JP4568194B2 - 光学レンズ、これを有する光学モジュール、これを有するバックライト組立体及びこれを有する表示装置。 - Google Patents
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Description
従来の液晶表示装置は、冷陰極蛍光ランプ、平板蛍光ランプなどの白色光を発生する光源を主に使用した。しかし、最近には消費電力を減少させ、色再現性の向上のために、赤色、緑色及び青色の点光源を光源として使用する液晶表示装置に対する開発が進行されている。点光源は、例えば、発光ダイオードLEDからなる。赤色、緑色及び青色点光源から発生された単色光は液晶表示パネルのカラーフィルターとうまくマッチングされ色再現性を向上させる。
従って、本発明はこのような従来の問題点を勘案したもので、本発明は点光源の有効発光面積を増加させ、点光源の個数を減少させ製造原価を節減することができる光学レンズを提供する。
また、本発明は前記した光学モジュールを有するバックライト組立体を提供する。
また、本発明は前記したバックライト組立体を有する表示装置を提供する。
このように形成することで、内部曲面と外部曲面と間の距離が位置によって異なるようになる。つまり、光学レンズの厚みが位置によって異なるように形成される。従って、光学レンズを通過する光は光学レンズの厚さの差異に起因して、位置によって経路に差異が発生するようになる。これにより、出射される光がさらに拡散され出射されるか、中央部に集光され出射される。
内部曲面は長軸が垂直方向に形成され、外部曲面は長軸が水平方向に形成された場合は、光学レンズを通過した光がさらに拡散され出射される。よって、光の有効発光距離を増加させて、同一の面積に使用される点光源の個数を減少させることができ、これにより、製造原価を節減することができる。
本願第4発明は、第3発明において、前記第1楕円面は長軸に対応される第1頂点の曲率半径が5mmである。
本願第5発明は、第4発明において、前記第1楕円面は円錐定数が−1より大きく0よりは小さい。
本願第7発明は、第3発明において、前記第2楕円面は短軸に対応される第2頂点の曲率半径が15mm以下である。
本願第8発明は、第7発明において、前記第2楕円面は円錐定数が0よりは大きく1よりは小さい。
本願第10発明は、光を発生する点光源と、前記第1発明〜第9発明のいずれかに記載の光学レンズと、を含むことを特徴とする光学モジュールを提供する。
本願第11発明は、第10発明において、前記点光源は、前記第1楕円面の短軸より下部に配置されることを特徴とする光学モジュールを提供する。
本願第13発明は、第10発明において、前記点光源は、発光ダイオードであることを特徴とする光学モジュールを提供する。
本願第14発明は、第10発明において、前記点光源を固定し、前記点光源をカバーするように前記光学レンズと結合される点光源ソケットをさらに含むことを特徴とする光学モジュールを提供する。
本願第16発明は、第15発明において、前記点光源は、赤色点光源、青色点光源及び緑色点光源を含むことを特徴とするバックライト組立体を提供する。
本願第18発明は、第15発明において、前記光学モジュールは、前記点光源を固定し、前記点光源をカバーするように前記光学レンズと結合される点光源ソケットをさらに含み、前記点光源ソケットは前記回路基板に結合されることを特徴とするバックライト組立体を提供する。
本願第20発明は、第19発明において、前記導光部材の上部に配置される拡散板をさらに含むことを特徴とするバックライト組立体を提供する。
<第1実施例>
図1は本実施例の一実施例による光学レンズを示す斜視図であり、図2は図1に示されたI−I’に沿って切断した断面図である。
一方、光学レンズ100の内部曲面110及び外部曲面120の形状は次の数式(1)のような非球面方程式によって定義されることができる。即ち、光学レンズ100の内部曲面110及び外部曲面120にはある程度の数差が発生されることができるので、これを反映するために非球面方程式が用いられる。
