KR101449091B1 - 광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치가 개시된다. 광속 제어 부재는 광이 입사되는 입사면; 상기 입사면을 통하여 입사되는 광이 출사되는 제 1 굴절면; 상기 제 1 굴절면 옆에 형성되는 제 2 굴절면; 및 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면 사이에 산란부를 포함한다.

Description

광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치{MEMBER FOR CONTROLLING LUMINOUS FLUX AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
실시예는 광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(LCD: liquid crystal display)는 경량, 박형, 저 소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라 액정표시장치는 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 상기 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
상기 액정표시장치는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 영상이 디스플레이되는 액정표시패널의 배면에 광을 제공하는 백라이트 유닛(backlight unit)이 구비된다.
일반적인 액정표시장치는 서로 일정간격 이격되어 서로 대향하는 컬러필터 기판 및 어레이 기판과, 상기 컬러필터 기판 및 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정패널 및 액정패널에 광을 출사하는 백라이트 유닛을 포함한다.
이와 같은 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛은 통상적으로 에지형 백라이트 유닛 또는 직하형 백라이트 유닛으로 나누어질 수 있다.
에지형 백라이트 유닛은 도광판 및 발광다이오드들을 포함한다. 발광다이오드들은 도광판의 측면에 배치되고, 도광판은 발광다이오드로부터 출사되는 광을 전반사 등을 통하여 가이드하고, 액정패널을 향하여 출사한다.
직하형 백라이트 유닛은 도광판을 사용하지 않고, 발광다이오드들은 도광판의 후면에 배치된다. 이에 따라서, 발광다이오드들은 액정패널의 후면을 향하여 광을 출사한다.
이와 같은 백라이트 유닛은 액정패널을 향하여 균일하게 광을 출사해야 한다. 즉, 액정표시장치의 휘도 균일성을 향상시키기 위한 노력이 진행 중이다.
실시예는 향상된 휘도 균일성 및 색 균일성을 가지는 광속 제어 부재 및 표시장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 광속 제어 부재는 광이 입사되는 입사면; 상기 입사면을 통하여 입사되는 광이 출사되는 제 1 굴절면; 상기 제 1 굴절면 옆에 형성되는 제 2 굴절면; 및 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면 사이에 산란부를 포함한다.
일 실시예에 따른 광속 제어 부재는 광이 입사되는 입사면; 상기 입사면을 향하여 함몰되는 함몰부; 상기 입사면으로부터 연장되는 후면; 및 상기 함몰부의 외곽으로부터 상기 후면까지 연장되는 굴절면을 포함하고, 상기 굴절면에는 산란 패턴이 형성된다.
실시예에 따른 표시장치는 광원; 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 광속 제어 부재; 및 상기 광속 제어부재로부터의 광이 입사되는 표시 패널을 포함하고, 상기 광속 제어 부재는 상기 광원으로부터의 광이 출사되는 제 1 굴절면; 상기 제 1 굴절면 옆에 형성되는 제 2 굴절면; 및 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면 사이에 산란부를 포함한다.
실시예에 따른 광속 제어 부재는 상기 산란부를 포함한다. 상기 산란부는 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면 사이에서 상기 광원으로부터의 광을 산란시켜서 출사한다.
이에 따라서, 실시예에 따른 광속 제어 부재는 특정 부분에서 광이 집중되어 발생되는 어둡고, 밝은 무라와 같은 휘도 불균일을 해결할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 발광 장치는 간섭 등에 의해서 발생되는 노란색 링 등의 색 불균일을 용이하게 해소할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광속 제어 부재, 발광다이오드 및 구동 기판을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 광속 제어 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 광속 제어 부재를 통하여 출사되는 광의 광속을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 실시예에 따른 광속 제어 부재의 변형예들을 도시한 단면도들이다.
도 7은 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 9는 실험예에 따른 광속 제어 부재를 도시한 단면도이다.
도 10 및 도 11은 실험예 및 비교예에서의 휘도 분포를 도시한 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 시트, 부재, 가이드 또는 유닛 등이 각 패널, 시트, 부재, 가이드 또는 유닛 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 광속 제어 부재, 발광다이오드 및 구동 기판을 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 광속 제어 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 실시예에 따른 광속 제어 부재를 통하여 출사되는 광의 광속을 도시한 도면이다. 도 4 내지 도 6은 실시예에 따른 광속 제어 부재의 변형예들을 도시한 단면도들이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 광속 제어 부재(10)에 광원, 예를 들어, 발광다이오드(20) 및 구동 기판(30)이 결합되어, 발광 장치를 구성한다.
