KR102502189B1 - 렌즈 및 이를 갖춘 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 디스플레이 장치는 발광 다이오드 및 발광 다이오드에서 발생한 광을 확산시키는 렌즈를 포함하며, 렌즈는 제 1 출사면을 형성하는 제 1 출사부와 제 1 출사부로부터 돌출되어 그 전면이 제 2 출사면을 형성하는 제 2 출사부를 포함한 렌즈를 포함하여, 광이 제 2 출사부의 돌출 거리만큼 광이 확산될 수 있는 간격이 확보되어 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있다.

Description

렌즈 및 이를 갖춘 디스플레이 장치{LENS AND DISPLYAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 발광다이오드에서 발생한 광을 확산시키는 렌즈 및 이를 갖춘 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 장치는 화상이 디스플레이 되는 장치로, 모니터나 텔레비전 등이 이에 포함된다.
이러한 디스플레이 장치는 액정 패널로 이루어진 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널에 광을 공급하는 백라이트 등의 구성을 포함한다.
근래 디스플레이 장치 중에는 발광 다이오드들을 광원으로 사용한 백라이트를 갖는 디스플레이 장치가 있다.
이러한 디스플레이 장치에 적용되는 백라이트는 디스플레이 패널의 후방측에 이격 배치되는 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판에 배치된 복수의 발광 다이오드들을 포함한다.
또한, 발광 다이오드는 점 광원이므로, 디스플레이 패널에 전체적으로 고른 분포로 광이 공급되도록 하기 위해서는 광을 확산시켜야 한다. 따라서, 백라이트는 발광 다이오드들의 전방측에 각각 배치되어 광을 확산시키는 렌즈를 포함한다.
본 발명의 일 측면은 보다 광을 넓게 확산시킬 수 있는 렌즈 및 이를 갖춘 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널의 후방측에 배치되어 상기 디스플레이 패널로 광을 조사하는 백라이트를 포함하며, 상기 백라이트는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드에서 조사된 광을 확산시키는 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈는 그 후방측에 상기 발광 다이오드와 대향되도록 오목 형성된 입사부와, 전방측으로 진행하며 점진적으로 작아지는 직경을 갖도록 형성되는 제 1 출사부와, 상기 제 1 출사부의 중앙부에서 전방측으로 돌출되는 제 2 출사부를 포함하며, 상기 제 1 출사부는 그 외주면을 형성하며 상기 제 1 출사부 내부를 통해 전달된 광이 굴절되며 출사되도록 하는 제 1 출사면을 포함하며, 상기 제 2 출사부는 그 전면을 형성하며 상기 제 2 출사부 내부를 통해 전달된 광이 굴절되며 출사되도록 하는 제 2 출사면을 포함하며, 상기 입사부는 상기 발광 다이오드에서 발생한 광을 상기 제 1 출사면으로 안내하는 제 1 입사면과, 상기 발광 다이오드에서 발생한 광을 상기 제 2 출사면으로 안내하는 제 2 입사면을 포함한다.
또한, 상기 제 1 입사면, 상기 제 2 입사면, 상기 제 1 출사면 및 상기 제 2 출사면은 각각 비구면으로 형성된다.
또한, 상기 제 2 입사면은 상기 발광 다이오드와 대향되도록 상기 제 1 출사부의 후면에 오목하게 마련되며, 상기 제 1 입사면은 상기 제 2 입사면의 후단으로부터 후방측으로 연장되어 마련된다.
또한, 상기 제 2 출사부는 상기 제 1 출사부로부터 원통 형상으로 돌출되어 그 전면이 상기 제 2 출사면을 형성하며, 상기 제 2 출사부는 그 외주면을 형성하며 상기 제 1 출사면과 상기 제 2 출사면을 연결하는 연결면을 포함한다.
