백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치모듈{LCD module including Backlight unit}

도 1은 종래의 직하형 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 액정표시장치모듈의 배면구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치모듈의 커버버텀 내측으로 실장되는 밸런스PCB 및 형광램프의 형태를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치모듈의 밸런스PCB의 일부분을 확대한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 액정패널 115 : 게이트, 데이터 인쇄회로기판

120 : 백라이트 유닛 130 : 서포트메인

150 : 커버버텀 170 : 인버터부

180 : 커버쉴드

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 백라이트 램프를 구비하는 직하형 액정표시장치에 있어서, 다수의 형광램프와, 상기 다수의 형광램프를 병렬연결하는 캐패시터를 구비하는 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치모듈에 관한 것이다.

최근, 액정표시장치는 박막화 및 경량화에 유리하고, 저소비 전력과 저동작 전압의 이점이 있어서, 많은 연구가 진행되고 있다.

액정표시장치의 화상구현원리는 액정물질의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 이방성과 전계내에 놓일 경우, 그 크기에 따라 분자배열의 방향이 변화되는 분극성질을 띤다. 이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면으로 각각 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 투명절연기판으로 이루어진 액정패널을 필수 구성요소로 하며, 각 전계생성전극 사이의 전계변화를 통해서 액정분자의 배열방향을 인위적으로 조절하고, 이때 변화되는 빛의 투과율을 이용하여 여러 가지 화상을 표시한다.

상기 액정패널은 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자이므로 별도의 광원을 필요로 하기 때문에, 액정패널의 배면으로 구비되는 백라이트 유닛을 통해 빛을 공급 받아 식별가능한 휘도의 화상을 구현한다. 이러한 백라이트 유닛에 포함되는 형광램프의 배열방법에 따라 액정패널에 대해 그 후방의 일측 가장자리로 배치된 형광램프의 빛을 도광판으로 굴절시켜서 액정패널 전면으로 진입시키는 측광형(side light type) 또는 액정패널 배면에 복수개의 형광램프를 배열하여 액정패널 전면에 걸쳐 직접적으로 빛을 공급하는 직하형(direct type)으로 구분될 수 있다.

상기 측광형은 하나 또는 한 쌍의 램프가 도광판의 일측부와, 두개 또는 두 쌍의 램프가 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 상기 직하형은 수개의 램프가 도광판의 하부에 배치된 구조로, 상기 측광형은 제작이 용이한 이점을 갖는 반면, 상기 직하형은 빛의 균일도가 높은 것과 관련하여 대형 액정표시장치에 상대적으로 유리한 이점을 갖는다.

여기서, 상기의 직하형 액정표시장치의 백라이트 유닛은, 광을 기판 전면에 직접 조사하므로 도광판이 필요하지 않으며, 다수개의 백라이트 램프이용이 가능하여 광 이용율이 높고, 취급이 간단하며, 표시면의 크기에 제한이 없기 때문에 20인치 이상의 대화면 액정표시장치에 사용되고 있다.

도 1은 종래의 직하형 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정패널(10)과, 백라이트 유닛(20)과, 서포트메인(30)과, 탑 케이스(40)와, 커버버텀(50)과, 인버터부(70)와, 커버쉴드(80)를 포함한다.

액정패널(10)은 소정거리 이격되고, 서로 마주보는 상부 및 하부 기판사이에 주입된 액정층을 포함하여 구성된다. 도시하지는 않았지만, 상기 하부기판에는 스 위칭 소자인 박막트랜지스터가 위치하고, 이 박막트랜지스터의 턴-온/오프 구동에 의해 영상의 계조를 표시한다. 또한, 상부기판에는 컬러필터가 위치하여 R,G,B 삼원색을 조합하고, 이를 통해 자연색에 가까운 영상을 표시하게 된다.

또한, 액정패널(10)은 주사신호 및 영상신호를 상기 액정패널(10)의 하부기판에 공급하는 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(15)을 구비한다.

