KR20080038925A - 백라이트 광원 및 광원용 렌즈 그리고 이를 포함하는백라이트 어셈블리 - Google Patents

백라이트 광원 및 광원용 렌즈 그리고 이를 포함하는백라이트 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백라이트 광원 및 광원용 렌즈 그리고 이를 포함하는 백라이트 어셈블리에 관한 것으로, 외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부를 갖는 백라이트 광원용 렌즈와, 이를 포함하는 백라이트 광원 그리고, 상기 백라이트 광원이 마련된 백라이트 어셈블리 및 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명은 상술한 곡면(볼록면과 오목면)을 갖는 렌즈를 통해 LED 소자의 상측 방향으로 방출되는 광을 측면으로 분사시키고, LED 소자의 측면 방향으로 방출된 광을 상측 방향으로 집중시켜 광의 조도 분포를 균일하게 하고, 광이 광원의 측면으로 퍼지는 것을 방지할 수 있다.
LED, 렌즈, 볼록면, 오목면, 곡률, 백라이트, FWHM

Description

백라이트 광원 및 광원용 렌즈 그리고 이를 포함하는 백라이트 어셈블리{LIGHT SOURCE AND LENS FOR LIGHT SOURCE AND BACKLIGHT ASSEMBLY HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈의 사시도.
도 2는 제 1 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈의 단면 개념도.
도 3은 제 1 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈의 광 출사 특성을 설명하기 위한 단면 개념도.
도 4는 제 1 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈에 의한 조도 분포를 나타낸 시뮬레이션 결과 그래프.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원을 개략적으로 도시한 사시도.
도 6은 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원의 단면 개념도.
도 7은 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원의 동작을 설명하기 위한 개념도.
도 8 및 도 9는 제 1 실시예의 변형예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원의 단면 개념도.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원을 개략적으로 도시한 사시도.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 12는 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 순차 구동을 설명하기 위한 개념도.
도 13 및 도 14는 제 1 실시예의 변형예에 따른 백라이트 어셈블리를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 15는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 몸체부 11 : 외측 볼록면
12 : 외측 오목면 13 : 내측 볼록면
14 : 내측 오목면 20 : 돌출부
30 : 고정 돌기부 100 : 렌즈
110 : 기판 120 : LED 소자
본 발명은 백라이트 광원 및 광원용 렌즈 그리고 이를 포함하는 백라이트 어셈블리에 관한 것으로, 광원의 광을 일정 범위 내에서 집중 시킬 수 있고, 집중된 영역에서의 광의 광도(즉, 조도)를 균일하게 할 수 있는 백라이트 광원용 렌즈와, 이를 통해 백라이트 어셈블리 광원의 순차적 구동시 빛이 새는 현상을 방지할 수 있는 백라이트 광원 및 광원용 렌즈 그리고 이를 포함하는 백라이트 어셈블리에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 자체적으로 발광하지 못하기 때문에 어두운 곳에서는 그 선명도가 저하되는 단점이 있다. 따라서, 액정 표시 장치는 백라이트와 같은 조명을 구비한다. 이러한 백라이트의 광원으로 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp; CCFL)를 사용하였지만 최근 들어 고수명, 저전력소모, 경량화 및 박형화가 가능한 LED(luminescent diode) 소자의 사용이 증대되고 있는 실정이다.
즉, 백라이트는 복수개의 LED 소자를 평면 상에 배치하여 평판 형태의 액정 표시 장치에 면광원의 광을 공급하고 있다.
하지만, LED 소자는 LED 소자 상측 영역(바로 위)으로 방출 되는 광의 광도가 가장 높고, 상측 영역에서 주변 영역으로 갈수록 점차 그 광도가 낮아지게 된다. 즉, LED 소자로부터 일정 거리 이격된 수평면의 조도 분포를 살펴보면 대략 가우시안(Gaussian) 형태의 분포를 나타낸다. 이는 LED 소자의 출력 광이 넓은 영역 에 고르게 분포 되지 않음을 의미한다. 따라서, 상술한 특성을 갖는 LED 소자를 백라이트의 면광원으로 사용하기 위해서는 복수개의 LED 소자 간의 이격 간격을 좁게 배치하여야 한다. 이로인해 평면 상에 배치되는 LED 소자의 개수가 증대되는 문제가 발생하고, 소자의 제작 단가가 상승하는 문제가 발생한다.
또한, LED 소자의 출력 광은 LED 소자의 상측 영역뿐만 아니라 그 주변 영역으로 넓게 퍼지게 된다. 즉, 소정의 광을 액정 표시 장치의 일부 영역에 국부적으로 공급하기 위해 백라이트의 LED 소자를 국부적으로 구동시킬 경우, LED 소자의 광이 소자 상부 영역뿐만 아니라 그 주변 영역으로 넓게 펴져 나가게 된다. 이와 같이 주변 영역으로 퍼져 나간 광에 의해 빛샘 현상이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 단면이 대략 히스테리시스 곡선 형태를 갖는 렌즈를 형성하여 LED 소자의 상측 방향으로 방출된 광을 측면으로 분산시키고, LED 소자의 측면으로 방출된 광을 전방면으로 집중시켜 LED 소자의 출력 광의 조도가 넓은 상부 영역에 고르게 분포 되도록 하고, LED 소자 측면으로 광이 퍼지는 것을 방지할 수 있는 백라이트용 광원 및 광원용 렌즈 그리고 이를 포함하는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 백라이트 광원용 렌즈에 있어서, 외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부를 포함하는 백라이트용 렌즈를 제공한다.
