KR20060115124A - 균일한 광분포를 얻기 위한 광방출기 및 상기 광방출기를이용한 백라이트 유닛 - Google Patents

균일한 광분포를 얻기 위한 광방출기 및 상기 광방출기를이용한 백라이트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 균일한 광분포를 얻기 위한 광방출기 및 상기 광방출기를 이용한 백라이트 유닛을 개시한다. 본 발명의 광방출기는, 광을 반사하는 광반사면을 갖는 광반사 부재, 상기 광반사 부재의 광반사면 위에 형성된 광투과성 부재 및 상기 광투과성 부재를 향해 광을 방출하는 점광원을 구비하며, 상기 점광원으로부터 입사된 광이 방출되는 상기 광투과성 부재의 광방출면은, 상기 점광원과 대향하며, 상기 점광원에서 방출된 광을 광투과성 부재의 외부로 직접 통과시키는 평면 형태의 직접방출면; 및 상기 직접방출면의 둘레에 형성된 것으로, 상기 점광원에서 방출된 광을 상기 광반사 부재로 전반사시키며, 상기 광반사 부재에서 반사된 광을 상기 광투과성 부재의 외부로 통과시키는 곡면 형태의 전반사면;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

균일한 광분포를 얻기 위한 광방출기 및 상기 광방출기를 이용한 백라이트 유닛{Light emitting device for achieving uniform light distribution and back light unit employing the light emitting device}
도 1a는 종래의 광방출기의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 광방출기에 의한 광분포를 나타내는 그래프이다.
도 2a는 또 다른 종래의 광방출기의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 광방출기에서 발생하는 음영을 나타내는 평면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 광방출기의 구조를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 광방출기에서 광의 방출 경로를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 광방출기에서 방출된 광의 분포를 시뮬레이션한 결과을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 양호한 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조를 도시하는 단 면도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
30.....광방출기 31.....광반사 부재
32.....전반사면 33.....직접방출면
34.....광원 35.....광투과성 부재
40.....백라이트 유닛 41.....베이스 기판
45.....확산판 46.....격벽
본 발명은 균일한 광분포를 얻기 위한 광방출기 및 상기 광방출기를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광을 특정한 영역에만 균일하게 방출하는 광방출기 및 상기 광방출기를 이용한 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.
평판 표시장치(flat panel display) 중 하나인 액정표시장치(liquid crystal display)는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 광이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 표시장치이다. 백라이트 유닛(back light unit)은 이러한 액정표시장치의 배면에 설치되어 액정표시장치에 광을 조사하는 역할을 한다. 종래에는 이러한 액정표시장치의 백라이트 유닛용 광원으로서 주로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescnce Lamp; CCFL)가 사용되었으나, 최근에는 CCFL 대신 발광 다이오드(LED)와 같은 점광원을 사용하는 백라이트 유닛이 개발되었다. LED와 같은 점광원을 사용하는 백라이트 유닛은 CCFL을 사용하는 백라이트 유닛에 비해 색재현율 및 수명이 우수하다는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 광원을 2차원으로 배열함으로써 액정표시장치의 스캐닝 시간에 동기되어 광원을 순차적으로 점등할 수 있기 때문에, 액정표시장치에서 한 화면이 다른 화면으로 전환될 때 잔상이 남는 화면 끌림(Motion blur) 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.
이렇게 LED를 액정표시장치의 스캐닝 시간에 동기하여 점등시키는 백라이트 유닛의 경우, 하나의 LED에 의해 방출되는 광은 특정 영역만을 균일하게 조사하고 다른 영역으로는 확산되지 않는 것이 바람직하다. 예컨대, 다수의 LED가 2차원으로 배열된 백라이트 유닛에서, 하나의 LED는 그 LED의 바로 위에 있는 백라이트 유닛의 영역만을 균일하게 조사하고 다른 영역에는 영향을 주어서는 안된다. 이를 위하여 LED에서 방출된 광을 특정 영역에만 균일하게 조사하기 위한 광방출기가 제공될 필요가 있다.
