KR20060097968A

KR20060097968A - 발광 다이오드용 렌즈, 발광 다이오드, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20060097968A
Application number: KR1020050018987A
Authority: KR
Inventors: 박세기; 윤주영; 남석현; 김기철; 이상유
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2006-09-18
Also published as: JP4959208B2; TWI414826B; KR101112552B1; EP1701389B1; TW200639433A; CN1831565B; US20060203353A1; US7580198B2; CN1831565A; EP1701389A1; JP2006253693A

Abstract

본 발명은 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡면과 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡면을 포함하는 발광 다이오드용 렌즈를 형성하며, 상기 제2 곡면은 상기 발광 다이오드용 렌즈의 중심축에서 측면 분산 돌기를 형성하는 발광 다이오드용 렌즈에 대한 것이다.

이와 같은 발광 다이오드용 렌즈를 형성함으로써, 상면 발광의 특성과 측면 발광의 특성을 모두 가지며, 광 손실이 적고, 광 분포 면에서 균일성을 가진다. 또한, 렌즈의 중심 방향뿐만 아니라 측면 방향으로 광을 고르게 퍼트려 줄 수 있으며, 모니터와 TV 등에 두루 적용 가능하다.

발광 다이오드용 렌즈, 측면 분산 돌기, 가변 곡률

Description

발광 다이오드용 렌즈, 발광 다이오드, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 액정 표시 장치{LENS FOR LIGHT EMITTING DIODE, LIGHT EMITTING LENS, BACK LIGHT ASSEMBLY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드(LED)용 렌즈의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 빛의 진행 방향을 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈에서 중앙부의 높이(D) 변화에 따른 광 추출 효율을 보여주는 도면이다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈에서 접시 길이(L) 변화에 따른 광 추출 효율을 보여주는 도면이다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 접시 길이(L)를 변화시키며 측정한 광 분포도이다.

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 접시 높이(H)에 따른 광 추출 효율을 보여주는 도면이다.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 접시 두께(T)에 따른 광 추출 효율을 보여주는 도면이다.

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 제2 가변 곡률(θ)에 따른 광 추출 효율을 보여주는 도면이다.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 제2 가변 곡률(θ)을 변화시키며 측정한 광 분포도이다.

도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 제2 가변 곡률(θ)에 따른 광 추출 효율을 반구형 디텍터로 측정한 분포도이다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 단면도로서, 제2 가변 곡률의 대표값이 70일 때 제1 및 제2 가변 곡률의 실제 곡률 반경도 도시하고 있다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 단면도로서, 제2 가변 곡률의 대표값이 100일 때 제1 및 제2 가변 곡률의 실제 곡률 반경도 도시하고 있다.

도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 광 지향각 특성을 보여주는 도면이다.

도 17은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 광 추출 분포도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 발광 다이오드용 렌즈 11: 광입사부

12: 접시 13: 측면 분산 돌기

14: 수평면, 제3선 15: 제1 곡면, 제1 곡선

16: 제2 곡면, 제2 곡선 17: 제1선

18: 제2선 19: 중심축

100: 하부 표시판 200: 상부 표시판

3: 액정층 190: 화소 전극

270: 공통 전극 230: 색필터

300: 액정 표시판 조립체 400: 게이트 구동부

500: 데이터 구동부 800: 계조 전압 생성부

910: 광원부 920: 광원 구동부

600: 신호 제어부

330: 표시부 340: 백라이트부

350: 액정 모듈 361, 362 : 섀시

363, 364: 몰드 프레임 410: 게이트 테이프 캐리어 패키지

510: 데이터 테이프 캐리어 패키지 450: 게이트 인쇄 회로 기판

550: 데이터 인쇄 회로 기판

본 발명은 표시 장치용 발광 다이오드 렌즈 및 이를 이용한 발광 다이오드 및 이를 포함하는 백라이트 어셈블리, 액정 표시 장치에 관한 것이다.

컴퓨터의 모니터나 TV 등으로 사용되는 표시 장치(display device)에는 스스로 발광하는 발광 다이오드(light emitting diode, LED), EL(electroluminescence), 진공 형광 표시 장치(vacuum fluorescent display, VFD), 전계 발광 소자(field emission display, FED), 플라스마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 등과 스스로 발광하지 못하고 별도의 광원을 필요로 하는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD) 등이 있다.

일반적인 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 전압을 변화시켜 이 전기장의 세기를 조절하고 이렇게 함으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하여 원하는 화상을 얻는다.

이때의 빛은 별도로 구비된 인공 광원이 제공하는 것일 수도 있고 자연광일 수도 있다.

액정 표시 장치용 인공 광원, 즉 백라이트(backlight) 장치는 광원으로서 CCFL(cold cathode fluorescent lamp)나 EEFL(external electrode fluorescent) 등과 같은 여러 개의 형광 램프(fluorescent lamp)를 사용하거나 복수개의 발광 다이오드를 사용한다.

이중 발광 다이오드는 수은을 사용하지 않으므로 환경 친화적이고, 기구적으로 안정하여 수명이 길다는 등의 장점이 있어 차세대 백라이트 장치의 광원으로 주목받고 있다.

발광 다이오드에서 방출되는 빛은 좁은 영역에서 강한 휘도를 나타내면 표시 영역 전체적으로 고른 분포를 가지지 못하는 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여 발광 다이오드에 렌즈를 형성하고, 렌즈의 상부에 반사판을 형성하여 발광 다이오드에서 방출되는 빛이 직접적으로 표시 영역으로 입사하지 못하도록 하는 장치를 사용하고 있다.

그러나 이러한 구조의 렌즈를 사용하면, 표시 영역 전체적으로 고른 휘도 분포를 가지도록 할 수 있으나, 전체적으로 휘도가 낮아지는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광 추출효율이 높으며 표시 영역 전체적으로 고른 휘도 분포를 가질 수 있도록 하며, 측면 발광 특성과 상면 발광 특성을 모두 가지는 발광 다이오드의 렌즈를 제공하고자 한다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡면과 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡면을 포함하는 발광 다이오드용 렌즈를 형성하며, 상기 제2 곡면은 상기 발광 다이오드용 렌즈의 중심축에서 측면 분산 돌기를 형성하여 측면 발광 특성과 상면 발광 특성을 모두 가지는 발광 다이오드용 렌즈를 제공하고자 한다.

