형성되고, 상기 계단부에는 홀이 형성되고, 상기 홀에는 상기 사이드 뷰형 LED가
삽입되어 있고,
상기 사이드 뷰형 LED의 하면에는 도금면이 형성되고, 상기 사이드 뷰형 LED는 상기 도금면을 통하여 상기 배선
기판에 땜납에 의해 접속되고,
상기 사이드 뷰형 LED는 발광면과 하부 틀과 상부 틀을 갖고, 상기 하부 틀의 높이는 상기 상부 틀의 높이보다
도 크게 형성되고,
상기 사이드 뷰형 LED의 상기 발광면의 하단은 상기 도광판의 하단보다도 상측에 존재하고,
상기 배선 기판으로부터 상기 사이드 뷰형 LED의 상단까지의 높이는, 상기 배선 기판으로부터 상기 제1 부분의
상단까지의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
청구항 2
액정 표시 장치로서,
액정 표시 패널; 도광판; 사이드 뷰형 LED; 및 상기 도광판과 상기 사이드 뷰형 LED를 재치하는 배선 기판을 포
함하고,
상기 도광판은 복수의 분할 도광판에 의해 형성되고, 상기 분할 도광판은 상면이 평면이고, 이면은 상기 상면에
대하여 경사져 있고, 상기 분할 도광판에 대하여 상기 사이드 뷰형 LED가 배치되는 제1 부분은 두껍고, 상기 제
1 부분에 대향하는 제2 부분은 얇은 쐐기 형상이고,
상기 분할 도광판의 이면에는 반사 시트가 배치되고, 상기 반사 시트는 상기 분할 도광판과 상기 배선 기판과의
사이에 협지됨으로써 지지되고,
상기 제1 부분에는, 계단부가 형성되고, 상기 계단부에는 홀이 형성되고, 상기 홀에는 상기 사이드 뷰형 LED가
삽입되어 있고,
상기 사이드 뷰형 LED의 하면에는 도금면이 형성되고, 상기 사이드 뷰형 LED는 상기 도금면을 통하여 상기 배선
기판에 땜납에 의해 접속되고,
상기 사이드 뷰형 LED는 발광면과 하부 틀과 상부 틀을 갖고, 상기 하부 틀의 높이는 상기 상부 틀의 높이보다
도 크게 형성되고,
상기 사이드 뷰형 LED의 상기 발광면의 하단은 상기 도광판의 하단보다도 상측에 존재하고,
상기 사이드 뷰형 LED의 상기 하부 틀의 높이는 0.3㎜~0.7㎜인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
청구항 3
백라이트로서,
등록특허 10-1325289
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도광판; 사이드 뷰형 LED; 및 상기 도광판과 상기 사이드 뷰형 LED를 재치하는 배선 기판을 포함하고,
상기 도광판은 복수의 분할 도광판에 의해 형성되고, 상기 분할 도광판은 상면이 평면이고, 이면은 상기 상면에
대하여 경사져 있고, 상기 분할 도광판에 대하여 상기 사이드 뷰형 LED가 배치되는 제1 부분은 두껍고, 상기 제
1 부분에 대향하는 제2 부분은 얇은 쐐기 형상이고,
상기 분할 도광판의 이면에는 반사 시트가 배치되고, 상기 반사 시트는 상기 분할 도광판과 상기 배선 기판과의
사이에 협지됨으로써 지지되고,
상기 제1 부분에는, 계단부가 형성되고, 상기 계단부에는 홀이 형성되고, 상기 홀에는 상기 사이드 뷰형 LED가
삽입되어 있고,
상기 사이드 뷰형 LED의 하면에는 도금면이 형성되고, 상기 사이드 뷰형 LED는 상기 도금면을 통하여 상기 배선
기판에 땜납에 의해 접속되고,
상기 사이드 뷰형 LED는 발광면과 하부 틀과 상부 틀을 갖고, 상기 하부 틀의 높이는 상기 상부 틀의 높이보다
도 크게 형성되고,
상기 사이드 뷰형 LED의 상기 발광면의 하단은 상기 도광판의 하단보다도 상측에 존재하고,
상기 배선 기판으로부터 상기 사이드 뷰형 LED의 상단까지의 높이는, 상기 배선 기판으로부터 상기 제1 부분의
상단까지의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 백라이트.
청구항 4
백라이트로서,
도광판; 사이드 뷰형 LED; 및 상기 도광판과 상기 사이드 뷰형 LED를 재치하는 배선 기판을 포함하고,
상기 도광판은 복수의 분할 도광판에 의해 형성되고, 상기 분할 도광판은 상면이 평면이고, 이면은 상기 상면에
대하여 경사져 있고, 상기 분할 도광판에 대하여 상기 사이드 뷰형 LED가 배치되는 제1 부분은 두껍고, 상기 제
1 부분에 대향하는 제2 부분은 얇은 쐐기 형상이고,
상기 분할 도광판의 이면에는 반사 시트가 배치되고, 상기 반사 시트는 상기 분할 도광판과 상기 배선 기판과의
사이에 협지됨으로써 지지되고,
상기 제1 부분에는, 계단부가 형성되고, 상기 계단부에는 홀이 형성되고, 상기 홀에는 상기 사이드 뷰형 LED가
삽입되어 있고,
상기 사이드 뷰형 LED의 하면에는 도금면이 형성되고, 상기 사이드 뷰형 LED는 상기 도금면을 통하여 상기 배선
기판에 땜납에 의해 접속되고,
상기 사이드 뷰형 LED는 발광면과 하부 틀과 상부 틀을 갖고, 상기 하부 틀의 높이는 상기 상부 틀의 높이보다
도 크게 형성되고,
상기 사이드 뷰형 LED의 상기 발광면의 하단은 상기 도광판의 하단보다도 상측에 존재하고,
상기 사이드 뷰형 LED의 상기 하부 틀의 높이는 0.3㎜~0.7㎜인 것을 특징으로 하는 백라이트.
