KR20060007486A - 발광 다이오드 모듈 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선광원 및 면광원으로 사용할 수 있는 발광 다이오드 모듈 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명의 발광 다이오드 모듈은, 상부면에는 오목홈이 상호 이격되어 나란히 형성되고 오목홈에 대응하는 하부면에 하나 이상의 오목부가 형성되며 하부면에 다수의 패턴이 형성된 렌즈, 및 렌즈의 오목부에 삽입되는 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명의 발광 다이오드 모듈을 통하여 광효율을 최적으로 향상시킬 수 있다.

발광 다이오드 모듈, 그레이팅, 패턴. 확산판

Description

발광 다이오드 모듈 및 이를 구비한 액정표시장치 {A LIGHT EMITTING DIODE MODULE AND A LIQUID CRYSTAL DISPLAY PROVIDED WITH THE SAME}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 상부면에 형성한 그레이팅(grating)의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 하부면에 형성한 그레이팅의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 결합 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 결합 사시도이다.

본 발명은 발광 다이오드 모듈 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선광원 및 면광원으로 사용할 수 있는 발광 다이오드 모듈 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

근래 들어오면서 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술을 중심으로 하여, 소형 및 경량화되면서 성능이 더욱 향상된 평판표시장치의 수요가 폭발적으로 늘어나고 있다.

이러한 평판표시장치 중에서 근래에 각광받고 있는 액정표시장치(liquid crystal display, LCD)는 소형화, 경량화 및 저전력 소비화 등의 이점을 가지고 있어서 기존의 브라운관(CRT, cathode ray tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로서 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치가 필요한 거의 모든 정보처리기기에 장착되어 사용되고 있다.

일반적인 액정표시장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로서 액정셀에 의한 광의 변조를 이용하여 정보를 표시하는 디스플레이 장치이다.

액정표시장치의 액정표시패널은 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이므로, 액정표시패널 하부로부터 액정표시패널에 광을 제공하는 백라이트를 구비하고 있다. 모니터나 TV 등의 중대형 액정표시장치의 경우 백라이트로서 램프를 사용하는 데, 램프의 경우, 전력 소모가 클 뿐만 아니라 발열로 인하여 액정표시패널의 소자 특성에 악영향을 미친다. 또한, 램프가 통상적으로 막대형이므로 충격에 약할 뿐만 아니라 각 부위별로 온도 편차가 커서 화면표시품질이 불량한 문제점이 있다.

한편, 휴대폰 등의 모바일 제품의 소형 액정표시장치에는 백라이트로서 발광 다이오드(light emitting diode, LED)를 사용한다. 발광 다이오드의 경우 반도체 소자이므로 수명이 길고 점등 속도가 빠를 뿐만 아니라 소비전력이 적고 내충격성에 강하며 소형화 및 박막화에 적합한 이점이 있다. 따라서 이러한 이점을 가지는 발광 다이오드를 중대형 액정표시장치에 적용하면, 상기한 램프가 가지는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 점광원인 발광 다이오드를 선광원 또는 면광원으로 변형함으로써 점차 중대형 LCD 제품에도 발광 다이오드를 사용할 수 있다.

그러나 발광 다이오드는 소자 자체의 특성상 광의 방출 각도에 한계가 있어서 발광 다이오드로부터 전방향으로 광이 방출되지 못하는 단점이 있다. 특히, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 3가지 발광 다이오드를 사용하는 LCD 제품의 경우, 광의 방출 각도 한계로 인하여 발광 다이오드의 사이마다 암부(hot spot)가 형성될 뿐만 아니라 광반사로 인하여 광손실이 더욱 증대되는 문제점이 있다.

