KR100691181B1

KR100691181B1 - 균일한 상향 조명이 가능한 발광 다이오드 렌즈 구조, 이렌즈 구조를 채용한 발광 다이오드 모듈 및 백라이트 장치

Info

Publication number: KR100691181B1
Application number: KR1020050048996A
Authority: KR
Inventors: 정영준; 김범진; 박영삼; 안호식; 이현호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2007-03-09
Also published as: KR20060127672A

Abstract

본 발명은 LED 렌즈 구조와 이를 포함하는 LED 모듈 및 백라이트 장치에 관한 것이다. LED 렌즈 구조는 안쪽에 LED 칩을 수용하는 상부 반구형 내부 렌즈; 및 상기 내부 렌즈를 둘러싼 외부 렌즈를 포함하며, 상기 LED 칩이 놓인 면에 수직인 축선을 중심으로 미리 정해진 범위 내에서 상기 내부 렌즈로부터 상기 외부 렌즈로 진행하는 빛을 산란시키도록 상기 외부 렌즈의 내면에 미세한 산란 패턴을 형성한다. 따라서, LED 렌즈 구조는 상기 LED 칩에서 발생한 빛을 상기 축선 둘레로 균일하게 방출하고 그에 따라 균일한 상향 조명을 제공할 수 있다.

LED, 렌즈, 산란, 균일, 상향 조명

Description

균일한 상향 조명이 가능한 발광 다이오드 렌즈 구조, 이 렌즈 구조를 채용한 발광 다이오드 모듈 및 백라이트 장치{LED LENS STRUCTURE CAPABLE OF PROVIDING UNIFORM UPWARD ILLUMINATION, LED MODULE AND BACKLIGHT APPARATUS INCORPORATING THE SAME}

도 1은 LCD 백라이트 장치에 사용되는 종래기술의 측면 방출형 LED 렌즈의 일례를 보여주는 단면도이다.

도 2는 도 1의 렌즈를 갖는 LED를 채용한 백라이트 장치의 일례를 보여주는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 LED 렌즈 구조의 단면도이다.

도 4는 도 3의 렌즈 구조에서 빛을 균일화하는 동작을 설명하는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 렌즈 구조에 채용되는 미세 돌기 패턴의 여러 가지 예를 렌즈 구조에서 분리하여 보여주는 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 렌즈 구조를 채용한 LED 모듈을 보여주는 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 렌즈 구조에 의한 발광 패턴과 종래의 렌즈에 의한 발광 패턴을 비교한 그래프이다.

도 8은 본 발명에 따른 LED 렌즈 구조의 변형례의 단면도이다.

도 9는 도 8의 렌즈 구조에서 빛을 균일화하는 동작을 설명하는 단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 LED 모듈을 채용한 백라이트 장치의 일례를 보여주는 단면도이다.

도 11은 본 발명에 따른 LED 모듈을 채용한 백라이트 장치의 다른 예를 보여주는 단면도이다.

<도면의 주요 부분의 부호의 설명>

110: 내부 렌즈 120: 외부 렌즈

128: 볼록부 130: 돌기 패턴

F: LED 칩의 초점

본 발명은 LED 렌즈와 이를 포함하는 LED 모듈 및 백라이트 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 수직 축선으로부터 일정 범위 내에서 내부 렌즈로부터 외부 렌즈로 진행하는 빛을 수직 축선으로부터 방사상 외측으로 퍼지게 함으로써 균일한 상향 조명을 제공할 수 있는 LED 렌즈 구조와 이를 포함하는 LED 모듈 및 백라이트 장치에 관한 것이다.

전자 기기 산업이 발전함에 따라서, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)가 차세대 디스플레이장치로서 주목받고 있다. 상기 LCD는 자발적으로 빛을 발생시키지 않기 때문에, 통상 LCD 패널의 뒷면에 빛을 발생시키는 백라이트(backlight) 모듈 또는 장치를 구비한다.