실시예에 따른 광속 제어 부재(10)는 상기 구동 기판(30) 상에 배치된다. 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 발광다이오드(20)를 덮는다. 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 발광다이오드(20)의 일부 또는 전부를 수용할 수 있고, 상기 발광다이오드(20)를 수용하지 않고 상부에 배치될 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)에는 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광이 입사된다. 상기 광속 제어 부재(10) 및 상기 발광다이오드(20) 사이에는 충진부(21)가 배치될 수 있다. 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광은 상기 충진부(21)를 통하여, 상기 광속 제어 부재(10)에 입사될 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)는 함몰부(100) 및 오목부(200)를 포함한다.
상기 함몰부(100)는 상기 광속 제어 부재(10)의 상부에 형성된다. 상기 함몰부(100)는 상기 발광다이오드(20)에 대응된다. 또한, 상기 함몰부(100)는 상기 발광다이오드(20)를 향하여 함몰된다. 상기 함몰부(100)는 상기 오목부(200)를 향하여 함몰된다. 더 자세하게, 상기 함몰부(100)는 상기 오목부(200)의 내부면을 향하여 함몰된다. 상기 함몰부(100)는 상기 광속 제어 부재(10)의 중앙 부분에 형성된다.
상기 함몰부(100)의 내부면(110)의 중심은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)은 상기 함몰부(100)의 내부면(110)의 중심을 통과한다. 또한, 상기 함몰부(100)는 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)를 중심으로 선대칭 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)은 상기 함몰부(100)의 내부면(110)의 중심 및 상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)을 통과할 수 있다.
상기 함몰부(100)의 내부면(110)은 반사면 및 굴절면 기능을 수행할 수 있다.
상기 오목부(200)는 상기 발광다이오드(20)에 대응한다. 또한, 상기 오목부(200)는 상기 함몰부(100)에 대향한다. 상기 오목부(200)는 상기 광속 제어 부재(10)의 하부에 형성된다. 즉, 상기 오목부(200)는 상기 광속 제어 부재(10)의 하부에 형성된다.
상기 오목부(200)에 상기 발광다이오드(20)가 배치된다. 더 자세하게, 상기 발광다이오드(20)의 일부 또는 전부는 상기 오목부(200) 내에 배치된다. 즉, 상기 발광다이오드(20)의 일부 또는 전부는 상기 광속 제어 부재(10) 내에 배치된다.
이때, 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광은 상기 오목부(200)의 내부면을 통하여 입사될 수 있다. 이에 따라서, 상기 오목부(200)의 내부면은 광이 입사되는 입사면이다. 즉, 상기 광속 제어 부재(10)에는 상기 오목부(200)의 내부면을 통하여 거의 대부분의 광이 입사될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 광속 제어 부재(10)에는 상기 오목부(200)가 형성되지 않을 수 있다. 이때, 상기 발광다이오드(20)는 상기 광속 제어 부재(10)의 평평한 후면에 배치될 수 있다. 이때, 상기 후면이 전체적으로 입사면일 수 있다.
또한, 상기 광속 제어 부재(10)는 제 1 굴절면(210), 제 2 굴절면(220), 산란부(230) 및 후면(240)을 포함한다.
상기 제 1 굴절면(210)은 상기 함몰부(100)의 외곽으로부터 연장된다. 상기 제 1 굴절면(210)은 상기 함몰부(100)의 내부면(110)으로부터 측하방으로 연장될 수 있다. 상기 함몰부(100)의 외곽으로부터 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 여기에서 "광축"이란, 점광원으로부터 입체적인 출사 광속(luminous flux)의 중심에서의 광의 진행 방향을 말한다.
상기 제 1 굴절면(210)은 완만하게 구부러지는 곡면이다. 상기 제 1 굴절면(210)은 구면 또는 비구면일 수 있다. 상기 제 1 굴절면(210)이 구면인 경우, 약 1.5㎜ 내지 약 2.5㎜의 곡률 반지름을 가질 수 있다. 상기 제 1 굴절면(210)은 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 굴절시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 굴절면(210)은 상기 발광다이오드(20)로부터의 광을 측방 또는 측상방으로 굴절시킬 수 있다.