청구항 5
액정 표시 장치의 액정 패널에 광을 조사하기 위한 백라이트로서,
광원으로서의 사이드 뷰형 LED와,
상기 사이드 뷰형 LED로부터의 광이 입사되는 입광면을 갖고, 그 입사광을 면 형상 광으로 하여 출사하기 위한
도광판과,
상기 도광판의 배면측에 배치되며, 그 도광판의 배면으로부터 출사된 광을 반사하여 도광판으로 되돌리기 위한
반사 시트와,
상기 반사 시트의 배면측에 위치하고, 상기 사이드 뷰형 LED가 실장되는 배선 기판
을 포함하고,
등록특허 10-1325289
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상기 사이드 뷰형 LED는,
상기 사이드 뷰형 LED의 하면에 형성된, 상기 배선 기판과 땜납에 의해 접속 가능하게 하기 위한 전극부와,
광이 방출되는 발광면과,
상기 발광면을 덮는 틀 부재를 구비하고,
상기 틀 부재는, 상기 하면과 상기 발광면의 사이에 위치하는 하부 틀과, 상기 발광면보다도 상방에 위치하는
상부 틀을 포함하고,
상기 하부 틀의 높이는 상기 상부 틀의 높이보다도 항상 크게 되도록 형성되고,
상기 배선 기판으로부터 상기 사이드 뷰형 LED의 상단까지의 높이는, 상기 배선 기판으로부터 상기 도광판의 상
기 입광면의 상단까지의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 백라이트.
청구항 6
액정 표시 장치의 액정 패널에 광을 조사하기 위한 백라이트로서,
광원으로서의 사이드 뷰형 LED와,
상기 사이드 뷰형 LED로부터의 광이 입사되는 입광면을 갖고, 그 입사광을 면 형상 광으로 하여 출사하기 위한
도광판과,
상기 도광판의 배면측에 배치되며, 그 도광판의 배면으로부터 출사된 광을 반사하여 도광판으로 되돌리기 위한
반사 시트와,
상기 반사 시트의 배면측에 위치하고, 상기 사이드 뷰형 LED가 실장되는 배선 기판
을 포함하고,
상기 사이드 뷰형 LED는,
상기 사이드 뷰형 LED의 하면에 형성된, 상기 배선 기판과 땜납에 의해 접속 가능하게 하기 위한 전극부와,
광이 방출되는 발광면과,
상기 발광면을 덮는 틀 부재를 구비하고,
상기 틀 부재는, 상기 하면과 상기 발광면의 사이에 위치하는 하부 틀과, 상기 발광면보다도 상방에 위치하는
상부 틀을 포함하고,
상기 하부 틀의 높이는 상기 상부 틀의 높이보다도 항상 크게 되도록 형성되고,
상기 사이드 뷰형 LED의 상기 하부 틀의 높이는 0.3㎜~0.7㎜인 것을 특징으로 하는 백라이트.
청구항 7
제5항에 있어서,
상기 틀 부재는, 상기 사이드 뷰형 LED의 패키지를 구성하는 부재로서, 수지 또는 세라믹에 의해 구성되는 것을
특징으로 하는 백라이트.
청구항 8
제5항에 있어서,
상기 하부 틀의 치수를 h1, 상기 도광판의 입광면의 높이를 b1, 상기 도광판의 하면과 상기 배선 기판 사이의
간극을 b2로 하였을 때,
b1≥h1≥b2
의 조건을 만족시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트.
청구항 9
등록특허 10-1325289
- 5 -
제5항에 있어서,
상기 하부 틀의 치수를 h1, 상기 도광판의 입광면의 높이를 b1, 상기 반사 시트와 상기 도광판 사이의 갭을 g1,
상기 반사 시트의 두께를 t1로 하였을 때,
b1≥h1≥g1 t1
의 조건을 만족시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트.
청구항 10
제5항에 있어서,
상기 하부 틀의 치수를 h1, 상기 도광판의 입광면의 높이를 b1, 상기 땜납의 두께를 d1, 상기 도광판의 하면과
상기 배선 기판 사이의 간극을 b2로 하였을 때,
h1 d1≥b2
의 조건을 만족시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트.
청구항 11
제5항에 있어서,
상기 하부 틀의 치수를 h1, 상기 땜납의 두께를 d1, 상기 반사 시트와 상기 도광판 사이의 갭을 g1, 상기 반사
시트의 두께를 t1로 하였을 때,
h1 d1≥g1 t1
의 조건을 만족시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트.
청구항 12
삭제
청구항 13
삭제
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 LED를 백라이트로 한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 박형이며 휘도 불균일을 해소한 TV 등에[0001]
사용되는 비교적 대형의 액정 표시 장치에 관한 것이다.