도 1을 참조하면, 상기 문헌에 개시된 렌즈(10)는 반사면(12)과 제1 굴절면(14)을 갖는 상부와 제2 굴절면(16)을 갖는 하부로 구분된다. 또한, 입체적으로 보면, 광축(A)을 중심으로 대칭 형상을 갖는다.

이 렌즈에서, LED 칩(도시 생략)의 초점(F)에서 방출된 빛(L1)은 반사면(12)에 반사되어 제1 굴절면(14)을 통해 외부로 방출되거나 직접 제2 굴절면(16)을 통해 외부로 방출된다.

하지만, 일부 빛(L2)은 제1 굴절면(14)을 통해 외부로 방출되지 않고 내부 반사되어 반사면(12)을 통해 상부로 방출된다. 이러한 빛(L2)은 LED를 이용한 조명에서 원치 않는 노이즈를 발생시킨다.

이러한 원치 않는 빛(L2) 즉 노이즈가 상부로 투사되는 것을 방지하기 위해, 렌즈(10)의 상면에 반사용지(20)를 부착하기도 한다. 이렇게 하면, 렌즈(10) 상부로 방출되는 빛들이 완전히 차단되어 용이하게 측면 방출을 구현할 수 있다.

하지만, 렌즈(10)와 반사용지(20) 사이의 연결부는 반사면(12)의 상단에 형성되므로 면적이 좁고 접착력이 약하다. 따라서, 원활하고 안정된 접착을 위해 패 키지(10)의 일부 형태를 개조할 필요가 있다.

또한, 이와 같은 반사용지 부착은 작업자의 정교한 수작업이 필요하고 자동화가 어려워 백라이트 장치의 제조시간 및 비용을 증가시키는 단점이 있다. 더욱이, 부착된 반사용지는 떨어지기 쉬워서 백라이트 장치의 신뢰성을 저하시킨다.

아울러, 전술한 렌즈(10)는 성형이 어렵다는 단점도 있다. 즉, 제1 굴절면(14)과 제2 굴절면(16) 사이를 연결하는 연결부(18) 및 반사면(12)이 모인 내부 첨점(P)을 성형을 통해 정밀하게 형성하기가 어려우며, 성형시 연결부(18)나 그 주변 등의 렌즈(10) 표면에 줄이 생길 수 있다.

또한, 초점(F)으로 표시한 LED 칩을 수용하는 오목부(R) 내에 수지를 채울 때 기포 방지를 위한 추가 작업이 요구된다. 즉 LED 칩을 기판(도시 생략)에 장착하고 렌즈(10)의 오목부(R)에 LED 칩이 위치하도록 기판을 렌즈(10)와 결합시킨 다음 오목부(R) 내부에 투명 수지를 주입한다. 하지만, 이렇게 하면 오목부(R) 내에 수지가 완전히 채워지지 않아 기포가 발생할 위험이 있다. 따라서, 공기 배출구를 통해 기포를 제거하는 등의 추가 작업이 필요할 뿐만 아니라 이러한 추가 작업에도 기포가 잔류하여 LED 패키지의 광학 특성을 저하시킬 위험이 상존한다.

도 2는 전술한 렌즈를 갖는 LED를 채용한 백라이트 장치의 일례를 보여주는 단면도이다.

도 2의 백라이트 장치(30)는 통상 직하형 백라이트 장치라고도 부르며, 평탄한 반사판(32), 이 반사판(32) 상에 배치된 복수의 LED 모듈(34), 상기 LED 모듈(34) 상에 배치된 반사용지(36) 및 상기 반사용지(36)로부터 미리 정해진 간격(G1) 을 두고 배치된 투명판(38)을 구비하며, 상기 투명판(38)으로부터 미리 정해진 간격(G2)을 두고 액정 패널(40)이 배치된다.

이때, LED 모듈(34)은 전술한 바와 같이 도 1의 렌즈(10)를 채용하고 있으며, 반사용지(36)도 역시 도 1의 반사용지(20)와 실질적으로 동일하다.