도 1a는 종래의 기술에 따른 광방출기의 구조를 도시하는 단면도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 광방출기(1)는 투명재질의 수지(resin)(2)로 구성되어 있으며, 상기 투명수지(2) 내의 아래쪽에 LED 소자(3)가 매립된 구조이다. 돔 형태로 둥글게 형성된 투명수지(2)의 아랫면에는 미러(4)가 부착되어 있다. 상기 투명수지(2)의 윗면의 경우, 중심부에는 볼록렌즈 형태로 돌출된 면이 형성되어 있으며, 상기 중심부의 둘레에는 고리 형태의 평탄한 면이 형성되어 있다. 중심의 돌출된 면은 LED 소자(3)에서 방출된 광이 직접 방출되는 직접방출면(5)이고, 둘레의 평탄한 면은 LED 소자(3)에서 방출된 광을 전반사시키는 전반사면(6)이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 LED 소자(3)에서 방출된 광의 일부는 볼록한 직접방출면(5)을 통해 직접 수직 상방으로 방출된다. 또한, 나머지 일부는 상기 평탄한 전반사면(6)에 의해 일단 전반사된 후, 미러(4)에 의해 반사되어 수직으로 방출된다. 그러나, 이러한 구조에 의하면, 부분적으로 광이 방출되지 않는 영역이 발생한다. 도 1b는 상기 광방출기(1)에 의해 방출되는 광의 광분포를 나타내는 그래프로서, 직접방출면(5)을 통해 가장 밝은 광이 방출되며, 상기 직접방출면(5)의 둘레에는 광이 방출되지 않는 비방출영역이 동심원 형태로 존재함을 알 수 있다.
도 2a는 이러한 문제를 개선하기 위해 변형된 광방출기의 구조를 도시하는 단면도이다. 도 2에 도시된 광방출기(28) 역시 투명재질의 수지(12)로 구성되어 있으며, 투명수지(12) 내의 아래쪽에 LED 소자(13)가 매립되어 있다. 그러나, 도 2의 광방출기(28)의 경우, 아랫면은 3개의 미러(29a~29c)로 분할되어 있으며, 윗면은 전체적으로 평탄하고 중심부 둘레에 고리 형태의 그루브(26)가 형성되어 있다. 중심에 있는 미러(29a)는 반구형이며, 나머지 미러(29b,29c)는 곡면을 갖는 고리형을 하고 있다. 윗면에서, 중심부는 광이 직접 방출되는 직접방출면(15)이며, 그루브(26) 둘레의 면은 전반사가 일어나는 전반사면(16)이다.
이러한 구조에서, LED 소자(13)에서 방출된 광의 일부는 중심의 직접방출면(15)을 통과하여 직접 수직 상방으로 방출된다. 그리고, 일부의 광은 상기 직접방출면(15)과 그루브(26) 사이의 벽면에서 전반사된 후, 제 2 미러(29b)에서 반사되어 수직 상방으로 방출된다. 또 다른 일부는 그루브(26)에서 전반사된 후 제 2 미 러(29b)에서 반사되어 방출되거나, 전반사면(16)에서 전반사된 후 제 3 미러(29c)에서 반사되어 방출된다. 한편, LED 소자(13)에서 수평하게 방출된 소수의 광은 제 1 미러(29a)에서 반사되어 직접방출면(15)을 통과하여 방출된다.
