KR102122536B1 - 이종 물질 렌즈를 구비한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 장착되는 확산용 렌즈에 관한 것이다. 본 발명에 의한 액정표시장치용 직하형 백 라이트 유닛은, 커버 버텀; 상기 커버 버텀의 상부에 배치된 발광 다이오드; 그리고 상기 발광 다이오드를 덮으며, 제1 두께를 갖는 확산층과 제2 두께를 갖는 반사층이 적층된 반구형 렌즈를 포함한다.

Description

이종 물질 렌즈를 구비한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛{Direct Type Back Light Unit Having Hetero Material Lens For Liquid Crystal Display Device}

본 발명은 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 장착되는 확산용 렌즈에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 백 라이트의 휘도 면 분포를 고르게 유지하기 위해, 이종 물질(Hetero Material)이 적용된 반구형(Hemisphere) 렌즈를 구비한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 관한 것이다.

액정 표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정 표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정 표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정 표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백 라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다.

백 라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 대별된다. 에지형 백 라이트 유닛은 도광판의 측면에 대향되도록 광원이 배치되고 액정 표시패널과 도광판 사이에 다수의 광학 시트들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백 라이트 유닛은 광원이 도광판의 일측에 빛을 조사하고 도광판이 선광원 또는 점광원을 면광원으로 변환한다. 직하형 백 라이트 유닛은 액정 표시패널의 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다.

백 라이트 유닛의 광원으로 최근에는, 발광 다이오드(혹은, LED (Light Emitting Diode))를 주로 사용하고 있다. 다수 개의 LED를 액정 표시패널의 배면에 배치하여 두께가 얇은 직하형 백 라이트 유닛을 제조할 수 있다. 직하형의 경우, 점 광원인 LED가 액정 표시패널의 아래에 놓이기 때문에, 광원과 액정 표시패널 사이의 이격 거리가 가까울수록 광의 확산이 제한적이다. 즉, LED 근처는 너무 밝고, LED와 LED 사이는 상대적으로 광량이 적은 음영의 차이가 발생한다. 이로 인해, 광휘도의 면 분포가 균일하지 않은 불량이 발생한다. 이러한 불량을 개선하기 위해, 점 광원과 액정 표시패널 사이에 확산 효과를 갖는 다수 개의 광학 시트들을 적층하여 배치하고 LED에서 입사한 빛을 확산시키기도 한다. 그러나, 아직까지는 완벽한 수준은 아니며, 직하형 백 라이트 유닛을 더욱 박형화하기 위해서는 점 광원의 출광 각도를 넓히는 기술이 필요하다.

이하, 도면들을 참조하여 종래 기술에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 대하여 살펴본다. 도 1은 종래 기술에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 확대 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛은 액정 표시패널(LCDP) 아래에 순차적으로 배치된 광학 시트(OPT), 확산판(DIF), 광원(LS), 및 반사판 (REF)를 포함한다. 이와 같은 구조를 갖는, 직하형 백 라이트 유닛은 커버 버텀(CB) 내부에 장착된다. 또한, 광원(LS)은 발광 다이오드(LED)와 발광 다이오드(LED)를 덮는 반구형 렌즈(LE)를 포함한다. 특히, 반구형 렌즈(LE)의 중심부 내측에는 발광 다이오드(LED)를 위치 시킬 수 있도록 반구형 공간이 마련되어 있을 수 있다.

도 2를 더 참조하여, 종래 기술에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 포함된 광원(LS)에 대하여 상세히 설명한다. 도 2는 종래 기술에 의한 광원의 구조를 상세히 나타내는 확대 단면도이다.

