KR20070043102A - 점광원용 광 가이드 유닛, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및표시 장치 - Google Patents

점광원용 광 가이드 유닛, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및표시 장치 Download PDF

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KR20070043102A
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장세인
김재광
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Abstract

광이용 효율이 향상된 점광원용 광 가이드 유닛, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 표시 장치가 개시된다. 점광원용 광 가이드 유닛은 점광원에서 출사된 광을 가이드 하여 출사한다. 상기 점광원용 광 가이드 유닛은 입광부, 제1 반사부 및 제2 반사부를 포함한다. 상기 입광부에는 상기 점광원으로부터 출사된 광이 입사되며, 상기 점광원에 대응하여 입사된 광을 확산시키는 광학 패턴이 형성된다. 상기 제1 반사부는 상기 입광부를 통해 입사된 광 중 제1 광을 반사시킨다. 상기 제2 반사부는 상기 제1 반사부와 상기 입광부를 라운드 지도록 연결하고, 상기 입사된 광 중 제2 광을 반사시킨다. 따라서, 백라이트 어셈블리의 휘도가 상승되고 소비전력이 절감된다.
모바일, 표시 장치, 휘도, 점광원, 광 가이드 유닛, 누설, 라운드

Description

점광원용 광 가이드 유닛, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 표시 장치{LIGHT GUIDE UNIT FOR POINT LIGHT SOURCE, BACKLIGHT ASSEMBLY HAVING THE LIGHT GUIDE UNIT AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 가이드 유닛의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광 가이드 유닛의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 백라이트 어셈블리의 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제1 영역의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 백라이트 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 백라이트 어셈블리를 I-I' 선을 따라 절단한 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 표시 장치를 II-II' 선을 따라 절단한 부분 단면도이다.
도 12는 도 10에 도시된 표시 장치의 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 점광원용 광 가이드 유닛 110 : 입광부
130 : 제1 반사부 131, 133 : 측면
150 : 제2 반사부 151, 153 : 라운드 면
170 : 출광부 180 : 대향부
200 : 발광다이오드 405 : 전원 연성인쇄회로기판
407 : 구동회로부 510 : 수납 용기
530 : 광학시트 750 : 표시 패널
본 발명은 점광원용 광 가이드 유닛, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 광이용 효율이 향상된 점광원용 광 가이드 유닛, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 단말기, 디지털 카메라, 노트북, 모니터 등 여러 가지 전자기기는 전기적 신호 포맷을 포함하는 데이터를 영상을 표시하기 위한 표시장치를 포함한다. 최근에는 두께가 얇고 무게가 가벼운 장점을 갖는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD)가 널리 사용되고 있다.
영상을 표시하기 위한 액정을 포함하는 액정표시장치는 광량이 부족한 곳에서도 영상을 표시하기 위해 표시 패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함 한다. 상기 백라이트 어셈블리는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광의 광학 특성을 향상시키는 광학 유닛을 포함하며, 특히 상기 광원과 광학 유닛의 형상 및 상호 배치 관계는 상기 액정 표시 장치의 소비전력과 경박단소화에 가장 큰 영향이 미친다. 이에 따라, 상기 액정표시장치의 소비전력의 감소와, 무게, 두께 및 부피를 감소시키기 위해 상기 백라이트 어셈블리의 구조의 개선을 위한 노력이 계속되고 있다.노트북 및 모니터와 같은 액정표시장치는 대체로 상기 백라이트 어셈블리의 광원으로서 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent lamp; CCFL)를 포함한다. 한편, 이동통신 단말기, 디지털 카메라와 같은 모바일(Mobile) 액정표시장치 또는 중소형 표시 장치는 상기 백라이트 어셈블리의 광원으로서 점광원을 포함한다.
상기 점광원의 예로는 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 들 수 있고, 상기 발광다이오드는 상기 냉음극 형광램프에 비해 소비전력, 부피 및 무게가 작아 모바일 표시 장치 또는 중소형 표시 장치에 적합한 광원으로서 주목받고 있다.
상기 발광다이오드는 표시 패널의 표시 영역의 직하부에 배치(직하 타입)되거나 표시 영역의 외측에 배치(에지 타입)된다. 한편, 상기 직하 타입의 경우, 상기 광학 유닛은 상기 발광다이오드가 출사한 광의 휘도 균일성을 향상시키는 확산판 및 광의 정면 휘도를 향상시키는 집광시트 등을 포함한다. 또한, 상기 에지 타입의 경우, 상기 발광다이오드가 출사한 광을 상기 표시 영역으로 가이드 하는 도광판, 상기 도광판으로부터 출사된 광을 확산시키는 확산시트 및 광의 경로를 상기 표시 패널의 법선 방향에 근접시키는 집광시트를 포함한다.
상기 모바일 표시 장치 또는 중소형 표시 장치에 여러 개의 발광다이오드가 사용될 수 있지만, 조도가 큰 발광다이오드를 한 개 또는 두 개만을 사용하는 것이 소비전력과 경박단소화 등에 유리하다. 상기 에지 타입에서 한 개의 단일 발광다이오드를 사용할 경우, 상기 발광다이오드를 상기 도광판의 한쪽 모서리에 배치하여, 상기 발광다이오드가 출사한 광을 상기 도광판 내부에서 대각선 방향으로 진행시키면서, 상기 도광판의 상부에 배치된 상기 표시 패널로 가이드 하는 것이 광의 효율적 확산을 도모할 수 있는 구조로 알려져 있다.
