JP2006108606A - 白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置 - Google Patents

白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置が開示される。
【解決手段】白色光発生ユニットは、発光ダイオード及びレンズを含む。発光ダイオードは光を発生する。レンズは凸レンズ又は凹レンズであり、発光ダイオードから発生した光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する。発光ダイオードが青色光を発生するとき、蛍光部材は黄色蛍光体を含んだり、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含む。発光ダイオードが紫外線を発生するとき、蛍光部材は赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含む。従って、発光ダイオードから出射されて導光板に進行する光の拡散角を増加させて導光板の暗部が減少し、発光ダイオードが蛍光体を別途に具備しないので、発光ダイオードの大きさが減少される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置に関するものであり、より詳細には発光ダイオードを用いて白色光を発生することができる白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置に関するものである。
一般的に、液晶表示装置は、液晶の電気的な特性及び光学的特性を用いて画像を表示する。前記液晶表示装置は、ＣＲＴなどに比べて体積が非常に小さくて重さが軽い長所を有するため、携帯用コンピュータ、通信機器、液晶テレビなどに広く用いられている。
前記液晶を制御するために、前記液晶表示装置は、前記液晶を制御する液晶制御パート及び前記液晶に光を供給する光供給パートを必要とする。具体的に、前記液晶表示装置は前記液晶制御パートとして液晶表示パネルを含むことができ、前記光供給パートとしてバックライトアセンブリーを含むこともできる。
前記液晶表示パネルには、面光源形態の光分布を有する均一の輝度を有する光が入射されると、有効ディスプレイ面積全体に均一の性能の画像が表示される。従って、前記光分布を有する光源を得るために前記バックライトアセンブリーが用いられる。
前記バックライトアセンブリーは、光源及び導光板を含むことができる。前記光源は、光を発生し、前記光を発生するために棒形状を有する冷陰極線管方式ランプ（ＣＣＦＬ）又はドット形状を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）が主に用いられる。これのうち、個人移動通信端末機のような小さいディスプレイユニットを有する中小型表示装置の場合には、小型化及び低消費電力のために発光ダイオードが主に用いられる。
前記発光ダイオードで発生した光は点光源形態の光分布を有する。前記光は、導光板によって面光源形態の光分布に変化して前記導光板の光出射面を通じて出射される。出射された光は、前記液晶表示パネルに供給されて画像を表示する。出射された前記光は、白色光であることが望ましい。従って、前記発光ダイオードが白色光発光ダイオードであったり、前記発光ダイオードで発生した前記光が白色光に変換されなければならない。
従来の中小型表示装置である場合、主に白色光発光ダイオードが用いられる。
しかし、従来の白色光発光ダイオードは前記白色光発光ダイオードから発生した前記光が前記導光板に入射されるとき、比較的小さい角で入射される。従って、前記表示装置は、複数の前記発光ダイオードを含むことが必要である。そうでなければ、前記導光板は比較的広い領域を暗部として有するため、前記表示装置の有効ディスプレイ領域は減少される。また、前記白色光発光ダイオードは構造が複雑であり、費用が高いので、前記白色光発光ダイオードを採用した表示装置は全体的が大きさが増加され、製造費用が増加される。
従って、本発明の第１目的は、発光ダイオードを用いて白色光を発生することができる白色光発生ユニットを提供することにある。
本発明の第２目的は、発光ダイオードを用いて白色光を発生することができる白色光発生ユニットを有するバックライトアセンブリーを提供することにある。
本発明の第３目的は、発光ダイオードを用いて白色光を発生することができる白色光発生ユニットを有する液晶表示装置を提供することにある。
前述した本願第１発明の白色光発生ユニットは、発光ダイオード及びレンズを含む。前記発光ダイオードは光を発生する。前記レンズは、前記発光ダイオードから発生した前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する。
本願第２発明は、第１発明において、前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の白色光発生ユニットを提供する。
本願第３発明は、第２発明において、前記蛍光部材は、黄色蛍光体であることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。青色光及び前記黄色蛍光体が所定の組み合わせ比の場合、黄色蛍光体は、青色光発光ダイオードから発生した光の提供を受けて白色光を出射する。
本願第４発明は、第２発明において、前記蛍光体は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。青色光及び赤色蛍光体及び緑色蛍光体が所定の組み合わせ比の場合、赤色蛍光体及び緑色蛍光体は、青色光発光ダイオードから発生した光の提供を受けて白色光を出射する。
本願第５発明は、第１発明において、前記発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードであることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
本願第６発明は、第５発明において、前記蛍光部材は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。青色光、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体が所定の組み合わせ比の場合、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体は、紫外線発光ダイオードから発生した光の提供を受けて白色光を出射する。