액정패널(10)의 배면으로 위치하여 빛을 공급하는 백라이트 유닛(20)은 다수의 형광램프(24)가 사용되는 직하형으로서, 형광램프(24)의 하부에는 반사시트(22)가 위치하고, 양 측단으로는 서포트사이드(33)가 형광램프(24)를 지지하며, 상부에는 다수의 광학시트(26)가 적층되어 위치한다.

보다 상세하게는, 형광램프(24)의 양 측단은 램프홀더(32)에 끼워지고, 램프홀더(32)는 서포트사이드(33)의 개구부에 삽입되며, 서포트사이드(33)는 커버버텀(50)의 양 측단과 결합되어, 상기 형광램프(24)를 지지/고정하게 된다.

또한, 형광램프(24)는 일 끝단에는 외부전원과 연결되는 와이어가 연결되고, 상기 와이어는 상기 커버버텀(50) 배면으로 연장되어, 인버터부(70)의 커넥터(38)와 연결된다.

액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 서포트메인(30)에 안착되며, 서포트메인(30)은 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)의 유동을 방지하고 지지하게 된다.

탑 케이스(40)는 액정패널(10)의 가장자리 상부와 서포트메인(30)의 측면을 덮어 액정패널(10)의 가장 자리와 서포트메인(30)의 측면을 지지하고 보호하게 된다.

커버버텀(50)은 서포트메인(30)의 하부를 덮어 상술한 액정표시장치모듈 구성요소의 하부를 보호하게 된다. 이러한 커버버텀(50)은 서포트메인(30)과, 탑 케이스(40)와 체결수단(미도시)을 통해 체결되어 모듈화 된다.

또한, 커버버텀(50)의 하부에는 형광램프(24)에 전원을 공급하는 인버터부(70)가 위치한다. 이러한 인버터부(70)는 다수개의 인버터(60)와, 형광램프(24)의 연결수단인 커넥터(38)와, 이를 실장하는 인버터PCB(35)로 구성된다.

또한, 인버터부(70)는 커버쉴드(80)에 의하여 덮여진다. 이에 따라, 커버버텀(50)과 커버쉴드(80)는 인버터부(70)를 감싸게 되어 외부의 충격으로부터 인버터부(70)를 보호하게 되며, 부가적으로 커버버텀(50)과 커버쉴드(80)는 금속물질로 이루어져 인버터부(70)로부터 발생하는 전자파를 차폐하는 기능을 하게 된다.

상술한 바와 같이, 인버터부(70)는 인버터(60)를 포함하며, 이는 일반적으로 형광램프(24)의 램프수와 동일하거나 보다 많은 개수가 필요하다. 이러한 인버터(60)는 인버터PCB(35)상에서 커버쉴드(80)방향으로(즉, 배면으로) 실장되고, 인버터PCB(35)는 커버쉴드(80)와 함께 동일 체결수단으로 결합된다.

이러한 인버터부(70)는 외부의 전원공급부로부터 공급되는 직류파형의 저전압을 교류파형의 고전압으로 변환하여 램프(24)에 인가하게 된다.

도 2는 도 1의 액정표시장치모듈의 배면구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 다수의 형광램프(도 1의 24)는, 일 끝단에 구성된 전극과 연결된 와이어(36)를 통해 상기 교류파형의 전원을 공급받아 발광하게 되며, 도면에서는 상기 형광램프(도 1의 24)의 양 끝단에 인버터부가 구성된 하이-하이(high- high) 방식의 예를 도시하였다.

이러한 하이-하이 방식에서 형광램프(도 1 의 24)는, 적어도 두개가 한 쌍으로 구비되어, 일 끝단이 소켓커넥터(38a)와 연결되어 있는 와이어(36)를 통해 인버터(60)와 전기적으로 연결된다.

상술한 바와 같이, 형광램프(도 1 의 24)를 구동하기 위해서는 교류파형의 고전압을 필요로 하기 때문에, 직류전압을 고전압의 교류로 변환해주는 인버터(60)가 필수적으로 구비되어야 하며, 인버터(60)는 많은 열을 발생하기 때문에, 가능한 열을 방출하기 쉬운 곳에 배치되게 된다.