또한, 발광 다이오드를 사용하는 직하형 액정표시장치에서는 광의 혼합 및 균일화를 위하여 도광판과 확산판 사이를 약 40mm 정도로 이격시킨 공간을 두어야 하므로, 액정표시장치의 두께가 전체적으로 증가하여 그 부피가 증가하므로, 두께의 감소가 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선광원 및 면광원으로 간단하게 단품화할 수 있는 동시에 광효율을 최적화한 발광 다이오드 모듈과 이를 구비하여 두께를 최소화한 액정표시장치를 제공하고자 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치는, 화상이 표시되는 액정표시패널을 포함하는 액정표시패널 어셈블리, 및 액정표시패널에 광을 공급하는 발광 다이오드 모듈(light emitting diode module, LED module)을 포함하며 광을 가이드하여 휘도를 향상시키는 백라이트 어셈블리(backlight assembly)를 포함하고, 발광 다이오드 모듈은 상부면에는 오목홈이 상호 이격되어 나란히 형성되고 오목홈에 대응하는 하부면에 하나 이상의 오목부가 형성되며 하부면에 다수의 패턴이 형성된 렌즈(lens), 및 렌즈의 오목부에 삽입되는 발광 다이오드(light emitting diode, LED)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 렌즈의 상부면 및 렌즈의 하부면 중 적어도 한 면에 다수의 그레이팅(grating)이 형성되는 것이 바람직하다.

그레이팅은 렌즈의 표면으로부터 프리즘 형태로 돌출하여 형성될 수 있다.

또한, 그레이팅은 렌즈의 표면이 프리즘 형태로 오목하게 패여서 형성될 수 있다.

렌즈의 오목홈은 렌즈의 상부면과 경사면을 형성하고, 경사면의 경사 각도는 실질적으로 42°인 것이 바람직하다.

그리고 본 발명의 액정표시장치는, 발광 다이오드 모듈의 상부에 위치하여 발광 다이오드 모듈에서 혼합된 광을 확산시키는 확산판을 더 포함하고, 확산판과 발광 다이오드 모듈은 1mm 내지 10mm로 이격된 것이 바람직하다.

본 발명의 발광 다이오드 모듈은, 상부면에는 오목홈이 기설정된 거리로 이격되어 형성되고 오목홈에 대응하는 하부면에 하나 이상의 오목부가 형성되며 하부 면에 다수의 패턴이 형성된 렌즈, 및 렌즈의 오목부에 삽입되는 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 발광 다이오드 모듈은, 렌즈의 상부면 및 렌즈의 하부면 중 적어도 한 면에 다수의 그레이팅이 형성될 수 있다.

본 발명의 발광 다이오드 모듈에서 그레이팅은 렌즈의 표면으로부터 프리즘 형태로 돌출하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 발광 다이오드 모듈에서 그레이팅은 렌즈의 표면이 오목하게 패여서 프리즘 형태로 형성될 수있다.

본 발명의 발광 다이오드 모듈에서, 렌즈의 오목홈은 렌즈의 상부면과 경사면을 형성하고, 경사면의 경사 각도는 실질적으로 42°인 것이 바람직하다.

이하에서는 도 1 내지 도 7을 통하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 이러한 본 발명의 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(100)의 분해 사시도로서, 발광 다이오드 모듈(10)을 선광원으로 사용하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 크게는 광을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리(50)와 광을 공급받아 화상이 표시되는 액정표시패널(40)을 포함하는 액정표시패널 어셈블리(30)로 이루어진다. 이외에, 이들을 고정 지지하기 위한 탑 섀시(60), 어퍼 몰드 프레임(upper mold frame)(62), 바텀 섀시(bottom chassis)(64) 및 로워 몰드 프레임(lower mold frame)(66)을 구비 한다. 도 1에 도시한 백라이트 어셈블리(50)는 액정표시패널 어셈블리(30)에 광을 공급하여 가이드하고, 액정표시패널 어셈블리(30)는 화상이 표시되는 액정표시패널(40)을 제어한다.

TFT 기판(43)은 매트릭스상의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 투명한 유리 기판이며, 소스 단자에는 데이터 라인이 연결되고, 게이트 단자에는 게이트 라인이 연결되어 있다. 그리고 드레인 단자에는 도전성 재질로서 투명한 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)로 이루어진 화소 전극이 형성된다.

액정표시패널(40)의 데이터 라인 및 게이트 라인에 인쇄회로기판(31, 33)으로부터 전기적인 신호를 입력하면 TFT의 소스 단자와 게이트 단자에 전기적인 신호가 입력되고, 이들 전기적인 신호의 입력에 따라 TFT는 턴 온 또는 턴 오프되어 화소 형성에 필요한 전기적인 신호가 드레인 단자로 출력된다.