本願第７発明は、第１発明において、前記レンズは、凸レンズであることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。レンズに入射された前記光（Ｌ１）は、前記レンズ１の内部を通過する。前記レンズが凸レンズである場合、前記レンズの内部を通過した光（Ｌ３）は前記レンズの焦点に集光される。前記レンズの焦点距離がＦであるとき、前記レンズを通過した光（Ｌ３）は前記レンズの一端部からＦの分だけ離隔された位置で集光される。前記光（Ｌ３）が集光された後、前記光（Ｌ３）は所定の拡散角（θ）に拡散される。前記焦点距離（Ｆ）は、前記レンズの特性に依存する。従って、前記レンズが短い前記焦点距離（Ｆ）を有する場合、前記光（Ｌ３）は大きい拡散角（θ）を有する。
本願第８発明は、第１発明において、前記レンズは、凹レンズであることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
発光ダイオードから発生した光（Ｌ４）はレンズに入射される。レンズ２１４に入射された前記光（Ｌ４）はレンズの内部を通過する。レンズが凹レンズである場合、レンズの内部を通過した光（Ｌ６）はレンズの焦点を基準として拡散される。レンズの焦点距離がＦであるとき、レンズを通過した光（Ｌ６）はレンズの一端部からＦの分だけ離隔された位置を基準として拡散される。従って、レンズが短い前記焦点距離（Ｆ）を有する場合、前記光（Ｌ６）は大きい拡散角（θ）を有する。このように、前記光はレンズ２１４を経て一定の焦点距離（Ｆ３）を基準として前記拡散角（θ３）に拡散されるので、凸レンズを採用した場合より暗部が減少する。このように焦点距離（Ｆ３）によって拡散角（θ３）を十分大きく調節することができ、暗部は凸レンズより減少される。従って、導光板はより広い有効ディスプレイ領域を有する。
本願第９発明は、第１発明において、前記レンズは、前記発光ダイオードから提供された前記光を拡散させる拡散剤を更に含むことを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
本願第１０発明は、第９発明において、前記拡散剤は、パウダー形態であることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
本願第１１発明は、第１０発明において、前記パウダーは、石粉、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びアクリルのうち、少なくとも一つであることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
本願第１２発明は、第１発明において、前記蛍光部材は、パウダー形態であることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
本願第１３発明は、第１２発明において、前記レンズは、前記蛍光部材を前記レンズに硬化させる硬化剤を更に含むことを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。硬化剤は、レンズ内の蛍光部材及び拡散剤を硬化させることができる。
前述した本願第１４発明の第２目的を達成するためのバックライトアセンブリーは、光発生部、導光板、少なくとも一つのレンズ及び収納容器を含む。前記光発生部は、光を発生する少なくとも一つの発生ダイオードを含む。前記導光板は、前記光発生部から入射される前記光をガイドして出射する。前記レンズは、前記光発生部と前記導光板との間に配置され、前記光発生部から発生した前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する。前記収納容器は、前記光発生部、前記導光板及び前記レンズを収納する。
本願第１５発明は、第１４発明において、前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、黄色蛍光体を含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第１６発明は、第１４発明において、前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第１７発明は、第１４発明において、前記発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第１８発明は、第１４発明において、前記レンズは、凸レンズ又は凹レンズであることを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第１９発明は、第１４発明において、前記レンズの少なくとも一面上に配置され、前記レンズから発散される光をレンズ内に反射するための反射バンドを更に含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第２０発明は、第１４発明において、前記レンズは、前記光発生部から入射された光を拡散させる拡散剤を更に含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第２１発明は、第２０発明において、前記レンズは、前記拡散剤を前記レンズに硬化させる硬化剤を更に含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第２２発明は、第１４発明において、前記導光板の一側面に前記レンズを収納する収納溝が形成されたことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第２３発明は、第２２発明において、前記収納溝は、前記レンズの形状に対応する形状を有することを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第２４発明は、第２３発明において、前記レンズは、前記収納溝に接触されることを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第２５発明は、第２２発明において、前記レンズは、前記収納溝から離隔されることを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