한편, 상기 백라이트 어셈블리가 두 개 이상의 상기 발광다이오드를 포함하는 경우, 상기 발광다이오드는 상기 도광판의 일 측면(이하, 입광부으로 칭함)에 배치된다. 이때, 상기 도광판 중 상기 입광부 인근이 가장 휘도가 높은 부분이 되며, 이를 그대로 상기 백라이트 어셈블의 구조로 채용한다면, 상기 표시 패널의 일측 변부의 휘도가 지나치게 높아 표시 품질이 저하된다.
따라서, 이러한 휘도 불균일의 문제를 개선하기 위해, 상기 도광판의 상기 입광부는 상기 표시 패널의 표시 영역의 외측으로 소정 간격 이격되게 배치된다. 그 결과, 상기 도광판은 상기 표시 영역보다 긴 직사각형 형상을 갖고, 2 개 내지 3 개의 상기 발광 다이오드는 상기 표시 영역의 외측에 배치된 상기 입광부에 배치된다.
한편, 휘도의 균일성을 개선하는 문제와 함께, 상기 발광다이오드가 출사한 광의 이용 효율을 향상시키는 문제는 상기 백라이트 어셈블리의 소비전력의 절감 및 표시 패널의 표시 품질 향상과 관련하여 또 다른 문제가 되고 있다.
구체적으로, 상기 입광부를 통해 상기 도광판에 도입된 광 중 상당량이 상기 입광부와 연결된 측면을 통해 누설된다. 특히, 상기 측면 중 상기 입광부와 연결되는 부분에서는 상기 측면과 입광부의 상대적인 배치 구조상 상기 측면에 입사되는 광은 전반사되지 못하고 상당한 양의 광이 누설된다. 그 결과, 상기 누설되는 광은 상기 표시 영역으로 가이드 되지 못하여, 상기 표시 장치의 소비전력의 낭비 및 표시 품질을 저하시킨다.이에 따라, 상기 도광판의 형상을 변경하여 상기 도광판에서 누설되는 광으로 인해 상기 백라이트 어셈블리의 휘도가 감소되는 문제점을 해결하기 위한 시도가 계속되고 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 광이용 효율이 향상된 점광원용 광 가이드 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 점광원용 광 가이드 유닛을 포함하는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 점광원용 광 가이드 유닛을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일 실시예에 따른 점광원용 광 가이드 유닛은 점광원에서 출사된 광을 가이드 하여 출사한다. 상기 점광원용 광 가 이드 유닛은 입광부, 제1 반사부 및 제2 반사부를 포함한다. 상기 입광부에는 상기 점광원으로부터 출사된 광이 입사되며, 상기 점광원에 대응하여 입사된 광을 확산시키는 광학 패턴이 형성된다. 상기 제1 반사부는 상기 입광부를 통해 입사된 광 중 제1 광을 반사시킨다. 상기 제2 반사부는 상기 제1 반사부와 상기 입광부를 라운드 지도록 연결하고, 상기 입사된 광 중 제2 광을 반사시킨다. 이에 따라, 상기 제2 반사부는 상기 입광부를 통해 도입되어 상기 제2 반사부에 입사된 광이 상기 제2 반사부를 통해 누설되는 것을 감소시킨다.
바람직하게는, 상기 제2 광은 상기 제1 광보다 상기 입광부의 법선을 기준으로 상기 점광원으로부터의 출사각이 크고, 상기 제2 반사부는 상기 제2 광을 전반사키는 프로파일(profile)을 갖는다. 바람직하게는, 상기 입광부의 제1 법선과 상기 제1 반사부의 제2 법선은 서로 직교한다.
바람직하게는, 상기 점광원용 광 가이드 유닛은 출광부 및 대향부를 더 포함한다. 상기 출광부는 상기 입광부, 제1 반사부 및 제2 반사부에 연결되어 가이드된 광을 출사하고, 상기 대향부는 상기 출광부에 대향한다. 상기 제1 반사부는 제1 및 제2 측면들을 포함한다. 상기 제1 및 제2 측면들은 서로 대향하며 상기 출광부와 대향부를 각각 연결한다. 상기 제2 반사부는 제1 라운드 면 및 제2 라운드 면들을 포함한다. 상기 제1 라운드 면은 상기 제1 측면과 입광부를 연결하고, 상기 제2 라운드 면은 상기 제2 측면과 입광부를 연결한다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는 점광원 및 점광원용 광 가이드 유닛을 포함한다. 상기 점광원용 광 가 이드 유닛은 입광부, 제1 반사부 및 제2 반사부를 포함한다. 상기 입광부에는 상기 점광원이 출사한 광이 입사되고, 입사된 상기 광을 확산시키는 광확산 패턴이 상기 점광원에 대응하여 형성된다. 상기 제1 반사부는 상기 입광부와 직교하며, 상기 입광부를 통해 입사된 광 중 제1 광을 반사시킨다. 상기 제2 반사부는 상기 제1 반사부와 상기 입광부를 라운드 지도록 연결하고, 상기 입사된 광 중 제2 광을 반사시킨다.