또한 본 발명의 일 측면에 따른 렌즈는 광원의 전방측에 배치되어 상기 광원에서 발생한 광을 확산시키며, 그 후방측에 상기 광원과 대향되도록 오목 형성된 입사부와, 전방측으로 진행하며 점진적으로 작아지는 직경을 갖도록 형성되는 제 1 출사부와, 상기 제 1 출사부의 중앙부에서 전방측으로 돌출되는 제 2 출사부를 포함하며, 상기 제 1 출사부는 그 외주면을 형성하며 상기 제 1 출사부 내부를 통해 전달된 광이 굴절되며 출사되도록 하는 제 1 출사면을 포함하며, 상기 제 2 출사부는 그 전면을 형성하며 상기 제 2 출사부 내부를 통해 전달된 광이 굴절되며 출사되도록 하는 제 2 출사면을 포함하며, 상기 입사부는 상기 광원에서에서 발생한 광을 상기 제 1 출사면으로 안내하는 제 1 입사면과, 상기 광원에서 발생한 광을 상기 제 2 출사면으로 안내하는 제 2 입사면을 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 디스플레이 장치는 제 1 출사부의 전면 중앙측으로부터 제 2 출사부가 돌출되어 있으므로, 제 2 출사부의 돌출 거리만큼 광이 확산될 수 있는 간격을 더 확보할 수 있어, 렌즈를 통해 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 유닛의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 적용된 렌즈 및 발광 다이오드의 설치 구조를 보인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 적용된 렌즈의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈에 의해 확산된 광의 분포를 보인 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 화상이 표시되는 디스플레이 유닛(10)과, 디스플레이 유닛(10)이 수평면 상에 서 있는 상태로 배치될 수 있도록 하는 스탠드(20)를 포함한다.
디스플레이 유닛(10)은 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 화면을 형성하는 디스플레이 패널(11)과, 디스플레이 패널(11)의 후방측에 이격 배치되어 디스플레이 패널(11)로 광을 공급하는 백라이트(12)를 포함한다.
또한 디스플레이 유닛(10)은 디스플레이 패널(11)을 지지하는 미들 몰드(13)와, 디스플레이 패널(11)이 미들 몰드(13)의 전방측에 지지된 상태를 유지하도록 하는 탑 새시(14)와, 백라이트(12)를 수용하며 미들 몰드(13)와 결합되어 백라이트(12)가 미들 몰드(13)의 후방측에 배치된 상태를 유지하도록 하는 바텀 새시(15)를 포함한다.
디스플레이 패널(11)과 백라이트(12) 사이에는 백라이트(12)에서 공급된 광을 확산시키기 위한 확산부재(16)와, 확산부재(16)를 통해 전달된 광의 광학특성을 개선하기 위한 광학시트(17A, 17B, 17C)들이 배치된다.
광학시트(17A, 17B, 17C)들에는 확산부재(16)를 통해 전달된 광을 다시 확산시키는 확산시트(17A)와, 확산시트(17A)에서 전달된 광을 굴절시켜 모으는 프리즘 시트(17B)와, 프리즘 시트(17B)를 보호하기 위한 보호시트(17C)가 포함된다.
디스플레이 패널(11)은 각각 전극이 마련되어 있는 두 유리기판(미도시) 사이에 액정(미도시)이 봉입되어 형성되는 액정 패널로 이루어진다.
백라이트(12)는 인쇄회로기판(121)과, 인쇄회로기판(121)에 설치되어 광을 발생시키는 광원으로 동작하는 복수의 발광 다이오드(122)들과, 복수의 발광 다이오드(122)들에 각각 설치되어 각 발광 다이오드(122)에서 발생한 광을 확산시키는 렌즈(123)를 포함한다.
인쇄회로기판(121)은 사각 바 형상으로 형성되며 상하로 서로 이격 배치된 복수의 인쇄회로기판(121)을 포함하고, 발광 다이오드(122)들은 복수의 인쇄회로기판(121)에 각각 복수 개씩 이격 설치된다. 따라서 발광 다이오드(122)들은 디스플레이 패널(11)의 후방측에 상하 및 좌우로 서로 이격 배치된 상태가 된다.