前述した本第２６発明の第３目的を達成するための液晶表示装置は、液晶表示パネル及びバックライトアセンブリーを含む。前記液晶表示パネルは、光の入力を受けて画像を表示する。前記バックライトアセンブリーは前記光を提供する。前記バックライトアセンブリーは、光を発生する少なくとも一つの発光ダイオードを含む光発生部、前記光発生部から入射される前記光をガイドして出射する導光板、前記光発生部と前記導光板との間に配置され、前記光発生部から発生した前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する少なくとも一つのレンズ及び前記光発生部、前記導光板及び前記レンズを収納する収納容器を含む。
本願第２７発明は、第２６発明において、前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、黄色蛍光体を含むことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本願第２８発明は、第２６発明において、前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本願第２９発明は、第２６発明において、前記発光ダイオードは紫外線を発生し、前記蛍光部材は赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本願第３０発明は、第２６発明において、 前記レンズは、凸レンズ又は凹レンズであることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本発明のよると、白色光を発生する白色光発生ユニットにレンズを用いることで、発光ダイオードから出射されて導光板に進行する光の拡散角を増加させることができる。その結果、前記増加された拡散角によって前記導光板の暗部が減少される。また、前記発光ダイオードが蛍光体を別途に具備しないので、前記発光ダイオードの大きさが減少される。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例による白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置に対して詳細に説明したが、本発明の下記の実施例によって制限されたり限定されることはない。
バックライトアセンブリー
実施例１
図１は、本は発明の第１実施例による白色光発生ユニットを有するバックライトアセンブリーの分解斜視図を示したものであり、図２は、図１の白色光発生ユニット及び導光板の分解斜視図を示したものであり、図３は、図１の白色光発生ユニットのレンズの構造を透視斜視図で示したものである。図１乃至図３において、同じ部材に対しては同じ参照符号を用いる。
図１乃至図３を参照すると、バックライトアセンブリー１００は、白色光発生ユニット１１０、導光板１２０、光学シート１３０、モールドフレーム１４０及び収納容器１５０を含む。
前記白色光発生ユニット１１０は、複数の発光ダイオード１１２、複数のレンズ１１４及び印刷回路基板１１６を含む。
前記発光ダイオード１１２は、光を発生する。例えば、前記発光ダイオード１１２は青色光を発生する青色光発光ダイオードである。また、前記発光ダイオード１１２は紫外線を発生する紫外線発光ダイオードであることができる。
前記レンズは、例えば、凸レンズである。前記レンズ１１４は、蛍光部材１１４ａを含む。前記蛍光部材１１４ａは、パウダー形態を有する。前記蛍光部材１１４ａは、前記発光ダイオード１１２から発生した前記光の提供を受けて白色光を出射する。前記発光ダイオード１１２が青色発光ダイオードである場合、前記蛍光部材１１４ａは、前記白色光を出射するために、黄色蛍光体を含む。この場合、前記蛍光部材１１４ａは、前記黄色蛍光体を含む代わりに赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことができる。また、前記発光ダイオードが紫外線発光ダイオードである場合、前記蛍光部材１１４ａは、前記白色光を出射するために赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことができる。
前記レンズ１１４は、拡散剤１１４ｂを更に含むことができる。前記拡散剤１１４ｂは、前記発光ダイオード１１２から提供された前記光を拡散させる。例えば、前記拡散剤１１４ｂは、パウダー形態を有する。前記拡散剤１１４ｂは、石粉、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）又はアクリルを含む。これとは違って、前記拡散剤１１４ｂは、石粉、ポリメチルメタクリレート又はアクリルのうち、二つ以上を含むことができる。
前記レンズ１１４は、硬化剤（図示せず）を更に含むことができる。前記硬化剤は、前記レンズ１１４内の前記蛍光部材１１４ａ又は前記拡散剤１１４ｂを硬化させる。また、前記硬化剤は、前記レンズ１１４内の前記蛍光部材１１４ａ及び前記拡散剤１１４ｂを硬化させることができる。
前記印刷回路基板１１６は、前記発光ダイオード１１２上に配置される。望ましくは、前記印刷回路基板１１６は、柔軟性を有する可撓性回路基板（ＦＰＣ）である。前記印刷回路基板１１６は、前記発光ダイオード１１２に前記光を発生するための電圧を印加する。
図２に図示したように、前記白色光発生ユニット１１０は、反射バンド１１８ａ、１１８ｂを更に含むことができる。前記反射バンド（１１８ａ，１１８ｂ）は、前記レンズ１１４の第１面及び第２面に配置される。例えば、前記レンズ１１４の第１面は上面に該当し、第２面は底面に該当する。一方、前記白色光発生ユニット１１０は、前記レンズ１１４の一面上にのみ配置された反射バンドを含むことができる。前記反射バンド（１１８ａ，１１８ｂ）は、前記レンズ１１４から発散される光を前記レンズ１１４内に反射する。
前記白色光発生ユニット１１０は、前記印刷回路基板１１６の上部に配置されたスチフナー（図示せず）を更に含むことができる。前記スチフナーは、前記印刷回路基板１１６を前記モールドフレーム１４０に固定させるために所定の接着力を有する物質を含む。