배 경 기 술
액정 표시 장치는, 박형, 경량으로 할 수 있기 때문에 다양한 분야에 사용되고 있다. 액정은 스스로는 발광하[0002]
지 않으므로, 액정 표시 패널의 배면에 백라이트를 배치하고 있다. 텔레비전 등, 비교적 대화면의 액정 표시
장치에는, 백라이트로서 형광관이 사용되어 왔다. 그러나, 액정 표시 장치를 더욱 박형으로 하고자 하거나, 혹
은, 색의 표시 영역을 넓게 하고자 하는 등의 요청으로부터, LED(Light Emitting Diode)가 사용되기
시작하였다.
백라이트의 광원의 배치는, 액정 표시 패널의 바로 아래에 광원을 배치하는 직하형 방식과, 도광판의 사이드에[0003]
광원을 배치하는 사이드 라이트형 방식이 있지만, 비교적 대화면의 액정 표시 장치에서는, 화면의 밝기를 벌기
위해서 직하형의 광원이 많이 이용되어 왔다. 그러나, 직하형에서는, 백라이트의 두께를 작게 하는 것은 곤란
하다. 한편, 종래의 사이드 라이트형 방식에서는, 화면이 대형으로 되면, 휘도를 충분히 취할 수 없고, 도광판
자체가 두꺼워지게 되어, 백라이트를 얇게 할 수 없다고 하는 문제가 있다.
따라서, 백라이트 장치에서의 도광판을 복수의 블록으로 분할하고, 각 블록마다 LED를 배치하는 구성이 개발되[0004]
어 있다. 일본 특허 공개 평11-288611호 공보에는, 큰 발광 에리어를 갖는 면 형상 광원 장치로서 분할한 도광
등록특허 10-1325289
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판 블록을 탠덤 배치한 구성이 기재되어 있다. 일본 특허 공개 평11-288611호 공보에 의하면, 각 도광판 블록
마다 배치된 1차 광원으로서의 형광관을 양단과 중앙부에서의 휘도차를 감안하여, 1차 광원의 양단의 전극부에
의한 휘도 부족의 발생을 방지하기 위해서, 인접하는 도광판 블록의 중첩부는 절결을 갖는 설상(舌狀) 중첩부를
형성하는 것이 기재되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2004-265635호 공보에는, 탠덤 배치한 도광판 블록의 이음매에서의 휘도 불균일의 발생[0005]
을 방지하기 위해서, 도광판과 확산판의 사이에 아크릴판을 배치하는 구성이 기재되어 있다. 또한, 아크릴판을
사용하지 않는 경우에는, 도광판과 확산판과의 사이에 소정의 거리를 설정하는 구성이 기재되어 있다.
한편, 분할 도광판에는 각 블록마다 LED를 배치하는 것이 필요하다. LED는 통상 사용되고 있는 패키지의 상방[0006]
으로부터 광을 출사하는 톱 뷰 타입 외, 패키지의 측면으로부터 광을 출사하는 사이드 뷰형이 존재하고 있다.
액정 표시 장치에는 사이드 뷰형의 LED도 사용되기 시작하고 있다.
일본 특허 공개 제2005-317820호 공보에는, 사이드 뷰형 타입의 LED에서, 패키지 내에서의 LED 칩의 접속을 와[0007]
이어 본딩을 사용하지 않고, 도전성 접착재를 이용하여 행함으로써, LED 패키지의 사이즈를 작게 하는 구성이
기재되어 있다. 일본 특허 공개 제2008-198807호 공보에는, 사이드 뷰형의 LED에서, LED 패키지와 배선 기판
의 접속을 위해서 리드 프레임을 사용하고, 리드 프레임을 분기시키는 것 등에 의해 리드 프레임의 면적을 크게
하여, LED로부터의 방열 효율을 향상시키는 구성이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2003-234507호 공보에는, 사이드 뷰형의 LED를 땜납을 이용하여 탑재하는 경우, 땜납의 수축[0008]
에 의해 위치가 어긋나거나, 기울기가 생기거나 하는 것을 방지하기 위해서, 복수의 개소에서 땜납 접속하는 구
성이 기재되어 있다.
발명의 내용
해결하려는 과제
분할 도광판을 이용하여, 사이드 뷰형의 LED(30)를 사용한 경우, LED(30)와 분할 도광판의 입광면과의 위치 관[0009]
계에 의해 휘도 불균일이 생긴다. 도 10은 쐐기형의 분할 도광판(51)의 단부에 LED(30)를 배치한 경우의 모식
도이다. 분할 도광판(51)의 입사면(511)에 대한 LED(30)의 위치는, 도 10의 (a)에 도시한 x축 방향, y축 방향,
z축 방향 외에, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, LED(30)가 분할 도광판(51)의 입광면(511)에 대하여 α 방향,
β 방향, γ 방향으로 회전하는 경우가 있다.
이와 같은, LED(30)의 분할 도광판(51)에 대한 6개의 변동 요소 중，LED(30)의 x축 방향의 변동은 통상의 조립[0010]
정밀도의 범위에서는 휘도에 대해서는 큰 영향을 주지 않는다. 또한，LED(30)의 분할 도광판(51)의 입광면
(511)에 대한 회전 α 방향, β 방향, γ 방향으로 회전의 휘도에 대한 영향도 4도 이하이면 큰 영향을 주지 않
는다.
한편，LED(30)가, 도 10의 (a)에서의 z축 방향으로 변동하면, 휘도에 대하여 큰 영향이 생긴다. 도 11은[0011]
LED(30)의 출광면과 분할 도광판(51)의 입광면(511)과의 거리와 휘도와의 관계를 도시하는 도면이다. 도 11에
도시한 바와 같이, LED(30)의 출광면과 분할 도광판(51)의 입광면(511)이 0.3㎜ 떨어지면, 휘도는 90％ 정도로
까지 저하한다.