그러나, 상술한 구조의 광방출기(28) 역시 부분적으로 광이 방출되지 않아 음영이 발생하게 된다. 예컨대, 미러의 가장자리 부분, 즉, 도 2a에서 점선으로 된 원으로 표시된 부분에서는 광이 방출되지 않거나 광방출량이 적게 된다. 그 결과, 도2b에서 빗금으로 표시된 동심원 부분에서 음영이 발생하게 된다. 또한, 도 2a의 구조에 의하면 가장자리로 갈수록 광방출량이 적게 된다. 따라서, 광원을 2차원으로 배열한 백라이트 유닛을 만들기 위해, 도 2b에 도시된 바와 같이 광방출기(28)의 가장자리를 직사각형 형태로 절단할 경우, 빗금친 꼭지점 부분이 다른 부분에 비해 어두워지는 문제가 발생한다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 개선하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명은 특정한 영역 내에서 광을 균일하게 방출할 수 있는 광방출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 광방출기를 이용하여 액정표시장치의 스캐닝 시간에 따라 광원을 순차적으로 점등할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 유형에 따른 광방출기는, 광을 반사하는 광반사면을 갖는 광반사 부재, 상기 광반사 부재의 광반사면 위에 형성된 광투과성 부재 및 상기 광투과 성 부재를 향해 광을 방출하는 점광원을 구비하며, 상기 점광원으로부터 입사된 광이 방출되는 상기 광투과성 부재의 광방출면은, 상기 점광원과 대향하며, 상기 점광원에서 방출된 광을 광투과성 부재의 외부로 직접 통과시키는 평면 형태의 직접방출면; 및 상기 직접방출면의 둘레에 형성된 것으로, 상기 점광원에서 방출된 광을 상기 광반사 부재로 전반사시키며, 상기 광반사 부재에서 반사된 광을 상기 광투과성 부재의 외부로 통과시키는 곡면 형태의 전반사면;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 광반사 부재의 광반사면은 상기 점광원으로부터 직접 입사하는 광 및 상기 전반사면에서 전반사되어 입사하는 광을 상기 전반사면으로 반사할 수 있도록 경사지게 형성된다. 또한, 상기 광반사 부재의 광반사면은 실질적으로 직사각형 형태의 횡단면을 가지며, 상부로 갈수록 폭이 넓어지는 것을 특징으로 한다. 상기 광반사 부재의 광반사면은 직사각형 형태의 평평한 바닥면을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 전반사면은 상기 직접방출면으로부터 멀어질수록 상기 직접방출면 보다 점차적으로 높이가 점점 더 높아지도록 형성될 수 있다. 특히, 상기 직접반사면에 가까워질수록 상기 전반사면의 곡률반경이 작아지고, 상기 직접반사면에서 멀어질수록 상기 전반사면의 곡률반경이 커지는 것이 좋다. 이때, 상기 직접방출면은 원형이며, 상기 전반사면의 둘레는 실질적으로 직사각형의 형태를 갖는다.
한편, 상기 점광원은 상기 광반사면의 중심점 위에 배치되며, 상기 광투과성 부재의 하부 부분에 둘러싸인 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 점광원은 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드일 수 있다.
또한, 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 위에 2차원 어레이로 배열된 다수의 광방출기를 포함하는 본 발명의 다른 유형에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 광방출기는, 광을 반사하는 광반사면을 갖는 광반사 부재; 상기 광반사 부재의 광반사면 중심 위에 배치되어 광을 방출하는 점광원; 및 상기 광반사 부재의 광반사면 및 점광원 위에 형성된 광투과성 부재;를 구비하며, 상기 점광원으로부터 입사된 광이 방출되는 상기 광투과성 부재의 광방출면은, 상기 점광원과 대향하며 상기 점광원에서 방출된 광을 광투과성 부재의 외부로 직접 통과시키는 평면 형태의 직접방출면; 및 상기 직접방출면의 둘레에 형성된 것으로 상기 점광원에서 방출된 광을 상기 광반사 부재로 전반사시키고 상기 광반사 부재에서 반사된 광을 상기 광투과성 부재의 외부로 통과시키는 곡면 형태의 전반사면;을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 백라이트 유닛은 상기 광방출기에서 방출되는 광을 확산시켜 균일한 투과광을 만드는 확산판을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 2차원 어레이로 배열된 다수의 광방출기들은 나란하게 배열된 다수의 라인을 구성하며 각각의 라인 별로 소정의 시간 간격을 두고 순차적으로 광을 방출한다.
이때, 상기 백라이트 유닛은, 상기 2차원 어레이로 배열된 다수의 광방출기들 중 어느 하나의 라인을 구성하는 광방출기들에서 방출된 광이 다른 라인을 구성 하는 광방출기들에서 방출된 광과 분리될 수 있도록, 상기 베이스 기판 위에 나란하게 형성된 다수의 격벽을 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 광방출기 및 백라이트 유닛의 구조 및 동작에 대해 상세하게 설명한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 광방출기의 구조를 도시하는 것으로, 도 3a는 본 발명에 따른 광방출기의 광반사 부재 부분을 도시하는 것이고, 도 3b는 본 발명에 따른 광방출기의 광투과성 부재를 도시하는 것이며, 도 3c는 본 발명에 따른 광방출기의 종단면도를 도시하고 있다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 광방출기(30)는 네 개의 경사진 광반사면이 내부에 형성된 광반사 부재(31)를 갖는다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 네 개의 경사진 광반사면은 거의 직사각형 형태의 횡단면을 갖도록 배치되어 있으며, 각각의 광반사면은 상부로 갈수록 폭이 넓어지게 되어 있다. 또한, 상기 광반사 부재(31)는 거의 직사각형 형태의 평탄한 바닥면을 가질 수 있다. 따라서, 상기 광반사 부재(31)는 거꾸로 뒤집힌 피라미드의 꼭지점을 수평으로 절단한 것과 유사한 형태이다.