구체적으로는, 중심축을 가지는 광입사부, 상기 광입사부의 상부 모서리에서 연장되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡면과, 상기 제1 곡면으로부터 상기 중심축을 향하여 연장되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡면을 포함하는 접시를 포함하며, 상기 제2 곡면의 상기 중심축 부분에는 측면 분산 돌기가 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈에 대한 것이며,

상기 접시의 상기 제1 곡면과 상기 제2 곡면이 만나는 부분에는 수평면이 더 형성되어 있는 것이 바람직하며,

상기 제2 가변 곡률을 변화시켜 상기 측면 분산 돌기가 상기 광입사부의 상부면에서 상기 접시의 최고기점까지의 높이의 1/3 이상 1/2 이하로 형성되어 있는 것이 바람직하며,

상기 제2 가변 곡률을 변화시켜 상기 측면 분산 돌기가 상기 중심축에서 상기 접시의 끝까지의 수평 거리의 1/10 이상 1/2 이하로 형성되어 있는 것이 바람직하며,

상기 접시에서 상기 입사부의 상부면에서 상기 접시의 최고기점까지의 높이는 상기 입사부의 높이의 1배 이상 5배 이하로 형성되어 있는 것이 바람직하며,

상기 광입사부는 기둥 형상을 가지는 것이 바람직하며,

상기 발광 다이오드용 렌즈의 광 지향각은 ±50도를 가지는 것이 바람직하며,

상기 광입사부의 하부면에서 상기 측면 분산 돌기의 꼭지점까지 상기 중심축을 따른 높이를 중앙부의 높이라 하고, 상기 중심축에서 상기 접시의 끝까지의 수 평 길이를 접시 길이라 하고, 상기 광입사부의 상부면에서부터 상기 접시의 최고지점까지의 수직 높이를 접시 높이라 할 때, 상기 중앙부의 높이는 5mm, 상기 접시 길이는 20mm, 상기 접시 높이는 5mm인 것이 바람직하며,

상기 접시의 상기 제1 곡면과 상기 제2 곡면이 만나는 부분에는 수평면이 더 형성되어 있으며, 상기 수평면의 수평 방향의 폭을 접시 두께라 할 때, 상기 접시 두께는 0.2mm 인 것이 바람직하며,

상기 제2 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반지름이 점차 증가하다가 최고점에 이른 후 감소하는 값을 가지는 것이 바람직하며,

상기 제1 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반지름이 1.78에서 17.10을 지나 40.53까지 증가하는 값을 가지며, 상기 제2 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반지름이 18.11에서 56.92로 증가하다가 다시 48.53으로 줄어드는 값을 가지는 것이 바람직하며,

상기 제1 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반지름이 1.78에서 17.10을 지나 40.53까지 증가하는 값을 가지며, 상기 제2 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반지름이 3.72에서 31.34로 증가하다가 다시 27.07로 줄어드는 값을 가지는 것이 바람직하며,

중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈에 대한 것이며,

상기 제2선은 상기 중심축과 평행인 것이 바람직하며,

중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축을 향하여 제3 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제3선, 상기 제3선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈에 대한 것이며,

상기 제3선은 상기 중심축에 수직인 것이 바람직하며,

기둥 형상을 가지며 중심축을 가지는 광입사부, 상기 광입사부의 상부 모서 리에서 연장되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡면과, 상기 제1 곡면으로부터 상기 중심축을 향하여 연장되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡면을 포함하는 접시를 포함하며, 상기 제2 곡면의 상기 중심축 부분에는 측면 분산 돌기가 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 광입사부의 하부면과 밀착 형성되어 있는 발광칩을 포함하는 발광 다이오드에 대한 것이며,

상기 발광 다이오드용 렌즈를 상기 발광칩과 밀착 형성되도록 하는 지지 부재를 더 포함하는 것이 바람직하며,

중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 제1선이 360도 회전하여 형성되는 면과 밀착 형성되어 있는 발광칩을 포함하는 발광 다이오드에 대한 것이며,

중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제 1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축을 향하여 제3 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제3선, 상기 제3선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 제1선이 360도 회전하여 형성되는 면과 밀착 형성되어 있는 발광칩을 포함하는 발광 다이오드에 대한 것이며,

기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판, 상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하며, 상기 발광 다이오드용 렌즈는 중심축을 가지는 광입사부, 상기 광입사부의 상부 모서리에서 연장되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡면과, 상기 제1 곡면으로부터 상기 중심축을 향하여 연장되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡면을 포함하는 접시를 포함하며, 상기 제2 곡면의 상기 중심축 부분에는 측면 분산 돌기가 형성되어 있는 백라이트 유닛에 대한 것이며,

기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포 함하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판, 상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하며, 상기 발광 다이오드용 렌즈는 중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 백라이트 유닛에 대한 것이며,

기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판, 상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하며, 상기 발광 다이오드용 렌즈는 중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향 하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축을 향하여 제3 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제3선, 상기 제3선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 백라이트 유닛에 대한 것이며,

기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판, 상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛의 상부에 위치하며, 상부 기판, 하부 기판 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 사이에 주입된 액정을 포함하는 액정 표시 패널을 포함하며, 상기 발광 다이오드용 렌즈는 중심축을 가지는 광입사부, 상기 광입사부의 상부 모서리에서 연장되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡면과, 상기 제1 곡면으로부터 상기 중심축을 향하여 연장되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡면을 포함하는 접시를 포함하며, 상기 제2 곡면의 상기 중심축 부분에는 측면 분산 돌기가 형성되어 있는 액정 표시 장치에 대한 것이며,

기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포 함하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판, 상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛의 상부에 위치하며, 상부 기판, 하부 기판 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 사이에 주입된 액정을 포함하는 액정 표시 패널을 포함하며, 상기 발광 다이오드용 렌즈는 중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 액정 표시 장치에 대한 것이며,

기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판, 상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛의 상부에 위치하며, 상부 기판, 하부 기판 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 사이에 주입된 액정을 포함하는 액정 표시 패널을 포함하며, 상기 발광 다이오드용 렌즈는 중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축을 향하여 제3 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제3선, 상기 제3선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 액정 표시 장치에 대한 것이며,

발광 다이오드로부터 입사한 빛을 상부의 넓은 영역에 균일한 분포로 방출되도록 하는 제1부, 상기 제1부의 상부면 중앙에 형성되며, 상기 발광 다이오드로부터 입사한 빛을 측면으로 방출되도록 하는 제2부를 포함하는 발광 다이오드용 렌즈에 대한 것이며,

상기 제1부는 상기 발광 다이오드보다 넓게 형성되어 있으며, 상기 제2부는 중앙 부분이 가장 높게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기 술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈 및 발광 다이오드에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800), 액정 표시판 조립체(300)에 빛을 조사하는 광원부(910), 광원부(910)를 제어하는 광원 구동부(920) 및 이들을 제어하는 신호 제어부(signal controller)(600)를 포함한다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 구조적으로 보면, 표시부(330)와 백라이트부(340)를 포함하는 액정 모듈(350)과 액정 모듈(350)을 수납하고 고정하는 전면 및 후면 섀시(361, 362), 몰드 프레임(363, 364)을 포함한다.

