액정표시장치모듈 document_id A220623010082

본 발명은 액정패널(liquid crystal panel)과 백라이트(back light)를 포함하는 액정표시장치모듈(liquid crystal display module)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 백라이트의 광원으로 LED(Light Emitting Diode)를 이용하며, 특히 LED의 온도상승에 대한 방열(放熱) 효율이 크게 향상된 액정표시장치모듈에 관한 것이다. 근래의 본격적인 정보화 시대에 발맞추어 각종 전기적 신호에 의한 화상을 표시하는 디스플레이(display) 분야 역시 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화의 장점을 지닌 여러 가지 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)가 소개되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다. 이들 평판표시장치의 몇 가지 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display device : ELD), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED) 등을 들 수 있는데, 이중에서 액정표시장치는 현재 노트북, 모니터, TV 등의 분야에서 가장 활발하게 활용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 액정 고유물성인 광학적 이방성(optical anisotropy)을 응용한 화상구현원리를 나타내는바, 주지된 내용으로서, 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성을 띤다. 이에 통상적인 액정표시장치는 서로 마주보는 면에 투명 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 기판 사이로 액정층을 개재하여 대면 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수적인 구성요소로 하며, 이는 두 전계생성전극 사이의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절해서 투과율 차이를 구현한다. 하지만 액정패널은 자체 발광요소를 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 외부로 발현시키기 위한 별도의 조광수단을 요구하며, 이를 위해 액정패널 배면으로는 광원(light source)을 갖춘 백라이트(back light)가 마련된다. 이때 일반적인 백라이트는 빛을 발하는 광원의 위치에 따라 측광형(side type)과 직하형(direct type)으로 구분되며, 전자의 측광형은 액정패널에 대해 이의 후방 적어도 일 측면으로부터 출사된 광원의 빛을 별도의 도광판(Light Guide Panel : LGP)으로 굴절시켜 액정패널로 진입시키는 반면, 후자의 직하형은 액정패널 배면으로 복수의 광원을 직접 대면 배치시켜 빛을 공급한다. 한편, 전통적인 백라이트의 광원으로는 통상 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)나 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL)가 사용되었지만, 최근 유독성 수은(Ag)을 사용하지 않으면서도 색 재현성과 휘도 향상의 효과를 얻고자 LED(Light Emitting Diode)를 활용하는 기술이 소개되었고, 이와 같이 LED를 광원으로 이용하는 백라이트를 특히 LED 백라이트라 한다. 이에 첨부된 도 1은 일반적인 LED 백라이트(20)를 이용한 측광형 액정표시장치의 단면도로서, 통상 액정패널(10)과 LED 백라이트(20)는 각종 기계적 요소에 의해 일체로 모듈화 되어 충격으로부터의 보호와 광 손실의 최소화를 꾀하는바, 이하, 액정표시장치모듈(liquid crystal display module)이라 총칭하면, 이는 보이는 바와 같이 상하로 포개어진 액정패널(10)과 LED 백라이트(20)를 포함하고, 사각의 서포트메인(40)이 이들의 가장자리를 함께 둘러싼 상태로 LED 백라이트(20)의 배면을 덮는 커버버툼(50) 그리고 액정패널(10)의 전면 가장자리를 둘러싸는 탑커버(60)가 서포트메인(40)을 매개로 서로 결합되어 일체화된다. 