한편, TFT 기판(43)에 대향하여 그 위에 컬러필터기판(41)이 배치되어 있다. 컬러필터기판(41)은 광이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 색화소인 RGB 화소가 박막 공정에 의해 형성된 기판으로, 전면에 ITO로 이루어진 공통 전극이 도포되어 있다. TFT의 게이트 단자 및 소스 단자에 전원이 인가되어 박막 트랜지스터가 턴온되면, 화소 전극과 컬러 필터 기판의 공통 전극사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 TFT 기판(43)과 컬러필터기판(41) 사이에 주입된 액정의 배열각이 변화되고 변화된 배열각에 따라서 광투과도가 변경되어 원하는 화소를 얻게 된다.

액정표시패널(40)의 액정의 배열각과 액정이 배열되는 시기를 제어하기 위해서는 TFT의 게이트 라인과 데이터 라인에 구동신호 및 타이밍 신호를 인가하는 데, 액정표시패널(40)의 소스측에는 데이터 구동신호의 인가 시기를 결정하는 데이터 TCP(34)가 부착되어 있고, 게이트 측에는 게이트 구동신호의 인가 시기를 결정하기 위하여 게이트 TCP(31)가 부착되어 있다.

액정표시패널(40)의 외부로부터 영상신호를 입력받아 데이터 라인과 게이트 라인에 각각 구동신호를 인가하기 위한 데이터 PCB(33) 및 게이트 PCB(31)는 각각 액정표시패널(40)의 데이터 라인측의 데이터 TCP(34) 및 게이트 라인측의 게이트 TCP(32)와 각각 접속한다.

데이터 PCB(33) 및 게이트 PCB(31)는 각각 액정표시장치(100)를 구동하기 위한 신호인 데이터 신호, 게이트 구동 신호, 그리고 이들 신호들을 적절한 시기에 인가하기 위한 복수의 타이밍 신호들을 발생시켜서, 게이트 구동 신호를 게이트 TCP(32)를 통하여 액정표시패널(40)의 게이트 라인에 인가하고, 데이터 신호를 데이터 TCP(34)를 통하여 액정표시패널(40)의 데이터 라인에 인가한다.

액정표시패널 어셈블리(30)의 하부에는 액정표시패널 어셈블리(30)에 균일한 광을 제공하기 위한 백라이트 어셈블리(50)가 구비되어 있다.

백라이트 어셈블리(50)는 바텀 섀시(64)상에 수납되어 고정되는 데, 바텀 섀시(64) 상에 위치하여 광을 가이드하는 도광판(54), 액정표시패널(40)에 광을 공급하는 발광 다이오드 모듈(10), 발광 다이오드 모듈(10)에 전력을 공급하는 기판(12), 발광 다이오드 모듈(10)을 감싸는 반사 커버(58), 액정표시패널(40)에 휘도를 향상시킨 광을 공급하는 광학 시트류(52), 바텀 섀시(64)상에 부착되어 광을 반사하는 반사 시트(56)를 포함한다.

도 1에는 도시하지 않았지만, 바텀 섀시(64)의 배면에는 전원공급용 PCB인 인버터 보드와 신호변환용 PCB를 설치한다. 인버터 보드는 외부 전원을 일정한 전압 레벨로 변압하여 램프에 제공하고, 신호변환용 PCB는 전술한 데이터 PCB(33) 및 게이트 PCB(31)와 접속하여 아날로그 데이터 신호를 디지털 데이터 신호로 변환하여 액정표시패널(40)에 제공한다.

액정표시패널 어셈블리(30) 위에는 데이터 PCB(33)를 어퍼 몰드 프레임(62)의 외부로 절곡시키면서 액정표시패널 어셈블리(30)가 바텀 섀시(64)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 탑 섀시(60)를 구비한다. 탑 섀시(60)는 바텀 섀시(64)의 테두리를 둘러싸는 로워 몰드 프레임(66)의 외면에 결합된다. 도 1에는 도시하지는 않았지만, 탑 섀시(60)의 상부와 로워 몰드 프레임(66)의 하부에는 각각 전면 케이스 및 배면 케이스가 위치하여 이들의 결합으로 액정표시장치(100)를 이룬다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 광원으로서 발광 다이오드 및 이를 삽입한 렌즈를 포함하는 발광 다이오드 모듈(10)을 사용한다. 이를 도 2를 통하여 좀더 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(10)의 사시도로서, 도 1에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치에 포함된 발광 다이오드 모듈(10)을 도시하고 있다.