표시부(330)는 액정 표시판 조립체(300)와 이에 부착된 게이트 테이프 캐리어 패키지(TCP, tape carrier packet)(410) 및 데이터 TCP(510), 그리고 해당 TCP(410, 510)에 부착되어 있는 게이트 인쇄 회로 기판(PCB, printed circuit board)(450) 및 데이터 PCB(550)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 구조적으로 볼 때 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함하며, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.

표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1-Dm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소는 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

박막 트랜지스터 등 스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그 제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G1-Gn) 및 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(CLC) 및 유지 축전기(CST)에 연결되어 있다.

액정 축전기(CLC)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가받는다. 도 3에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.

액정 축전기(CLC)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(CST)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(CST)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 삼원색 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 도 3은 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(190)에 대응하는 상부 표시판(200)의 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 3과는 달리 색 필터(230)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

도 2에서 백라이트부(340)는 액정 표시판 조립체(300)의 하부에 장착되어 있으며 복수의 발광 다이오드(344)가 PCB(printed circuit board) 기판(345)에 실장되어 이루어진 광원체(349), 조립체(300)와 발광 다이오드(344)의 사이에 위치하며 발광 다이오드(344)로부터의 빛을 조립체(300)로 확산하는 도광판(342) 및 복수의 광학 시트(343), PCB 기판(345)의 상부에 위치하며 발광 다이오드(344)의 발광부를 돌출시키는 복수의 구멍을 가지며, 발광 다이오드(344)로부터의 빛을 조립체(300) 쪽으로 반사하는 반사판(341), 그리고 반사판(341)과 도광판(342) 사이에 장착되어 광원체와 도광판(342) 간의 거리를 일정하게 유지하고 도광판(342)과 광학 시트(343)를 지지하는 몰드 프레임(364)을 포함한다.

광원으로 사용되는 발광 다이오드(LED)(344)는 백색광을 내는 백색 발광 다이오드이거나 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드를 혼합 배치하여 사용할 수 있다. 또는 백색 발광 다이오드에 적색 발광 다이오드 등을 보조적으로 사용할 수도 있다. 이들 발광 다이오드가 소정의 형태로 PCB 기판(345) 위에 배열되어 광원체(349)를 형성한다.

도 2에 도시한 광원체(349)의 개수는 3개이지만 그 수는 요구되는 휘도와 액정 표시 장치의 화면 크기 등에 따라 증감될 수 있다.

액정 표시판 조립체(300)의 두 표시판(100, 200)의 바깥 면에는 광원체(349) 에서 나오는 빛을 편광시키는 편광자(도시하지 않음)가 부착되어 있다.

도 1과 도 2를 참고하면, 계조 전압 생성부(800)는 데이터 PCB(550)에 구비되어 있으며 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.

게이트 구동부(400)는 집적 회로(integrated circuit, IC) 칩의 형태로 각 게이트 TCP(410) 위에 장착되어 있으며, 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 IC 칩의 형태로 각 데이터 TCP(510) 위에 장착되어 있으며, 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중에서 선택한 데이터 전압을 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 게이트 구동부(400) 또는 데이터 구동부(500)는 IC 칩의 형태로 하부 표시판(100) 위에 장착되며, 또 다른 실시예에 따르면 하부 표시판(100)에 다른 소자들과 함께 집적된다. 이 두 가지 경우 게이트 PCB(450) 또는 게이트 TCP(410)는 생략될 수 있다.

게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 신호 제어부(600)는 데이터 PCB(550) 또는 게이트 PCB(450)에 구비되어 있다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(DAT)는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 프레임의 시작을 알리는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 전압(Von)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 줄여 데이터 전압의 극성이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(DAT)를 차례로 입력받아 시프트시키고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 영상 데이터(DAT)를 해당 데이터 전압으로 변환한 후, 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시키며, 이에 따라 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.

화소에 인가된 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(CLC)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리한다.

광원 구동부(920)는 광원부(910)에 인가되는 전류를 제어하여 광원부(910)를 구성하는 발광 다이오드(344)를 점멸하고 그 밝기를 제어한다.

이와 같은 광원 구동부(920)의 동작에 따라서 발광 다이오드(344)에서 나온 빛은 액정층(3)을 통과하면서 액정 분자의 배열에 따라 그 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

1 수평 주기(또는 1H)[수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반 대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다(프레임 반전). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나(행 반전, 도트 반전), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다(열 반전, 도트 반전).

그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈에 대하여 도 4 및 도 5를 중심으로 상세하게 살펴본다. 본 발광 다이오드용 렌즈(10)는 상면 발광의 특성과 측면 발광의 특성을 모두 갖추고 광 추출 효율이 좋아 광 손실이 적도록 형성한다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드(LED)용 렌즈의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 빛의 진행 방향을 보여주는 도면이다.

도 4에 도시하고 있는 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈(10)는 크게 3부분으로 구분할 수 있다. 광입사부(11), 접시(12), 그리고 측면 분산 돌기(13)이다.

광입사부(11)는 발광 다이오드의 광출사부(도시하지 않음)와 접하여 발광 다이오드용 렌즈(10)에 빛이 입사하는 부분이다.

광입사부(11)의 상부에는 접시(12)가 형성되어 있으며, 접시(12)의 일부분으로 발광 다이오드용 렌즈(10)의 중심축 부분에 측면 분산 돌기(13)가 형성되어 있다.