바람직하게는, 상기 제2 반사부는 상기 점광원으로부터 출사된 광 중 입광부의 법선을 기준으로 출사각이 가장 큰 광을 전반사시키는 프로파일을 갖는다.
바람직하게는, 상기 점광원용 광 가이드 유닛은 출광부 및 대향부를 더 포함한다. 상기 출광부는 상기 입광부, 제1 반사부 및 제2 반사부에 연결되며 가이드된 광이 출사되며, 상기 대향부는 상기 출광부에 대향한다. 이때, 상기 제1 반사부는 제1 및 제2 측면들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 측면들은 서로 대향하며 상기 출광부와 대향부를 각각 연결한다. 상기 제2 반사부는 제1 및 제2 라운드 면들을 포함하고, 상기 제1 라운드 면은 상기 제1 측면과 입광부를 연결하고 상기 제2 라운드 면은 상기 제2 측면과 입광부를 연결한다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 점광원, 표시 패널 및 점광원용 광 가이드 유닛을 포함한다. 상기 표시 패널은 상기 점광원이 출사한 광을 기초로 영상을 표시하는 표시 영역을 갖는다. 상기 광 가이드 유닛은 입광부, 출광부, 대향부, 제1 반사부 및 제2 반사부를 포함한다. 상기 입광부에는 광이 입사되며, 입사하는 상기 광을 확산시키는 광확산 패턴이 상 기 점광원에 대응하여 형성된다. 상기 출광부는 상기 표시 영역에 대응한다. 상기 제1 반사부는 상기 출광부와 대향부를 연결한다. 상기 제2 반사부는 상기 제1 반사부로부터 라운드 지도록 연장되어 상기 입광부에 연결된다.
바람직하게는, 상기 제1 반사부는 제1 및 제2 측면들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 측면들은 서로 대향하며 상기 출광부와 대향부를 각기 연결한다. 상기 제2 반사부는 제1 및 제2 라운드 면들을 포함하고, 상기 제1 라운드 면은 상기 제1 측면과 입광부를 연결하며, 상기 제2 라운드 면은 상기 제2 측면과 입광부를 연결한다.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2 라운드 면들은 상기 점광원으로부터 출사되어 상기 제1 및 제2 라운드 면들에 곧장 입사된 광이 상기 제1 및 제2 라운드 면들에서 전반사 되게 하는 프로파일을 갖는다. 바람직하게는, 상기 제1 및 제2 라운드 면들은 상기 표시 영역의 외측에 배치된다.
이러한, 점광원용 광 가이드 유닛, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 표시 장치에 따르면, 상기 점광원용 광 가이드 유닛으로부터 누설되는 광이 감소되어 상기 백라이트 어셈블리의 소비전력이 절감되고, 상기 표시 장치의 표시 품질이 향상된다.이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
점광원용 광 가이드 유닛
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 점광원용 광 가이드 유닛의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 상기 점광원용 광 가이드 유닛(이하, '광 가이드 유닛'으 로 칭함)(100)은 플레이트 형상을 갖고 점광원, 예를 들어, 발광다이오드로부터 출사된 광을 가이드 하여 출사한다.
상기 광 가이드 유닛(100)은 광 투과율, 내열성, 내화학성 및 기계적 강도 등이 우수한 고분자 수지(polymer resin)를 포함한다. 상기 고분자 수지의 예로는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리프로필렌(polypropylene) 및 폴리우레탄(polyurethane) 등을 들 수 있다. 본 실시예에서 상기 광 가이드 유닛(100)은 약 1.59의 굴절률을 갖는다.
상기 광 가이드 유닛(100)은 입광부(110), 제1 반사부(130) 및 제2 반사부(150)을 포함한다. 상기 입광부(110)에는 상기 점광원으로부터 출사된 광이 입사된다. 상기 입광부(110)는 상기 광 가이드 유닛(100)의 측면의 일부를 구성하며, 상기 입광부(110)에는 상기 광을 확산시키기 위한 광학 패턴(111), 예를 들어, 프리즘 패턴이 형성된다.
도 1에서, 상기 광 가이드 유닛(100)은 출광부(170) 및 대향부(180)을 더 포함한다. 상기 출광부(170)는 상기 입광부(110)에 연결되며 가이드 된 광이 출사된다. 상기 대향부(180)는 상기 출광부(170)에 대향한다.
상기 제1 반사부(130)는 상기 입광부(110)를 통해 도입된 광 중 제1 광을 반사하여, 상기 제1 광이 상기 광 가이드 유닛(100)으로부터 누출되는 것을 방지한다. 도 1에서, 상기 제1 반사부(130)는 제1 및 제2 측면들(131, 133)을 포함한다. 상기 제1 측면(131)은 상기 출광부(170)와 대향부(180)를 연결하며, 상기 제2 측면 (133)은 상기 제1 측면(131)과 대향하며 상기 출광부(170)와 대향부(180)를 연결한다. 상기 제1 및 제2 측면들(131, 133)은 후술될 제2 반사부(150)를 통하여 상기 입광부(110)와 연결되며, 바람직하게는 상기 입광부(110)와 각기 수직을 이룬다.