도 2의 확대원에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(10)은 렌즈(103)와 발광 다이오드(101)를 포함한다. 렌즈(103)의 상부면에는 오목홈(1031)이 상호 이격되어 나란히 형성되고, 오목홈(1031)에 대응하는 하부면에 하나 이상의 오목부(111)가 형성되며, 하부면에 다수의 패턴(105)이 형성된다. 렌즈(103)의 오목부(111)에는 발광 다이오드(101)가 삽입되어 고정된다. 발광 다이오드는 R(적색),G(녹색), B(청색)의 3색 다이오드를 사용하거나 백색 다이오드를 사용할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에서는 발광 다이오드(101)가 오목홈(1031) 하단에 위치하여 발광 다이오드(101)로부터 방출되는 광이 좌우로 퍼지도록 해준다. 오목홈(1031)에서는 광을 전반사시켜 그 진행 경로를 늘려 준다. 이에 따라 광의 균일성을 충분히 확보하면서 색혼합을 균일하게 할 수 있다.

이와 같이 오목홈(1031)에서 광의 전반사가 일어나도록 하기 위해서는 오목홈(1031)을 특정 각도로 형성하는 것이 필요하다. 본 발명의 제1 실시예에서는 렌즈(103)에 형성된 오목홈(1031)이 렌즈(103)의 상부면과 경사면(1033)을 형성하고, 경사면의 경사 각도는 실질적으로 42°, 즉 42°이거나 42°에 가까운 것이 바람직하다. 경사면의 경사 각도가 42°보다 작거나 42°보다 큰 경우, 전반사가 일어나지 않고 오목홈(1031)을 통하여 광이 굴절되어 방출되므로 휘도 특성이 나쁘게 된다. 필요에 따라 오목홈(1031)에는 산란 처리를 하여 오목홈(1031)으로 인하여 나타나는 암선을 제거할 수도 있다. 렌즈(103)의 하부면에는 다수의 패턴(105)(점선 도시)을 형성하여 전반사되는 광이 고르게 산란되도록 해준다.

도 2에 도시한 바와 같이, 렌즈(103)의 상부면 및 하부면 중 적어도 한 면에는 다수의 그레이팅(grating)(130, 140)을 형성하여 광을 최대한 수직으로 끌어올려 광효율을 증가시킨다. 이를 위하여, 렌즈의 표면으로부터 프리즘 형태로 돌출 한 그레이팅을 형성하거나, 렌즈의 표면을 프리즘 형태로 오목하게 패어 그레이팅을 형성할 수 있다. 이하에서는 이와 같은 그레이팅의 형태에 대하여 도 3 및 도 4를 참고하여 좀더 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 상부면에 형성한 그레이팅(130)의 단면도로서, 발광 다이오드 모듈의 상부면은 빗금으로 나타낸다.

본 발명의 제1 실시예에서는 도 3의 (A) 내지 (E)에 도시한 바와 같이, 렌즈의 표면을 오목하게 패어 여러가지 형태의 그레이팅(130)을 형성할 수 있으며, 도 3의 (F)와 같이 렌즈의 표면으로부터 돌출시켜 그레이팅(130)을 형성시킬 수도 있다.

먼저, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 삼각형 형태로 그레이팅(130)을 형성할 수 있고, 도 3의 (B) 및 (C)와 같이 한 쪽으로 치우친 직각 삼각형 형태로 그레이팅(130)을 형성할 수 있다. 또한, 도 3의 (D)와 같은 사다리꼴 형태나 도 3의 (E)와 같은 직사각형 형태로도 그레이팅을 형성할 수 있다. 한편, 도 3의 (F)와 같이 발광 다이오드 모듈의 표면으로부터 상부로 돌출한 삼각형 형태의 그레이팅을 제조할 수도 있다.

도 3의 (A) 내지 (C) 및 (F)와 같은 프리즘 형태의 그레이팅을 특정 방향으로 향하도록 하는 것이 불필요하므로, 다양한 방향으로 향하게 할 수 있다. 상기한 바와 같이 렌즈 상부면에 형성한 그레이팅의 형태는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 그레이팅의 형태를 다양하게 변형할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 하부면에 형성한 그레이팅(140)의 단면도로서, 발광 다이오드 모듈의 하부면을 빗금으로 나타낸다.