종래 기술에 의한 광원(LS)은 발광 다이오드(LED)와 발광 다이오드(LED)를 덮는 반구형 렌즈(LE)를 포함한다. 반구형 렌즈(LE)는 투명한 반구형상으로 형성될 수 있다. 즉, 반구형 렌즈(LS)의 외측 표면은 반구 표면일 수 있다. 또한, 렌즈(LE)는 그 내측에 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있도록 발광 다이오드(LED)의 크기보다 큰 공간부(V)가 형성되어 있다. 공간부(V)를 형성하는 반구형 렌즈(LE)의 내측 표면(IS)은 외측 표면(OS)과 동심원을 이루는 반구의 표면일 수 있다.

발광 다이오드(LED)에서 출사한 빛은 반구형 렌즈(LE)를 통과하면서, 볼록 렌즈 효과에 의해 확산되어 출사된다. 따라서, 단순히 확산 시트(DIF)나 광학 시트들(OPT)에 의한 확산보다 더 넓고 고르게 확산할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 점차 박형화를 위해 확산 시트(DIF)나 광학 시트(OPT)들이 얇아지거나 생략되어가고 있고, 확산 시트(DIF)와 광원(LS) 사이의 거리를 좁혀 박막형 백 라이트 유닛을 구현하고 있는 추세이다. 이런 경우, 단순히 반구형 렌즈(LS)만을 사용해서는 면 전체에 걸쳐 고른 확산성을 확보하기가 어렵다. 특히, 발광 다이오드(LED)가 반구형 렌즈(LE)의 정 중앙에 위치하지 않을 경우, 휘도 분포가 원 대칭을 이루지 못하는 문제도 발생한다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, LED와 같은 점 광원을 사용하는 직하형 액정 표시장치에서 액정 표시패널과 점 광원과의 거리가 가까워도 광 휘도의 면분포가 균일한 직하형 백 라이트 유닛을 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 액정표시장치용 직하형 백 라이트 유닛은, 커버 버텀; 상기 커버 버텀의 상부에 배치된 발광 다이오드; 그리고 상기 발광 다이오드를 덮으며, 제1 두께를 갖는 확산층과 제2 두께를 갖는 반사층이 적층된 반구형 렌즈를 포함한다.

상기 반구형 렌즈는, 원형 밑면; 상기 원형 밑면의 외측부에서 상부 방향으로 연장된 반구형 외측 표면; 상기 원형 밑면의 중심부에서 상기 발광 다이오드를 덮도록 상부 방향으로 형성된 반구형 내측 표면을 포함하며, 상기 확산층은 상기 밑면에서 상기 상부 방향으로 상기 제1 두께를 차지하고, 상기 반사층은 상기 확산층의 상부면에서 상기 상부방향으로 상기 제2 두께를 차지하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 두께 대비 상기 제2 두께의 비율을 1:6 내지 3:1 중에 어느 한 값을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 확산층은, 투명 렌즈 베이스 물질과, 상기 베이스 물질에 분포된 확산 비즈를 포함하고; 상기 반사층은 상기 투명 렌즈 베이스 물질과, 상기 베이스 물질에 분포된 반사 비즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 확산 비즈는 상기 베이스 물질의 부피 대비 30% 내지 70% 비율 중 어느 한 값으로 분포되고; 상기 반사 비즈는 상기 베이스 물질의 부피 대비 50% 비율로 분포된 것을 특징으로 한다.

상기 발광 다이오드 하부에 배치된 반사판; 상기 반구형 렌즈의 상부에 배치된 확산판; 그리고 상기 확산판의 상부에 배치된 광학 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛은 광원인 LED를 덮는 반구형 렌즈를 서로 다른 이종 물질을 이용하여 형성함으로써 LED를 출사하는 빛의 확산력을 극대화 하였다. 특히, 본 발명에 의한 직하형 백 라이트 유닛은 광원인 LED를 덮는 반구형 렌즈를 확산층과 그 위에 반사층을 적층하여 형성하였다. 따라서, 광원을 떠나 반구형 렌즈로 입사한 백 라이트는 확산 및 반사의 과정을 반복하여, 더 넓은 출사각을 갖고 액정 표시패널로 출사된다. 본 발명에 의한 백 라이트 유닛은 박형화가 가능하고, 박형화한 상태에서도 광 휘도의 면 분포를 균일하게 유지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 확대 단면도.
도 2는 종래 기술에 의한 광원의 구조를 상세히 나타내는 확대 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 확대 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 포함된, 광원의 구조를 상세히 나타내는 확대 단면도.
도 5는 본 발명과 비교하기 위한 비교 예에 의한 동심원 구조로 이종 물질층이 적층된 반구형 렌즈를 나타내는 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 포함된, 광원의 구조를 상세히 나타내는 확대 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 포함된, 광원의 구조를 상세히 나타내는 확대 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 확대 단면도이다.