본 실시예에서 인쇄회로기판(121)은 사각 바 형상으로 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 인쇄회로기판(121)이 평판 형상으로 형성되도록 하는 것도 가능하다.
렌즈(123)는 발광 다이오드(122)들의 전방측에 각각 배치되어 발광 다이오드(122)에서 발생한 광을 확산시킴으로써 광이 디스플레이 패널(11)에 전체적으로 고른 분포의 광이 전달될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
렌즈(123)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 발광 다이오드(122)와 인접한 렌즈(123)의 후방측을 형성하며 전방측으로 진행하며 점진적으로 작아지는 직경을 갖도록 형성된 제 1 출사부(123a)와, 제 1 출사부(123a)의 전면 중앙부로부터 전방측으로 연장되는 제 1 출사부(123b)와, 발광 다이오드(122)와 대향되는 후면에 오목하게 마련되어 발광 다이오드(122)에서 발생한 광이 렌즈(123) 내부로 입사될 수 있도록 하는 입사부(123c)를 포함한다.
제 1 출사부(123a)는 상술한 바와 같이 후방측에서 전방측으로 진행하며 점진적으로 작아지는 직경을 갖도록 형성되며 그 외주면이 광이 디스플레이 패널(11)측으로 출사되도록 하는 제 1 출사면(123a-1)을 형성한다. 제 1 출사면(123a-1)은 제 1 출사부(123a) 내부를 통해 전달된 광이 굴절되며 출사되도록 하는 역할을 수행한다. 따라서 제 1 출사면(123a-1)을 비구면으로 형성하여 제 1 출사면(123a-1)을 통과하는 광의 굴절 각도를 조절함으로써 제 1 출사면(123a-1)을 통해 출사되는 광을 확산시킬 수 있다.
제 1 출사부(123b)는 제 1 출사부(123a)의 전면 중앙부로부터 대략 원통 형상으로 돌출 형성되며, 제 1 출사부(123b)의 전면이 광을 디스플레이 패널(11)측으로 굴절되며 출사되도록 하는 제 2 출사면(123b-1)을 형성하며, 제 1 출사부(123b)의 외주면이 제 1 출사면(123a-1)과 제 2 출사면(123b-1)을 연결하는 연결면(123b-2)을 형성한다.
제 2 출사면(123b-1)은 제 1 출사부(123b) 내부를 통해 전달된 광이 굴절되며 디스플레이 패널(11)측으로 출사되도록 하는 역할을 수행한다. 따라서 제 2 출사면(123b-1)을 비구면으로 형성하여 제 2 출사면(123b-1)을 통과하는 광의 굴절 각도를 조절함으로써 제 2 출사면(123b-1)을 통해 출사되는 광을 넓게 확산시킬 수 있다.
제 1 출사면(123a-1)과 제 2 출사면(123b-1)은 제 1 출사면(123a-1)을 통해 출사된 제 1 출사광과, 제 2 출사면(123b-1)을 통해 출사된 제 2 출사광은 서로 연결되도록 설계되어 렌즈(123)를 통해 출사된 광이 도 6에 도시한 바와 같이 연속적인 분포를 갖는다.
입사부(123c)는 상술한 제 1 출사부(123a)의 후면에 오목하게 마련된 홈으로 형성된다. 본 실시예에서 입사부(123c)는 후방의 발광 다이오드(122)측에서 전달된 광을 제 1 출사면(123a-1)으로 안내하는 제 1 입사면(123c-1)과, 후방의 발광 다이오드(122)측에서 전달된 광을 제 2 출사면(123b-1)으로 안내하는 제 2 입사면(123c-2)을 포함한다.