한편, 빛(L1, L2)은 모듈(34)에서 측방 즉 평면 방향으로 방출된다. 이들 중에서, 빛(L1)은 반사판(32)에서 반사되어 상부의 투명판(38)을 통과한 다음 상부에 있는 액정 패널(40)에 백라이트를 제공하게 된다. 다른 빛(L2)은 투명판(38)의 밑면에 부딪쳐 일부(L21)는 투명판(38) 안으로 진입하여 그 상부의 액정 패널(40)에 백라이트를 제공한다. 한편, 빛(L2)의 다른 일부(L22)는 투명판(38)에서 반사판(32)으로 반사된 다음 이 반사판(32)에서 반사되어 빛(L1)과 같은 방식으로 투명판(38)을 통해 액정 패널(40)에 백라이트를 제공하게 된다.

이와 같은 구조의 백라이트 장치(30)는 액정 패널(40) 하부에 다수의 막대형 LED 모듈(34)을 설치할 수 있기 때문에, 대화면 LCD에 효과적으로 백라이트를 제공할 수 있는 장점이 있다.

하지만, LED 모듈(34)로부터 투명판(38) 사이에 미리 정해진 간격(G1)이 필요하고 투명판(38)과 액정 패널(40) 역시 미리 정해진 간격(G2)으로 유지되어야 하므로, 이 구조의 백라이트 장치(30)는 두께가 증가한다는 단점이 있다.

구체적으로 설명하면, LED 모듈(34)에서 발생한 빛(L)은 주로 차광판(36) 사이를 통해 상측으로 반사되므로, 차광판(36)에 의해 가려진 어두운 암부(DA)를 형성한다. 이와 같은 암부(DA) 및 그에 따른 휘선(輝線)을 제거하기 위해서는, 빛들 이 투명판(38)을 통과하여 액정 패널(40)에 입사하기 전까지 서로 혼합되도록 투명판(38)과 액정 패널(40) 사이에 일정치 이상의 간격(G2)을 충분히 확보해야 한다.

이와 같이, 반사판(32)에서 액정 패널(40)로 진행하는 빛을 전체적으로 균일하게 하기 위해서는 위와 같은 간격(G1, G2)을 일정치 이상으로 유지해야 하므로, 직하형 백라이트 장치(30)는 그 특성상 두께 증가를 피할 수 없다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수직 축선으로부터 일정 범위 내에서 내부 렌즈로부터 외부 렌즈로 진행하는 빛을 수직 축선으로부터 방사상 외측으로 퍼지게 함으로써 균일한 상향 조명을 제공할 수 있는 LED 렌즈 구조 및 이 렌즈 구조를 포함하는 LED 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 렌즈 구조를 갖는 LED 모듈을 채용함으로써 두께를 최소화할 수 있는 백라이트 장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내부에 LED 칩을 수용하며 볼록한 형상을 갖는 내부 렌즈, 및 상기 내부 렌즈를 둘러싸도록 형성되며, 상기 LED칩이 배치된 면에 대향하는 내면영역에 형성되어 상기 내부 렌즈로부터 외부렌즈로 진행하는 빛을 산란시키는 미세한 산란패턴을 갖는 외부렌즈를 포함하는 LED 렌즈 구조를 제공한다.
상기 산란 패턴은 요철 구조인 것을 특징으로 한다.
상기 산란 패턴이 형성된 상기 외부렌즈의 내면영역은 상기 LED칩이 배치된 면에 수직인 축선이 중심에 위치하도록 설정된 영역인 것을 특징으로 한다.
상기 외부 렌즈의 내면은 상기 내부 렌즈의 외면과 합치하며, 상기 외부렌즈는 구면인 상면을 갖는 상부영역과 상기 상부영역으로부터 하향 연장된 원통구조인 측벽영역으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 외부 렌즈는 상기 상부영역과 상기 측벽영역이 연결되는 부분의 두께가 다른 부분의 두께보다 큰 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 외부렌즈의 측벽영역은 상기 상부영역에 연결되는 부분으로 갈수록 두께가 증가하는 것이 바람직하다.