본 발명에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛은, 도 1을 참조하여 설명하면, 액정 표시패널(LCDP) 아래에 순차적으로 배치된 광학 시트(OPT), 확산판(DIF), 광원(LS), 및 반사판 (REF)를 포함한다. 이와 같은 구조를 갖는, 직하형 백 라이트 유닛은 커버 버텀(CB) 내부에 장착된다. 또한, 광원(LS)은 발광 다이오드(LED)와 발광 다이오드(LED)를 덮는 반구형 렌즈(LE)를 포함한다. 특히, 반구형 렌즈(LE)는 확산 물질층(MD)과 그 위에 적층된 반사 물질층(MR)으로 이루어져 있다.

본 발명의 특징은 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 포함된, 광원(LS)에 있다. 따라서, 본 발명의 특징인 광원의 구조를 나타내는 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 포함된, 광원의 구조를 상세히 나타내는 확대 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 광원(LS)은, 발광 다이오드(LED)와 발광 다이오드(LED)를 덮는 반구형 렌즈(LE)를 포함한다. 반구형 렌즈(LE)는 투명한 반구형상으로 형성될 수 있다. 반구형 렌즈(LE)는 원판 형상의 밑면(BS), 원형 밑면(BS)의 외측선에서 상부 방향으로 연장된 반구형 외측 표면(OS), 그리고 원형 밑면(BS)의 중심부에서 발광 다이오드(LED)를 덮도록 상부 방향으로 형성된 반구형 내측 표면(IS)을 포함한다. 즉, 반구형 렌즈(LS)의 외측 표면은 반구 표면일 수 있다. 또한, 렌즈(LE)는 그 내측에 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있도록 발광 다이오드(LED)의 크기보다 큰 공간부(V)가 형성되어 있다. 공간부(V)를 형성하는 반구형 렌즈(LE)의 내측 표면(IS)은 외측 표면(OS)과 동심원을 이루는 반구의 표면일 수 있다.

특히, 본 발명에 의한 반구형 렌즈(LE)는 확산 물질층(MD)과 반사 물질층(MR)이 적층된 구조를 이루고 있다. 확산 물질층(MD)은 반구형 렌즈(LE)의 하부층을 이루는 것으로, 하면으로부터 제1 높이 값을 갖는다. 그리고, 반사 물질층(MR)은 반구형 렌즈(LE)의 상부층을 이루는 것으로, 확산 물질층(MD)의 상부 표면으로부터 제2 높이 값을 갖는다.

확산 물질층(MD)은 투명 렌즈 베이스 물질에 확산 계열 레진으로 만든 확산 비즈를 부피 대비 30% 내지 70% 정도 포함한다. 반사 물질층(MR)은 투명 렌즈 베이스 물질에 반사 계열의 레진으로 만든 비즈를 부피 대비 40% 내지 60% 정도 포함한다. 반구형 렌즈(LE)의 정 중심선을 따라 진행하는 빛의 반사율을 50%로 설정하는 것이 바람직하므로, 반사 물질층(MR)의 경우 반사 계열의 레진으로 만든 비즈를 부피 대비 50% 포함하는 것이 가장 바람직하다.