상기 제 1 굴절면(210)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 제 1 굴절면(210)은 상기 함몰부의 주위를 둘러쌀 수 있다.
상기 제 1 굴절면(210)에서 굴절되는 광은 아래의 수식1을 만족시킬 수 있다.
수식1
θ2/θ1 > 1이고, θ2/θ1값은 θ1이 증가함에 따라서 점점 작아진다.
이때, θ1은 상기 제 1 굴절면(210)에 입사되는 광 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도이고, θ2 상기 제 1 굴절면(210)에 의해서 굴절되는 광 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도이다.
상기 제 2 굴절면(220)은 상기 제 1 굴절면(210)에 인접하여 형성된다. 상기 제 2 굴절면(220)은 상기 광속 제어 부재(10)의 후면(240)으로부터 상기 제 1 굴절면(210)으로부터 연장된다. 상기 제 2 굴절면(220)은 상기 제 1 산란부(230)로부터 측하방으로 연장된다. 더 자세하게, 상기 제 2 굴절면(220)은 상기 제 1 산란부(230)로부터 상기 구동 기판(30)을 향하여 연장될 수 있다.
또한, 상기 제 2 굴절면(220)은 상기 후면(240)으로 연장된다. 즉, 상기 제 2 굴절면(220)은 상기 후면(240)과 만날 수 있다. 즉, 상기 제 2 굴절면(220)은 상기 후면으로부터 상기 산란부(230)로 연장된다. 상기 후면(240)은 상기 구동 기판(30)에 대향한다. 또한, 상기 후면(240)은 상기 오목부(200)의 내부면으로부터 연장된다.
상기 제 1 굴절면(210)은 완만하게 구부러지는 곡면이다. 상기 제 2 굴절면(220)은 구면 또는 비구면일 수 있다. 상기 제 2 굴절면(220)이 구면인 경우, 상기 제 2 굴절면(220)의 곡률 반지름은 약 3.5㎜ 내지 약 7㎜일 수 있다. 상기 제 2 굴절면(220)은 상기 발광다이오드(20)로부터의 광을 굴절시켜서 출사할 수 있다.
상기 제 1 굴절면(210)에서 굴절되는 광은 아래의 수식2을 만족시킬 수 있다.
수식2
θ4/θ3 > 1이고, θ4/θ3값은 θ3이 증가함에 따라서 점점 작아진다.
이때, θ3은 상기 제 2 굴절면(220)에 입사되는 광 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도이고, θ4 상기 제 2 굴절면(220)에 의해서 굴절되는 광 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도이다.
여기서, 상기 제 1 굴절면(210) 및 상기 제 2 굴절면(220)의 주된 기능은 굴절 기능이지만, 상기 제 1 굴절면(210) 및 상기 제 2 굴절면(220)은 일부의 광을 반사시킬 수 있다. 즉, 상기 제 1 굴절면(210) 및 상기 제 2 굴절면(220)은 대부분의 광을 투과 및 굴절시키지만, 극히 일부의 광을 반사시킬 수 있다.
상기 산란부(230)는 상기 제 1 굴절면(210) 및 상기 제 2 굴절면(220) 사이에 형성된다. 상기 산란부(230)는 상기 제 1 굴절면(210)으로부터 절곡 또는 변곡되어 상기 제 2 굴절면(220)으로 연장된다. 또한, 상기 산란부(230)는 상기 제 2 굴절면(220)으로부터 절곡 또는 변곡되어 상기 제 1 굴절면(210)으로 연장된다.