도 2는 도 1에 도시된 점광원용 광 가이드 유닛의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제2 반사부(150)는 상기 제1 반사부(130)로부터 연장되어 상기 입광부(110)에 연결된다. 구체적으로, 상기 제2 반사부(150)는 제1 및 제2 라운드 면들(151, 153)을 포함한다.
상기 제1 라운드 면(151)은 상기 제1 측면(131)으로부터 라운드 지도록 연장되어 상기 입광부(110)의 일측 단부에 연결된다. 상기 제2 라운드 면(153)은 상기 제2 측면(133)으로부터 라운드 지도록 연장되어, 상기 일측 단부와 대향하는 상기 입광부(110)의 타측 단부에 연결된다. 상기 제1 및 제2 라운드 면들(151, 153)은 상기 입광부(110)를 통해 도입된 광 중 상기 제1 및 제2 라운드 면들(151, 153)에 입사하는 제1 광을 전반사시키는 프로파일(profile)을 갖는다.
본 실시예에서, 상기 광 가이드 유닛(100)의 굴절률이 약 1.59인 경우, 상기 광 가이드 유닛(100)의 내부에서 진행하는 광이 상기 제1 및 제2 측면들(131, 133) 또는 상기 제1 및 제2 라운드 면들(151, 153) 또는 상기 입광부(110)에서 전반사 되는 임계각은 스넬의 법칙으로부터 약 38도(degree) 이다.
상기 제1 측면(131) 및 제2 측면(133)이 상기 입광부(110)에 직접 연결된 경우에 비해, 상기 제1 및 제2 라운드 면들(151, 153)의 전술한 바와 같은 프로파일로 인해, 상기 광 가이드 유닛(100)의 내부에서 진행하며 상기 제1 및 제2 라운드 면들(151, 153)에 입사하는 광의 상기 제1 및 제2 라운드 면들(151, 153)에 대한 입사각이 증가한다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 라운드 면들(151, 153)에서 상기 임계각 이상의 입사각으로 상기 제1 및 제2 라운드 면들(151, 153)에 입사하는 광량이 증가되며, 그 결과, 상기 제1 및 제2 라운드 면들(151, 153)에서 전반사 되는 광량이 증가한다.
이에 따라, 상기 제2 반사부(150)는 상기 입광부(110)를 통해 도입되어 상기 제2 반사부(150)에 입사된 광이 상기 제2 반사부(150)를 통해 누설되는 것을 감소시킨다.
백라이트 어셈블리
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 백라이트 어셈블리(300)는 점광원(200) 및 광 가이드 유닛(301)을 포함한다.
상기 점광원(200)은 발광다이오드(200)이며, 상기 백라이트 어셈블리(300)는 3 개의 상기 발광다이오드(200)를 포함한다. 상기 발광다이오드(200)의 개수는 변경될 수 있다. 상기 발광다이오드(200)는 백색광을 출사한다. 이와 다른 실시예에서 상기 발광다이오드(200)는 적색광, 녹색광 또는 청색광을 출사할 수 있다.
상기 발광다이오드(200)는 GaN 계열의 재료로 만들어진 발광소자 및 상기 발광소자에 패키징된 적색, 녹색 및 청색 형광체를 포함하며, 상기 발광다이오드(200)는 상기 적색, 녹색 및 청색 형광체가 발하는 광들이 혼합된 백생광을 발광한 다.
상기 발광다이오드(200)는 상기 발광다이오드(200)의 출광 방향 정면으로부터 약 70도 내지 상기 출광 방향 정면으로부터 약 75도의 출사각 범위를 갖는다. 즉, 상기 발광다이오드(200)로부터 출사되는 광은 직진성이 강하며, 상기한 바와 같은 출사각 범위 내에서 부채꼴 형상으로 퍼지는 광을 출사한다.
상기 광 가이드 유닛(301)은 상기 발광다이오드(200)로부터 출사된 광을 가이드 하여, 일면을 통해 출사함으로써, 상기 발광다이오드(200)로부터 출사된 광의 휘도 균일성을 향상시킨다.
상기 광 가이드 유닛(301)은 입광부(310), 출광부(370), 대향부(380), 제1 반사부(330) 및 제2 반사부(350)를 포함한다. 상기 입광부(310)는 상기 광 가이드 유닛(301)의 일 측면을 이루며, 상기 입광부(310)에는 상기 3 개의 발광다이오드(200)가 배치된다. 상기 입광부(310) 중 상기 발광다이오드(200)와 대응하는 부분에는 입사된 광을 확산시키는 광확산 패턴(311)이 형성된다. 상기 출광부(370)는 상기 입광부(310)의 제1 에지에 연결되며, 가이드된 광이 출사된다. 상기 대향부(380)는 상기 출광부(370)에 대향하며 상기 제1 에지에 대향하는 상기 입광부(310)의 제2 에지에 연결된다.
상기 제1 반사부(330)는 상기 입광부(310)를 통해 도입된 광 중 제1 광을 반사한다. 상기 제1 반사부(330)는 제1 측면(331) 및 제2 측면(333)을 포함한다. 상기 제1 측면(331)은 상기 입광부(310)와 수직을 이루고 상기 출광부(370)와 대향부(380)를 연결하며, 상기 제2 측면(333)은 상기 제1 측면(331)과 대향하며 상기 출 광부(370)와 대향부(380)를 연결한다.