또한，LED(30)가 y축 방향으로 변동한 경우의, 휘도에 대한 영향은, LED(30)가 도 10의 (a)에서의 y축에서의 마[0012]
이너스 방향, 바꾸어 말하면, 분할 도광판(51)이 LED(30)에 대하여, 상측 방향으로 이동한 경우에 크다. 도 12
는, 횡축이 LED(30)의 분할 도광판(51)에 대한 하측 방향으로의 변동량, 바꾸어 말하면, 도광판 하단에 대한
LED(30)의 발광면 하단의 가라앉음량이고, 종축이 휘도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, LED(30)가 도 10의
(a)에서의 하측 방향으로 0.2㎜ 정도 변동하면, 휘도는 90％로 저하한다.
이와 같이, LED(30)와 분할 도광판(51)과의 상대 위치에 대해서는, 특히, LED(30)의 z축 방향으로의 변동, 및 y[0013]
축 방향으로의 변동에 주의할 필요가 있다. 즉, 휘도의 저하를 방지하기 위해서는, LED(30)가 분할 도광판(5
1)의 입광면(511)으로부터 떨어지지 않도록, 또한，LED(30)가 분할 도광판(51)에 대하여 하방으로 변동하지 않
도록 주의할 필요가 있다.
또한，LED(30)의, 분할 도광판(51)의 입광면(511)에 대한 위치의 변동의 영향은, 화면 휘도의 불균일에 대한 영[0014]
향도 생긴다. 화면 휘도의 불균일에 대해서는, 도 10의 (a)에서의 y 방향으로의 변동의 영향이 크다. 도
13은, LED(30)가 분할 도광판(51)에 대하여 하측 방향으로 변동한 경우의 휘도 불균일이다. 도 13은, 백 표시
등록특허 10-1325289
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를 한 경우의 도면이지만, 콘트라스트가 역전되어 있다. 즉, 톤이 진한 부분이 밝은 장소이다. 도 13에서, 화
면의 좌측에서, 톤이 연한 부분, 즉, 휘도가 작은 부분이 생겨 있다.
분할 도광판(51)을 사용하는 경우에는, 휘도 불균일은 화면의 주변에 생기기 쉽다. 분할 도광판(51)에서는, 중[0015]
앙 부근에서는 주위의 분할 도광판으로부터의 광이 누설되어 옴으로써, 휘도 불균일이 완화되지만, 화면 주변에
서는, 주위의 분할 도광판(51)으로부터의 영향이 한정되기 때문이다. 또한, 분할 도광판(51)에서는，LED 패키
지의 제약 등으로부터, 조립 여유도를 충분히 취하기 어렵다고 하는 문제도 있다. 본 발명은, 분할 도광판(5
1)을 사용한 경우에서, LED(30)가 분할 도광판(51)의 y축 방향으로 변동한 경우에도 휘도 불균일의 변화가 작은
액정 표시 장치 혹은 백라이트를 실현하는 것이다.
과제의 해결 수단
본 발명은 상기 문제를 극복하는 것이며, 액정 표시 장치에서의 구체적인 구성은 다음과 같다.[0016]
즉, 액정 표시 패널과 도광판과 사이드 뷰형 LED와 상기 도광판과 상기 사이드 뷰형 LED를 재치하는 배선 기판[0017]
을 갖는 액정 표시 장치로서, 상기 도광판은 복수의 분할 도광판에 의해 형성되고, 상기 분할 도광판은 상면이
평면이고, 이면은 상기 상면에 대하여 경사져 있고, 상기 분할 도광판에 대하여 상기 사이드 뷰형 LED가 배치되
는 제1 부분은 두껍고, 상기 제1 부분에 대향하는 제2 부분은 얇은 쐐기 형상이고, 상기 분할 도광판의 이면에
는 반사 시트가 배치되고, 상기 반사 시트는 상기 분할 도광판과 상기 배선 기판과의 사이에 협지됨으로써 지지
되고, 상기 제1 부분에는, 계단부가 형성되어 있고, 상기 계단부에는, 홀이 형성되고, 상기 홀에는, 상기 사이
드 뷰형 LED가 삽입되어 있고, 상기 사이드 뷰형 LED의 하면에는 도금면이 형성되고, 상기 사이드 뷰형 LED는
상기 도금면을 통하여 상기 배선 기판에 땜납에 의해 접속되고, 상기 사이드 뷰형 LED는 발광면과 하부 틀과 상
부 틀을 갖고, 상기 하부 틀의 높이는 상기 상부 틀의 높이보다도 크게 형성되고, 상기 사이드 뷰형 LED의 상기
발광면의 하단은 상기 도광판의 하단보다도 상측에 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치이다.
이상의 구성은, 액정 표시 패널을 제외하면, 백라이트로서의 독립된 구성으로 할 수 있다.[0018]
본 발명에 따르면, 사이드 뷰형 LED와 분할 도광판을 이용한 백라이트를 갖는 액정 표시 장치에서의 휘도 불균[0019]
일의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 사이드 뷰형 LED와 분할 도광판과의 조립 정밀도를 극
단적으로 향상시키지 않아도, 액정 표시 장치에서의 휘도 불균일을 방지할 수 있다. 또한, 사이드 뷰형 LED의
치수 공차를 종래와 마찬가지로 해도, 액정 표시 장치에서의 휘도 불균일을 방지할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명이 적용되는 액정 표시 장치의 분해 사시도.[0020]
도 2는 분할 도광판의 사시도.