또한, 도 3b를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 광방출기(30)는 밑면과 측면이 상기 광반사 부재(31) 내부의 반사면과 대응하는 형태로 형성된 광투과성 부재(35)를 갖는다. 예컨대, 광투과성 부재(35)로는 에멀전 중합(emulsion polymerization) 된 메틸메사크릴레이트(methylmethacrylate; MMA)(즉, PMMA)와 같은 투명 수지를 사용할 수 있다. 본 발명에서, 상기 광투과성 부재(35)의 상면은 두 부분으로 나누어져 있다. 즉, 상기 광투과성 부재(35)의 상면은 중심부에 있는 평면 형태로 형성된 원형의 직접방출면(33)과 상기 직접방출면(33) 둘레에 곡면 형태로 형성된 전반사면(32)으로 나누어져 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 전반사면(32)의 둘레는 실질적으로 직사각형 형태의 횡단면을 가지며, 바깥쪽으로 갈수록 높이가 점점 높아지도록 형성되어 있다. 따라서, 상기 광투과성 부재(35)의 상면은 안쪽으로 들어갈수록 높이가 점점 낮아지면서 직접방출면(33)에서 가장 낮게 움푹 패인 형태이다.
도 3c의 종단면도를 참조하면, 본 발명에 따른 광방출기(30)는, 광을 반사하는 광반사면을 내부에 갖는 광반사 부재(31)와, 상기 광반사 부재(31)의 광반사면 위에 형성된 광투과성 부재(35)와 상기 광투과성 부재(35)를 향해 광을 방출하는 점광원(34)을 구비한다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 점광원(34)은 상기 광반사 부재(31) 내의 광반사면 중심에 위치하고 있으며, 광투과성 부재(35)의 하부 부분에 의해 둘러싸여 있다. 따라서, 점광원(34)에서 방출되는 광은 상기 광투과성 부재(35)의 하부로 입사하여, 광투과성 부재(35)의 상면으로 출사하게 된다. 점광원(34)으로는, 예컨대, 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)나 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 등과 같은 발광 소자를 사용할 수 있다.
이러한 본 발명에 양호한 실시예에 따른 광방출기(30)에서 광의 방출 경로는 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 도 4a는 점광원(34)에서 방출된 램버시안 광이 본 발명에 따른 광방출기(30)에 의해 균일하게 광투과성 부재(35)로부터 방출되고 있음을 도시하는 것이며, 도 4b는 본 발명에 따른 광방출기(30)의 구조에서 광이 방출되는 세 가지 경로를 도시하고 있다.
먼저, 도 4b를 참조하면, 점광원(34)에서 방출된 광 중 직접방출면(33)으로 입사한 광(L1)은 그대로 광투과성 부재(35)의 외부로 방출된다. 직접방출면(33)이 지나치게 클 경우, 직접방출면(33)의 가장자리에서 전반사가 일어날 수도 있다. 따라서, 점광원(34)으로부터 직접방출면(33)의 가장자리로 입사하는 광의 입사각이 임계각 보다 작도록 직접방출면(33)을 형성하여야 한다. 따라서, 직접방출면(33)의 크기는 점광원(34)으로부터의 거리 및 광투과성 부재(35)의 굴절률에 따라 결정될 수 있다.