제 2 입사면(123c-2)은 발광 다이오드(122)의 전방측에 오목하게 마련된 홈의 형태로 형성되며, 제 1 입사면(123c-1)은 제 2 입사면(123c-2)의 후단측으로부터 후방측으로 굴곡지게 연장되어 형성된다.
제 1 입사면(123c-1)과 제 2 입사면(123c-2)은 각각 비구면으로 굴곡지게 형성되어, 제 1 입사면(123c-1)과 제 2 입사면(123c-2)을 통해 렌즈(123) 내부로 입사되는 광의 굴절 각도를 조절함으로써 광을 후술할 제 1 출사면(123a-1)과 제 2 출사면(123b-1)으로 각각 안내할 수 있다. 즉, 제 1 입사면(123c-1)을 통해 입사되며 굴절된 광은 제 1 출사면(123a-1)으로 안내되고, 제 2 입사면(123c-2)을 통해 입사되며 굴절된 광은 제 2 출사면(123b-1)으로 안내된다.
따라서, 발광 다이오드(122)에서 발생한 광 중 일부는 제 1 입사면(123c-1)을 통해 굴절되며 입사되어 제 1 출사면(123a-1)으로 안내되고, 비구면으로 이루어진 제 1 출사면(123a-1)을 통해 굴절되며 출사되므로, 광은 확산된다.
또한, 발광 다이오드(122)에서 발생한 나머지 광은 제 2 입사면(123c-2)을 통해 굴절되어 입사되며 제 2 출사면(123b-1)으로 안내되고, 제 2 출사면(123b-1)을 통해 굴절되어 출사된다.
이때, 제 1 출사면(123a-1)의 내측단에 의해 출사된 광은 제 2 출사면(123b-1)의 외측단에 의해 출사된 광은 연속적으로 연결되도록 설계된다. 따라서 렌즈(123)에 의해 확산된 광의 분포는 도 6에 도시한 바와 같이 중앙으로부터 외각측으로 진행하며 연속적으로 감소하게 된다.
상술한 바와 같이 제 1 출사부(123b)가 제 1 출사부(123a)로부터 돌출 형성되도록 하면, 제 1 출사부(123a)가 돌출된 거리 만큼 광이 확산될 수 있는 간격을 더 확보할 수 있다.
따라서, 광이 제 2 입사면(123c-2)에서 제 2 출사면(123b-1)으로 전달되는 과정에서 제 1 출사부(123b)의 돌출 거리 만큼 광이 보다 넓게 확산되고, 제 2 출사면을 통해 출사되는 과정에서 굴절되며 다시 한번 확산되므로, 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있다.
그러므로, 상기와 같이 렌즈(123)에 제 1 출사부(123a)와 제 1 출사부(123a)로부터 전방측으로 돌출된 제 1 출사부(123b)를 형성함으로써, 광을 보다 효율적으로 확산시킬 수 있다.
연결면(123b-2)은 상술한 바와 같이 제 1 출사면(123a-1)과 제 2 출사면(123b-1)을 연결하는 면으로, 상술한 바와 같이 광은 제 1 입사면(123c-1)과 제 2 입사면(123c-2)에 의해 제 1 출사면(123a-1)과 제 2 출사면(123b-1)으로 안내되므로, 실질적으로 연결면(123b-2)에는 광이 전달되지 않도록 설계된다.