삭제

LED 렌즈 구조에서, 상기 내부 렌즈는 상기 LED 칩을 수용하는 부분에 오목부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전술한 LED 렌즈 구조; 상기 내부 렌즈 안쪽에 배치된 상기 LED 칩; 상기 LED 칩을 안착시킨 상태로 상기 렌즈 구조와 결합된 기판; 및 상기 LED 칩을 외부 전원과 연결하는 단자를 포함하는 LED 모듈을 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 모듈은 상기 내부 렌즈 안쪽에서 상기 LED 칩을 봉지하는 투명 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 바닥판; 상기 바닥판 반대편으로 빛을 균일하게 보내도록 상기 바닥판 윗면에 복수로 배열된 전술한 LED 모듈을 포함하는 백라이트 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 백라이트 장치에서, 상기 LED 모듈은 상기 내부 렌즈 안쪽에서 상기 LED 칩을 봉지하는 투명 수지를 더 포함할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 LED 렌즈 구조의 단면도이고, 도 4는 도 1의 렌즈 구조에서 빛을 균일화하는 기능을 설명하는 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 렌즈 구조(100)는 상부 반구 형태의 내부 렌즈(110) 및 이 내부 렌즈(110)에 씌워진 외부 렌즈(120)를 포함한다.

내부 렌즈(110)는 밑면이 평면(도시 생략)에 안착된 상부 반구 형태이고, 안쪽이 비어 오목부(R)를 형성하고 있다. 이 오목부(R) 내에는 LED 칩(C)이 배치되고, LED 칩(C)의 초점(F)은 LED 칩(C)의 장착 평면과 수직인 축선(A)이 지나가도록 배치된다. 또한, 내부 렌즈(110)는 구면 형태의 상부(112)와 원통 형태의 하부(114)로 이루어지고, 바람직하게는 전체적으로 균일한 두께를 갖는다.

외부 렌즈(120)는 내부 렌즈(110)에 씌워지도록 배치된다. 이때, 외부 렌즈(120)는 미리 정해진 간격을 갖고 내부 렌즈(110) 둘레에 배치되거나 내부 렌즈 (110)와 물리적으로 접촉할 수도 있다.

외부 렌즈(120)의 내면(122)은 내부 렌즈(110)의 외면과 합치하도록 형성된다. 한편, 외부 렌즈(120)의 외면은 구면인 상부 외면(124)과 원통면인 하부 외면(126)으로 이루어진다. 이때, 외부 렌즈(120)의 상부 외면(124)은 바람직하게는 축선(A)에서 반경 방향으로 갈수록 내부 렌즈(110)로부터 멀어져 가장자리에는 고리 형태의 볼록부(128)가 형성된다.

또한, 외부 렌즈(120)의 내면(122)의 소정 부위, 구체적으로는 축선(A)을 중심으로 미리 정해진 영역에는 미세 돌기 패턴(130)이 형성된다. 이 미세 돌기 패턴(130)은 도 4에 도시한 바와 같이 통과하는 빛(L1, L2)을 산란시켜 이들 빛(L1, L2)이 축선(A)을 중심으로 방사상 외측으로 균일하게 퍼지게 한다.

이 미세 돌기 패턴(130)은 축선(A)을 중심으로 예컨대 동심원 형태로 형성되면 바람직하다. 즉, 미세한 산과 골이 동심원 형태로 형성되면, 통과하는 빛을 방사상으로 균일하게 퍼지게 할 수 있다. 또한, 패턴(130)의 치수가 작을수록 빛을 더욱 균일하게 퍼트릴 수 있다. 따라서, 산의 높이( 즉 골의 깊이)는 작을수록 좋지만, 가공성을 고려할 때 70 내지 300㎛ 정도가 바람직하다.