도 3은 분할 도광판에 반사 시트를 조합하는 도면.
도 4는 본 발명이 적용되는 액정 표시 장치의 분해 단면도.
도 5는 도광판과 LED의 조합의 단면도.
도 6은 도광판과 LED의 조합의 상세 단면도.
도 7은 종래의 LED의 형상을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 의해 사용되는 LED의 형상을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명을 사용한 경우의 휘도 불균일의 예를 도시하는 도면.
도 10은 도광판과 LED의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 11은 도광판과 LED 간의 거리와 휘도의 관계를 나타내는 그래프.
도 12는 도광판과 LED의 수직 방향의 일 관계와 휘도의 관계를 나타내는 그래프.
도 13은 종래예에서의 휘도 불균일의 예를 도시하는 도면.
도 14는 본 실시예에 이용될 수 있는 도광판의 다른 예를 나타내는 도면.
도 15는 본 실시예에 이용될 수 있는 도광판의 다른 예를 나타내는 도면.
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발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명의 내용을 실시예를 이용하여 상세하게 설명한다.[0021]
[실시예 1][0022]
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 1에서, TFT나 화소 전극이 매트릭스 형상으로[0023]
배치된 표시 영역, 주사선, 영상 신호선 등이 형성된 TFT 기판(11)과 컬러 필터 등이 형성된 대향 기판(12)이
도시하지 않은 접착재를 개재하여 접착되어 있다. TFT 기판(11)과 대향 기판(12)과의 사이에는 도시하지 않은
액정이 협지되어 있다. TFT 기판(11)에는 단자 등이 형성되므로, 대향 전극(12)보다도 크게 만들어져 있다.
TFT 기판(11)의 하측에는 하부 편광판(14)이, 대향 기판(12)의 상측에는 상부 편광판(13)이 접착되어 있다.[0024]
TFT 기판(11), 대향 기판(12), 하부 편광판(14), 상부 편광판(13)이 접착된 상태의 것을 액정 표시 패널이라고
칭한다. 액정 표시 패널의 배면에는 백라이트가 배치되어 있다. 백라이트는 광원부와 다양한 광학 부품으로
형성되어 있다.
도 1에서, 광원부로서, 배선 기판(40) 상에 LED(30)가 배치되어 있다. LED(30)는 도광판 블록(53)에 대응하여[0025]
배치되어 있다. 도 1에서, 2개의 도광판이 소정의 간격을 두고 병치되어 있다. 화면이 큰 경우, 1매의 큰 도
광판을 제작하는 것보다는, 복수로 나눈 쪽이, 도광판 제조 코스트의 점 등에서 유리하기 때문이다. 도광판
(50)을 2개 사용한 경우, 각 도광판(50)이 열팽창하므로, 이것을 흡수하기 위해서, 2개의 도광판의 사이에는 소
정의 간격이 형성되어 있다.
도 1에서, 각 도광판(50)은 4개의 분할 도광판(53)으로 형성되어 있다. 도 2는 분할 도광판(51)의 사시도이다.[0026]
분할 도광판(51)은 홈(52)에 의해 4개의 도광판 블록(53)으로 나누어져 있다. 홈(52)에 의해 각 도광판 블록
(53)은 독립된 도광판으로서 기능할 수 있다. 홈의 형상의 예는 K-K 단면 대로이고, 단면 형상은 대략 V자형이
며, 깊이 dd는 0.5㎜ 정도이다.
도 2에서, 분할 도광판(51)은 쐐기 형상이지만, 입광면으로 되는 두께가 큰 부분에는 계단부(55)가 형성되고,[0027]
이 계단부(55)에 다른 분할 도광판의 두께가 작은 부분이 겹치게 된다. 분할 도광판(51)의 계단부에는 LED용
홀(54)이 형성되어 있다. LED용 홀(54)에 배선 기판에 배치되어 있는 LED가 삽입되게 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 분할 도광판(51)의 이면측에는, 반사 시트(60)가 배치된다. 본 실시예에서는, 반사[0028]
시트(60)는, 배선 기판과 분할 도광판 혹은 분할 도광판과 다른 분할 도광판에 의해 협지된다.
도 1로 되돌아가서, 직사각형의 분할 도광판(51)을 4개 조합하여 1개의 도광판(50)이 형성되어 있다. 그리고,[0029]
2개의 도광판(50)이 소정의 간격을 두고 병치되어 있다. 도광판(50) 상에는 3매의 확산 시트(15)가 배치되어
있다. 각 확산 시트(15)는 약 60㎛ 정도로 얇으므로, 3매의 확산 시트(15)는 실제로는, 도광판(50) 상에 재치
된다. 확산 시트(15)의 표면에는 미세한 요철이 형성되어 있고, 이것이, 도광판(50)으로부터의 광을 확산시킨
다. 또한, 표면의 미세한 요철은 일종의 프리즘의 역할을 갖고, 확산 시트(15)에 대하여 비스듬히 입사한 광을
액정 표시 패널의 방향으로 향하게 하는 기능도 갖는다.