상기 제2 반사부(350)는 상기 입광부(310)를 통해 도입된 광 중 제2 광을 반사시켜, 상기 입광부(310) 인근에서 상기 입광부(310)에 평행한 방향으로 광이 누출되는 정도를 감소시킨다. 이를 위하여, 상기 제2 반사부(350)는 제1 라운드 면(351) 및 제2 라운드 면(353)을 포함한다.
상기 제1 라운드 면(351)은 상기 제1 측면(331)으로부터 라운드 지도록 연장되어 상기 입광부(310)의 제3 에지에 연결된다. 상기 제3 에지는 상기 제1 에지 및 제2 에지를 연결한다. 상기 제2 라운드 면(353)은 상기 제2 측면(333)으로부터 라운드 지도록 연장되어 상기 제3 에지에 대향하는 상기 입광부(310)의 제4 에지에 연결된다. 상기 제1 및 제2 라운드 면들(351, 353)은 상기 광 가이드 유닛(301)의 외측으로 볼록하도록 형성된다.
도 4는 도 3에 도시된 백라이트 어셈블리의 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 및 제2 라운드 면들(351, 353)은 상기 제1 및 제2 라운드 면들(351, 353)에서 전반사 되는 광량을 증가시키기 위해 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 형성된다.
도 4에서, 상기 발광다이오드(200)로부터 출사된 광은 상기 입광부(310)에 입사된다. 이때, 상기 발광다이오드(200)로부터 출사되는 광의 출사각 범위는 상기 입광부(310)의 법선 방향을 기준으로 약 70 도 내지 75도이며, 상기 광은 상기 입광부(310)에 형성된 광학 패턴(311)에 의해 확산되어 상기 광 가이드 유닛(301)의 내부로 도입된다.
상기 광 가이드 유닛(301)의 내부로 도입된 광은 상기 제1 측면(331), 제2 측면(333), 제1 라운드 면(351), 제2 라운드 면(353), 출광부(370) 및 대향부(380) 등에서 반사를 거듭하며, 소정의 출사조건이 만족되면 상기 출광부(370)를 통해 출사된다.
구체적으로, 상기 광 가이드 유닛(301)의 굴절률이 약 1.59인 경우, 광이 상기 제1 측면(331), 제2 측면(333), 제1 라운드 면(351), 제2 라운드 면(353), 출광부(370) 및 대향부(380) 등에서 전반사 되는 임계각은 약 38도이며, 반사를 거듭하며 상기 출광부(370)에 약 38도 이하의 입사각으로 입사하는 광은 상기 출광부(370)를 통해 출사된다.
도 5는 도 4에 도시된 제1 영역의 확대도이다. 도 5에서, S-S' 선은 제1 라운드 면(351) 상의 한 점에서의 접선이고, V-V 선은 상기 한 점에서의 법선이다.
도 5를 참조하면, 점선으로 표시된 바와 같이 상기 제1 측면(331)과 상기 입광부(310)이 직교하며 직접 연결된 경우, L1-L2-L3의 광경로를 참조하면, 상기 입광부(310) 인근의 상기 제1 측면(331)으로 입사하는 광 중 상당량의 광은 상기 제1 측면(331)에서 전반사 되지 못하고, 상기 제1 측면(331)을 통해 상기 광 가이드 유닛(301)의 외부로 누출된다.
여기서, 상기 입광부(310) 인근의 상기 제1 측면(331)은 도 5에서 상기 입광부(310)로부터 상기 제1 측면(331)에 약 38도의 입사각으로 입사하는 기준광(L5)의 입사위치(P)로부터 상기 제1 측면(331)과 입광부(310)가 형성하는 모서리까지의 영역으로 정의한다.
상기 입광부(310) 인근의 상기 제1 측면(331)으로 누설되는 광이 많은 이유는 상기 제1 측면(331)과 입광부(310)의 기하학적 구조상 상기 제1 측면(331)에 입사하는 광 중 상기 제1 측면(331)에 대하여 약 38도 이하의 입사각을 갖는 광의 양이 많기 때문이다.
한편, 본 실시예와 같이 상기 제1 측면(331)과 입광부(310)가 상기 제1 라운드 면(351)에 의해 상호 연결된 경우, L1-L2의 광경로 참조하면, 상기 제1 라운드 면(351)으로 입사하는 광의 대부분은 전반사 되어 상기 백라이트 어셈블리(300)의 백라이트 광으로 기여한다. 이는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 측면(331)이 라운드진 프로파일을 가짐에 따라, 상기 제1 라운드 면(351)에 입사하는 광의 상기 제1 라운드 면(351)에 대한 입사각이 대부분 전반사 되는 임계각인 약 38도보다 크기 때문이다.
상기 제1 라운드 면(351)의 곡률 또는 곡면의 형상은 입사광을 대부분 전반사시키는 한 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 라운드 면(351)의 프로파일은 원의 일부 또는 타원의 일부일 수 있다. 또는 적정하게 설계된 소정의 곡면일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 사시도이다. 도 7은 도 6에 도시된 백라이트 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 백라이트 어셈블리(500)는 발광다이오드(401), 광 가이드 유닛(400), 전원 연성인쇄회로기판(405), 구동회로부(407), 수납 용기(510) 및 광학시트(530)를 포함한다.