접시(12)는 제1 곡면(15)과 제2 곡면(16)을 포함하며 형성된다. 제1 곡면 (15)은 광입사부(11)의 상부 모서리에서 연장되어 형성되며, 중심축(19)에서 멀어지면서 상방향으로 형성되어 있다.

한편, 제2 곡면(16)은 제1 곡면(15)보다 상부에 형성되어 있으며, 제1 곡면(15)의 끝단에서 중심축(19)까지 연장되어 있는 곡면이다. 이때, 제2 곡면(16)이 중심축(19)과 만나는 지점에는 제2 곡면(16)에 의하여 측면 분산 돌기(13)가 형성된다.

상기 제1 곡면(15)과 상기 제2 곡면(16)이 연결되는 부분에는 제1 곡면(15)과 제2 곡면(16)이 접하도록 형성하지 않고, 제1 곡면(15)과 제2 곡면(16)의 사이에 수평면(14)을 형성할 수도 있다.

한편, 도 4에 도시되어 있는 발광 다이오드용 렌즈는 중심축을 기준으로 특정 형상의 면(이하 회전면이라 한다.)을 회전하여 형성할 수도 있는데, 이하에서 살펴본다.

중심축(19)을 기준으로 회전하는 회전면은 아래와 같은 형상을 가진다.

상기 중심축에 수직으로 제1선(17)이 형성되어 있다. 제1선(17)의 일단은 상기 중심축(19) 상에 형성되어 있으며, 타단은 상기 중심축(19)으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있다.

한편, 제1선(17)의 상기 타단에는 제2선(18)의 일단이 연결되어 있으며, 제2선(18)의 타단은 제1선(17)과 일정한 각도를 이루며 상방향으로 제2 길이만큼 떨어져서 위치하고 있다. 여기서 제1선(17)과 제2선(18)이 이루는 각도는 90도인 것이 바람직하여, 제2선(18)은 중심축(19)에 대하여 평행하게 형성되는 것이 바람직하 다.

상기 제2선(18)의 상기 타단에는 제1 곡선(15)의 일단이 형성되어 있으며, 제1 곡선(15)의 타단은 제1 곡선(15)의 일단에 비하여 중심축(19)을 기준으로 멀어지는 상측영역에 위치되어 있다.

상기 제1 곡선(15)의 타단에는 제2 곡선(16)의 일단이 형성되어 있으며, 제2 곡선(16)의 타단은 중심축(19) 상에 위치하고 있다. 제2 곡선(16)의 타단은 제2 곡선(16)에서 타단의 인근 지점의 높이보다 높게 형성되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 제1선(17), 제2선(18), 제1 곡선(15), 제2 곡선(16) 및 중심축(19)으로 이루어지는 면을 회전면으로 하여 중심축을 중심으로 회전하면 도 1에 도시하고 있는 발광 다이오드용 렌즈를 형성할 수 있다.

여기서 제1 곡선(15)과 제2 곡선(16)의 사이에 제3선(14)을 형성할 수도 있으며, 제3선(14)은 중심축(19)에 대하여 수직인 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 제1 곡면(15; 또는 제1 곡선으로 이루어지는 면)과 제2 곡면(16; 또는 제2 곡선으로 이루어지는 면)은 각각 해당 곡면 내에서 곡률이 변하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이하에서는 제1 곡면(15)이 가지는 가변 곡률을 제1 가변 곡률이라 하고, 제2 곡면(16)이 가지는 가변 곡률을 제2 가변 곡률이라고 한다.

도 4에는 발광 다이오드용 렌즈의 접시 길이(L), 접시 높이(H), 접시 두께(T), 중앙부의 높이(D), 제2 가변 곡률(θ) 및 제1 가변 곡률을 도시하고 있다.

접시 길이(L)는 중심축(19)에서 접시(12)의 끝까지의 길이이며, 접시 높이 (H)는 광입사부(11)의 하면에서부터 접시의 최고 지점까지의 높이이며, 접시 두께(T)는 제1 곡면과 제2 곡면 사이에 수평면(14)이 형성되어 있는 경우 수평면(14)의 폭이며, 제1 곡선(15)과 제2 곡선(16) 사이에 제3선(14)이 형성되어 있는 경우 제3선(14)의 길이를 의미한다.

한편, 중앙부의 높이(D)는 광입사부(11)의 하면에서 중심축(19)을 따라 측면 분산 돌기(13)의 꼭지점까지의 높이이다.

제1 가변 곡률은 제1 곡면(15) 또는 제1 곡선(15)이 가지는 가변 곡률이며, 제2 가변 곡률(θ)은 제2 곡면(16) 또는 제2 곡선(16)이 가지는 가변 곡률이다.

도 5에서는 광입사부(11)를 통하여 입사된 빛이 발광 다이오드용 렌즈에서 반사 및 굴절되어 다양한 방향으로 방출되는 경로를 보여주고 있다. 도 5에서는 대표적인 4가지 경우의 빛의 경로를 도시하고 있다. 1번 경로는 광입사부(11)로 입사된 빛이 제1 곡면(15)의 하부에서 반사되고 제2 곡면(16)에서 굴절되어 하측 방향으로 방출되는 빛을 도시하고 있다. 하측 방향으로 방출된 빛은 도광판 하부의 반사판에서 반사되어 상부의 표시 패널로 입사하게 된다.

한편, 2번 경로는 광입사부(11)로 입사된 빛이 제1 곡면(15)을 거치지 않고 제2 곡면(16)에서 굴절되어 측면으로 방출되는 경로를 도시하고 있다. 2번 경로를 통하여 측면 방향으로 방출되는 빛도 도광판의 반사판에 반사되어 상부의 표시 패널로 입사하게 된다.

1번 경로와 2번 경로는 측면 발광을 하는 방식의 렌즈에서 빛이 방출되는 경로와 동일하다.

3번 경로는 광입사부(11)로 입사된 빛이 측면 분산 돌기(13)의 하부 또는 그 주변을 통하여 상부 표시 패널로 입사되는 경로를 도시하고 있으며, 4번 경로는 광입사부(11)로 입사된 빛이 측면 분산 돌기(13)의 면과 수직으로 입사하여 반사나 굴절없이 상부 표시 패널로 입사되는 경로를 도시하고 있다.