또한, 상기 산란부(230)는 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)의 주위를 둘러싼다. 또한, 상기 산란부(230)는 상기 제 1 굴절면(210)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 상기 산란부(230)는 탑측에서 보았을 때, 고리 형상을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 산란부(230)는 주름 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 산란부(230)의 주름(231)은 상기 제 1 굴절면(210)의 주위를 따라서 연장되도록 형성될 수 있다. 상기 산란부(230)는 한번 또는 두 번이상 주름진 구조를 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 산란부(230)는 sin파 형상의 단면 구조를 가질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 산란부(230)는 절곡된 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 산란부(230)는 산 모양을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 산란부(230)의 경사면(232)의 경사도에 따라서, 상기 산란부(230)는 다양한 방향으로 경로를 변경하여, 광을 출사할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 산란부(230)는 산란 패턴(233)을 포함할 수 있다. 상기 산란 패턴(233)은 상기 미세한 요철 패턴일 수 있다. 즉, 상기 산란 패턴(233)은 미세한 홈 패턴 또는 돌기 패턴일 수 있다. 상기 산란 패턴(233)은 스크래치 등의 공정에 의해서 형성될 수 있다.
이때, 상기 산란 패턴(233)의 피치는 약 수㎛ 내지 약 수십㎛일 수 있다. 상기 산란 패턴(234)의 피치는 약 1㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다. 또한, 상기 산란 패턴(233)의 폭은 약 수㎛ 내지 약 수십㎛일 수 있다. 또한, 상기 산란 패턴(233)의 높이(또는 깊이)는 약 0.1㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다. 상기 산란 패턴(233)은 상기 발광다이오드(20)로부터의 광을 랜덤한 방향으로 출사할 수 있다.
상기 산란부(230)는 입사되는 광을 산란시킬 수 있다. 즉, 상기 산란부(230)는 입사되는 광의 경로를 여러 방향으로 변경시킬 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 산란부(230)로부터 여러 방향으로 광이 출사될 수 있다. 이때, 상기 산란부(230)로부터 출사되는 광의 광속(F3)은 상기 제 1 굴절면(210)으로부터 출사되는 광의 광속(F1)과 중첩될 수 있다. 또한, 상기 산란부(230)로부터 출사되는 광의 광속(F4)은 상기 제 2 굴절면(220)으로부터 출사되는 광의 광속(F2)과 중첩될 수 있다. 이때, 상기 제 1 굴절면(210)으로부터 출사되는 광의 광속(F1) 및 상기 제 2 굴절면(220)으로부터 출사되는 광의 광속(F2)은 서로 중첩되지 않는다.
상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)으로부터 상기 산란부(230)까지의 직선 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도는 약 45° 내지 약 55°일 수 있다. 즉, 상기 산란부(230)는 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)을 기준으로 약 45° 내지 약 55°의 각도 내에 형성될 수 있다.
또한, 상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)로부터 상기 산란부(230) 및 상기 제 1 굴절면(210)이 만나는 부분까지의 제 1 직선(L1)이 정의될 수 있다. 이때, 상기 제 1 직선(L1) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도(θ6)는 약 45° 내지 약 47°일 수 있다.
또한, 상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)으로부터 상기 산란부(230) 및 상기 제 2 굴절면(220)이 만나는 부분까지의 제 2 직선(L2)이 정의될 수 있다. 이때, 상기 제 2 직선(L2) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도(θ5)는 약 53° 내지 약 55°일 수 있다.
이와 같이, 상기 산란부(230)는 무라 및/또는 노란색 링 등과 같은 휘도 및/또는 색 불균일이 발생될 수 있는 영역에 형성될 수 있다. 이때, 상기 산란부(230)는 출사되는 광을 산란시키기 때문에, 이와 같은 휘도 및 색 분균일을 용이하게 해소할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 산란부(230)는 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면에 전체적으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면에 전체적으로 산란 패턴(234)이 형성될 수 있다.
즉, 상기 제 2 굴절면 및 상기 제 1 굴절면은 변곡 또는 절곡되지 않고 서로 연결된다. 따라서, 상기 제 2 굴절면 및 상기 제 1 굴절면은 하나의 굴절면(201)을 형성한다.
이때, 상기 굴절면(201)에 전체적으로 상기 산란 패턴(234)이 형성된다. 이때, 상기 산란 패턴(234)의 피치는 약 수㎛ 내지 약 수십㎛일 수 있다. 상기 산란 패턴(234)의 피치는 약 1㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다. 또한, 상기 산란 패턴(234)의 폭은 약 수㎛ 내지 약 수십㎛일 수 있다. 또한, 상기 산란 패턴(234)의 높이(또는 깊이)는 약 0.1㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.