본 발명의 제1 실시예에서는 도 4의 (A) 내지 (E)에 도시한 바와 같이, 렌즈의 표면을 오목하게 패어 여러가지 형태의 그레이팅(140)을 형성할 수 있으며, 도 4의 (F)와 같이 발광 다이오드 모듈의 표면으로부터 돌출하여 형성할 수 있다.

먼저, 도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 삼각형 형태로 그레이팅(140)을 형성할 수 있고, 도 4의 (B) 및 (C)와 같이 한 쪽으로 치우친 직각 삼각형 형태로 그레이팅(140)을 형성할 수 있다. 또한, 도 4의 (D)와 같은 사다리꼴 형태나 도 4의 (E)와 같은 직사각형 형태로도 그레이팅을 형성할 수 있다. 한편, 도 4의 (F)와 같이 렌즈의 표면으로부터 하부로 돌출한 삼각형 형태의 그레이팅을 제조할 수도 있다.

도 4의 (A) 내지 (C) 및 (F)와 같은 프리즘 형태의 그레이팅을 특정 방향으로 향하도록 하는 것이 불필요하므로, 다양한 방향으로 향하게 할 수 있다. 상기한 바와 같이 렌즈 하부면에 형성한 그레이팅의 형태는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 그레이팅의 형태를 다양하게 변형할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(100)의 결합 사시도로서, 도 2에 도시한 발광 다이오드 모듈(10)(점선 표시)을 내장한 액정표시장치(100)를 나타낸다.

도 5에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(100)를 AA선을 따 라 자른 다음, 화살표로 광의 방출 방향을 나타내어 도 5의 확대원에 도시한다.

도 5의 확대원에 도시한 바와 같이, 발광 다이오드(101)로부터 방출된 광은 렌즈(103) 상부에 형성된 오목홈으로 인하여 전반사되고, 렌즈(103) 하부에 형성된 그레이팅 또는 패턴, 또는 반사 커버(58)로 재반사되어 고르게 퍼진 다음 화살표 ①로 나타낸 바와 같이, 렌즈(103)를 거쳐서 도광판(54)으로 입사된다. 발광 다이오드(101)의 측면에 위치한 다른 발광 다이오드로부터 방출된 광은, 화살표 ②로 나타낸 바와 같이, 여러번 반사된 후 오목홈을 통하여 도광판(54)으로 입사된다. 이에 따라 본 발명의 제1 실시예에서는 발광 다이오드(101)로부터 방출되는 광을 효율적으로 퍼지게 하여 고르게 공급할 수 있는 이점이 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(200)의 분해 사시도로서, 발광 다이오드 모듈(20)을 면광원화한 직하형 액정표시장치(200)를 나타내고 있다.

도 6에 도시한 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(200)는 그 구조가 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(100)(도 1에 도시)와 유사하므로, 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 자세한 설명을 생략한다. 이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(200)에 있어서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 구조와 다른 부분을 위주로 설명한다.

도 6에 도시한 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(200)에서, 바텀 섀시(65)에 수납되는 백라이트 어셈블리(70)는 휘도를 향상시키는 다수의 광학 시트(72), 발광 다이오드 모듈(20)에서 혼합된 광을 확산시키는 확산판(74) 및 광을 공급하는 발광 다이오드 모듈(20)을 포함한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시장치(200)는, 면광원 형태의 발광 다이오드 모듈(20)을 사용함으로써 조립 등의 제조 공정이 더욱 간편해질 뿐만 아니라 이로 인하여 액정표시장치 제조에 필요한 부품을 줄일 수 있어서, 생산 원가가 크게 줄어드는 이점이 있다.

도 6의 확대원에 도시한 바와 같이, 발광 다이오드 모듈(20)상에는 오목홈(2031)이 형성되어 있고, 그 하부에는 오목홈(2031)을 따라 배열된 다수의 발광 다이오드(201)가 기판(22)상에 부착되어 삽입된다. 발광 다이오드 모듈(20)의 하부에는 패턴(205)이 형성되어, 렌즈(203)에서 반사되는 광이 고르게 퍼지도록 해 준다. 발광 다이오드 모듈(20)의 상부면 및 하부면 중 적어도 한 면에는 그레이팅을 형성할 수 있다.