한편, 미세 돌기 패턴(130)은 반드시 돌기 또는 톱니(serration) 형태일 필요는 없다. 예컨대, 산란층을 외부렌즈(120) 내면(122)의 해당 영역에 코팅하여 형성하는 것도 역시 가능하다. 이와 같은 산란층은 금속을 미세한 폭과 간격으로 인쇄하여 형성하거나, 미세한 입자로 증착시켜 형성할 수도 있다. 아울러, SiO₂, TiO₂와 같은 산란물질을 미세한 입자 형태로 도포하여 형성할 수도 있다.

도 4를 참조하면, LED 칩(C)의 초점(F)에서 발생한 빛들 중에서 축선(A)에 인접하여 위쪽으로 진행하는 빛(L1, L2)은 패턴(130)에 의해 방사상 외측으로 퍼지게 된다. 이때, 전술한 바와 같이 패턴(130)이 미세한 치수로 형성되므로 빛(L1, L2)은 균일한 조도로 퍼지게 된다.

한편, 다른 빛(L3, L4)은 외부 렌즈(120)의 볼록부(128)를 통과하면서 서로를 향해 모이게 된다. 구체적으로 말하면, 빛(L3)은 축선(A)으로부터 멀어지는 방향으로 굴절되고, 빛(L4)은 축선(A) 쪽으로 굴절되어 방출된다. 즉, 볼록부(128)가 볼록 렌즈 기능을 수행하는 것을 알 수 있다.

또한, 내부 렌즈(110)의 원통형 하부(114)를 통과하는 빛(L5)도 역시 외부 렌즈(120)에서 방출될 때 축선(A) 쪽으로 굴절하는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 렌즈 구조(100)는 축선(A)을 중심으로 상향 방출되는 빛은 방사상으로 균일하게 퍼지게 해주지만 측방으로 방출되는 빛은 오히려 축선(A) 쪽으로 굴절시킨다. 따라서, LED 칩(C)에서 발생한 빛은 축선(A)을 중심으로 전체적으로 균일하게 방출된다.

다시 말하면, 외부 렌즈(120)는 축선(A)을 중심으로 볼 때 가장자리가 두꺼운 볼록부(128)를 형성하는 전체적으로 오목 렌즈 구성이므로 외부 렌즈(120)를 통과하는 빛은 가장자리 쪽으로 집중된다. 따라서, 축선(A)에 인접하게 진행하는 빛의 강도를 감소시키면서 가장자리 쪽의 조도를 보강하여 전체적으로 조도를 균일하 게 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 렌즈 구조(100)에 채용되는 미세 돌기 패턴(130)의 여러 가지 예를 렌즈 구조에서 분리하여 보여주는 사시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 돌기 패턴의 예로는 도 5(a)의 톱니형 돌기 패턴(130a), 도 5(b)의 사인 곡선형 돌기 패턴(130b), 도 5(c)의 골이 평탄한 톱니형 돌기 패턴(130c), 도 5(d)의 골이 평탄한 사인 곡선형 돌기 패턴(130d), 그리고 도 5(e)의 산과 골이 평탄한 톱니형 돌기 패턴(130e) 등의 여러 가지가 있다. 이들 외에도 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 다수의 형태를 적절하게 채용할 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 LED 모듈은 기판(150)에 열전달부(152) 및 단자(154, 156)가 장착되고, 열전달부(152) 위에 LED 칩(C)이 장착되어 있다. 이때, LED 칩(C)은 예컨대 (도시하지 않은) 와이어 등에 의해 단자(154, 156)와 전기적으로 연결된다. 한편, 단자(154)는 열전달부(152)와 일체로 형성되어 LED 칩(C)의 열을 히트 싱크(도시 생략)로 빼내는 기능을 수행한다. 물론, 단자(154)는 열전달 기능만을 수행하게 하고, 단자(156)와 함께 다른 단자(도시 생략)를 설치하여 LED 칩(C)을 전원과 연결할 수도 있다.

한편, 본 발명의 렌즈 구조(100)가 LED 칩(C)과 열전달부(152)를 내부 렌즈 (110)의 오목부(R)에 수용하면서 기판(150)에 장착된다. 이때, 바람직하게는, 오목부(R) 안에는 실리콘, 에폭시 등의 투명 수지가 채워진다.