상기 발광다이오드(401) 및 광 가이드 유닛(400)은 도 3 내지 도 5에서 설명한 발광다이오드(200) 및 광 가이드 유닛(301)과 실질적으로 동일하다.
상기 전원 연성인쇄회로기판(405)에는 상기 발광다이오드(401)가 실장되며, 상기 전원 연성인쇄회로기판(405)은 상기 구동회로부(407)와 상기 발광다이오드(401)를 전기적으로 연결한다. 상기 구동회로부(407)는 전원 연성인쇄회로기판(405)을 통하여 상기 발광다이오드(401)에 구동을 위한 전원전류를 제공한다. 상기 수납 용기(510)는 바닥판(511) 및 제1 내지 제4 측벽들(513, 515, 517, 519)을 포함한다.
도 7에 도시된 것과 달리, 상기 백라이트 어셈블리(500)의 무게 및 부피를 감소시키기 위하여 상기 바닥판(511)에는 개구가 형성될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 측벽들(513, 515, 517, 519)은 상기 바닥판(511)의 주변부에 배치된다. 상기 제1 측벽(513)과 제2 측벽(515)은 서로 마주보도록 배치된다. 상기 제3 측벽(137)과 제4 측벽(139)은 서로 마주보게 배치되며, 상기 제1 측벽(513)과 제2 측벽(515)을 각기 연결한다.
이때, 상기 광 가이드 유닛(400)의 제1 라운드 면(451)에 대응하여 상기 제1 측벽(513)과 제3 측벽(517)은 라운드지게 상호 연결되며, 상기 광 가이드 유닛(400)의 제2 라운드 면(453)에 대응하여 상기 제1 측벽(513)과 제4 측벽(519)은 라운드지게 상호 연결된다. 또한, 상기 제1 내지 제4 측벽들(513, 515, 517, 519)의 내측 상부에는 후술될 상기 광학시트(530)가 배치되는 제1 단턱부가 형성된다. 또한, 상기 제1 내지 제4 측벽들(513, 515, 517, 519) 내측 상부에는 상기 바닥판 (511)을 기준으로 상기 제1 단턱부보다 높은 위치에 제2 단턱부가 형성된다.
도 8은 도 7에 도시된 백라이트 어셈블리를 I-I' 선을 따라 절단한 부분 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 측벽(513)에는 상기 제1 측벽(513) 내측으로부터 상기 바닥판(511)을 관통하는 제1 홈이 형성되고, 상기 바닥판(511)에는 상기 전원 연성인쇄회로기판(405)을 가이드 하는 제2 홈이 형성된다.
상기 전원 연성인쇄회로기판(405)에 실장된 상기 발광다이오드(401)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 바닥판(511)의 배면으로부터 상기 제1 홈에 삽입되고, 상기 전원 연성인쇄회로기판(405)은 상기 제2 홈을 따라 가이드 된다. 상기 전원 연성인쇄회로기판(405) 중 일 단부는 상기 제1 측벽(513)을 감싸면서 절곡된다.
상기 광학시트(530)는 상기 광 가이드 유닛(400)으로부터 출사된 광의 광학 특성, 예를 들어, 휘도 균일성 및 정면 휘도를 향상시킨다. 상기 광학시트(530)는 반사시트(531), 확산시트(533) 및 집광시트들(535)을 포함한다.
상기 반사시트(531), 광 가이드 유닛(400), 확산시트(533) 및 집광시트들(535)은 그 명칭 순서대로 상기 수납 용기(510)의 상기 바닥판(511)에 적층된다. 이때, 상기 반사시트(531) 및 광 가이드 유닛(400)은 상기 제1 내지 제4 측벽들(513, 515, 517, 519)과 바닥판(511)이 정의하는 수납 공간에 배치되고, 상기 확산시트(533) 및 집광시트들(535)은 상기 제1 내지 제4 측벽들(513, 515, 517, 519)에 형성된 상기 제1 단턱부에 배치된다.
상기 반사시트(531)는 상기 광 가이드 유닛(400)의 상기 대향부(480)에 배치 되어, 상기 대향부(480)로부터 누설되는 광을 상기 대향부(480)로 다시 입사시켜 광이용 효율을 향상시킨다. 상기 반사시트(531)는 상기 대향부(480)에 대응하는 형상을 갖는다.
상기 확산시트(533) 및 2 매의 상기 집광시트들(535)은 상기 광 가이드 유닛(400)의 상기 출광부(470)에 적층 배치된다. 상기 확산시트(533)는 상기 광 가이드 유닛(400)으로부터 출사된 광을 확산시켜 휘도 균일성을 향상시킨다. 상기 집광시트들(535)은 서로 집광 방향이 다르게 배치되며, 상기 확산시트(533)로부터 출사된 확산광을 집광하여 정면 휘도를 향상시킨다.
이때, 상기 광 가이드 유닛(400)의 상기 입광부(410)는 상기 수납 용기(510)의 상기 제1 측벽(513)에 대응하고, 상기 광 가이드 유닛(400)의 상기 제1 측면(431)은 상기 수납 용기(510)의 제3 측벽(137)에 대응한다. 이에 따라, 상기 발광다이오드(401)는 상기 광 가이드 유닛(400)의 상기 입광부(410)에 광을 제공한다.