한편, 점광원(34)에서 방출되는 광은 넓은 각도에 걸쳐 발산하는 램버시안 광이기 때문에, 광의 일부는 전반사면(32)과 광반사 부재(31)의 광반사면에 입사하게 된다. 전반사면(32)으로 입사하는 광(L2)은 입사각이 임계각 보다 크기 때문에 상기 전반사면(32)에서 전반사되어 광반사 부재(31)의 광반사면으로 향하게 되며, 다시 광반사 부재(31)의 광반사면에서 반사되어 전반사면(32)으로 향하게 된다. 이때, 상기 광반사 부재(31)의 광반사면에서 반사되어 전반사면(32)으로 입사하는 광은 입사각이 임계각 보다 작기 때문에 그대로 광투과성 부재(35)의 외부로 방출된다. 또한, 비교적 큰 방출각으로 점광원(34)에서 나오는 광(L3)은 직접 광반사 부재(31)를 향하게 되며, 상기 광반사 부재(31)의 광반사면에서 반사되어 전반사면(32)으로 입사하게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 광반사 부재(31)의 광반사면에서 반사되어 전반사면(32)으로 입사하는 광은 입사각이 임계각 보다 작기 때문에 전반사 없이 그대로 상기 광투과성 부재(35)의 외부로 방출된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 점광원(34)에서 방출된 램버시안 광은 본 발명에 따른 광방출기(30)에 의해 균일하게 광투과성 부재(35)로부터 방출되고 있다. 점광원(34)에서 방출되는 램버시안은 중심부가 가장 밝고 주변으로 갈수록 광도가 작아진다. 도 4a를 보면, 가장 밝은 중심부의 광은 직접방출면(33)을 통해 광투과성 부재(35)의 외부로 직접 방출되는데, 이때 외부의 굴절률이 상기 광투과성 부재(35)의 굴절률 보다 작기 때문에 발산각이 약간 커지게 된다. 중심광 주변의 비교적 광도가 낮은 광은 전반사면(32)에서 전반사된 후, 광반사 부재(31)의 광반사면에서 반사되고, 다시 전반사면(32)을 통해 광투과성 부재(35)의 외부로 방출된다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 이때 방출되는 광의 대부분은 직접 방출된 광의 주변을 향하게 된다. 또한, 점광원(34)에서 가장 큰 방출각으로 나오는 광은 광도가 가장 낮으며, 광반사 부재(31)의 광반사면에서 반사된 후, 전반사면(32)을 통해 광투과성 부재(35)의 외부로 방출된다. 이렇게 방출된 광 역시 상기 직접 방출된 광의 주변을 향하게 되기 때문에, 전반사면(32)에서 전반사된 후 방출되는 광과 합쳐지면서 전체적인 광도가 증가하게 된다. 따라서, 상기 광투과성 부재(35)로부터 방출되는 광은 음영 부분 없이 전체적으로 비교적 균일한 광도를 가진다. 더욱이, 광은 상기 광투과성 부재(35)의 바로 상방으로만 방출될 뿐, 광투과성 부재(35)의 주변부로는 거의 확산되지 않는다. 따라서, 광투과성 부재(35) 바로 위의 특정한 영역 안으로만 광을 균일하게 방출시키는 것이 가능하다.
이렇게 광투과성 재료(35)의 가장자리로 방출되는 광에 대해서도 균일하게 밝은 광도를 유지시키기 위해서는, 종래에 비해 많은 부분의 광을 상기 광투과성 재료(35)의 가장자리 쪽으로 전반사시킬 필요가 있다. 이를 위해, 전반사면(32)은 곡면의 형태를 가지며, 특히 직접반사면(33)에 가까워질수록 상기 전반사면(32)의 곡률반경이 작아지고, 직접반사면(33)에서 멀어질수록 상기 전반사면(32)의 곡률반경이 커지는 것이 좋다.
도 5는 이렇게 형성된 본 발명에 따른 광방출기(30)에서 방출된 광의 분포를 시뮬레이션한 결과을 도시한다. 도 5에서 사각형 박스(40)의 안쪽은 본 발명에 따른 광방출기(30)의 바로 위에 있는 부분이고 사각형 박스(40)의 바깥쪽은 상기 광방출기(30)의 주변부이다. 도 5를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 광방출기(30)의 바로 위의 부분은 전체적으로 균일하고 높은 광도를 갖지만, 상기 광방출기(30)의 주변으로는 거의 광이 확산되지 않고 있다.