이와 같은 LED 모듈은 전기가 공급되는 LED 칩(C)이 발광하게 되고, 발생한 빛은 도 4에서 도시한 형태의 패턴으로 균일하게 렌즈 구조(100)의 외부로 방출된다.

먼저, 도 4에 도시한 본 발명의 렌즈 구조(100)에 1 루멘의 출력을 갖는 LED 칩을 적용하여, 25mm 거리에서 조도를 측정하였다. 측정한 조도를 도 7의 그래프에 실선으로 표시였으며, 그 반치폭(FWHM: Full Width Half Maximum)은 80mm이다.

한편, 종래 렌즈 구조로는 도 4의 것과 동일하지만 요철 패턴(130)이 형성되지 않은 것을 선택하여, 25mm 거리에서 조도를 측정하였다. 측정한 조도를 도 7의 그래프에 점선으로 표시하였다. 종래 렌즈 구조의 조도는 중심 즉 축선(A)을 중심으로 약 360 럭스에 이르는 높은 조도를 보이지만 중심으로부터 멀어질수록 조도가 급격히 떨어지는 것을 알 수 있다. 즉, 상측으로 극히 불균일한 조명을 제공한다.

따라서, 상측으로 불균일한 조명을 제공하는 종래기술과 달리, 본 발명에 의해 상측으로 균일한 조명이 이루어지는 것을 알 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 LED 렌즈 구조의 변형례의 단면도이며, 도 9는 도 8 의 렌즈 구조에서 빛을 균일화하는 동작을 설명하는 단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 변형례에 따른 LED 렌즈 구조(100-1)는 외부 렌즈(120)의 하부 외면(126-1)이 위로 벌어진 형태인 것을 제외하고는 전술한 도 3의 LED 렌즈 구조(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 부여하였으며, 그 설명은 생략한다.

이와 같이 하면, 도 9에 도시한 바와 같이, 빛(L5)이 외부 렌즈(120)를 통과할 때, 하부 외면(126-1)의 기울기에 의해 도 4에서보다 더욱 볼록부(128) 쪽으로 즉 축선(A) 쪽으로 굴절된다. 이 구성은 더 많은 광속을 축선(A) 쪽으로 모음으로써 렌즈 구조(100-1)의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 모듈을 채용한 백라이트 장치는 평탄한 바닥판(150), 이 바닥판(150) 상에 배치된 복수의 LED 모듈(100, C), 상기 LED 모듈(100, C) 위쪽의 투명판(152)을 포함한다. 투명판(152)은 LED 렌즈 구조(100)로부터 미리 정해진 간격(G3)을 두고 배치된다. 또한, 상기 투명판(152)으로부터 미리 정해진 간격(G4)을 두고 액정 패널(160)이 배치된다. 상기 바닥판(150)은 바람직하게는 반사판으로 구성하여, 상기 LED 모듈(100, C)로부터 직접 또는 투명판(152)에 의해 반사되어 바닥판(150)에 투사된 빛을 다시 투명판(152) 쪽으로 반사할 수 있다.

이와 같이 하면, LED 칩(C)에서 발생한 빛은 축선(A)을 중심으로 미리 정해진 각도(α) 범위에서 투명판(152) 안으로 진입한다. 이때, 이 범위 내의 빛들은 도 4 등을 참조하여 전술한 바와 같이 균일한 조도로 진행한다. 따라서, 하부에서 투명판(152) 및 그 상부의 액정 패널(160)로 입사되는 빛의 조도가 균일하므로, 본 발명에 따른 백라이트 장치는 면 광원의 기능을 적절하게 수행할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 백라이트 장치는 도 2에 도시한 백라이트 장치(30)와 달리 반사용지(36)를 사용하지 않기 때문에 암부(DA)가 발생하지 않는다. 따라서, 암부(DA)를 없애기 위한 간격(G2)이 필요 없게 되어, 투명판(152)과 그 위쪽의 LCD 패널(160) 사이의 간격(G4)을 최소화하거나 없앨 수 있다. 이렇게 하면, 백라이트 장치의 두께를 줄일 수 있으므로 박형화라는 시장의 요구를 충족시킬 수 있다.