발광 다이오드용 렌즈(10)에 측면 분산 돌기(13)가 형성되어 있기 때문에 3번 경로 또는 4번 경로로 진행하는 빛을 제외하고는 측면 분산 돌기(13)를 직접 통과하지 못하고 측면 분산 돌기(13)의 하부면에 반사된다. 그 결과 측면 분산 돌기(13)가 형성되어 있는 발광 다이오드의 중앙 부분의 상부에서는 휘도가 줄어들게 되며, 상기 측면 분산 돌기(13)는 발광 다이오드의 빛을 퍼트려 주는 역할을 수행한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드용 렌즈는 전면 발광의 특성과 측면 분산 돌기(13)에 의한 측면 발광의 특성을 모두 갖추고 있으며, 측면 발광과 전면 발광의 비율은 측면 분산 돌기(13)의 크기에 따라 달라진다.

이러한 구조 및 특성을 가지는 발광 다이오드용 렌즈(10)에서 접시 길이(L), 접시 높이(H), 접시 두께(T), 중앙부의 높이(D) 및 가변 곡률이라는 요소 중에서 어느 요소가 가장 중요한 요소인지를 이하에서 살펴보겠다.

우선 이하에서는 제1 가변 곡률은 고정한 후 제2 가변 곡률(θ)만을 변화시키면서 다양한 실시예를 비교하겠다. 이는 제1 가변 곡률 또한 변화시키면서 광 추출효율을 측정하였으나(제시하지 않음) 광 추출효율에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났기 때문이다. 이 결과는 아래와 같은 이유로 당연하다. 즉, 발광 다이오 드용 렌즈로 입사된 빛은 제2 가변 곡률에 따라서 형성된 측면 분산 돌기(13)에 의하여 반사 굴절되어 진행되도록 형성되어 있으며, 제1 곡선은 단지 측방향으로 진행하는 빛이 굴절하는 것에 불과하여 제1 곡선의 제1 가변 곡률은 큰 의미가 없다.

또한, 상기 제2 가변 곡률(θ)은 그 값이 변화하기 때문에 가변 곡률값을 대표값으로 표시할 필요가 있다. 제2 가변 곡률(θ)의 대표값이 70인 경우는 제2 가변 곡률(θ)에 의하여 측면 분산 돌기(13)가 형성되기 시작하는 곡률을 표시한다. 대표값이 70보다 작은 경우에는 측면 분산 돌기(13)가 형성되지 않으며, 제2 가변 곡률(θ) 대표값이 70에서 증가할수록 측면 분산 돌기(13)가 높은 높이를 가지며, 넓은 영역을 차지하게 된다. 도 14 및 도 15에 도시되어 있는 바와 같이 제2 가변 곡률(θ) 대표값이 70인 경우는 곡률 반경이 접시의 외측에서 중심축으로 향할수록 18.11에서 56.92로 증가하다가 다시 48.53으로 줄어드는 가변 곡률을 대표하며, 제2 가변 곡률(θ) 대표값이 100인 경우는 곡률 반경이 3.72에서 31.34로 증가하다가 다시 27.07로 줄어드는 가변 곡률을 대표한다.

한편, 제1 가변 곡률은 이하의 실시예에서 고정되어 있으며, 제1 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반경 값이 1.78에서 17.10을 지나 40.53까지 증가하는 곡률을 가지도록 형성하여 실험하였다.

상기에서 제시된 곡률 반경의 중심점은 도 14 및 도 15에 도시하고 있는 바와 같이 상호 다른 위치를 가지며, 각 곡률 반경의 중심점과 곡률 반경은 아래와 같은 대응관계를 가진다. 도 14 및 도 15에서 곡률 반경(1)은 (a) 지점을 중심으로 측정한 것이며, 곡률 반경(2)는 (b) 지점, 곡률 반경(3)은 (c)지점, 곡률 반경(4) 는 (d)지점, 곡률 반경(5)는 (e) 지점, 곡률 반경(6)은 (f)지점을 각각 중심으로 측정한 값이다. 또한, 곡률 반경 (1), (2) 및 (3)은 제1 가변 곡률을 나타내는 값이며, 곡률 반경(4), (5) 및 (6)은 제2 가변 곡률을 나타내는 값이다.

상기의 제2 가변 곡률(θ) 대표값은 이하의 실험을 위하여 대표화시킨 값이므로 실제 곡선의 곡률과 다르다.

도 6은 접시 길이(l)를 17mm로, 접시 높이(H)를 10mm로, 접시 두께(T)를 0으로 하고 제2 가변 곡률(θ)을 82도로 한 발광 다이오드용 렌즈(10)에서 중앙부의 높이(D)의 변화에 따른 광의 추출 효율을 도시한 그래프이다.

여기서 광 추출 효율은 발광 다이오드용 렌즈에서 손실되는 빛을 제외하고 외부로 방출되는 빛의 백분율을 의미한다.

도 6에 도시하고 있는 그래프와 같이 중앙부의 높이(D)는 높이가 높아질수록 광 추출 효율이 약간 증가한다는 것을 확인할 수 있으나, 발광 다이오드용 렌즈에서 중요시 고려하여야 하는 요소는 아니라는 것을 알 수 있다.

도 6에서 중앙부의 높이(D)를 7mm로 하였을 때, 광 추출 효율이 99.02%이다.

한편, 도 7은 접시 높이(H)를 5mm로, 중앙부의 높이(D)를 3mm로, 접시 두께(T)를 0으로 하고 제2 가변 곡률(θ)을 82도로 한 발광 다이오드용 렌즈(10)에서 접시 길이(L)의 변화에 따른 광의 추출 효율을 도시한 그래프이다.

도 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 접시 길이(L)가 증가할수록 광 추출 효율이 증가한다는 것을 알 수 있으며, 본 실험에서 접시 길이(L)가 18mm 근처에서 포화되기 시작하여 20mm에서 최대의 광 추출 효율을 가지는 것을 알 수 있다. 본 실험에서 접시 길이(L)가 20mm일 때 광 추출 효율은 92.79%이다.

여기서 광 분포도는 발광 다이오드용 렌즈의 상부에서 평판형 디텍터로 빛의 분포를 측정한 도면이다.