표시 장치
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다. 도 10은 도 9에 도시된 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 표시 장치(700)는 발광다이오드(601), 광 가이드 유닛(600), 전원 연성인쇄회로기판(605), 구동회로부(607), 수납 용기(710), 광학시트(730) 및 표시 패널(750)을 포함한다. 상기 표시 패널(750)을 제외한 나머지들은 도 6 내지 도 8에 도시된 발광다이오드(401), 광 가이드 유닛(400), 전원 연성 인쇄회로기판(405), 구동회로부(407), 수납 용기(510) 및 광학시트(530)와 실질적으로 동일하다.
상기 표시 패널(750)은 상기 발광다이오드(601)로부터 출사되어 상기 광 가이드 유닛(600) 및 광학시트(730)를 경유한 광을 기초로 표시 영역(DISPLAY SECTION; DS) 상에 영상을 표시한다. 상기 표시 패널(750)은 제1 기판(751), 제2 기판(755) 및 액정층(756)을 포함한다.
상기 제1 기판(571)은 하부 기판, 화소 전극 및 스위칭 소자를 포함한다. 상기 화소 전극은 매트릭스 형태로 상기 하부 기판 상에 형성되며, 투명하고 도전성을 갖는다. 상기 스위칭 소자는 상기 화소 전극에 패널 구동신호를 인가한다.
상기 제2 기판(575)은 상부 기판, 색화소 및 공통 전극을 포함한다. 상기 상부 기판은 상기 하부 기판에 일정 간격 이격되어 대향 배치된다. 상기 색화소는 상기 화소 전극에 대응하여 상기 상부 기판에 배치되며, 광을 입사 받아 소정의 파장을 갖는 광을 통과시킨다. 상기 색화소가 배치된 상기 상부 기판의 일면 전체에는 상기 화소 전극에 대응하여 투명한 도전성 재질로 이루어진 공통 전극이 배치된다.
상기 표시 장치(700)는 패널 연성인쇄회로기판(757)을 더 포함한다. 상기 패널 연성인쇄회로기판(757)은 상기 제1 기판(751)의 일측 에지에 전기적으로 연결되고, 상기 구동회로부(607)는 상기 패널 연성인쇄회로기판(757) 상에 실장된다.
상기 구동회로부(607)는 상기 표시 장치(700)를 실질적으로 구동시킨다. 구체적으로, 상기 구동회로부(607)는 상기 표시 패널(750)을 구동하는 데이터신호 및 제어신호를 포함하는 상기 패널 구동신호를 상기 패널 연성인쇄회로기판(757)에 출 력하고, 상기 패널 연성인쇄회로기판(757)에 전기적으로 연결된 상기 전원 연성인쇄회로기판(605)에 상기 발광 다이오드(601)를 구동시키는 전원전류를 출력한다.
상기 구동회로부(607)로부터 인가된 상기 패널 구동신호에 따라, 상기 화소 전극과 공통 전극의 사이에 전기장이 형성되면, 상기 화소 전극과 공통 전극의 사이에 개재된 상기 액정층의 배열이 변경된다. 이에 따라, 상기 광학시트(730)로부터 상기 표시 패널(750)에 제공되는 광의 투과도가 변경되어, 상기 표시 장치(500)는 원하는 계조의 영상을 표시한다.
도 11은 도 10에 도시된 표시 장치를 II-II' 선을 따라 절단한 부분 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 수납 용기(710)의 바닥판(711)에는 반사시트(731), 광 가이드 유닛(600), 확산시트(733) 및 집광시트들(735)이 그 명칭의 순서대로 적층된다.
한편, 상기 수납 용기(710)의 제1 측벽(713)과 제3 측벽(717)이 연결되는 부분은 상기 광 가이드 유닛(600)의 제1 라운드 면(651)에 대응하여 상호 라운드지게 연결되고, 상기 수납 용기(710)의 제1 측벽(713)과 제4 측벽(719)이 연결되는 부분은 상기 광 가이드 유닛(600)의 제2 라운드 면(653)에 대응하여 상호 라운드지게 연결된다.
따라서, 상기 수납 용기(710)의 바닥판(711), 반사시트(731) 및 광 가이드 유닛(600)의 대향부(680)는 서로 동일한 형상을 갖는다. 한편, 상기 확산시트(733) 및 집광시트들(735)은 상기 제1 내지 제4 측벽들(713, 715, 717, 719)의 내측에 형 성된 제1 단턱부에 의해 지지된다.
도 12는 도 10에 도시된 표시 장치의 평면도이다. 구체적으로, 표시 패널의 표시 영역과 광 가이드 유닛의 배치관계를 도시한다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 상기 표시 패널(750)은 상기 제1 내지 제4 측벽들(713, 715, 717, 719)에 형성된 제2 단턱부에 배치된다. 이때, 상기 발광다이오드(601)가 배치된 상기 광 가이드 유닛(600)의 입광부(610)는 상기 표시 영역(DS)으로부터 소정 간격 이격되게 배치된다.