이러한 본 발명에 따른 광방출기(30)를 이용하면, 인접 영역으로의 광의 확산 없이 액정표시장치의 스캐닝 시간에 따라 순차적으로 광을 방출할 수 있는 백라이트 유닛을 제공할 수 있다. 도 6a 및 도 6b는 상기 본 발명에 따른 광방출기(30)를 채용한 백라이트 유닛의 구조를 도시하는 것으로, 도 6a는 본 발명의 백라이트 유닛(40)의 단면도이며, 도 6b는 상기 백라이트 유닛(40)에서 광방출기(30)의 2차원 배열을 도시하는 것이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 베이스 기판(41) 위에 2차원 어레이로 배열된 다수의 광방출기(30)가 실장되어 있으며, 상기 광방출기(30)의 상면에는 광방출기(30)에서 방출되는 광을 확산시켜 균일한 투과광을 만드는 확산판(45)이 설치되어 있다. 여기서 상기 광방출기(30)의 구조는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 것과 동일하다. 즉, 거의 직사각형 형태의 횡단면을 갖는 경사진 광반사면을 구비하는 광반사 부재(31) 위에 광투과성 부재(35)가 형성되어 있으며, 상기 광반사 부재(31)의 중심부에는 LD 또는 LED와 같은 점광원(34)이 배치되어 있다. 점광원(34)으로부터 입사된 광이 방출되는 광투과성 부재(35)의 광방출면은, 상기 점광원(34)에서 방출된 광을 광투과성 부재(35)의 외부로 직접 통과시키는 평면 형태의 직접방출면(33)과, 상기 점광원(34)에서 방출된 광을 상기 광반사 부재(31)로 전반사시키는 곡면 형태의 전반사면(32)으로 형성되어 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 2차원 어레이로 배열된 다수의 광방출기(30)들은 나란하게 배열된 다수의 라인(30a, 30b, 30c,...)을 구성할 수 있다. 이러한 구조의 백라이트 유닛(40)에서, 하나의 라인을 구성하는 광방출기들은 동시에 점멸될 수 있으며, 액정표시장치(미도시)의 스캐닝 시간에 따라 각각의 라인 별로 소정의 시간 간격을 두고 순차적으로 광을 방출할 수 있다. 예컨대, 제 1 라인(30a)을 구성하는 광방출기들이 동시에 점등되어 소정의 시간 동안 광을 방출한 후 소등되고, 이어서 제 2 라인(30b)을 구성하는 광방출기들이 동시에 점등되어 소정의 시간 동안 광을 방출한 후 소등되는 식으로 작동할 수 있다. 그러면, 종래의 액정표시장치의 가장 치명적인 단점이었던 화면 끌림(Motion blur) 현상을 효과적으로 제거하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광방출기(30)를 이용하면 인접 영역으로 광을 거의 확산시키지 않지만, 도 6a 및 도 6b에 도시된 백라이트 유닛(40)의 구조 에서, 인접 라인으로의 광의 확산을 보다 확실하게 방지하기 위하여 각 라인들 사이에 격벽을 더 설치할 수 있다. 도 7은 격벽이 설치된 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조를 도시하는 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 2차원 어레이로 배열된 다수의 광방출기들 중 어느 하나의 라인을 구성하는 광방출기들에서 방출된 광이 다른 라인을 구성하는 광방출기들에서 방출된 광과 분리될 수 있도록, 상기 베이스 기판(41) 위에 다수의 격벽(46)을 설치할 수 있다. 예컨대, 도 6b를 참조하면, 제 1 라인(30a)과 제 2 라인(30b) 사이에, 그리고 제 2 라인(30b)과 제 3 라인(30c) 사이에 다수의 격벽(46)을 나란하게 형성할 수 있다. 이렇게 격벽(46)을 설치할 경우, 예컨대, 제 1 라인(30a)에서 방출되는 광이 제 2 라인(30b)으로 확산되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 광방출기의 경우, 광 방출 영역에서 음영이 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 광방출기는 특정한 영역 내에서 광을 균일하게 방출하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 광을 균일하게 방출하는 광방출기를 이용함으로써, 인접 영역으로의 광의 확산 없이 액정표시장치의 스캐닝 시간에 따라 순차적으로 광을 방출할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용할 경우, 액정표시장치의 가장 치명적인 단점인 화면 끌림 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.