도 8에서는 발광 다이오드용 렌즈의 접시 길이(L)를 변화시키면서 발광 다이오드용 렌즈를 투과한 빛이 발광 다이오드용 렌즈의 상부에서 어떻게 분포하는 지를 살펴본 광 분포도이다. 도 8의 (a)는 접시 길이(L)를 10mm로 형성한 경우이며, 각각 2mm씩 접시 길이(L)를 증가시켜서 광 분포를 측정하였다. 도 8의 (f)는 접시 길이(L)가 20mm인 실시예이다.

도 8의 (a)에는 발광 다이오드용 렌즈(10)의 측면 분산 돌기(13) 상부에 광 분포가 거의 없었으며, 전체적으로 측면 분산 돌기(13)에서 멀어질수록 빛의 양이 증가하다가 다시 줄어드는 분포를 보여주고 있다. 다만, 측면 분산 돌기(13)로부터 먼 위치에 다시 빛의 양이 증가하는 영역이 존재하고 있다. 이와 같이 접시 길이(L)가 10mm인 경우 광 분포가 불균일하게 형성되어 있다는 것을 알 수 있다.

그러나 도 8의 (b), (c), (d), (e) 및 (f)로 점차 접시 길이(L)가 길어짐에 따라서 도 8의 (a)에서와 같이 측면 분산 돌기(13) 상부에도 서서히 광 분포가 증가하기 시작하였으며, 측면 분산 돌기(13) 외의 부분에서도 전체적으로 광 분포가 균일해 지는 것일 확인할 수 있다.

그러므로 도 7 및 도 8을 통해서 발광 다이오드용 렌즈(10)의 접시 길이(L)가 길어짐에 따라서 광 추출 효율이 향상되며, 광 분포도 균일해지는 것을 알 수 있다. 그 결과 접시 길이(L)는 길게 형성할수록 바람직하다.

도 9는 접시 길이(L)를 17mm로, 중앙부의 높이(D)를 3mm로, 접시 두께(T)를 0으로 하고 제2 가변 곡률(θ)을 82도로 한 발광 다이오드용 렌즈(10)에서 접시 높이(H)의 변화에 따른 광의 추출 효율을 도시한 그래프이다.

도 9에 도시하고 있는 바와 같이 접시 높이(H)가 커질수록 광 추출 효율이 점차 감소한다. 따라서 접시 높이(H)는 작으면 작을수록 좋은 광 추출 효율을 가지나, 렌즈 형상과 크기를 고려하여 가능한 작은 값을 가지도록 하여야 한다. 접시 높이(H)가 5mm일 경우 광 추출 효율은 92.67%이다.

즉, 도 7 내지 도 9의 내용을 종합하면, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다. 접시 길이(L)는 길수록 좋으며, 접시 높이(H)는 낮을수록 좋다. 그 결과 접시(12)가 높고 짧게 형성되는 것보다 낮고 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

도 10은 접시 높이(H)를 10mm로, 접시 길이를 17mm로, 중앙부의 높이(D)를 3mm로 제2 가변 곡률(θ)을 82도로 한 발광 다이오드용 렌즈(10)에서 접시 두께(T)의 변화에 따른 광 추출 효율을 도시한 그래프이다.

도 10에 도시하고 있는 바와 같이 접시 두께(T)의 변화에 상관없이 광 추출 효율은 일정하다.

본 실험의 결과를 통하여 렌즈를 실제 가공, 제작시 작업 오차로 인하여 접시 두께(T)가 형성되더라도 문제가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.

도 11은 접시 높이(H)를 5mm로, 접시 길이를 20mm로, 중앙부의 높이(D)를 7mm로 접시 두께(T)를 0.2mm로 형성한 발광 다이오드용 렌즈(10)에서 제2 가변 곡률(θ)의 변화에 따른 광 추출 효율을 도시한 그래프이다.

도 11은 제2 가변 곡률(θ)이 증가할수록(즉, 제2 가변 곡률(θ)의 대표값이 증가할수록) 광 추출효율도 따라서 증가하는 것을 보여준다. 이는 제2 가변 곡률(θ)이 증가할수록 발광 다이오드용 렌즈의 측면 분산 돌기(13)가 명확하게 형성되며, 그 결과 측면 분산 돌기(13)로 인한 효과가 증가하기 때문이다. 즉, 측면 분산 돌기(13)가 형성되지 않는 경우에는 하부의 빛이 전반사 되어 외부로 추출되지 않을 확률이 높으며, 측면 분산 돌기(13)가 형성됨으로 인하여 전반사 되던 빛도 외부로 추출되어 광 추출효율이 향상되는 것이다.

이에 대한 내용을 도 12에서 도시하고 있는 광 분포도를 참고로 하여 다시 살펴본다.

도 12에서 (a)에서 (f)는 제2 가변 곡률(θ)의 대표값을 70도에서 100도까지 6도 간격으로 형성하여 실험한 결과이며, (a) 내지 (f)의 광 분포면적은 아래의 표와 같다.

상기의 표 1과 같이 제2 가변 곡률(θ)의 대표값이 70도인 (a) 도면은 빛이 분포하는 X축 방향의 반지름이 20mm이며, 제2 가변 곡률(θ)이 100도인 (f) 도면은 반지름이 29mm이다. 즉, 제2 가변 곡률(θ)이 증가함에 따라서 빛이 분포하는 영역도 함께 증가하는 것을 확인할 수 있다.

도 13은 평판형 디텍터를 사용한 도 12와 달리 반구형 디텍터를 사용하여 측정한 광 추출효율을 도시하고 있다.

도 13에서 파란색 원은 평판형 디텍터를 사용한 경우(즉, 도 12의 경우)의 광 추출 효율을 나타내며, 검은색 네모는 반구형 디텍터를 사용하여 측정한 광 추출효율을 도시하고 있다. 본 발광 다이오드용 렌즈(10)는 상면 발광뿐만 아니라 측면 발광도 이루어지므로, 상면 발광의 광 추출효율을 보여주는 파란색 원의 값을 전체 발광의 광 추출효율을 보여주는 검은색 네모의 값에서 빼면 측면 발광의 광 추출효율을 알 수 있다. 도 13에서 빨간색 세모는 검은색 네모의 광 추출효율(전체 추출효율)에서 파란색 원의 광 추출효율(상면 추출효율)을 뺀 것으로 측면방향으로의 광 추출효율을 나타낸다.