도 4에서 화살표들은 반구형 렌즈(LE)의 내부에서 진행하는 광 경로를 나타낸다. 이들 화살표들을 이용하여 본 발명에 의한 반구형 렌즈(LE)에 의해 백 라이트가 확산되는 메카니즘을 설명한다. 광원인 발광 다이오드(LED)에서 출사한 백 라이트가 먼저 반구형 렌즈(LE)의 확산 물질층(MD)로 입사한다. 확산 물질층(MD) 내부를 진행하다가 확산 비즈가 존재하는 제1 점(P1)에 이르면, 확산 비즈에 의해 빛이 확산된다.

확산된 빛은 확산 물질층(MD) 내부 여러 방향으로 진행할 수 있다. 그 중에 일부는 반사 물질층(MR)으로 진행할 수 있다. 반사 물질층(MR) 내부로 진행하는 빛 중에서, 반사 비즈가 존재하는 제2 점(P2)에 이르면, 반사 비즈에 의해 하부 방향으로 반사된다. 물론 한 방향으로만 반사되지 않고 하부를 향해 여러 방향으로 난 반사가 일어나는 것이 보통이지만, 여기서는 편의상 어느 한 방향으로 반사되는 것으로 설명한다.

제2 점(P2)에서 반사된 빛은 다시 확산 물질층(MD)으로 되돌아 올 수 있다. 확산 물질층(MD)으로 반사된 빛은 확산 물질층(MD) 내부를 진행하다가, 확산 비즈가 존재하는 제3 점(P3)에 이를 수 있다. 제3 점(P3)에서 빛은 다시 여러 방향으로 확산될 수 있다. 제3 점(P3)에서 확산된 빛은 반구형 렌즈(LE)를 벗어나 하부에 있는 반사판(REF)에 의해 반사되어 상부 방향으로 진행할 수 있다.

또한, 발광 다이오드(LED)에서 출사하여 확산 물질층(MD)으로 입사한 빛 중에서 그대로 반사 물질층(MR)으로 진행할 수 있다. 이 빛은 반사 물질층(MR)의 반사 비즈가 있는 제5 점(P5)에서 반사되어 다시 확산 물질층(MD)로 되돌아 올 수 있다. 되돌아온 빛은, 반구형 렌즈(LE)를 벗어나 하부에 있는 반사판(REF)에 의해 반사되어 다시 확산 물질층(MD)로 재 입사될 수 있다. 재 입사된 빛은 확산 비즈가 존재하는 제7 점(P7)에서 여러 방향으로 확산될 수 있다. 제7 점(P7)에서 여러 방향으로 확산된 빛은 반구형 렌즈(LE)의 외측 표면(OS)의 제8 점(P8)에서 측면 방향으로 굴절되어 진행할 수도 있다.

본 발명에 의한 반구형 렌즈(LE)의 주된 특징 중 하나는, 확산 물질층(MD)가 일정 높이까지 차지하고, 그 위에서 반사 물질층(MR)이 일정 높이 차지하는 구조를 갖는다. 즉, 발광 다이오드(LED)에서 정 상부 방향인 중심선에서의 확산 물질층(MD)의 두께(DR) 대비 반사 물질층(MR)의 두께(RR)의 비율이, 측면 방향에서의 비율과 다르다. 즉, 반구형 렌즈(LE)의 두께에서 반사 물질층 두께(RR)가 차지하는 비율은 정 중앙선(CL)에서 최대 값을 갖고, 측면 방향으로 갈수록 점점 작아진다.