특히, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(200)의 발광 다이오드 모듈(20)에서는, 렌즈(203)가 도광판 역할을 하므로 발광 다이오드(201)로부터 방출된 적색광, 녹색광 및 청색광을 잘 혼합할 수 있다. 따라서, 직하형의 액정표시장치에서 발광 다이오드 모듈을 사용하더라도 도광판을 별도로 설치할 필요가 없는 이점이 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(200)의 결합 사시도로서, 도 6에 도시한 액정표시장치(200)를 결합하여 나타낸 도면이다. 도 7의 확대원에는 액정표시장치(200)를 BB선을 따라 자른 단면을 나타낸다.

도 7의 확대원에 화살표로 도시한 바와 같이, 발광 다이오드 모듈(20)의 하부에는 반사판(56)이 부착되어 있어서, 발광 다이오드(201)로부터 방출되는 광을 반사시켜 액정표시패널(40)로 공급한다.

여기서, 발광 다이오드 모듈(20)과 확산판(74)은 휘도 및 색좌표의 균일화를 위해서 소정 거리(d)로 이격되어 있다. 바텀 섀시(60)의 내부 측면에 별도의 부재를 설치하거나 발광 다이오드 모듈(20)상에 스페이서(spacer) 등을 형성함으로써, 발광 다이오드 모듈(20)과 확산판(74)을 소정 거리로 이격시킬 수 있다.

특히, 본 발명에서는 발광 다이오드 모듈(20)과 확산판(74)간의 거리(d)를 1mm 내지 10mm 정도로만 유지해도 충분한 휘도 균일도 및 색혼합을 구현할 수 있다. 이는 발광 다이오드 모듈(20)의 하부면에 다수의 패턴을 형성하여 렌즈(203)내에서 반사되는 광을 고르게 분포시켜 줌으로써 가능하다.

여기서, 발광 다이오드 모듈(20)과 확산판(74)간의 거리가 1mm 미만인 경우에는 발광 다이오드(201)로부터 방출되는 광을 균일하게 혼합할 수 없고, 10mm 초과인 경우에는 액정표시장치의 두께가 너무 증가하는 문제점이 있다. 따라서 발광 다이오드 모듈(20)과 확산판(74)간의 거리(d)는 1mm 내지 10mm인 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명의 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이와 같은 본 발명의 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

실험예

본 발명의 실험예에서는 도 6에 도시한 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(200)에 포함된 발광 다이오드 모듈(20)의 광효율을 다음과 같은 방법을 통해 측정하였다.

실험예 1

발광 다이오드 모듈의 렌즈 두께를 3.5mm로 한 다음, 크기가 1mm이고 피치가 2mm인 프리즘 형상의 그레이팅을 발광 다이오드 모듈 상부면에 형성하였다. 프리즘 형태의 그레이팅 형성면과 그레이팅 비형성면의 비가 1:3 정도가 되도록 발광 다이오드 모듈을 제작하고, 발광 다이오드 모듈 하부면에 패턴을 형성하였다. 이와 같은 발광 다이오드 모듈과 확산판간의 거리를 각각 10mm, 20mm로 이격시킨 다음에 광의 균일성 및 색차이를 측정하였다. 이로부터 구한 광효율은 각각 36%, 32% 였다.

실험예 2

발광 다이오드 모듈의 렌즈 두께를 3.5mm로 한 다음, 크기가 1mm이고 피치가 2mm인 프리즘 형상의 그레이팅을 발광 다이오드 모듈 상부면에 형성하였다. 프리즘 형태의 그레이팅 형성면과 그레이팅 비형성면의 비가 1:3 정도가 되도록 발광 다이오드 모듈을 제작하고, 발광 다이오드 모듈 하부면에는 패턴을 형성하지 않았다. 이와 같은 발광 다이오드 모듈과 확산판간의 거리를 각각 10mm, 20mm로 이격시킨 다음에 광의 균일성 및 색차이를 측정하였다. 이로부터 구한 광효율은 각각 31%, 26% 였다.

상기한 바와 같이, 발광 다이오드 하부면에 패턴을 형성한 실험예 1이 패턴을 형성하지 않은 실험예 2에 비해서, 발광 다이오드 모듈과 확산판간의 거리가 10mm인 경우 광효율이 5% 정도 증가하고, 발광 다이오드 모듈과 확산판간의 거리가 20mm인 경우 광효율이 6% 정도 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 패턴 형성으로 인하여 발광 다이오드 모듈의 광효율이 증가하는 것을 실험을 통하여 확인할 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 모듈은 하부면에 다수의 패턴이 형성된 렌즈를 포함하므로, 렌즈내에서 반사되는 광을 고르게 퍼지게 할 수 있어서 색혼합 및 광의 균일성이 최적으로 개선되어 광효율이 증가하는 이점이 있다.