이와 같이 제2 가변 곡률(θ)이 증가할수록 발광 다이오드용 렌즈(10)의 상부의 휘도는 증가하나 측면으로 방사되는 빛의 휘도는 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이를 조절하면 상부의 휘도와 측면으로 방사되는 빛의 휘도를 조절하여 패널 전체적으로 균일한 휘도를 가지도록 조절할 수 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 단면도로서, 제2 가변 곡률의 대표값이 70일 때 제1 및 제2 가변 곡률의 실제 곡률 반경도 도시하고 있고, 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드용 렌즈의 단면도로서, 제2 가변 곡률의 대표값이 100일 때 제1 및 제2 가변 곡률의 실제 곡률 반경도 도시하고 있다.

도 14 및 도 15는 제2 가변 곡률(θ)에 따른 다양한 실시예 중 제2 가변 곡률(θ) 대표값이 70도인 실시예와 제2 가변 곡률(θ) 대표값이 100도인 실시예의 단면도를 도시하고 있다. 도 14와 같이 제2 가변 곡률(θ) 대표값이 70도인 경우 측면 분산 돌기(13)가 거의 보이지 않을 정도로 작게 형성되어 있으며, 그로 인한 광 추출효율이 낮고, 빛이 분포하는 영역도 좁다. 그러나, 도 15와 같이 제2 가변 곡률(θ) 대표값이 100도인 경우 측면 분산 돌기(13)가 명확하게 인식될 정도로 높고 넓게 형성되어 있으며 광 추출효율이 크고, 빛이 분포하는 영역도 넓다.

광 지향각은 발광 다이오드용 렌즈에서 빛을 측면으로 발산하는 각도이다. 일반적으로 발광 다이오드는 지향각이 좁은데, 본 발명인 발광 다이오드용 렌즈를 사용하여 이를 넓힐 수 있다. 본 발명에 따른 발광 다이오드용 렌즈는 도 16에서 볼 수 있듯이 ±50도 정도의 광 지향각을 가진다. 또한, 상기 광 지향각 영역 안에서의 광 강도는 다른 렌즈에 비하여 균일하다.

도 17은 접시 높이(H)를 5mm로, 접시 길이를 20mm로, 중앙부의 높이(D)를 7mm로 접시 두께(T)를 0.2mm로 제2 가변 곡률(θ)을 70도로 형성한 발광 다이오드용 렌즈(10)를 상부 40mm의 위치에서 평판형 디텍터로 광 분포를 측정한 도면이다.

도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 발광 다이오드용 렌즈(10)로부터 추출되는 광의 강도분포에서 중심부분이 측면 부분에 비해서 조금 낮은 것을 확인할 수 있다. 이는 발광 다이오드용 렌즈(10)의 측면 분산 돌기(13)로 인한 효과이다.

또한, 도 17에서 중심부와 측면부의 광 분포가 어느 정도 균일성을 가지는 것을 확인할 수 있으며, 이는 기존의 구조의 광 분포에 비하여 상당히 개선된 부분이다.

도 17에서 평판형 디텍터를 위치시킨 상부 40mm의 위치는 일반적으로 LCD TV의 두께를 고려한 위치이며, 본 발광 다이오드용 렌즈는 모니터용으로뿐만 아니라 TV용으로도 사용시에도 탁월한 광 추출효율 및 균일한 광 분포를 가지는 것을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 발광 다이오드용 렌즈는 그 하부(광입사부의 하부나, 제1선이 회전하면서 형성되는 면의 하부)에 발광 다이오드가 형성된다. 발광 다이오드는 상기 발광 다이오드용 렌즈와 밀착 형성되어 빛의 손실이 적도록 형성되며, 발광 다이오드와 발광 다이오드용 렌즈를 밀착 지지시키는 지지 부재(도시하지 않음)를 더 포함할 수도 있다.

발광 다이오드에서 발산되는 빛은 발광 다이오드용 렌즈를 통하여 상면 발광과 측면 분산 돌기(13)로 인한 측면 발광이 이루어지며, 그 결과 광손실이 줄어들어 광 추출 효율이 향상된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 발광 다이오드용 렌즈를 형성함으로써, 광 손실이 적으며, 광의 분포가 균일성을 가진다. 또한, 상면 발광과 측면 발광의 특성을 모두 가지고 있는 새로운 개념의 렌즈이며, 모니터와 TV등에 두루 적용 가능한 발광 다이오드용 렌즈이다.

Claims

광입사부,

중심축을 가지며, 상기 광입사부의 상부 모서리에서 연장되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡면과, 상기 제1 곡면으로부터 상기 중심축을 향하여 연장되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡면을 포함하는 접시를 포함하며,

상기 제2 곡면의 상기 중심축 부분에는 측면 분산 돌기가 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈.
제1항에서,

상기 접시의 상기 제1 곡면과 상기 제2 곡면이 만나는 부분에는 수평면이 더 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈.
제1항에서,

상기 제2 가변 곡률을 변화시켜 상기 측면 분산 돌기가 상기 광입사부의 상부면에서 상기 접시의 최고기점까지의 높이의 1/3 이상 1/2 이하로 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈.
제1항에서,

상기 제2 가변 곡률을 변화시켜 상기 측면 분산 돌기가 상기 중심축에서 상 기 접시의 끝까지의 수평 거리의 1/10 이상 1/2 이하로 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈.
제1항에서,

상기 접시에서 상기 입사부의 상부면에서 상기 접시의 최고기점까지의 높이는 상기 입사부의 높이의 1배 이상 5배 이하로 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈.
제1항에서,

상기 광입사부는 기둥 형상을 가지는 발광 다이오드용 렌즈.
제1항에서,

상기 발광 다이오드용 렌즈의 광 지향각은 ±50도를 가지는 발광 다이오드용 렌즈.
제1항에서,

상기 광입사부의 하부면에서 상기 측면 분산 돌기의 꼭지점까지 상기 중심축을 따른 높이를 중앙부의 높이라 하고, 상기 중심축에서 상기 접시의 끝까지의 수평 길이를 접시 길이라 하고, 상기 광입사부의 상부면에서부터 상기 접시의 최고지점까지의 수직 높이를 접시 높이라 할 때, 상기 중앙부의 높이는 5mm, 상기 접시 길이는 20mm, 상기 접시 높이는 5mm인 발광 다이오드용 렌즈.
제8항에서,