이와 같이, 상기 굴절면(201)에 상기 산란 패턴(234)이 직접 형성되므로, 상기 광속 제어 부재(10)는 전체적으로 휘도 균일성을 향상시킬 수 있다.
상기 제 1 굴절면(210), 상기 제 2 굴절면(220) 및 상기 산란부(230)는 상기 광속 제어 부재(10)의 측방에 형성된다.
상기 광속 제어 부재(10)는 투명하다. 상기 광속 제어 부재(10)의 굴절율은 약 1.4 내지 약 1.5일 수 있다. 상기 광속 제어 부재(10)는 플라스틱 또는 유리로 형성될 수 있다. 또한, 상기 광속 제어 부재(10)의 반경(D) 및 두께(T)의 비는 약 내지 약 일 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)는 접착부(300)에 의해서, 상기 구동 기판(30)에 접착될 수 있다. 또한, 상기 오목부(200) 내에는 충진부(21)가 채워진다. 상기 충진부(21)는 상기 오목부(200)의 내부면에 밀착될 수 있다. 또한, 상기 충진부(21)는 상기 접착부(300)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 발광다이오드(20)는 광을 발생시킨다. 상기 발광다이오드(20)는 점광원일 수 있다. 상기 발광다이오드(20)는 상기 구동 기판(30)에 전기적으로 연결된다. 상기 발광다이오드(20)는 상기 구동 기판(30)에 실장될 수 있다. 이에 따라서, 상기 발광다이오드(20)는 상기 구동 기판(30)으로부터 전기적인 신호를 인가받는다. 즉, 상기 발광다이오드(20)는 상기 구동 기판(30)에 의해서 구동되고, 이에 따라서, 광을 발생시킨다.
상기 구동 기판(30)은 상기 발광다이오드(20) 및 상기 광속 제어 부재(10)를 지지한다. 또한, 상기 구동 기판(30)은 상기 발광다이오드(20)에 전기적으로 연결된다. 상기 구동 기판(30)은 구동 기판(30)일 수 있다. 또한, 상기 구동 기판(30)은 리지드하거나, 플렉서블할 수 있다.
본 실시예에서는 하나의 구동 기판(30)에, 하나의 발광다이오드(20) 및 하나의 광속 제어 부재(10)가 배치되는 것으로 기재되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하나의 구동 기판(30)에 복수의 발광다이오드들(20)이 배치될 수 있다. 또한, 각각의 발광다이오드(20)에 대응하여 복수의 광속 제어 부재들(10)이 배치될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 발광 장치는 상기 산란부(230)를 포함한다. 상기 산란부(230)는 상기 제 1 굴절면(210) 및 상기 제 2 굴절면(220) 사이에서 상기 발광다이오드(20)로부터의 광을 산란시켜서 출사한다.
이에 따라서, 실시예에 따른 발광 장치는 특정 부분에서 광이 집중되어 발생되는 무라와 같은 휘도 불균일을 해결할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 발광 장치는 간섭 등에 의해서 발생되는 노란색 링 등의 색 불균일을 용이하게 해소할 수 있다.
이에 따라서, 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 효율적으로 확산시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광속 제어 부재(10)는 향상된 휘도 균일성 및 색 균일성을 가질 수 있고, 면광원을 형성하는데 적합할 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 8은 도 7에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 발광 장치를 참조한다. 즉, 앞선 실시예의 발광 장치에 대한 설명은 본 실시예의 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(50) 및 백라이트 유닛(40)을 포함한다. 상기 액정표시패널(50)은 영상을 디스플레이한다. 상기 액정표시패널(50)은 상세히 도시되지는 않았지만, 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor) 기판 및 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 박막 트랜지스터 기판은 다수의 게이트 라인이 형성되고, 상기 다수의 게이트 라인과 교차하는 다수의 데이터 라인이 형성되며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차영역에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다.
상기 액정표시패널(50)의 가장자리에는 상기 게이트 라인에 스캔신호를 공급하는 게이트 구동 PCB(gate driving printed circuit board)(51)와, 상기 데이터 라인에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 PCB(data driving printed circuit board)(52)가 구비된다.
상기 게이트 및 데이터 구동 PCB(51, 52)는 COF(Chip on film)에 의해 상기 액정표시패널(50)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 액정표시패널(50)을 지지하는 패널 가이드(54) 및 상기 액정표시패널(50)의 가장자리를 감싸며, 상기 패널 가이드(54)와 결합되는 탑 케이스(53)를 포함한다.