前記白色光発生ユニット１１０は、ランプカバー（図示せず）を更に含むことができる。前記ランプカバーは、前記発光ダイオード１１２を囲み、前記発光ダイオード１１２から発生した光を前記導光板１２０が位置する方向に集光する。
前記導光板１２０は、前記白色光発生ユニット１１０から入射される前記白色光を水平の方向に沿ってガイドして前記光学シート１３０に向かって出射する。前記導光板１２０は、前記発光ダイオード１１２から発生した点光源形態の光分布を有する光を面光源形態の光分布を有する光に変更する。前記導光板１２０は、導光板本体１２２及び収納溝１２４を含む。
前記導光板本体１２２は、大体平坦な平板形状を有する。前記点光源形態の光分布を有する光が前記発光ダイオード１１２から前記導光板本体１１２に入射されると、前記光は相対的に広い面積を有する前記導光板本体１２２から均一に反射されて前記面光源形態の光分布を形成する。前記導光板１２０は、平板型導光板であるため、前記導光板本体１２２は、前記発光ダイオード１１２と隣接した一側から前記一側と対向する他側に均一の厚さを有する。
また、前記導光板１２０は、くさび型導光板であることができる。即ち、前記導光板本体１２２は、前記発光ダイオード１１２と隣接した一側から前記一側と対向する他側に向くほど厚さが減少することができる。
また、図１及び図２を参照すると、前記収納溝１２４は前記導光板本体１２２の一側に形成され、前記レンズ１１４が配置される。前記収納溝１２４は、前記レンズ１１４を収納するために前記レンズ１１４の形状と対応される形状に形成される。
前記光学シート１３０は、前記導光板１２０の上部に配置される。前記光学シート１３０は、拡散シート１３２、プリズムシート１３４、輝度強化フィルム（ＤＢＥＦ）１３６などを含むことができる。
前記導光板１２０から出射された光は、比較的に低い輝度均一性を有する。従って、前記バックライトアセンブリー１００が前記導光板１２０のみを含む場合、前記バックライトアセンブリー１００は、高品質ディスプレイのための光を提供しにくい。従って、前記光学シート１３０は、輝度均一性を向上させる前記拡散シート１３２を含むことができる。また、前記光学シート１３０は、視野角低下を改善するために、前記プリズムシート１３４を含むことができる。また、前記光学シート１３０は、輝度強化フィルム１３６を含み、輝度及び光視野角を増加させることができる。
前記光学シート１３０は、保護シート（図示せず）を更に含むことができる。前記保護シートは、前記プリズムシート１３４のスクラッチ発生を防止する。また、前記保護シートは、前記プリズムシート１３４を二枚用いる場合に発生することができるモアレ（ｍｏｉｒｅ）現状を防止する。また、前記保護シートは、光を拡散させて前記プリズムシート１３４によって減少することができる画像の視野角を増加させる。
前記モールドフレーム１４０は、額縁のような四角型の形状を有する。前記モールドフレーム１４０は、上部に配置される前記光学シート１３０を収納して支持する。また、前記モールドフレーム１４０は、下部に配置される前記導光板１２０を収納して支持する。前記モールドフレーム１４０の一側の上部には前記印刷回路基板１１６が配置される。前記モールドフレーム１４０の一側には所定の溝１４２が形成され、前記印刷回路基板１１６が外部に延びられるように通路を提供する。
前記収納容器１５０は、前記白色光発生ユニット１１０、前記導光板１２０、前記光学シート１３０及び前記モールドフレーム１４０を収納する。前記収納容器１５０は、底板１５２及び複数の側壁１５４を含む。前記側壁１５４は、前記底板１５２と一体で形成され、前記底板１５２から延びられて収納空間を提供する。
前記バックライトアセンブリー１００は、反射板１６０を更に含むことができる。前記反射板１６０は、前記収納容器１５０の前記底板１５２上に配置される。前記反射板１６０は、前記白色光発生ユニット１１０から発生して前記導光板１２０によってガイドされる光のうち、漏洩して前記反射板１６０に向かう光を前記導光板１２０の方向に反射する。
以下、前記白色光発生ユニット１１０から光が発生するメカニズムを図面を参照してより詳細に説明する。
図４は、図１の白色光発生ユニットが白色光を発生するメカニズムを図示した平面図である。
図４を参照すると、前記発光ダイオード１１２から発生した光（Ｌ１）は前記レンズ１１４に入射される。前記レンズ１１４に入射された前記光（Ｌ１）は、前記レンズ１１４の内部を通過する。前記レンズ１１４が凸レンズである場合、前記レンズ１１４の内部を通過した光（Ｌ３）は前記レンズ１１４の焦点に集光される。前記レンズ１１４の焦点距離がＦであるとき、前記レンズ１１４を通過した光（Ｌ３）は前記レンズ１１４の一端部からＦの分だけ離隔された位置で集光される。前記光（Ｌ３）が集光された後、前記光（Ｌ３）は所定の拡散角（θ）に拡散される。前記焦点距離（Ｆ）は、前記レンズ１１４の特性に依存する。従って、前記レンズ１１４が短い前記焦点距離（Ｆ）を有する場合、前記光（Ｌ３）は大きい拡散角（θ）を有する。前記レンズ１１４が長い焦点距離（Ｆ）を有する場合、前記光（Ｌ３）は小さい拡散角（θ）を有する。
例えば、前記発光ダイオード１１２が青色光発光ダイオードであるとき、前記発光ダイオード１１２から発生して前記レンズ１１４に入射される前記光（Ｌ１）は青色光である。この場合、前述したように前記レンズ１１４が黄色蛍光体を有する前記蛍光部材１１４ａを含んだり、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を有する前記蛍光部材１１４ａを含むことができる。前記青色光及び前記黄色蛍光体は所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。また、前記青色光、前記赤色蛍光体及び前記緑色蛍光体も所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。従って、前記レンズ１１４から出射される前記光（Ｌ３）を白色光になる。
これとは違って、前記発光ダイオード１１２が紫外線発光ダイオードである場合、前記ダイオード１１２から発生して前記レンズ１１４に入射される前記光（Ｌ１）は紫外線である。前記レンズ１１４は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を有する前記蛍光部材１１４ａを含む。前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体及び前記青色蛍光体は、所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。従って、前記レンズ１１４から出射されるとき、前記光（Ｌ３）は白色光になる。