이때 액정패널(10)은 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(2,4)으로 이루어지고, LED 백라이트(20)는 커버버툼(50)의 내면으로 개재된 반사시트(22)와 이의 상부에 안착된 도광판(24) 그리고 상기 도광판(24)과 액정패널(10) 사이로 삽입된 복수 매의 광학시트(26)를 포함하며, 이중 도광판(24)의 일 측면(25)을 따라서는 PCB(Printed Circuit Board : 32) 상에 탑재된 복수개의 LED(30)가 배열된다. 따라서 LED(30) 각각으로부터 출사된 빛은 도광판(24)의 일 측면(25)으로 입사된 후 그 내부에서 액정패널(10)을 향해 굴절되며, 반사시트(22)에 의해 반사된 빛과 함께 광학시트(26)를 통과하는 동안 보다 균일한 고품위의 면 광원으로 가공되어 액정패널(10)로 공급된다. 이러한 액정표시장치모듈의 일부로서, 도 1의 원내부분에 대한 확대단면도인 도 2를 함께 참조하여 해당 부분을 보다 상세하게 살펴본다. 도면에 나타난 것처럼, 일반적인 액정표시장치모듈의 도광판(24) 일 측면을 따라서는 복수개의 LED(30)가 배열되는데, 이들은 통상 R(red), G(green), B(blue) 컬러광을 각각 발하는 적어도 하나씩의 RGB LED(30)이며, 상기 RGB LED(30)를 일정규칙에 따라 배열한 후 한꺼번에 점등시킴으로써 RGB의 색혼입(color mixing)에 의해 백색광을 구현한다. 이때 소비전력 감소와 회로설계면적 축소 등의 효과를 얻고자 복수개의 LED(30)는 수 개씩 단위 지어져 PCB(32) 상에 어레이(array)를 이루도록 탑재된다. 그리고 이러한 PCB(32)는 접착 등의 방법으로 위치가 고정되어 복수개의 LED(30) 그리고 도광판(24) 일 측면(25) 사이의 대면 상태가 유지되도록 하는바, 이를 위해 서포트메인(40)으로부터는 도광판(24) 일 측면(25)과 마주보는 수직면(42)이 제공되고, 여기에 양면 테이프(62) 등으로 PCB(32)가 부착 및 고정된다. 아울러 일반적인 액정표시장치모듈에는 LED(30)의 구동 및 제어를 위한 별도의 백라이트구동회로(70)가 제공되고, 이는 통상 실장면적의 최소화를 위해 커버버툼(50)의 외면으로 밀착된다. 따라서 LED(30)가 탑재된 PCB(32)와 백라이트구동회로(70)를 전기적으로 접속시키기 위한 별도의 커넥팅라인(72)이 필요하며, 이는 PCB(32)로부터 서포트메인(40) 내지는 커버버툼(50)을 관통해서 외부로 인출되어 백라이트구동회로(70)에 접속된다. 한편, 일반적인 LED(30)는 사용시간에 따라 내부온도가 급격히 상승되고, 이러한 온도상승은 휘도변화를 수반하는 특징을 보인다. 즉, 첨부된 도 3은 일반적인 LED의 내부온도와 휘도의 상관관계를 나타낸 그래프로서, LED의 내부온도가 증가할수록 출력 휘도가 낮아지는 것을 확인할 수 있으며, 일례로 녹색 LED의 경우에 내부온도가 80℃ 이상이 되면 휘도는 상온 25° 대비 80% 이하로 저하되고, 120℃ 이상이 되면 더 이상 빛을 발하지 못한다. 따라서 LED를 백라이트의 광원으로 사용할 경우에 가장 중요시되어야 할 사항 중 하나는 LED의 온도상승에 따른 방열(放熱) 설계로서, 특히 하나의 PCB 상에 다수의 LED가 어레이로 탑재될 경우에 LED의 온도상승 및 휘도 저하 현상은 더욱 심각하게 나타난다. 하지만 일반적인 액정표시장치모듈은 LED로부터 발생된 고온의 열을 외부로 신속하게 방출시킬 수 있는 구체적인 방도가 마련되지 못한 관계로 사용 중에 LED의 온도가 점차 상승하게 되며, 이에 따른 휘도 변화는 결국 화질을 저하시키는 원인으로 작용한다. 이에 비록 도 2에서 살펴본 바와 같이 PCB(32)를 고정시키기 위한 양면테이프(62)를 열전도성 재질로 선택해서 전도(傳導)에 의한 방열을 꾀하고 있지만 그 효과는 미미하며, 열전도성 양면테이프(62)로 인한 재료비 상승과 함께 이의 부착을 위한 추가적인 노력이 요구된다. 아울러 또 다른 문제점으로써 액정표시장치모듈 내부의 PCB(32)와 그 외부의 백라이트구동회로(70)를 접속시키기 위해 커버버툼(50)의 외면으로 노출된 커넥팅라인(72)이 운반 및 사용도중 절단 내지는 탈착되는 현상이 종종 발생되며, 액정표시장치모듈 내부에서 외부로 커넥팅라인(72)을 인출시키기 위해 커버버툼(50) 내지는 서포트메인(40)에 관통홀을 가공하는 등의 별도의 설계노력을 요구한다.