상기 백라이트 유닛(40)은 20인치 이상의 대형 액정표시장치에 구비되는 직하 방식으로 구성된다. 상기 백라이트 유닛(40)은 바텀 커버(41), 구동 기판(30), 복수의 발광다이오드들(20), 복수의 광속 제어 부재(10) 및 광학시트들(42)을 포함한다.
상기 바텀 커버(41)는 상면이 개구된 박스 형상을 가지며, 상기 구동 기판(30)을 수용한다. 또한, 상기 바텀 커버(41)는 상기 광학시트들(42) 및 상기 액정표시패널(50)을 지지한다.
상기 바텀 커버(41)는 금속 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 바텀 커버(41)는 금속 플레이트 등이 절곡 또는 만곡되어 형성될 수 있다. 즉, 절곡 또는 만곡되어 형성되는 공간에, 상기 구동 기판(30)이 수용된다.
상기 구동 기판(30)은 상기 바텀 커버(41) 내측에 배치된다. 상기 구동 기판(30)은 구동 기판(30)일 수 있다. 상기 구동 기판(30)은 상기 발광다이오드들(20)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 발광다이오드들(20)은 상기 구동 기판(30)에 실장될 수 있다.
상기 구동 기판(30)은 플레이트 형상을 가진다. 상기 구동 기판(30)은 상기 발광다이오드들(20)에 전기적으로 연결되며, 상기 발광다이오드들(20)에 구동신호를 공급한다.
상기 구동 기판(30)의 상면에는 상기 백라이트 유닛(40)의 성능을 향상시키기 위한 반사층이 코팅될 수 있다. 즉, 상기 반사층은 상기 발광다이오드들(20)로부터 출사되는 광을 상방으로 반사시킬 수 있다.
상기 발광다이오드들(20)은 상기 구동 기판(30)을 통하여 인가받는 전기적인 신호를 사용하여, 광을 발생시킨다. 즉, 상기 발광다이오드들(20)은 광을 발생시키는 광원이다. 더 자세하게, 각각의 발광다이오드(20)는 점광원이고, 각각의 발광다이오드(20)가 모여서 면광원을 형성한다. 여기서, 상기 발광다이오드들(20)은 발광다이오드(20) 칩을 포함하는 발광다이오드(20) 패키지이다.
상기 발광다이오드들(20)은 상기 구동 기판(30)에 실장된다. 상기 발광다이오드들(20)은 상기 구동 기판(30)상에 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
상기 발광다이오드들(20)은 백색 광을 출사할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 발광다이오드들(20)은 청색 광, 녹색 광 및 적색 광을 골고루 나누어서 출사할 수 있다.
상기 광속 제어 부재들(10)은 상기 발광다이오드들(20)을 각각 덮는다. 상기 발광다이오드(20)로부터의 광은 상기 광속 제어 부재(10)에 각각 입사된다. 입사된 광은 상기 광속 제어 부재(10)에 의해서 향상된 휘도 균일성을 가지고, 상방으로 출사된다. 상기 광속 제어 부재들(10)의 구성 및 특징은 앞선 실시예의 광속 제어 부재(10)와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 광학시트들(42)은 통과하는 광의 특성을 향상시킨다. 상기 광학시트들(42)은 예를 들어, 편광시트, 프리즘 시트 또는 확산시트 등을 들 수 있다.
앞선 실시예에서 설명한 바와 같이, 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 발광다이오드들(20)로부터 출사되는 광을 효과적으로 확신시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 백라이트 유닛(40)은 향상된 휘도 균일성을 가지는 광을 상기 액정패널에 출사한다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 향상된 휘도 균일성을 가지고, 향상된 화질을 구현할 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실험예
도 9에 도시된 바와 같이, 광속 제어 부재(10)가 구비되었다. 이때, 상기 광속 제어 부재(10)의 반경(D)은 약 14㎜이고, 두께(T)는 약 4.7㎜이고, 제 1 굴절면의 곡률 반지름은 약 2.5㎜이고, 상기 제 2 굴절면의 곡률 반지름은 약 7㎜일 수 있다. 또한, 산란부는 발광다이오드의 광축을 기준으로, 약 62°에서 약 64°까지 형성되었다. 상기 산란부는 약 50㎛의 진폭을 가지는 주름으로 구성되었다.