前記レンズ１１４が拡散剤１１４ｂを更に含む場合、前記拡散剤１１４ｂは、前記発光ダイオード１１２から提供されて前記レンズ１１４を通す前記光（Ｌ２）を拡散させる。従って、前記レンズ１１４から出射される前記光（Ｌ３）はより大きい拡散角（θ）を有することができる。
以下、前記導光板１２０の内部に光が入射されるとき、前記光が進行する経路を図面を参照してより詳細に説明する。
図５及び図６は、発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明するための平面図である。図５は、レンズが具備されない場合の光の経路を説明する。
図５を参照すると、前記レンズ１１４が具備されない場合、発光ダイオード１２から発生した光は導光板２０に入射され、所定の拡散角（θ０）に拡散される。図６はレンズが具備された場合の光の経路を説明する。
前記発光ダイオード１２は、１８０°の出射角を有するが、前記導光板２０に対する入射角は全反射条件を充足させるための約１２０°である。前記発光ダイオード１２から発生した光が前記導光板２０に１２０°の角で入射されるとき、前記導光板１２０の内部に進行する光は前記拡散角（θ）に拡散される。前記拡散角（θ）は、スネル（ｓｎｅｌｌ）の法則によると約７０°乃至８０°である。その結果、前記導光板２０は、光が進行しない領域を有する。従って、前記導光板２０はディスプレイ領域で活用することができない暗部２６を有する。前記レンズ１１４が具備されない場合、前記暗部２６は、図５に図示されたように前記導光板２０の一側から距離Ｄ０までに該当する。
図６を参照すると、前記レンズ１１４が具備された場合、前記発光ダイオード１１２から発生した光は前記レンズ１１４を通過する。その後、前記レンズ１１４を通過して導光板１２０ａの内部に進行する光は焦点距離（Ｆ１）に位置した焦点に集光されて所定の拡散角（θ１）に拡散される。
具体的に、前記発光ダイオード１１２から発生した前記光は、前記導光板１２０ａに直接入射されず、一定の焦点距離（Ｆ１）の分だけに離隔された位置で集光される。集光された光は、前記拡散角（θ１）に拡散されるので、前記焦点距離（Ｆ１）が長い場合、前記レンズ１１４が具備されない場合に比べて前記拡散角（θ１）が小さい。この場合、暗部１２６ａは、前記レンズ１１４が具備されない場合に比べて増加する。しかし、前記焦点距離（Ｆ１）が十分短い場合には、前記拡散角（θ１）を大きく調節することができ、前記暗部１２６ａは前の場合に比べて減少される。従って、前記導光板１２０ａは前記レンズ１１４が具備されない場合に比べてより広い有効ディスプレイ領域を有する。
実施例２
図７は、本発明の第２実施例によるバックライトアセンブリーの平面図である。図７は、レンズ及び導光板が離隔された場合、発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明する。本実施例で、レンズ及び導光板を除いた余りの構成及び機能は、第１実施例と同じであるので、その重複される詳細な説明は省略する。
図７を参照すると、レンズ１１４が具備され、前記レンズ１１４及び導光板１２０ｂが離隔された場合、前記発光ダイオード１１２から発生した光は、前記レンズ１１４を通過する。その後、前記レンズ１１４を通過した光は前記レンズ１１４と前記導光板１２０ｂとの間に位置した空気層を通過する。その後、前記空気層を通過した光は前記導光板１２０ｂの内部の焦点に集光されて所定の拡散角（θ２）に拡散される。
前記発光ダイオード１１２から発生した光が前記導光板１２０ｂに入射されるとき、前記レンズ１１４を通過した光は前記空気層に入射される。前記空気層の屈折率は前記導光板１２０ｂの屈折率より小さいので、図７に図示されたように前記空気層に入射された光は第１実施例の光よりひどく屈折される。前記空気層を通過して前記導光板１２０ｂに入射された光は前記導光板１２０ｂの内部の焦点に集光され、前記拡散角（θ２）に拡散される。
前記空気層の厚さが比較的薄い場合、前記拡散角（θ２）は、第１実施例の前記拡散角（θ１）とほぼ同じである。従って、本実施例で、焦点距離（Ｆ２）は第１実施例の焦点距離（Ｆ１）より短い。その結果、本実施例の暗部１２６ｂは第１実施例の暗部１２６ａより狭い領域を有し、前記暗部１２６ｂを示すＤ２は第１実施例のＤ１より更に短い。
本実施例によると、前記発光ダイオード１１２から発生した前記光は、前記導光板１２０ｂに直接入射されない。前記光は前記レンズ１１４を通過して焦点距離（Ｆ２）の分だけ離隔された位置で集光される。集光された光は前記拡散角（θ２）に拡散されるので、第１実施例のように前記焦点距離（Ｆ２）が十分短い場合には前記拡散角（θ２）を大きく調節することができ、前記暗部１２６ｂは前記レンズ１１４が具備されない場合より減少される。更に、前記空気層を通過すると、前記空気層を通過した光が集光される焦点距離（Ｆ２）がより短くなるので、前記暗部１２６ｂは第１実施例より減少される。従って、前記導光板１２０ｂは前記レンズ１１４が具備されない場合及び第１実施例の場合より更に広い有効ディスプレイ領域を有することができる。
実施例３
図８は、本発明の第３実施例によるバックライトアセンブリーの白色光発生ユニット及び導光板の分解斜視図を図示したものであり、図９は、図８の白色光発生ユニットのレンズの構造を説明するための投影斜視図を示したものである。本実施例で、レンズ及び導光板を除いた余りの構成は第１実施例と同じであるので、その重複される詳細な説明は省略する。
図８及び図９を参照すると、レンズ２１４は、例えば凹レンズである。前記レンズ２１４は蛍光部材２１４ａを含む。前記蛍光部材２１４ａはパウダー形態を有する。前記蛍光部材２１４ａは前記発光ダイオード２１２から発生した前記光の提供を受けて白色光を出射する。前記発光ダイオード２１２が青色光発光ダイオードである場合、前記蛍光部材２１４ａは前記白色光を出射するために黄色蛍光体を含む。この場合、前記蛍光部材２１４ａは、前記黄色蛍光体を含む代わりに赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことができる。また、前記発光ダイオード２１２が紫外線発光ダイオードである場合、前記蛍光部材２１４ａは前記白色光を出射するために赤色蛍光体、緑色蛍光体及び前記青色蛍光体を含むことができる。