Claims (20)

  1. 광을 반사하는 광반사면을 갖는 광반사 부재, 상기 광반사 부재의 광반사면 위에 형성된 광투과성 부재 및 상기 광투과성 부재를 향해 광을 방출하는 점광원을 구비하는 광방출기에 있어서,
    상기 점광원으로부터 입사된 광이 방출되는 상기 광투과성 부재의 광방출면은:
    상기 점광원과 대향하며, 상기 점광원에서 방출된 광을 광투과성 부재의 외부로 직접 통과시키는 평면 형태의 직접방출면; 및
    상기 직접방출면의 둘레에 형성된 것으로, 상기 점광원에서 방출된 광을 상기 광반사 부재로 전반사시키며, 상기 광반사 부재에서 반사된 광을 상기 광투과성 부재의 외부로 통과시키는 곡면 형태의 전반사면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광방출기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광반사 부재의 광반사면은 상기 점광원으로부터 직접 입사하는 광 및 상기 전반사면에서 전반사되어 입사하는 광을 상기 전반사면으로 반사할 수 있도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 광방출기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광반사 부재의 광반사면은 실질적으로 직사각형 형태의 횡단면을 가지며, 상부로 갈수록 폭이 넓어지는 것을 특징으로 하는 광방출기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광반사 부재의 광반사면은 직사각형 형태의 평평한 바닥면을 갖는 것을 특징으로 하는 광방출기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전반사면은 상기 직접방출면으로부터 멀어질수록 상기 직접방출면 보다 점차적으로 높이가 점점 더 높아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 광방출기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 직접반사면에 가까워질수록 상기 전반사면의 곡률반경이 작아지고, 상기 직접반사면에서 멀어질수록 상기 전반사면의 곡률반경이 커지는 것을 특징으로 하는 광방출기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 직접방출면은 원형이며, 상기 전반사면의 둘레는 실질적으로 직사각형의 형태인 것을 특징으로 하는 광방출기.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 점광원은 상기 광반사면의 중심점 위에 배치되며, 상기 광투과성 부재의 하부 부분에 둘러싸인 것을 특징으로 하는 광방출기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 점광원은 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 광방출기.
  10. 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 위에 2차원 어레이로 배열된 다수의 광방출기를 포함하는 백라이트 유닛에 있어서,
    상기 광방출기는:
    광을 반사하는 광반사면을 갖는 광반사 부재;
    상기 광반사 부재의 광반사면 중심 위에 배치되어 광을 방출하는 점광원; 및
    상기 광반사 부재의 광반사면 및 점광원 위에 형성된 광투과성 부재;를 구비하며,
    상기 점광원으로부터 입사된 광이 방출되는 상기 광투과성 부재의 광방출면은, 상기 점광원과 대향하며 상기 점광원에서 방출된 광을 광투과성 부재의 외부로 직접 통과시키는 평면 형태의 직접방출면; 및 상기 직접방출면의 둘레에 형성된 것으로 상기 점광원에서 방출된 광을 상기 광반사 부재로 전반사시키고 상기 광반사 부재에서 반사된 광을 상기 광투과성 부재의 외부로 통과시키는 곡면 형태의 전반 사면;을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광반사 부재의 광반사면은 상기 점광원으로부터 직접 입사하는 광 및 상기 전반사면에서 전반사되어 입사하는 광을 상기 전반사면으로 반사할 수 있도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광반사 부재의 광반사면은 실질적으로 직사각형 형태의 횡단면을 가지며, 상부로 갈수록 폭이 넓어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광반사 부재의 광반사면은 직사각형 형태의 평평한 바닥면을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전반사면은 상기 직접방출면으로부터 멀어질수록 상기 직접방출면 보다 점차적으로 높이가 점점 더 높아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 직접반사면에 가까워질수록 상기 전반사면의 곡률반경이 작아지고, 상기 직접반사면에서 멀어질수록 상기 전반사면의 곡률반경이 커지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 직접방출면은 원형이며, 상기 전반사면의 둘레는 실질적으로 직사각형의 형태인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 점광원은 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 광방출기에서 방출되는 광을 확산시켜 균일한 투과광을 만드는 확산판을 더 구비하는 백라이트 유닛.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 2차원 어레이로 배열된 다수의 광방출기들은 나란하게 배열된 다수의 라인을 구성하며 각각의 라인 별로 소정의 시간 간격을 두고 순차적으로 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 2차원 어레이로 배열된 다수의 광방출기들 중 어느 하나의 라인을 구성하는 광방출기들에서 방출된 광이 다른 라인을 구성하는 광방출기들에서 방출된 광과 분리될 수 있도록, 상기 베이스 기판 위에 나란하게 형성된 다수의 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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