본 발명은 상기에서 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형할 수 있다는 점은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10: 디스플레이 모듈 11: 디스플레이 패널
12: 백라이트 유닛 121: 인쇄회로기판
122: 발광 다이오드 123: 렌즈
123a: 제 1 출사부 123a-1: 제 1 출사면
123b: 제 2 출사부 123b-1: 제 2 출사면
123b-2: 연결면 13: 미들 몰드
14: 탑 새시 15: 바텀 새시

Claims (8)

  1. 디스플레이 패널과,
    상기 디스플레이 패널의 후방측에 배치되어 상기 디스플레이 패널로 광을 조사하는 백라이트를 포함하며,
    상기 백라이트는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드에서 조사된 광을 확산시키는 렌즈를 포함하며,
    상기 렌즈는 그 후방측에 상기 발광 다이오드와 대향되도록 오목 형성된 입사부와, 전방측으로 진행하며 점진적으로 작아지는 직경을 갖도록 형성되는 제 1 출사부와, 상기 제 1 출사부의 중앙부에서 전방측으로 돌출되는 제 2 출사부를 포함하며,
    상기 제 1 출사부는 그 외주면을 형성하며 상기 제 1 출사부 내부를 통해 전달된 광이 굴절되며 출사되도록 하는 제 1 출사면을 포함하며,
    상기 제 2 출사부는 그 전면을 형성하며 상기 제 2 출사부 내부를 통해 전달된 광이 굴절되며 출사되도록 하는 제 2 출사면을 포함하며,
    상기 입사부는 상기 발광 다이오드에서 발생한 광을 상기 제 1 출사면으로 안내하는 제 1 입사면과, 상기 발광 다이오드에서 발생한 광을 상기 제 2 출사면으로 안내하는 제 2 입사면을 포함하고,
    상기 제 2 입사면은 상기 제 1 입사면의 중앙부에 형성되며, 전방을 향하여 오목하게 마련되는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 입사면, 상기 제 2 입사면, 상기 제 1 출사면 및 상기 제 2 출사면은 각각 비구면으로 형성되는 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 입사면은 상기 발광 다이오드와 대향되도록 상기 제 1 출사부의 후면에 오목하게 마련되며,
    상기 제 1 입사면은 상기 제 2 입사면의 후단으로부터 후방측으로 연장되어 마련되는 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 출사부는 상기 제 1 출사부로부터 원통 형상으로 돌출되어 그 전면이 상기 제 2 출사면을 형성하며,
    상기 제 2 출사부는 그 외주면을 형성하며 상기 제 1 출사면과 상기 제 2 출사면을 연결하는 연결면을 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 광원의 전방측에 배치되어 상기 광원에서 발생한 광을 확산시키며,
    그 후방측에 상기 광원과 대향되도록 오목 형성된 입사부와, 전방측으로 진행하며 점진적으로 작아지는 직경을 갖도록 형성되는 제 1 출사부와, 상기 제 1 출사부의 중앙부에서 전방측으로 돌출되는 제 2 출사부를 포함하며,
    상기 제 1 출사부는 그 외주면을 형성하며 상기 제 1 출사부 내부를 통해 전달된 광이 굴절되며 출사되도록 하는 제 1 출사면을 포함하며,
    상기 제 2 출사부는 그 전면을 형성하며 상기 제 2 출사부 내부를 통해 전달된 광이 굴절되며 출사되도록 하는 제 2 출사면을 포함하며,
    상기 입사부는 상기 광원에서에서 발생한 광을 상기 제 1 출사면으로 안내하는 제 1 입사면과, 상기 광원에서 발생한 광을 상기 제 2 출사면으로 안내하는 제 2 입사면을 포함하고,
    상기 제 2 입사면은 상기 제 1 입사면의 중앙부에 형성되며, 전방을 향하여 오목하게 마련되는 렌즈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 입사면, 상기 제 2 입사면, 상기 제 1 출사면 및 상기 제 2 출사면은 각각 비구면으로 형성되는 렌즈.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 입사면은 상기 렌즈와 대향되도록 상기 제 1 출사부의 후면에 오목하게 마련되며,
    상기 제 1 입사면은 상기 제 2 입사면의 후단으로부터 후방측으로 연장되어 마련되는 렌즈.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 출사부는 상기 제 1 출사부로부터 원통 형상으로 돌출되어 그 전면이 상기 제 2 출사면을 형성하며,
    상기 제 2 출사부는 그 외주면을 형성하며 상기 제 1 출사면과 상기 제 2 출사면을 연결하는 연결면을 포함하는 렌즈.
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