前記レンズ２１４は拡散剤２１４ｂを更に含むことができる。前記拡散剤２１４ｂは前記発光ダイオード２１２から提供された前記光を拡散させる。例えば、前記拡散剤２１４ｂはパウダー形態を有する。前記拡散剤２１４ｂは石粉、ポリメチルメタクリレート又はアクリルを含む。これとは違って、前記拡散剤２１４ｂは、石粉、ポリメチルメタクリレート又はアクリレートのうち二つ以上を含むことができる。
前記レンズ２１４は、硬化剤（図示せず）を更に含むことができる。前記硬化剤は、前記レンズ２１４内の前記蛍光部材２１４ａ又は前記拡散剤２１４ｂを硬化させる。また、前記硬化剤は、前記レンズ２１４内の前記蛍光部材２１４ａ及び前記拡散剤２１４ｂを硬化させることができる。
以下、前記白色光発生ユニット２１０から光が発生するメカニズムを図面を参照してより詳細に説明する。
図１０は、図８の白色光発生ユニットが白色光を発生するメカニズムを説明するための平面図である。
図１０を参照すると、前記発光ダイオード２１２から発生した光（Ｌ４）は前記レンズ２１４に入射される。前記レンズ２１４に入射された前記光（Ｌ４）は前記レンズ２１４の内部を通過する。前記レンズ２１４が凹レンズである場合、前記レンズ２１４の内部を通過した光（Ｌ６）は前記レンズ２１４の焦点を基準として拡散される。前記レンズ２１４の焦点距離がＦであるとき、前記レンズ１１４を通過した光（Ｌ６）は前記レンズ２１４の一端部からＦの分だけ離隔された位置を基準として拡散される。前記焦点距離（Ｆ）は前記レンズ２１４の特性に依存する。従って、前記レンズ２１４が短い前記焦点距離（Ｆ）を有する場合、前記光（Ｌ６）は大きい拡散角（θ）を有する。前記レンズ１１４が長い焦点距離（Ｆ）を有する場合、前記光（Ｌ６）は小さい拡散角（θ）を有する。
例えば、前記発光ダイオード２１２が青色光発光ダイオーであるとき、前記発光ダイオード２１２から発生して前記レンズ２１４に入射される前記光（Ｌ４）は青色光である。この場合、前記レンズ２１４は黄色蛍光体を有する前記蛍光部材２１４ａを含んだり、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を有する前記蛍光部材２１４ａを含むことができる。前記青色光及び前記黄色蛍光体は所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。また、前記青色光、前記赤色蛍光体及び前記緑色蛍光体も所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。従って、前記レンズ２１４から出射される前記光（Ｌ６）は白色光になる。
これとは違って、前記発光ダイオード２１２が紫外線発光ダイオーであるとき、前記発光ダイオード２１２から発生して前記レンズ２１４に入射される前記光（Ｌ４）は紫外線である。前記レンズ２１４は赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を有する前記蛍光部材２１４ａを含む。前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体及び前記青色蛍光体は、所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。従って、前記レンズ２１４から出射されるとき、前記光（Ｌ６）は白色光になる。
前記レンズ２１４が拡散剤２１４ｂを更に含む場合、前記拡散剤２１４ｂは前記発光ダイオード２１２から提供されて前記レンズ２１４を経る前記光（Ｌ５）を拡散させる。従って、前記レンズ２１４から出射される前記光（Ｌ６）はより大きい拡散角（θ）を有することができる。
以下、前記導光板２２０の内部に光が入射されるとき、前記光が進行する経路を図面を参照してより詳細に説明する。
図１１は、発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明するための平面図である。
図１１を参照すると、前記発光ダイオード２１２から発生した光は前記レンズ２１４を通過する。その後、前記レンズ２１４を通過して前記導光板２２０ａの内部に進行する光は焦点距離（Ｆ３）に位置した焦点を基準として所定の拡散角（θ３）に拡散される。
具体的に、前記発光ダイオード２１２から発生した前記光は前記導光板２２０ａに直接入射されない。前記光は前記レンズ２１４を経て一定の焦点距離（Ｆ３）を基準として前記拡散角（θ３）に拡散されるので、第１及び第２実施例の凸レンズを採用した場合より暗部２２６ａが減少する。前記焦点距離（Ｆ３）によって前記拡散角（θ３）を十分大きく調節することができ、前記暗部２２６ａは第１実施例より減少される。従って、前記導光板２２０ａはより広い有効ディスプレイ領域を有する。
再び図８を参照すると、前記導光板２２０ｂの収納溝２２４ｂは、レンズ２１４の形状と対応する形状に形成される。前記レンズ２１４が凹レンズである場合、前記収納溝２２４ｂもこれに対応して形成される。この場合、前記レンズ２１４は前記溝に接触することができる。
実施例４
図１２は、本発明の第４実施例によるバックライトアセンブリーの平面図を示したものである。図１２は、レンズ及び導光板が離隔された場合、発光ダイオードから発生して導光板内部を進行する光の経路を説明する。本実施例で、レンズ及び導光板を除いた余りの構成及び機能は第３実施例と同じであるので、その重複された詳細な説明は省略する。
図１２を参照すると、前記レンズ２１４及び導光板２２０ｂが離隔された場合、前記発光ダイオード２１２から発生した光は前記レンズ２１４を通過する。その後、前記レンズ２１４を通過した光は前記レンズ２１４と前記導光板２２０ｂとの間に位置した空気層を通過する。その後、前記空気層を通過した光は前記レンズ２１４の焦点を基準として所定の拡散角（θ４）に拡散される。
具体的に、前記発光ダイオード２１２から発生した光が前記導光板２２０ｂに入射されるとき、前記光は前記レンズ２１４を通過した後、前記空気層に入射される。前記空気層の屈折率は前記導光板２２０ｂの屈折率より小さいので、図１２に示したように前記空気層に入射された光は第３実施例の光よりひどく屈折される。前記空気層を通過して前記導光板２２０ｂに入射された光は前記レンズ２１４の焦点を基準として前記拡散角（θ４）に拡散される。