이것은, 중앙부에서는 반사되는 빛의 비율을 크게하고, 측면으로 갈수록 반사되는 빛의 비율을 작게 한다는 것을 의미한다. 이는, 광원인 발광 다이오드(LED)에서 출사되는 백 라이트가 정 중앙선을 따라서 광량이 집중되어 출사되므로, 중앙부에서는 반사도를 높이고, 측면 방향으로 더 확산시키기 위한 것이다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 다음과 같다. 발광 다이오드(LED)에서 출사한 광량의 대부분인 약 70%가 중앙부로 출사될 수 있다. 예를 들어, 반구형 렌즈(LE)의 정 중앙선(CL)을 따라 입사되는 백 라이트의 광량은 약 50%일 수 있다. 발광 다이오드(LED)에서 출사한 50%의 광량의 빛이 확산 물질층(MD)을 통과하면서, 확산되는 비율은 확산 물질층(MD)의 두께에 의해 결정된다. 중앙선(CL) 상에서 확산 물질층(MD)의 두께(DR)는 최소 두께 값을 가지므로, 확산 비즈 물질의 최소 함량인 30% 정도가 확산되고, 50%의 70%인 35%의 광량이 중앙선(CL)을 따라 진행할 수 있다.

그 후, 반사 물질층(MR)로 입사한 35% 정도의 백 라이트들은 반사 물질의 분포도에 의해 하부로 반사된다. 정 중앙선(CL)에서 반사 물질층(MR)의 두께(RR)의 비율이 최대 값이므로, 반사 물질의 최대 분포율인 50%가 그대로 적용될 수 있다. 그 결과, 35% 광량의 50%가 반사되고, 나머지 50%인 약 17%만이 정 중앙선(CL)을 따라 반구형 렌즈(LE)의 외부로 출사될 수 있다. 즉, 렌즈의 중앙부로 집중되는 빛은 최대 17% 정도에 불과하도록 확산되어 출광된다.

광원인 발광 다이오드(LED)에서 측면 방향으로 출사된 빛의 경우, 확산 물질층(MD)의 두께(DR)와 반사 물질층(MR)의 두께(RR)의 비율을 보면, 중앙선(CL)에서의 비율과 비교했을 때, 측면 방향으로 갈 수록, 확산 물질층(MD)의 두께(DR)가 더 많은 비율을 차지한다. 즉, 측면 방향으로 갈수록 반사율은 떨어지고, 확산율이 더 많이 이루어진다. 그 결과, 반구형 렌즈(LE)의 중심부에서는 반사가 많이 일어나고, 측면부에서는 확산이 많이 일어나는 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 액정 표시패널(LCDP)로 출사되는 백 라이트는 표면 전체면에 걸쳐 고르게 확산되어 공급될 수 있다.

본 발명에 의한 반구형 렌즈(LE)는 밑변에서 일정 값인 제1 높이까지는 확산 물질층(MD)이 형성되고, 그 이후 제2 높이까지 반사 물질층(MR)이 적층된 구조를 갖는다. 또 다른 방법으로, 도 5에서 도시한 바와 같이, 발광 다이오드(LED)에서 제1 반경까지 확산 물질층(MD)으로 형성된 제1 반구형 렌즈층을 구비하고, 제2 반경까지 반사 물질층(MR)으로 형성된 제2 반구형 렌즈층을 구비하는 것을 생각할 수 있다. 하지만, 이와 같이 동심원적인 구조를 갖는 것은 바람직하지 않다.

이하, 도 5를 참조하여, 동심원 구조를 갖는 이종 물질층이 적층된 반구형 렌즈의 경우를 설명한다. 도 5는 본 발명과 비교하기 위한 비교 예에 의한 동심원 구조로 이종 물질층이 적층된 반구형 렌즈를 나타내는 확대 단면도이다.

도 5를 참조하면, 발광 다이오드(LED)가 위치한 중심점에서 모든 방향으로 확산 물질층(MD)의 두께 대비 반사 물질층(MR)의 두께 비율이 동일하다. 따라서, 발광 다이오드(LED)에서 모든 방향으로 출사되어 반구형 렌즈(LE)로 입사된 빛은, 모든 방향에서 동일한 비율로 확산되고 반사되는 결과를 얻을 수 밖에 없다. 따라서, 종래 기술에 의한 반구형 렌즈보다는 높은 확산도를 가질 수 있지만, 역시, 중앙부에서 광량이 더 많이 분포되는 결과를 얻을 수밖에 없다. 즉, 도 5에 의한 비교 예와 도 4에 의한 본 발명과 비교했을 때, 본 발명에 의한 반구형 렌즈(LE)가 더 높은 확산도를 갖는다.