이에 따라, 모듈화된 액정표시장치의 외곽, 일반적으로 커버버텀(50)의 배면으로 상기 인버터(60)가 실장되는 인버터PCB(35)를 별도로 구비하고, 인버터PCB(35)상에는 소켓커넥터(38a)와 연결되기 위한 플러그커넥터(38b)가 구성되어, 이 둘이 접속을 통해 형광램프(도 1 의 24)와 전기적으로 연결되게 된다.

여기서, 상기 형광램프(도 1 의 24)로는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)등이 사용될 수 있는데, CCFL을 사용한 직하형 백라이트 유닛은 하나의 인버터를 이용하여 다수의 CCFL을 병렬구동할 경우, CCFL의 방전특성에 의해 다수의 램프 중 일부만이 구동되는 문제점이 있다.

보다 상세하게는, CCFL은 방전되기 전에는 무한대의 저항값을 가지는 반면에 방전된 후에는 유리관 내부에 발생되는 도체의 플라즈마로 인하여 작은 저항값을 가지게 된다. 이에 따라, 초기보다 저항값이 감소하여 관전류의 양이 증가하는 특 성이 있다.

이로 인해, 다수의 CCFL을 병렬구동할 경우, 초기방전 이후에는 저항값이 작은 램프쪽으로 전류가 흐르게 되어, 나머지 램프는 구동되지 않는 현상이 발생하게 된다.

따라서, CCFL이 적용된 직하형 백라이트 유닛은 램프수 만큼의 인버터(60)를 구비하거나, 아니면, 별도의 병렬구동수단을 구비하여야 하며, 도시한 바와 같이, 인버터(60) 및 플러그커낵터(38b) 사이에 병렬구동수단인 캐패시터(39)를 구비하여야 한다.

이로 인해, 인버터PCB(35)에 실장되는 소자의 개수가 증가하고, 액정표시장치모듈의 배면으로 인버터부(도1 의 70)가 차지하는 면적이 증가하게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다수의 형광램프가 CCFL일 경우, 상기 형광램프가 끼워지는 램프소켓과, 이를 병렬연결하는 캐패시터가 솔더링되는 밸런스PCB(balance PCB)를 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.

또한, 상기 형광램프와 캐패시터간의 전기적 영향 및 방출되는 열의 영향을 최소화하는 밸런스PCB의 구조를 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 의한 백라이트 유닛은, 다수의 형광램프와; 상기 형광램프가 끼워지는 램프소켓 및, 상기 램프소켓을 전기적으로 병렬로 연결하는 캐패시터가 상기 형광램프가 끼워지는 반대측단으로 실장되는 밸런스PCB와; 상기 형광램프의 상부 및 하부로 구비되는 광학시트 및 반사시트와; 상기 밸런스PCB가 양측단에 실장되는 커버버텀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸런스PCB는, 상기 캐패시터가 실장되는 부분에 양 전극의 전기적 이격공간 및 방열공간인 소정크기의 개구부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 커버버텀의 양측단으로 결합하며, 상기 밸런스PCB를 완전히 덮는 서포트사이드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

밸런스PCB는, 상기 램프소켓 및 상기 캐패시터를 전기적으로 연결하는 PCB배선이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 백라이트 유닛은, 상기 형광램프의 구동전원을 공급하는 인버터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 인버터부는, 상기 와이어와 접속되는 커넥터와; 상기 구동전원을 생성하는 인버터와; 상기 커넥터 및 인버터가 실장되는 인버터PCB를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치모듈에 있어서,

상기 백라이트 유닛 상부에 안착되는 액정패널과; 상기 액정패널 및 백라이트 유닛을 두르는 서포트메인과; 상기 액정패널 가장자리를 둘러싸는 탑커버와; 상기 커버버텀의 배면으로 구비되는 커버쉴드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치의 백라이트 유닛을 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 백라이트 램프를 포함하는 액정표시장치모듈을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정패널(110)과, 백라이트 유닛(120)과, 서포트메인(130)과, 탑 케이스(140)와, 커버버텀(150)과, 인버터부(170)와, 커버쉴드(180)를 포함한다.