前記空気層の厚さが比較的に薄い場合、前記拡散角（θ４）は第３実施例の拡散角（θ３）とほぼ同じである。従って、本実施例で、焦点距離（Ｆ４）は第３実施例の焦点距離（Ｆ３）より短い。その結果、本実施例での暗部２２６ｂは第３実施例の暗部２２６ａより狭い領域を有し、前記暗部２２６ｂを示すＤ４は第３実施例のＤ３より更に短い。
本実施例によると、前記発光ダイオード２１２から発生した前記光は前記導光板２２０ｂに直接入射されない。前記光は前記レンズ２１４を通過して焦点距離（Ｆ４）を基準として前記拡散角（θ４）に拡散されるので、第３実施例のように前記焦点距離（Ｆ４）が十分短い場合には前記拡散角（θ４）を大きく調節することができ、前記暗部２２６ｂは前記レンズ２１４が具備されない場合より減少する。また、凹レンズを採用して凸レンズを採用した場合より、前記発光ダイオード２１２から近い位置で光が拡散される。更に、前記空気層を通過すると、前記空気層を通過した光が拡散される基準になる前記焦点距離（Ｆ４）が更に短くなるので、前記暗部２２６ｂは第３実施例より減少される。従って、前記導光板２２０ｂは前記レンズ２１４が具備されない場合及び第３実施例より更に広い有効ディスプレイ領域を有することができる。
液晶表示装置の実施例
実施例５
図１３は、本発明の第５実施例による液晶表示装置の分解斜視図を示したものである。
図１３を参照すると、液晶表示装置７００は、バックライトアセンブリー１００及び液晶表示パネル４００及びシャーシ５００を含む。
本実施例に採用された前記バックライトアセンブリー１００は図１に図示されたバックライトアセンブリーと構造及び機能が同じであるので、反復された説明は省略する。
前記液晶表示パネル４００はバックライトアセンブリー１００から出射される光を用いて画像を表示する。前記液晶表示パネル４００は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板４２０、液晶層４４０、カラーフィルター基板４６０及び駆動モジュール４８０を含む。
前記ＴＦＴ基板４２０は、マトリクス形態に配置された画素電極（図示せず）、各前記画素電極に駆動電圧を印加する薄膜トランジスタ（図示せず）、ゲートライン（図示せず）及びデータライン（図示せず）を含む。
前記カラーフィルター基板４６０は、前記ＴＦＴ基板４２０に形成された前記画素電極と向い合うように配置されたカラーフィルター（図示せず）、前記カラーフィルター上に形成された共通電極（図示せず）を含む。
前記液晶層４４０は、前記ＴＦＴ基板４２０と前記カラーフィルター基板４６０と間に介在される。
前記駆動モジュール４８０は、前記液晶表示パネル４００を駆動する。
前記カラーフィルター基板４６０のエッジ部は、前記シャーシ５００によって囲まれ、前記シャーシ５００の一部は収納容器１５０に結合される。前記シャーシ５００は外部衝撃に弱い前記液晶表示パネル４００が割れることを防止し、前記液晶表示パネル４００の流動を防止する。
本実施例による液晶表示装置は、凸レンズを有する第１及び第２実施例によるバックライトアセンブリーを採用するが、他の実施例で凹レンズを有する第３乃至第５実施例によるバックライトアセンブリーを採用することができる。
本実施例によると、前記液晶表示装置は、蛍光体を別途に具備しない発光ダイオードを有するので、前記液晶表示装置の大きさが減少される。また、高価の白色光発光ダイオードを用いず、白色光を発生することができる白色光発光ユニットを用いることで、これを有する液晶表示装置の製造費用が多きく減少される。
前記のような本発明によると、白色光を発生する白色光発生ユニットにレンズを用いることによって、発光ダイオードから出射され、導光板に進行する光の拡散各を調節することができる。従って、前記拡散角を調節することができる。従って、前記拡散角を増加させることができ、その結果、前記増加された拡散角によって前記導光板の暗部が減少される。
また、前記発光ダイオードが蛍光体を別途に具備しないので、前記発光ダイオードの大きさが減少する。従って、これを有するバックライトアセンブリー及び液晶表示装置の大きさが減少される。
また、高価の白色光発光ダイオードを用いず、白色光を発生することができる前記白色光発光ユニットを用いることによって、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置の製造費用が大きく減少される。
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
本発明の第１実施例によるバックライトアセンブリーの分解斜視図である。 図１の白色光発生ユニット及び導光板を拡大した分解斜視図である。 図１の白色光発生ユニットのレンズの構造を説明するための投影斜視図である。 図１の白色光発生ユニットが白色光を発生するメカニズムを説明するための平面図である。 発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明するための平面図である。 発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明するための平面図である。 本発明の第２実施例によるバックライトアセンブリーの平面図である。 本発明の第３実施例によるバックライトアセンブリーの白色光発生ユニット及び導光板の分解斜視図である。 図８の白色光発生ユニットのレンズの構造を説明するための投影斜視図である。 図８の白色光発生ユニットが白色光を発生するメカニズムを説明するための平面図である。 発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明するための平面図である。 本発明の第４実施例によるバックライトアセンブリーの平面図である。 本発明の第５実施例による液晶表示装置の分解斜視図である。
符号の説明
１２、１１２、２１２ 発光ダイオード
２０、１２０、２２０ 導光板
２６ 暗部
１００ バックライトアセンブリー
１１０、２１０ 白色光発生ユニット
１１４、２１４ レンズ
１１６ 印刷回路基板
１２２ 導光板本体
１２４ 収納溝
１３０ 光学シート
１３２ 拡散シート
１３４ プリズムシート
１３６ 輝度強化フィルム
１４０ モールドフレーム
１４２ 溝
１５０ 収納容器
１５２ 底板
１６０ 反射板
４００ 液晶表示パネル