光学レンズ100の内部曲面110は第1楕円面112を有する。第1楕円面112は長軸に対応される第1頂点V1での曲率半径が約5mm以下に形成される。ここで、曲率半径は1/曲率cを示す。また、第1楕円面112は長軸が垂直方向に形成されるために、円錐定数kが−1より大きく0よりは小さい値を有する。さらに、第1楕円面112は1次項からn次項までの非球面係数A1、A2、...、Anが−1より大きく1より小さい値を有する。一例で、第1楕円面112は第1頂点V1での曲率半径が約1.41であり、円錐定数kが約−0.68であり、3次項の非球面係数A3が約0.02であり、非球面係数 A1、A2、...、Anは0の値を有する。
図3に示すように、比較例による光学レンズ200は外部曲面210が実質的に楕円面形状を有し、中央部が下部方向に陥没された構造を有する。
図5は本発明の一実施例による光学モジュールを示す分解斜視図であり、図6は図5に示された光学モジュールの断面図である。
図5及び図6に示すように、本発明の一実施例による光学モジュール300は点光源310及び光学レンズ100を含む。
本実施例において、光学レンズ100は点光源ソケット320を固定するための固定部位140をさらに含むことを除いては図1及び図2に示されたのと同一の構造を有するので、同一の参照番号を使用し、その重複される詳細な説明は省略することにする。
光学レンズ100に形成された固定部140との結合のために、光学モジュール300は点光源ソケット320をさらに含む。点光源ソケット320の上部の中央には点光源310が固定される。点光源ソケット320は光学レンズ100が点光源310をカバーするように光学レンズ100の結合部140と結合される。このように、点光源ソケット320を用いることで、より容易に点光源310を光学レンズ100に結合させることができる。
<第3実施例>
図7は本発明の一実施例によるバックライト組立体を示す分解斜視図であり、図8は図7に示されたバックライト組立体の断面図である。
回路基板410は電源印加線(図示せず)が形成されている薄い基板である。回路基板410は例えば、印刷回路基板PCBまたは印刷回路基板に熱伝導率が優れた金属がコーティングされた金属コーティング基板からなる。外部から印加される点光源電源は電源印加線を通じて光学モジュール300に伝達される。
一方、光学モジュール300は白色光を発生するために、互いに異なる単色光を発生する点光源(310、図5参照)を含むことができる。例えば、点光源310は赤色光を発生する赤色点光源、青色光を発生する青色点光源及び緑色光を発生する緑色点光源を含む。赤色光、青色光及び緑色光は互いに混合され白色光を作り出す。これとは異なり、点光源310は白色光を発生する白色点光源からなることができる。
バックライト組立体400は光学モジュール300の上部に配置される導光部材430をさらに含むことができる。導光部材430は光学モジュール300と所定間隔離隔されるように配置される。導光部材430は光学モジュール300から発生される赤色光、青色光及び緑色光を混同して白色に近い光を出射する。導光部材430は、一例で、ポリメチルメタクリレートPMMA材質で形成される。
図9は本発明の一実施例による表示装置を示す分解斜視図である。
図9に示すように、本発明の一実施例による表示装置500はバックライト組立体400及び表示ユニット600を含む。
バックライト組立体400は回路基板410、回路基板410上に配置される光学モジュール300及び回路基板410を収納する収納容器420を含む。本実施例において、バックライト組立体400は図7及び図8に示されたのと同一の構成を有するので、同一の構成要素については同一の参照番号を使用し、その重複される詳細な説明は省略することにする。
表示パネル610は第1基板612、第1基板612に対応して結合される第2基板614及び第1基板612と第2基板614との間に介在された液晶層(図示せず)を含む。
このような構成を有する表示パネル610は前記TFTのゲート端子に電源が印加されTFTがターンオンされると、画素電極と共通電極との間には電界が形成される。このような電界によって第1基板612と第2基板614との間に介在された液晶層の液晶分子の配列が変化され、液晶分子の配列変化によってバックライト組立体400から供給される光の透過度が変更され所望する階調の画像を表示するようになる。
また、光学レンズの設計及び製作が容易で生産性を向上させることができる。
110 内部曲面
112 第1楕円面
120 外部曲面
122 第2楕円面
300 光学モジュール
310 点光源
320 点光源ソケット
400 バックライト組立体
410 回路基板
420 収納容器
430 導光部材