이하, 도 6 및 7을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 포함된, 광원의 구조를 상세히 나타내는 확대 단면도이다. 도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛에 포함된, 광원의 구조를 상세히 나타내는 확대 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광원(LS)은, 발광 다이오드(LED)와 발광 다이오드(LED)를 덮는 반구형 렌즈(LE)를 포함한다. 반구형 렌즈(LE)는 투명한 반구형상으로 형성될 수 있다. 즉, 반구형 렌즈(LS)의 외측 표면은 반구 표면일 수 있다. 또한, 렌즈(LE)는 그 내측에 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있도록 발광 다이오드(LED)의 크기보다 큰 공간부(V)가 형성되어 있다. 공간부(V)를 형성하는 반구형 렌즈(LE)의 내측 표면(IS)은 외측 표면(OS)과 동심원을 이루는 반구의 표면일 수 있다.

특히, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 반구형 렌즈(LE)는 확산 물질층(MD)과 반사 물질층(MR)이 적층된 구조를 이루고 있다. 확산 물질층(MD)은 반구형 렌즈(LE)의 하부층을 이루는 것으로, 하면으로부터 제1 높이 값을 갖는다. 그리고, 반사 물질층(MR)은 반구형 렌즈(LE)의 상부층을 이루는 것으로, 확산 물질층(MD)의 상부 표면으로부터 제2 높이 값을 갖는다.

또한, 제1 실시 예에 의한 반구형 렌즈(LE)는 확산 각도가 넓은 분포(Wide Distribution)를 갖는 것을 특징으로 한다. 이를 위해서, 반사 물질층(MR)의 두께(RR)를 더욱 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 확산 물질층 두께(DR) 대비 반사 물질층 두께(RR)의 비율을 1:6으로 하는 것이 바람직하다.

그 결과, 발광 다이오드(LED)에서 출사한 백 라이트는 반사 물질층(MR)에 의해 반사되어 확산 물질층(MD)으로 재 입사되는 광량이 많아 진다. 즉, 확산 물질층(MD)의 두께 비율이 낮지만, 오히려 반사 물질층(MR)에 의해 반사되어 대부분의 백 라이트가 확산 물질층(MD)으로 재 입사되어 확산되므로, 넓은 확산 각도를 확보할 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 광원(LS)은, 발광 다이오드(LED)와 발광 다이오드(LED)를 덮는 반구형 렌즈(LE)를 포함한다. 반구형 렌즈(LE)는 투명한 반구형상으로 형성될 수 있다. 즉, 반구형 렌즈(LS)의 외측 표면은 반구 표면일 수 있다. 또한, 렌즈(LE)는 그 내측에 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있도록 발광 다이오드(LED)의 크기보다 큰 공간부(V)가 형성되어 있다. 공간부(V)를 형성하는 반구형 렌즈(LE)의 내측 표면(IS)은 외측 표면(OS)과 동심원을 이루는 반구의 표면일 수 있다.

특히, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 반구형 렌즈(LE)는 확산 물질층(MD)과 반사 물질층(MR)이 적층된 구조를 이루고 있다. 확산 물질층(MD)은 반구형 렌즈(LE)의 하부층을 이루는 것으로, 하면으로부터 제1 높이 값을 갖는다. 그리고, 반사 물질층(MR)은 반구형 렌즈(LE)의 상부층을 이루는 것으로, 확산 물질층(MD)의 상부 표면으로부터 제2 높이 값을 갖는다.