４２０ ＴＦＴ基板
４４０ 液晶層
４６０ カラーフィルター基板
４８０ 駆動モジュール
５００ シャーシ
７００ 液晶表示装置

Claims (30)

  1. 光を発生する発光ダイオードと、
    前記発光ダイオードから発生された前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有するレンズを含むことを特徴とする白色光発生ユニット。
  2. 前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の白色光発生ユニット。
  3. 前記蛍光部材は、黄色蛍光体であることを特徴とする請求項２記載の白色光発生ユニット。
  4. 前記蛍光体は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする請求項２記載の白色光発生ユニット。
  5. 前記発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の白色光発生ユニット。
  6. 前記蛍光部材は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とする請求項５記載の白色光発生ユニット。
  7. 前記レンズは、凸レンズであることを特徴とする請求項１記載の白色光発生ユニット。
  8. 前記レンズは、凹レンズであることを特徴とする請求項１記載の白色光発生ユニット。
  9. 前記レンズは、前記発光ダイオードから提供された前記光を拡散させる拡散剤を更に含むことを特徴とする請求項１記載の白色光発生ユニット。
  10. 前記拡散剤は、パウダー形態であることを特徴とする請求項９記載の白色光発生ユニット。
  11. 前記パウダーは、石粉、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びアクリルのうち、少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０記載の白色光発生ユニット。
  12. 前記蛍光部材は、パウダー形態であることを特徴とする請求項１記載の白色光発生ユニット。
  13. 前記レンズは、前記蛍光部材を前記レンズに硬化させる硬化剤を更に含むことを特徴とする請求項１２記載の白色光発生ユニット。
  14. 光を発生する少なくとも一つの発光ダイオードを含む光発生部と、
    前記光発生部から入射される前記光をガイドして出射する導光板と、
    前記光発生部と前記導光板との間に配置され、前記光発生部から発生された前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する少なくとも一つのレンズと、
    前記光発生部、前記導光板及び前記レンズを収納する収納容器と、を含むことを特徴とするバックライトアセンブリー。
  15. 前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、黄色蛍光体を含むことを特徴とする請求項１４記載のバックライトアセンブリー。
  16. 前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする請求項１４記載のバックライトアセンブリー。
  17. 前記発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とする請求項１４記載のバックライトアセンブリー。
  18. 前記レンズは、凸レンズ又は凹レンズであることを特徴とする請求項１４記載のバックライトアセンブリー。
  19. 前記レンズの少なくとも一面上に配置され、前記レンズから発散される光をレンズ内に反射するための反射バンドを更に含むことを特徴とする請求項１４記載のバックライトアセンブリー。
  20. 前記レンズは、前記光発生部から入射された光を拡散させる拡散剤を更に含むことを特徴とする請求項１４記載のバックライトアセンブリー。
  21. 前記レンズは、前記拡散剤を前記レンズに硬化させる硬化剤を更に含むことを特徴とする請求項２０記載のバックライトアセンブリー。
  22. 前記導光板の一側面に前記レンズを収納する収納溝が形成されたことを特徴とする請求項１４記載のバックライトアセンブリー。
  23. 前記収納溝は、前記レンズの形状に対応する形状を有することを特徴とする請求項２２記載のバックライトアセンブリー。
  24. 前記レンズは、前記収納溝に接触されることを特徴とする請求項２３記載のバックライトアセンブリー。
  25. 前記レンズは、前記収納溝から離隔されることを特徴とする請求項２２記載のバックライトアセンブリー。
  26. 光の入力を受けて、画像を表示する液晶表示パネルと、
    前記光を提供するバックライトアセンブリーを含み、
    前記バックライトアセンブリーは、
    光を発生する少なくとも一つの発光ダイオードを含む光発生部と、
    前記光発生部から入射される前記光をガイドして出射する導光板と、
    前記光発生部と前記導光板との間に配置され、前記光発生部から発生された前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する少なくとも一つのレンズと、
    前記光発生部、前記導光板及び前記レンズを収納する収納容器と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
  27. 前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、黄色蛍光体を含むことを特徴とする請求項２６記載の液晶表示装置。
  28. 前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする請求項２６記載の液晶表示装置。
  29. 前記発光ダイオードは紫外線を発生し、前記蛍光部材は赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とする請求項２６記載の液晶表示装置。
  30. 前記レンズは、凸レンズ又は凹レンズであることを特徴とする請求項２６記載の液晶表示装置。
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