440 拡散板
450 光学シート
500 表示装置
510 トップシャーシ
600 表示ユニット
610 表示パネル
620 駆動回路部
Claims (22)
- 点光源から発生された光が入射される内部曲面及び外部と接する外部曲面を有し、
前記内部曲面と前記外部曲面が長軸が互いに直交する方向に形成された楕円面形態を有し、前記内部曲面及び前記外部曲面はそれぞれ少なくとも短軸または長軸まで延伸する半楕円形状であることを特徴とする光学レンズ。 - 前記内部曲面は長軸が垂直方向に形成される第1楕円面を有し、
前記外部曲面は長軸が水平方向に形成される第2楕円面を有することを特徴とする請求項1記載の光学レンズ。 - 前記第1楕円面及び前記第2楕円面は次の非球面方程式によって定義されることを特徴とする請求項2記載の光学レンズ。
ここで、Zは点光源からの垂直距離であり、
rは点光源からの水平距離であり、
cは曲面の頂点での曲率であり、
kは円錐定数であり、
A1、A2、...、Anは1次項からn次項までの非球面係数を示す。このとき、nは
30以下の自然数である。 - 前記第1楕円面は、長軸に対応される第1頂点の曲率半径が5mm以下であることを特徴とする請求項3記載の光学レンズ。
- 前記第1楕円面は、円錐定数kが−1より大きく0よりは小さいことを特徴とする請求項4記載の光学レンズ。
- 前記第1楕円面は、非球面係数が−1よりは大きく1よりは小さいことを特徴とする請求項5記載の光学レンズ。
- 前記第2楕円面は、短軸に対応される第2頂点の曲率半径が15mm以下であることを特徴とする請求項3記載の光学レンズ。
- 前記第2楕円面は、円錐定数kが0よりは大きく1よりは小さいことを特徴とする請求項7記載の光学レンズ。
- 前記第2楕円面は、非球面係数が−1よりは大きく1よりは小さいことを特徴とする請求項8記載の光学レンズ。
- 光を発生する点光源と、
前記請求項1〜9のいずれかに記載の光学レンズと、
を含むことを特徴とする光学モジュール。 - 前記点光源は、前記第1楕円面の短軸より下部に配置されることを特徴とする請求項10記載の光学モジュール。
- 前記点光源は、前記第2楕円面の長軸より下部に配置されることを特徴とする請求項10記載の光学モジュール。
- 前記点光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項10記載の光学モジュール。
- 前記点光源を固定し、前記点光源をカバーするように前記光学レンズと結合される点光源ソケットをさらに含むことを特徴とする請求項10記載の光学モジュール。
- 回路基板と、
前記回路基板上に配置される光学モジュールと、
前記回路基板を収納する収納容器を含み、
前記光学モジュールは、
光を発生する点光源と、
前記請求項1〜9のいずれかに記載の光学レンズと、
を含むことを特徴とするバックライト組立体。 - 前記点光源は、赤色点光源、青色点光源及び緑色点光源を含むことを特徴とする請求項15記載のバックライト組立体。
- 前記点光源は、前記第1楕円面の短軸より下部に配置され、前記第2楕円面の長軸より下部に配置されることを特徴とする請求項15記載のバックライト組立体。
- 前記光学モジュールは、前記点光源を固定し、前記点光源をカバーするように前記光学レンズと結合される点光源ソケットをさらに含み、前記点光源ソケットは前記回路基板に結合されることを特徴とする請求項15記載のバックライト組立体。
- 前記光学モジュールから発生された光の混合のために、前記光学モジュール上部に配置される導光部材をさらに含むことを特徴とする請求項15記載のバックライト組立体。
- 前記導光部材の上部に配置される拡散板をさらに含むことを特徴とする請求項19記載のバックライト組立体。
- 回路基板、前記回路基板上に配置される光学モジュール及び前記回路基板を収納する収納容器を含むバックライト組立体と、
前記バックライト組立体から供給される光を用いて画像を表示する表示パネルと、
を含み、
前記光学モジュールは、
光を発生する点光源と、
前記請求項1〜9のいずれかに記載の光学レンズと、
を含むことを特徴とする表示装置。 - 前記点光源は前記第1楕円面の短軸より下部に配置され、前記第2楕円面の長軸より下部に配置されることを特徴とする請求項21記載の表示装置。
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