확산 시트(15)가 3매라고 하는 것은 예이며, 필요에 따라서 1매이어도 2매이어도 되고, 3매보다도 많아도 된다.[0030]
또한, 확산 시트(15) 외에, 필요하면 프리즘 시트를 배치해도 된다. 프리즘 시트는 경사 방향으로부터 입사하
는 백라이트로부터의 광을 액정 표시 패널의 방향으로 향하게 하여, 화면의 휘도를 향상시키는 기능을 갖는다.
또한, 도 1의 예에서는, 확산 시트(15)가 직접 도광판(50) 상에 재치되는 구성이지만, 경우에 따라서는, 도광판
(50) 상에 확산판을 배치하고, 확산판 상에 확산 시트(15)가 재치되는 경우도 있을 수 있다.
도 1에서, 최상층의 확산 시트(15) 상에는 액정 표시 패널이 배치되지만, 조립한 후도, 액정 표시 패널과 확산[0031]
시트와의 사이에는, 예를 들면, 50㎛ 정도의 간격이 두어진다. 확산 시트(15)와 하부 편광판(14)이 스쳐서 흠
이 생기는 것을 방지하기 위해서이다.
도 4는 도 1에 도시한 액정 표시 장치의 단면 A-A 방향의 분해 단면도이다. 도 4에서, 액정 표시 패널(10) 및[0032]
3매의 확산 시트(15)는 도 1에서 설명한 대로이다. 도 4에서, 확산 시트(15)의 하측에 분할 도광판(50)이 배치
되어 있다. 도광판(50)은 4개의 분할 도광판(51)으로 형성되어 있다. 도 1에서 설명한 바와 같이, 각 분할 도
광판(51)은 4개의 도광판 블록(53)을 더 포함하고 있다.
각 분할 도광판(51)의 단면은 쐐기 형상이고, 두꺼운 부분과 얇은 부분을 갖고, 두꺼운 부분은 3㎜ 정도, 얇은[0033]
부분은 1㎜보다 약간 작다. 분할 도광판(51)의 얇은 부분은, 앞에 배치되어 있는 분할 도광판(51)의 두꺼운 부
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분에 형성된 계단부에 들어가 있으므로, 개관은 1매의 도광판처럼 보인다.
분할 도광판(51)의 계단부(55)에는 LED용 홀(54)이 형성되고, 이 LED용 홀(54)에 배선 기판(40)에 배치된[0034]
LED(30)가 삽입된다. LED(30)는 사이드 뷰형 LED이다. 분할 도광판(51)의 LED용 홀(54)에 삽입된 LED(30)로
부터의 광은, 도광판(50)에 의해 면 형상 광으로 되고, 그리고 도광판(50) 내에서, 액정 표시 패널(10)측으로
방향을 바꾸어 출사한다.
도 5는 분할 도광판(51)과 사이드 뷰형 LED(30)의 관계를 도시하는 단면도이다. 도 5에서, LED(30)는 분할 도[0035]
광판(51)의 계단부(55)에 형성된 LED용 홀(54)에 삽입되어 있다. LED(30)는 도시하지 않은 배선 기판에 배치되
어 있다. 분할 도광판(51)의 하측에는, 반사 시트(60)가 배치되어 있다. 반사 시트(60)는 다른 분할 도광판
(51)의 계단부(55)와 도시하지 않은 배선 기판과의 사이에 협지되어 있다.
도 6은 분할 도광판(51)과 LED(30)와의 관계를 도시하는 상세도이다. 도 6에서, 분할 도광판(51)의 계단부(5[0036]
5)에 형성된 LED용 홀(54)에 LED(30)가 삽입되어 있고, LED(30)는 배선 기판(40)에 배치되어 있다. 분할 도광
판(51)과 배선 기판(40)은 양면 접착 테이프(70)에 의해 접착하고 있다.
분할 도광판(51)의 하면에는, 반사 시트(60)가 배치되어 있다. 반사 시트(60)는 분할 도광판(51)에 접착하고[0037]
있는 것이 아니라, 배선 기판(40) 및 도시하지 않은 다른 도광판의 계단부와의 사이에 협지되어 있다. 따라서,
반사 시트(60)와 분할 도광판(51)과의 사이에는 갭 g1이 존재하고 있다. 이 갭 g1은 0.1㎜ 정도이다. 반사 시
트(60)의 두께 t1은 0.19㎜이므로, 분할 도광판(51)의 하면과 배선 기판(40)과의 사이에는 0.29㎜ 정도의 간격
b2가 존재하고 있다. 분할 도광판(51)의 입광면(511)의 높이 b1은 1.8㎜, 계단부의 깊이 b3은 1㎜ 정도이다.
도 6에서, LED용 홀(54)에 삽입되어 있는 LED(30)는, LED(30)의 하면에 형성된 전극부인 도금면에서 배선 기판[0038]
(40)과 땜납(35)에 의해 접속하고 있다. 땜납(35)의 두께 d1은 0.05㎜ 정도이다. 또한, 배선 기판(40)은
LED(30) 등과의 접속부 이외는 절연물인 레지스트에 의해 덮여져 있지만, 도 6에 도시한 치수는, 배선 기판의
레지스트의 표면을 기준으로 하고 있다.