상기 접시의 상기 제1 곡면과 상기 제2 곡면이 만나는 부분에는 수평면이 더 형성되어 있으며, 상기 수평면의 수평 방향의 폭을 접시 두께라 할 때, 상기 접시 두께는 0.2mm 인 발광 다이오드용 렌즈.
제1항에서,

상기 제2 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반지름이 점차 증가하다가 최고점에 이른 후 감소하는 값을 가지는 발광 다이오드용 렌즈.
제10항에서,

상기 제1 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반지름이 1.78에서 17.10을 지나 40.53까지 증가하는 값을 가지며,

상기 제2 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반지름이 18.11에서 56.92로 증가하다가 다시 48.53으로 줄어드는 값을 가지는 발광 다이오드용 렌즈.
제10항에서,

상기 제1 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반지름이 1.78에 서 17.10을 지나 40.53까지 증가하는 값을 가지며,

상기 제2 가변 곡률은 외측에서 중심축으로 향할수록 곡률 반지름이 3.72에서 31.34로 증가하다가 다시 27.07로 줄어드는 값을 가지는 발광 다이오드용 렌즈.
중심축,

상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선,

상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선,

상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선,

상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며,

상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈.
제13항에서,

상기 제2선은 상기 중심축과 평행인 발광 다이오드용 렌즈.
중심축,

상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선,

상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선,

상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선,

상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축을 향하여 제3 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제3선,

상기 제3선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며,

상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈.
제15항에서,

상기 제3선은 상기 중심축에 수직인 발광 다이오드용 렌즈.
광입사부, 중심축을 가지며, 상기 광입사부의 상부 모서리에서 연장되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡면과, 상기 제1 곡면으로부터 상기 중심축을 향하여 연장되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡면을 포함하는 접시를 포함하며, 상기 제2 곡면의 상기 중심축 부분에는 측면 분산 돌기가 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈,

상기 광입사부의 하부면과 밀착 형성되어 있는 발광칩을 포함하는 발광 다이오드.
제17항에서,

상기 발광 다이오드용 렌즈를 상기 발광칩과 밀착 형성되도록 하는 지지 부재를 더 포함하는 발광 다이오드.
중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈,

상기 제1선이 360도 회전하여 형성되는 면과 밀착 형성되어 있는 발광칩을 포함하는 발광 다이오드.
중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축을 향하여 제3 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제3선, 상기 제3선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈,

상기 제1선이 360도 회전하여 형성되는 면과 밀착 형성되어 있는 발광칩을 포함하는 발광 다이오드.
기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 발광 다이오드,

상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈,

상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판,

상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하며,

상기 발광 다이오드용 렌즈는 광입사부, 중심축을 가지며, 상기 광입사부의 상부 모서리에서 연장되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡면과, 상기 제1 곡면으로부터 상기 중심축을 향하여 연장되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡면을 포함하는 접시를 포함하며, 상기 제2 곡면의 상기 중심축 부분에는 측면 분산 돌기가 형성되어 있는 백라이트 유닛.
기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 발광 다이오드,

상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈,

상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판,

상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하며,

상기 발광 다이오드용 렌즈는 중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 백라이트 유닛.
기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 발광 다이오드,

상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈,

상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판,

상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하며,

상기 발광 다이오드용 렌즈는 중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축을 향하여 제3 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제3선, 상기 제3선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가 지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 백라이트 유닛.
기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판, 상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하는 백라이트 유닛,

상기 백라이트 유닛의 상부에 위치하며, 상부 기판, 하부 기판 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 사이에 주입된 액정을 포함하는 액정 표시 패널을 포함하며,

상기 발광 다이오드용 렌즈는 광입사부, 중심축을 가지며, 상기 광입사부의 상부 모서리에서 연장되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡면과, 상기 제1 곡면으로부터 상기 중심축을 향하여 연장되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡면을 포함하는 접시를 포함하며, 상기 제2 곡면의 상기 중심축 부분에는 측면 분산 돌기가 형성되어 있는 액정 표시 장치.
기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판, 상기 발광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하는 백라이트 유닛,

상기 백라이트 유닛의 상부에 위치하며, 상부 기판, 하부 기판 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 사이에 주입된 액정을 포함하는 액정 표시 패널을 포함하며,

상기 발광 다이오드용 렌즈는 중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드의 발광부 상부에 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈, 상기 발광 다이오드용 렌즈의 상부에 형성되는 도광판, 상기 발 광 다이오드용 렌즈에서 측면으로 발산되는 빛을 반사시키기 위한 반사판을 포함하는 백라이트 유닛,

상기 백라이트 유닛의 상부에 위치하며, 상부 기판, 하부 기판 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판의 사이에 주입된 액정을 포함하는 액정 표시 패널을 포함하며,

상기 발광 다이오드용 렌즈는 중심축, 상기 중심축에 수직이며, 일단은 상기 중심축에 형성되어 있고, 타단은 상기 중심축으로부터 제1 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제1선, 상기 제1선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상방향을 향하여 제2 길이만큼 형성되어 있는 제2선, 상기 제2선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에서 멀어지는 상방향에 형성되어 있으며 제1 가변 곡률을 가지는 제1 곡선, 상기 제1 곡선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축을 향하여 제3 길이만큼 떨어져서 위치하고 있는 제3선, 상기 제3선의 상기 타단에 일단이 형성되며, 타단은 상기 중심축에 형성되어 있으며 제2 가변 곡률을 가지는 제2 곡선으로 형성된 폐곡선을 상기 중심축을 중심으로 360도 회전할 때 그리는 폐곡면을 표면으로 가지며, 상기 제2 곡선의 상기 타단은 상기 제2 곡선의 상기 타단의 인근 지점보다 상부에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
발광 다이오드로부터 입사한 빛을 상부의 넓은 영역에 균일한 분포로 방출되도록 하는 제1부,

상기 제1부의 상부면 중앙에 형성되며, 상기 발광 다이오드로부터 입사한 빛 을 측면으로 방출되도록 하는 제2부를 포함하는 발광 다이오드용 렌즈.
제27항에서,

상기 제1부는 상기 발광 다이오드보다 넓게 형성되어 있으며,

상기 제2부는 중앙 부분이 가장 높게 형성되어 있는 발광 다이오드용 렌즈.