도시하지는 않았지만, 상기 하부기판에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 위치하고, 이 박막트랜지스터의 턴-온/오프 구동에 의해 영상의 계조를 표시한다. 또한, 상부기판에는 컬러필터가 위치하여 R,G,B 삼원색을 조합하고, 이를 통해 자연색에 가까운 영상을 표시하게 된다. 또한, 액정패널(110)은 주사신호 및 영상신호를 액정패널(110)에 공급하는 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(115)과 연결된다.

액정패널(110)의 배면으로 위치하여 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)은 직하형을 사용하게 되는데, 광원으로서 다수의 형광램프(124)가 병렬적으로 배치되고, 형광램프(124)의 하부에는 반사시트(122)가 위치하고, 양 측단으로는 서포트사이드(133)가 형광램프(124)의 양 끝단을 덮고 있다. 또한, 형광램프(124)의 상부에는 다수의 광학시트(126)가 적층되어 위치한다.

형광램프(124)의 양 측단은 다수의 램프소켓(132)에 끼워지고, 램프소켓(132)은 밸런스PCB(134)에 솔더링된다.

액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 서포트메인(130)에 안착되며, 서포트 메인(130)은 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)의 유동을 방지하고 지지하게 된다.

탑 케이스(140)는 액정패널(110)의 가장 자리 상부와 서포트메인(130)의 측면을 덮어 액정패널(110)의 가장 자리와 서포트메인(130)의 측면을 지지하고 보호하게 된다.

커버버텀(150)은 서포트메인(140) 하부를 덮어 상술한 액정표시장치 구성요소 의 하부를 보호하게 된다. 이러한 커버버텀(150)은 서포트메인(130)과, 탑 케이스(140)와 체결수단(미도시)을 통해 체결되어 모듈화 된다.

또한, 커버버텀(150)의 하부에는 형광램프(124)에 전원을 공급하는 인버터부(170)가 위치하고, 인버터부(170)는 다수의 인버터(160)와, 형광램프(124)의 연결수단인 커넥터(138)와, 이를 실장하는 인버터PCB(135)로 구성된다.

이러한 인버터부(170)는 커버쉴드(180)에 의하여 덮여진다. 이에 따라, 커버버텀(150)과 커버쉴드(180)는 인버터부(170)를 감싸게 되어 외부의 충격으로부터 인버터부(170)를 보호하게 되며, 부가적으로 커버버텀(150)과 커버쉴드(180)는 금속물질로 이루어져 인버터부(170)로부터 발생하는 전자파를 차폐하는 기능을 하게 된다.

인버터(160)는 인버터PCB(135)상에서 커버쉴드(180)방향으로(즉, 배면으로) 실장되고, 인버터PCB(135)는 커버쉴드(180)와 함께 동일 체결수단으로 결합된다.

이러한 인버터부(170)는 외부의 전원공급부로부터 공급되는 전원을 변환하여 형광램프(124)에 공급하게 된다.

이이 따라, 형광램프(124)가 CCFL이 적용될 경우, 밸런스PCB(134)에 실장되는 캐패시터(139)는 다수의 형광램프에 공급하는 구동전원을 일정한 레벨로 동일하게 병렬공급 함으로서, 도시한 하이-하이(High-High)방식의 경우, 2개의 인버터만으로 다수의 형광램프 구동이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이, 인버터부(170)는 인버터(160)를 포함하며, 일반적으로 인버터(160)의 개수는 형광램프(124)의 개수와 동일하거나 보다 많은 것에 반해, 본 발명의 실시예에서는 형광램프(124)보다 적은 수의 인버터(160)를 구비하고, 이를 통해 공급되는 구동전원을 병렬로 나누어 형광램프(124)에 흐르는 전류를 분배하는 캐패시터(139)를 포함하는 밸런스PCB(134)를 커버버텀내에 실장하게 된다.