LED(30)의, 광을 방출하는 면인 발광면(31)의 상측에는 상부 틀(33), 하측에는 하부 틀(32)이 존재하고 있다.[0039]
본 실시예의 특징은, LED(30)의 하부 틀(32)이 LED의 상부 틀(33)보다도 항상 큰 것이다. 즉, 본 실시예에 따
른 LED(30)는, LED(30)의 발광면(31) 주위가, LED 패키지를 구성하는 틀 부재(36)에 의해 둘러싸여져 혹은 덮여
져 있고, 이 틀 부재(36)는 상부 틀(33) 및 하부 틀(32)을 포함하고, 그리고 하부 틀(32)의 높이 방향의 치수
(LED(30)의 하면과 직교하는 방향의 치수)를 상부 틀(33)의 그것보다도 크게 한 것을 특징으로 하고 있다. 상
기 LED 패키지를 구성하는 틀 부재(36)는, 예를 들면 수지 혹은 세라믹에 의해 형성되어 있다. 또한,
여기서는, 하부 틀(32)은, LED(30)를 그 발광면(31)측으로부터 보았을 때에, 하면에 형성된 전극부로서의 도금
면과 발광면(31) 하단과의 사이에 위치하는 틀 부재이며, 상부 틀(33)은, 발광면(31) 상단으로부터 상방(도금면
과 반대측의 방향)에 위치하는 틀 부재인 것으로 한다.
이에 의해 LED(30)의 발광면(31)은, 분할 도광판(51)의 입광면(511)과 항상 안정적으로 대향할 수 있다. 즉,[0040]
LED(30)의 발광면(31)의 하단이, 분할 도광판(51)의 입광면(511)의 하단보다도 낮아지면, 도 13에 도시한 바와
같은 휘도 불균일이 발생한다. 본 실시예에서는, LED(30)의 발광면(31)은 항상 분할 도광판(51)의 입광면(51
1)의 하단보다도 항상 상측에 존재하므로, 도 13에 도시한 바와 같은 휘도 불균일, 특히 화면 좌측에서의 불균
일은 생기지 않는다. 도 9는 본 실시예에 따른 휘도 분포이다. 도 9도 도 13에서 설명한 것과 마찬가지로, 톤
이 진한 부분이 휘도가 큰 부분이다. 도 9와 도 13의 휘도 분포를 비교하면, 본 발명의 구성에 의해, 도 13에
도시한 바와 같은 휘도 불균일, 특히 화면 좌측의 휘도 불균일은 해소되어 있는 것을 알 수 있다.
도 7은 종래 사용되었던 사이드 뷰형 LED의 형상을 도시하는 도면으로, 도 7의 (a)는 정면도, 도 7의 (b)는 측[0041]
면도이다. 도 7에서, LED(30)의 하면에 전극부로서의 도금면(34)이 형성되어 있어, 배선 기판(40)과의 땜납 접
속을 가능하게 하고 있다. 도 7에서, LED(30)의 발광면(31)은, 그 주위가 틀 부재(36)로 둘러싸여져 있다. 상
부 틀(33)과 하부 틀(32)은 동일한 치수로 되어 있다. 상부 틀(33)과 하부 틀(32)을 동일한 치수로 한 쪽이,
LED 패키지의 재료 수율이 좋고, 또한, 제품의 관리가 용이하기 때문이다.
이에 대하여, 본 실시예에서는, LED(30)의 발광면(31)의 주위를 둘러싸는 수지 또는 세라믹으로 구성된 틀 부재[0042]
(36)의, 상부 틀(33)과 하부 틀(32)을 억지로 언밸런스하게 하고 있다. 도 8은 본 발명에서 사용되는 사이드
뷰형 LED(30)의 형상을 도시하는 도면으로, 도 8의 (a)는 정면도, 도 8의 (b)는 측면도이다. 도 8에서,
LED(30)의 하면에 전극부로서의 도금면(34)이 형성되어 있어, 배선 기판(40)과의 땜납 접속을 가능하게 하고 있
다. 도 8에서, 하부 틀의 치수 h1 쪽이 상부 틀의 치수 h2보다도 항상 크게 되어 있다. 즉, 본 실시 형태에
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따른 LED(30)는, LED(30)의 발광면의 중심에 위치하는 광축이, 그 LED(30)의 높이(배선 기판(40)과 접속되는 하
면과 직교하는 방향의 치수)의 절반으로 되는 중심선(도 8에서는 파선으로 도시)보다도, 상방, 즉 하면과 반대
측의 방향에 위치하도록 발광면이 구성되어 있다. 바꾸어 말하면, LED(30)의 광축이 중심선보다도 상방으로 시
프트 혹은 어긋나 있다.
도 8의 하부 틀(32)의 높이 h1은 예를 들면, 0.3㎜, 상부 틀(33)의 높이 h2는 예를 들면, 0.2㎜이다. 패키지의[0043]
치수에는 제조에 의해 변동이 생기지만, 제조 변동을 고려한 경우라도, 하부 틀(32)의 높이 h1이 상부 틀(33)의
높이 h2보다도 항상 크다. 또한, 하부 틀(32)의 치수는, 도금면(34)의 하면으로부터의 치수이다. 또한, 하부
틀(32)의 높이 h1의 치수를 0.3㎜ 이상으로 함으로써, LED(30)의 발광면(31)의 하단은, 분할 도광판(51)의 입광
면(511)의 하단보다도 항상 상측에 배치할 수 있다. 상기 하부 틀(32)의 높이 h1은 0.3㎜로 하였지만, 0.5∼
0.7㎜ 정도로 해도 된다. 즉, 하부 틀(32)의 높이 h1은 0.3∼0.7㎜의 범위이면 된다. 그러나, 하부 틀(32)의
높이 h1은, 이에 한정되는 것이 아니라, 도 6에 도시된 구성으로부터 명백해지는 바와 같이, 다음의 조건 1 또
는 조건 2 중 어느 하나를 만족시키도록 구성하면 된다.