비교예
산란부를 제외하고, 실험예와 동일하게 구성되었다. 제 1 굴절면 및 제 2 굴절면은 완만하게 연결되었고, 산란부가 따로 형성되지 않았다.
결과
실험예 및 비교예의 광속 제어 부재에 발광다이오드(20)가 배치되고, 상기 광속 제어 부재(10)로부터 출사되는 광의 지향각 휘도 분포가 도 10 및 도 11과 같이 측정되었다.
또한, 비교예에서 노란색 링이 관찰되었는데 반하여, 실험예에서는 노란색 링이 거의 관찰되지 않았다. 또한, 실험예에서의 무라는 비교예에서의 무라보다 더 흐릿하게 관찰되었다.

Claims (20)

  1. 광원으로부터 광이 입사되는 입사면;
    상기 입사면을 향하여 함몰되는 함몰부;
    상기 입사면을 통하여 입사되는 광이 출사되는 제 1 굴절면;
    상기 제 1 굴절면 옆에 형성되는 제 2 굴절면; 및
    상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면 사이에 위치하고, 광을 산란시키며 산란 패턴을 포함하는 산란부를 포함하고,
    상기 제 1 굴절면은 상기 함몰부의 주위를 둘러싸고,
    상기 제 2 굴절면은 상기 제 1 굴절면의 주위를 둘러싸고,
    상기 산란부는 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면으로부터 절곡 또는 변곡되고,
    상기 입사면의 중심 및 상기 함몰부의 내부면이 중심을 동시에 통과하는 광축이 정의되고,
    상기 광원으로부터 상기 산란부까지 연장되는 직선 및 상기 광원의 상기 광축 사이의 각도는 45°내지 55°이고,
    상기 산란부로부터 출사되는 광의 광속은 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면으로부터 출사되는 광의 광속과 서로 중첩되는 광속 제어 부재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 함몰부에 대응하는 오목부를 더 포함하고,
    상기 입사면은 상기 오목부의 내부면인 광속 제어 부재.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사면의 중심으로부터 상기 산란부 및 상기 제 1 굴절면이 만나는 부분까지 연장되는 직선 및 상기 사이의 각도는 45° 내지 47°이고,
    상기 입사면의 중심으로부터 상기 산란부 및 상기 제 2 굴절면이 만나는 부분까지 연장되는 직선 및 상기 광축 사이의 각도는 53° 내지 55°인 광속 제어 부재.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 산란부는 상기 제 1 굴절면의 주위를 따라서 연장되는 주름을 포함하는 광속 제어 부재.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 산란 패턴의 피치는 1㎛ 내지 100㎛인 광속 제어 부재.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 입사면으로부터 연장되는 후면을 더 포함하고,
    상기 제 2 굴절면은 상기 후면으로 연장되는 광속 제어 부재.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 광원;
    상기 광원으로부터의 광이 입사되는 광속 제어 부재; 및
    상기 광속 제어 부재로부터의 광이 입사되는 표시 패널을 포함하고,
    상기 광속 제어 부재는,
    광이 입사되는 입사면;
    상기 입사면을 향하여 함몰되는 함몰부;
    상기 입사면을 통하여 입사되는 광이 출사되는 제 1 굴절면;
    상기 제 1 굴절면 옆에 형성되는 제 2 굴절면; 및
    상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면 사이에 위치하고, 광을 산란시키며 산란 패턴을 포함하는 산란부를 포함하며,
    상기 제 1 굴절면은 상기 함몰부의 주위를 둘러싸고,
    상기 제 2 굴절면은 상기 제 1 굴절면의 주위를 둘러싸고,
    상기 산란부는 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면으로부터 절곡 또는 변곡되고,
    상기 입사면의 중심 및 상기 함몰부의 내부면이 중심을 동시에 통과하는 광축이 정의되고,
    상기 광원으로부터 상기 산란부까지 연장되는 직선 및 상기 광원의 상기 광축 사이의 각도는 45°내지 55°이고,
    상기 산란부로부터 출사되는 광의 광속은 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면으로부터 출사되는 광의 광속과 서로 중첩되는 표시 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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