이러한 밸런스PCB(134)는 반사시트(122)의 외곽으로 커버버텀(150)의 측단에 실장되고, 서포트사이드(133)는 램프소켓(132) 및 밸런스PCB(134)을 완전히 덮는 형태로 커버버텀(150)과 결합된다. 이때, 서포트사이드(133)의 개구부로는 형광램프(124)가 빠져나오도록 되어 있다.

상기 밸런스PCB(134)의 구조를 보다 상세하게 설명하면, 밸런스PCB(134)는 형광램프(124)가 끼워지는 램프소켓(132)이 밸런스PCB(134)의 길이방향으로 나란히 솔더링되고, 커버버텀의 양 측단에 실장되어, 형광램프(124)를 지지하게 된다.

또한, 밸런스PCB(134)는 인버터부(170)로부터 공급되는 교류파형의 전원을 공급받으며, 이를 통해 다수의 형광램프에 흐르는 전류의 크기를 조절하는 캐패시터(139)가 솔더링된다.

이때, 상기 캐패시터(139)는 형광램프(124)가 램프소켓(132)에 끼워지는 반 대 방향으로 밸런스PCB(134)의 측단, 즉 형광램프(124)와 최대한 이격거리를 확보하는 위치에 솔더링 된다.

따라서, 형광램프(124) 및 캐패시터(139)는 서로간의 전기적 영향 및 방출되는 열의 영향이 최소화되는 구조가 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치모듈의 커버버텀의 내측으로 실장되는 밸런스PCB 및 형광램프의 형태를 도시한 도면으로서, 도시한 바와 같이, 밸런스PCB(134)는, 커버버텀(150)의 양측단의 내부로 실장되고, 밸런스PCB(134)의 길이방향으로 나란히 실장되는 램프소켓(132)과, 끝단이 램프소켓(132)에 끼워지는 다수의 형광램프(124)와, 밸런스PCB(134)에서 램프소켓(132)이 실장되는 반대 측단에 밸런스PCB(134)의 길이방향으로 나란히 실장되는 캐패시터(139)와, 상기 캐패시터(139)의 일 전극을 전기적으로 연결하는 PCB배선(334)을 포함한다.

도시하지는 않았지만, PCB배선(334)은 커버버텀(150)의 배면으로 구비되는 인버터부(도 3의 170)의 플러그커넥터(도 3의 138b)와 와이어(미도시)를 통해 전기적으로 연결되며, 다수의 와이어와 각각 연결될 수 있으나, 밸런스PCB(134)의 일단에 홀을 형성하고, 상기 홀을 통해 하나 내지 둘의 와이어를 연결함으로서, 인버터부(도 3의 170)와 전기적으로 연결되도록 구성하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치모듈의 밸런스PCB의 일부분을 확대한 도면으로서, 도시한 바와 같이, 밸런스PCB(134)는 램프소켓(132)에 형광램 프(124)가 끼워지는 반대방향의 일측단으로 캐패시터(139)가 솔더링되고, 캐패시터(139)의 양 전극사이에는 소정크기의 개구부(338)가 형성되어, 전기적 영향을 최소화하고, 발생하는 열을 방출하는 구조이며, 캐패시터(139)의 양 전극은 각각 램프소켓(132) 및, PCB배선(334)과 연결된다. 이에 따라, 상기 캐패시터(139)는 형광램프(124)에 흐르는 관전류를 동일하게 조절하는 기능을 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 실시예에 의한 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치모듈은, 다수의 형광램프가 끼워지는 램프소켓과, 이를 병렬연결하는 캐패시터가 솔더링되는 밸런스PCB(balance PCB)을 통해, 하나 또는 둘의 인버터를 사용하여 CCFL을 병렬구동할 수 있고, 이에 따라, 비용절감의 효과가 있다.

또한, 상기 형광램프와 캐패시터는 서로간에 방출되는 전기적 영향 및 열의 영향이 최소화된다.