(조건 1) h1 d1≥b2(또는 g1 t1)[0044]
(조건 2) b1≥h1≥b2(또는 g1 t1)[0045]
즉, 본 실시예에 따른 하부 틀(32)의 높이 h1은, 적어도 반사 시트(60)와 분할 도광판(51)과의 사이의 갭 g1과[0046]
반사 시트(60)의 높이 t1과의 합계로부터 땜납(35)의 두께 d1을 뺀 치수 이상이며, 또한 분할 도광판(51)의 입
광면(511)의 높이 b1 이하로 하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, LED(30)로부터의 광을 양호하게 분할 도광판
(51)의 입광면(511)에 입사시킬 수 있다.
LED 발광면(31)의 하단을, 분할 도광판(51)의 입광면(511)의 하단보다도 상측에 배치시키는 방법은 다양하게 존[0047]
재한다. 예를 들면, 분할 도광판(51)을 배선 기판(40)에 접착하고 있는 양면 접착 테이프(70)의 두께를 작게
하는 것이다. 그러나, 양면 접착 테이프(70)의 두께를 작게 하면 분할 도광판(51)과 배선 기판(40)과의 접착력
을 저하시키게 되어, 신뢰성의 문제가 생긴다.
LED 발광면(31)의 하단을, 분할 도광판의 입광면의 하단보다도 상측에 배치하는 다른 방법은, LED(30)와 배선[0048]
기판(40)을 접속하는 땜납(35)의 두께 d1을 크게 하는 것이다. 그러나, 땜납(35)의 두께 d1을 크게 하면, 땜납
접속 후의 LED의 위치의 설정이 부정확해진다. 즉, LED(30)의 기울기 등이 커지게 되어, 이것이 휘도 불균일
발생의 원인으로 된다.
또한，LED(30)를 배선 기판(40)에 접속하기 위해서, 리드 프레임을 사용하면, 리드 프레임의 두께만큼, 접속 후[0049]
의 LED(30)의 발광면(31)의 위치를 상측으로 올릴 수 있다. 그러나，이 경우에는, 리드 프레임을 가진 LED를
도광판에 형성된 LED용 홀 내에 삽입할 필요가 있어, LED 용 홀의 치수를 크게 해야만 한다.
한편, 본 발명에 따른 LED를 이용하면, 이상과 같은 문제점은 생기지 않는다. 이와 같이, 본 발명에 따르면,[0050]
분할 도광판(51)을 이용한 백라이트 및 액정 표시 장치에서, 신뢰성을 저하시키지 않고, 또한，LED(30)의 배치
정밀도를 저감 시키지 않고, 휘도 불균일을 경감할 수 있다.
상기 실시 형태의 설명에서는, 도광판은, 그 두께가 LED로부터의 광 출사 방향에 따라서 얇아지도록 하는, 단면[0051]
이 쐐기 형상인 것을 것을 예로 들어 설명하였지만, 예를 들면 도 14, 도 15에 도시된 바와 같이, 두께가 거의
일정한 도광판(58)을 이용해도 된다. 도 14는 도광판(58)의, 광 출사면(지면 상측의 면)에 직교하고 LED(30)의
광 출사 방향(도 14, 도 15에서 화살표로 도시)과 평행한 단면, 즉 도 15의 Y-Y' 단면도이고, 도 15는 도광판
(58)을 광 출사면으로부터 본 도면이다. 도시된 바와 같이, 두께가 거의 일정한 도광판(58)을 이용하는 경우에
는, 도광판(58)의 배면측에 구멍 혹은 홈(141)을 복수 형성하고, 이 구멍 혹은 홈(141)의 각각에 사이드뷰형의
LED(30)를 복수개 배치한다. 이 사이드뷰형의 LED(30)는, 도 6, 도 8 등에 도시된 본 실시예에 따른 사이드뷰
형의 LED이다. 반사 시트(60)에는 LED(30)와 대응하는 위치에 구멍이 형성되어 있고, 이 구멍에 반사 시트(6
0)의 배면측으로부터 LED(30)를 삽입하여 홈(141)에 노출시킨다. LED(30)는 배선 기판(414)에 실장되어 있고,
이 배선 기판(414)과 도광판(58)의 배면 사이에 반사 시트(60)를 샌드위치하도록 유지하고 있다. 배선 기판
(414), 반사 시트(60) 및 도광판(58)에, 예를 들면 도시하지 않은 수지로 구성된 가늘고 긴 핀 등을 삽입하여
이들을 연결하도록 해도 된다.
이와 같이, 도 14 및 도 15에 도시된 구성의 도광판이라도 본 실시예를 적용할 수 있다. 이 경우, 사이드뷰형[0052]
의 LED(30)의 높이는 구멍 혹은 홈(141)의 높이미만으로 된다. 또한 도시하지 않지만, 도광판(58)의 광 출사면
의 구멍 혹은 홈(141)과 대응하는 위치에, LED(30)로부터 상방을 향하는 광을 감광하기 위한 예를 들면 착색된
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필름 등으로 구성된 감광 부재를 설치하여도 된다. 이에 의해, 광 출사면측으로부터 시인되는 LED 또는 홈
(141)에 대응한 형상의 광 스폿의 밝기를 저감할 수 있다.
도면
도면1
도면2
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도면5
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