또한, 제2 실시 예에 의한 반구형 렌즈(LE)는 확산 각도가 좁은 분포(Narrow Distribution)를 갖는 것을 특징으로 한다. 이를 위해서, 반사 물질층(MR)의 두께(RR)를 더욱 얇게 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 확산 물질층 두께(DR) 대비 반사 물질층 두께(RR)의 비율을 3:1로 하는 것이 바람직하다.

그 결과, 발광 다이오드(LED)에서 출사한 백 라이트는 반사 물질층(MR)에 의해 반사되어 확산 물질층(MD)으로 재 입사되는 광량이 적어 진다. 즉, 확산 물질층(MD)의 두께 비율이 높아 1차 확산은 많이 이루어지지만, 반사 물질층(MR)에 의해 반사되어 확산 물질층(MD)으로 재 입사되는 백 라이트의 양이 적어 확산되는 비율이 오히려 적어진다. 그 결과, 좁은 확산 각도를 갖는 광원을 설계할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 광원(LS)은, 광원(LS)을 구성하는 반구형 렌즈(LE)에서 확산 물질층(MD)과 반사 물질층(MR)을 구비함으로써, 확산도를 높일 수 있다. 또한, 확산 물질층(MD)과 반사 물질층(MR)의 두께 비율을 조정하여 확산 각도를 다양하게 조절할 수 있다. 원하는 확산도에 따라 확산 물질층(MD)과 반사 물질층(MR)의 두께 비율은 1:6 내지 3:1의 값 중에서 적절하게 선택할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

LCDP: 액정표시패널 OPT: 광학 시트
DIF: 확산판 LS: 광원
REF: 반사판 CB: 커버 버텀
LE: 반구형 렌즈 IS: (렌즈의) 내측 표면
OS: (렌즈의) 외측 표면 V: (렌즈의) 공간부
10: LED MD: 확산 물질층
MR: 반사 물질층 DR: 확산 물질층 높이
RR: 반사 물질층 높이

Claims (7)

1. 커버 버텀;
   상기 커버 버텀의 상부에 배치된 발광 다이오드; 그리고
   상기 발광 다이오드를 덮으며, 제1 두께를 갖는 확산층과, 상기 확산층 상에 적층되며 제2 두께를 갖는 반사층을 구비하는 반구형 렌즈를 포함하며,
   상기 반사층은 상기 확산층으로부터 입사되는 확산광 중 일부를 하부를 향해 여러방향으로 난반사시켜 상기 확산층에 재입사시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 반구형 렌즈는,
   원형 밑면;
   상기 원형 밑면의 외측부에서 상부 방향으로 연장된 반구형 외측 표면;
   상기 원형 밑면의 중심부에서 상기 발광 다이오드를 덮도록 상부 방향으로 형성된 반구형 내측 표면을 포함하며,
   상기 확산층은 상기 밑면에서 상기 상부 방향으로 상기 제1 두께를 차지하고,
   상기 반사층은 상기 확산층의 상부면에서 상기 상부방향으로 상기 제2 두께를 차지하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 두께 대비 상기 제2 두께의 비율을 1:6 내지 3:1 중에 어느 한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 확산층은, 투명 렌즈 베이스 물질과, 상기 베이스 물질에 분포된 확산 비즈를 포함하고;
   상기 반사층은 상기 투명 렌즈 베이스 물질과, 상기 베이스 물질에 분포된 반사 비즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 확산 비즈는 상기 베이스 물질의 부피 대비 30% 내지 70% 비율 중 어느 한 값으로 분포되고;
   상기 반사 비즈는 상기 베이스 물질의 부피 대비 50% 비율로 분포된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 발광 다이오드 하부에 배치된 반사판;
   상기 반구형 렌즈의 상부에 배치된 확산판; 그리고
   상기 확산판의 상부에 배치된 광학 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치용 직하형 백 라이트 유닛.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 반사층의 두께는 정 중앙의 위치에서 최대 값을 갖고, 측면 방향으로 갈수록 점점 작아지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 직하형 백 라이트 유닛.
   

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