그 결과, 상기 표시 영역(DS) 중 상기 발광다이오드(601)에 인접한 부분과 상기 표시 영역(DS)의 다른 부분간의 휘도 차이가 감소된다. 상기 입광부(610)가 상기 표시 영역(DS)의 외측에 배치됨에 따라, 제1 라운드 면(651) 및 제2 라운드 면(653)은 상기 표시 영역(DS)의 외측에 배치된다.
상기 제1 라운드 면(651) 및 제2 라운드 면(653)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 입광부(610) 인근의 제1 측면(631) 및 제2 측면(633)으로 누설되는 광을 상기 표시 영역(DS)을 향하여 진행할 수 있도록 가이드 한다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광 가이드 유닛의 형상의 특징으로 인해 점광원으로부터 제공된 광이 누설되는 정도가 크게 감소된다. 구체적으로, 상기 광 가이드 유닛은 입광부와 측면이 형성하는 모서리를 라운드 형상으로 변경하여, 상기 입광부 인근의 측면으로 광이 누설되는 것을 방지함으로써 상기 광 가이드 유닛의 광이용 효율이 향상된다.
이에 따라, 상기 광 가이드 유닛을 포함하는 백라이트 어셈블리의 휘도가 상승하며, 그 결과 백라이트 어셈블리의 소비전력이 절감되고, 표시 장치의 표시 품질이 향상된다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 점광원용 광 가이드 유닛에서,
    상기 점광원으로부터 출사된 광이 입사되며, 상기 점광원에 대응하여 입사된 광을 확산시키는 광학 패턴이 형성된 입광부;
    상기 입광부를 통해 입사된 광 중 제1 광을 반사시키는 제1 반사부; 및
    상기 제1 반사부와 상기 입광부를 라운드 지도록 연결하고, 상기 입사된 광 중 제2 광을 반사시키는 제2 반사부를 갖는 점광원용 광 가이드 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 광은 상기 제1 광 보다 상기 입광부의 법선을 기준으로 상기 점광원으로부터의 출사각이 큰 것을 특징으로 하는 점광원용 광 가이드 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 반사부는 상기 제2 광을 전반사키는 프로파일(profile)을 갖는 것을 특징으로 하는 점광원용 광 가이드 유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 입광부의 제1 법선과 상기 제1 반사부의 제2 법선은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 점광원용 광 가이드 유닛.
  5. 제1항에 있어서, 상기 점광원용 광 가이드 유닛은
    상기 입광부, 제1 반사부 및 제2 반사부에 연결되어 가이드된 광을 출사하는 출광부; 및
    상기 출광부에 대향하는 대향부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점광원용 광 가이드 유닛.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 반사부는 서로 대향하며 상기 출광부와 대향부를 각각 연결하는 제1 및 제2 측면들을 포함하고,
    상기 제2 반사부는
    상기 제1 측면과 입광부를 연결하는 제1 라운드 면; 및
    상기 제2 측면과 입광부를 연결하는 제2 라운드 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 점광원용 광 가이드 유닛.
  7. 광을 출사하는 점광원; 및
    입사하는 상기 광을 확산시키는 광확산 패턴이 상기 점광원에 대응하여 형성된 입광부와, 상기 입광부와 직교하며 상기 입광부를 통해 도입된 광 중 제1 광을 반사시키는 제1 반사부와, 상기 입광부와 제1 반사부를 라운드 지도록 연결하고 상기 입사된 광 중 제2 광을 반사시키는 제2 반사부를 갖는 점광원용 광 가이드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 반사부는 상기 점광원으로부터 출사된 광 중 입광 부의 법선을 기준으로 출사각이 가장 큰 광을 전반사시키는 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  9. 제7항에 있어서, 상기 점광원용 광 가이드 유닛은
    상기 입광부, 제1 반사부 및 제2 반사부에 연결되며 가이드된 광이 출사되는 출광부; 및
    상기 출광부에 대향하는 대향부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 반사부는 서로 대향하며 상기 출광부와 대향부를 각각 연결하는 제1 및 제2 측면들을 포함하고,
    상기 제2 반사부는
    상기 제1 측면과 입광부를 연결하는 제1 라운드 면; 및
    상기 제2 측면과 입광부를 연결하는 제2 라운드 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  11. 광을 출사하는 점광원;
    상기 광을 기초로 영상이 표시되는 표시 영역을 갖는 표시 패널; 및
    입사하는 상기 광을 확산시키는 광확산 패턴이 상기 점광원에 대응하여 형성된 입광부와, 상기 표시 영역에 대응하는 출광부와, 상기 출광부에 대향하는 대향 부와, 상기 출광부와 대향부를 연결하는 제1 반사부와, 상기 제1 반사부로부터 라운드 지도록 연장되어 상기 입광부에 연결되는 제2 반사부를 갖는 점광원용 광 가이드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 반사부는 서로 대향하며 상기 출광부와 대향부를 각각 연결하는 제1 및 제2 측면들을 포함하고,
    상기 제2 반사부는
    상기 제1 측면과 입광부를 연결하는 제1 라운드 면; 및
    상기 제2 측면과 입광부를 연결하는 제2 라운드 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 라운드 면들은 상기 입광부를 통해 도입되어 상기 제1 및 제2 라운드 면들에 곧장 입사된 광이 상기 제1 및 제2 라운드 면들에서 전반사 되게 하는 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 라운드 면들은 상기 표시 영역의 외측에 배치된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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