또한, 렌즈의 상부면 및 렌즈의 하부면 중 적어도 한 면에 다수의 그레이팅을 형성하므로, 광을 균일하게 분포시킬 수 있다.

여기서, 그레이팅을 렌즈의 표면으로부터 프리즘 형태로 돌출하여 형성하거나 오목하게 패여 형성하므로, 광을 좀더 균일하게 분포시킬 수 있다.

그리고 렌즈의 상부면에 형성된 오목홈이 렌즈의 상부면과 경사면을 형성하고 경사면의 각도는 실질적으로 42°이므로, 광의 전반사를 최대화하여 광을 균일하게 퍼뜨릴 수 있다.

또한, 본 발명의 액정표시장치는 전술한 발광 다이오드 모듈을 포함하므로, 액정표시장치의 두께를 최소화하면서 최적의 광효율을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 액정표시장치는 확산판과 발광 다이오드 모듈간의 거리를 1mm 내지 10m로 할 수 있어서, 액정표시장치를 경박화할 수 있는 이점이 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims (11)

1. 화상이 표시되는 액정표시패널을 포함하는 액정표시패널 어셈블리, 및

   상기 액정표시패널에 광을 공급하는 발광 다이오드 모듈(light emitting diode module, LED module)을 포함하며, 상기 광을 가이드하여 휘도를 향상시키는 백라이트 어셈블리(backlight assembly)

   를 포함하고,

   상기 발광 다이오드 모듈은,

   상부면에는 오목홈이 상호 이격되어 나란히 형성되고, 상기 오목홈에 대응하는 하부면에 하나 이상의 오목부가 형성되며, 상기 하부면에 다수의 패턴이 형성된 렌즈(lens), 및

   상기 렌즈의 오목부에 삽입되는 발광 다이오드(light emitting diode, LED)

   를 포함하는 액정표시장치.
2. 제1항에서,

   상기 렌즈의 상부면 및 상기 렌즈의 하부면 중 적어도 한 면에 다수의 그레이팅(grating)이 형성된 액정표시장치.
3. 제2항에서,

   상기 그레이팅은 상기 렌즈의 표면으로부터 프리즘(prism) 형태로 돌출하여 형성된 액정표시장치.
4. 제2항에서,

   상기 그레이팅은 상기 렌즈의 표면이 프리즘 형태로 오목하게 패여서 형성된 액정표시장치.
5. 제1항에서,

   상기 렌즈의 오목홈은 상기 렌즈의 상부면과 경사면을 형성하고, 상기 경사면의 경사 각도는 실질적으로 42°인 액정표시장치.
6. 제1항에서,

   상기 발광 다이오드 모듈의 상부에 위치하여 상기 발광 다이오드 모듈에서 혼합된 광을 확산시키는 확산판을 더 포함하고, 상기 확산판과 상기 발광 다이오드 모듈은 1mm 내지 10mm로 이격된 액정표시장치.
7. 상부면에는 오목홈이 기설정된 거리로 이격되어 형성되고, 상기 오목홈에 대응하는 하부면에 하나 이상의 오목부가 형성되며, 상기 하부면에 다수의 패턴이 형성된 렌즈, 및

   상기 렌즈의 오목부에 삽입되는 발광 다이오드

   를 포함하는 발광 다이오드 모듈.
8. 제7항에서,

   상기 렌즈의 상부면 및 상기 렌즈의 하부면 중 적어도 한 면에 다수의 그레이팅이 형성된 발광 다이오드 모듈.
9. 제7항에서,

   상기 그레이팅은 상기 렌즈의 표면으로부터 프리즘 형태로 돌출하여 형성된 발광 다이오드 모듈.
10. 제7항에서,

    상기 그레이팅은 상기 렌즈의 표면이 오목하게 패여서 프리즘 형태로 형성된 발광 다이오드 모듈.
11. 제7항에서,

    상기 렌즈의 오목홈은 상기 렌즈의 상부면과 경사면을 형성하고, 상기 경사면의 경사 각도는 실질적으로 42°인 발광 다이오드 모듈.

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