도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 장치는 도 10의 구성과 달리 투명판을 생략할 수 있다. 이는 LCD 패널(160)의 미리 정해진 영역에 균일한 강도의 빛이 입사되도록, LED 모듈(100, C)로부터 축선(A)을 중심으로 미리 정해진 각도(β)로 빛을 상향 방출함으로써 가능하다. 즉, 본 발명의 LED 렌즈 구조(100)를 통해 상향 방출되는 빛이 미리 정해진 거리(d)만큼 진행한 상태에서 균일한 조도를 갖게 되도록 구성할 수 있다.

이와 같이, 투명판을 생략하면 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이 두께를 줄이는 장점과 함께 투명판이 차지하는 무게를 줄일 수 있는 장점도 역시 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 LED 렌즈 구조 및 이를 채용하는 LED 모듈은 수직 축선으로부터 일정 범위 내에서 내부 렌즈로부터 외부 렌즈로 진행하는 빛을 수직 축선으로부터 방사상 외측으로 퍼지게 함으로써 균일한 상향 조명을 제공할 수 있다. 또한, 전술한 렌즈 구조를 갖는 LED 모듈을 채용함으로써 백라이트 장치의 두께를 최소화할 수 있다. 아울러, 백라이트 장치에서 투명판을 생략함으로써, 장치의 무게를 줄일 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims

내부에 LED 칩을 수용하며 볼록한 형상을 갖는 내부 렌즈; 및

상기 내부 렌즈를 둘러싸도록 형성되며, 상기 LED칩이 배치된 면에 대향하는 내면영역에 형성되어 상기 내부 렌즈로부터 외부렌즈로 진행하는 빛을 산란시키는 미세한 산란패턴을 갖는 외부렌즈를 포함하는 LED 렌즈 구조.
제1항에 있어서, 상기 산란 패턴은 요철 구조인 것을 특징으로 하는 LED 렌즈 구조.
제1항에 있어서, 상기 산란 패턴이 형성된 상기 외부렌즈의 내면영역은 상기 LED칩이 배치된 면에 수직인 축선이 중심에 위치하도록 설정된 영역인 것을 특징으로하는 LED 렌즈 구조.
제1항에 있어서, 상기 외부 렌즈의 내면은 상기 내부 렌즈의 외면과 합치하며, 상기 외부렌즈는 구면인 상면을 갖는 상부영역과 상기 상부영역으로부터 하향 연장된 원통구조인 측벽영역으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 렌즈 구조.
제4항에 있어서, 상기 외부 렌즈는 상기 상부영역과 상기 측벽영역이 연결되는 부분의 두께가 다른 부분의 두께보다 큰 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 렌즈 구조.
제4항에 있어서, 상기 외부렌즈의 측벽영역은 상기 상부영역에 연결되는 부분으로 갈수록 두께가 증가하는 것을 특징으로 하는 LED 렌즈 구조.
제1항에 있어서, 상기 내부 렌즈는 상기 LED 칩을 수용하는 부분에 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 LED 렌즈 구조.
제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 기재된 LED 렌즈 구조;

상기 내부 렌즈 안쪽에 배치된 상기 LED 칩;

상기 LED 칩을 안착시킨 상태로 상기 렌즈 구조와 결합된 기판; 및

상기 LED 칩을 외부 전원과 연결하는 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
제8항에 있어서, 상기 내부 렌즈 안쪽에서 상기 LED 칩을 봉지하는 투명 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
바닥판;

상기 바닥판 반대편으로 빛을 균일하게 보내도록 상기 바닥판 윗면에 배열된 제8항에 기재된 복수의 LED 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
제10항에 있어서, 상기 LED 모듈은 상기 내부 렌즈 안쪽에서 상기 LED 칩을 봉지하는 투명 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.