여기서, 상기 외측면 영역의 볼록면의 곡률보다 상기 내측면 영역의 볼록면의 곡률이 더 크고, 상기 외측면 영역의 오목면의 곡률보다 상기 내측면 영역의 볼록면의 곡률이 더 작은 것이 바람직하다.
상기 몸체부는, 상기 몸체부의 외측면 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면과, 제 2 곡률을 갖고, 상기 외측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장 자리 영역으로 연장된 외측 오목면과, 상기 몸체부의 내측면 중앙 영역에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면과, 상기 제 2 곡률보다 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장 자리 영역으로 연장된 내측 오목면을 포함하는 것이 효과적이다. 이때, 상기 제 3 곡률은 상기 제 1 곡률보다 1.5배 내지 10배 정도 크고, 상기 제 2 곡률은 상기 제 4 곡률보다 1.5배 내지 5배 정도 큰 것이 효과적이다.
또한, 본 발명에 따른 기판과, 상기 기판 상에 실장된 복수의 LED 소자와, 상기 LED 소자 각각의 상측에 마련되고, 외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부를 구비하는 복수의 렌즈를 포함하는 백라이트 광원을 제공한다.
여기서, 상기 몸체부는, 상기 몸체부의 외측면 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면과, 제 2 곡률을 갖고, 상기 외측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장 자리 영역으로 연장된 외측 오목면과, 상기 몸체부의 내측면 중앙 영역에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면과, 상기 제 2 곡률보다 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장자리 영역으로 연장된 내측 오목면을 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 LED 소자는 상기 내측 오목면의 끝단을 연결하는 수평면의 아래에 마련되는 것이 효과적이다.
그리고, 상기의 렌즈는 상기 몸체부의 가장자리 영역 하측에 마련된 돌출부를 더 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 상기 몸체부를 상기 기판에 고정하기 위한 소정의 고정 수단을 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 렌즈에 의한 조도 분포의 반치폭(Full Width at the Half Maximum; FWHM)을 1로 할 경우, 상기 LED 소자들 간의 이격 간격은 0.8 내지 1.2인 것이 효과적이다.
여기서, 상기 복수의 LED 소자는 각기 개별적으로 발광하거나, 소정 그룹별로 발광하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 기판과, 상기 기판 상에 실장된 복수의 LED 소자와, 상기 복수의 LED 소자 상측에 마련되고, 외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부를 구비하는 복수의 렌즈를 포함하는 백라이트 광원을 제공한다.
여기서, 상기 몸체부는, 상기 몸체부의 단축 방향 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면과, 제 2 곡률을 갖고, 상기 외측 볼록면의 끝단에서 상 기 몸체부의 단축 방향 가장 자리 영역으로 연장된 외측 오목면과, 상기 단축 방향의 중앙 영역에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면과, 상기 제 2 곡률보다 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면의 끝단에서 상기 단축 방향 가장자리 영역으로 연장된 내측 오목면을 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 렌즈와 상기 LED 소자 사이에 마련된 충진재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 적어도 하나의 기판과, 상기 기판 상에 마련되어 발광하는 복수의 LED 소자와, 상기 LED 소자 상에 마련되고 외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부가 마련된 복수의 렌즈를 구비하는 광원부 및 상기 광원부를 수납하는 수납 부재를 포함하는 백라이트 어셈블리를 제공한다.
이때, 상기 몸체부는, 상기 몸체부의 외측면 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면과, 제 2 곡률을 갖고, 상기 외측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장 자리 영역으로 연장된 외측 오목면과, 상기 몸체부의 내측면 중앙 영역에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면과, 상기 제 2 곡률보다 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장 자리 영역으로 연장된 내측 오목면을 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 복수의 LED 소자는 각기 개별적으로 발광하거나, 소정 그룹별로 발광하거나, 기판 단위 별로 발광하는 것이 가능하다. 물론, 상기 광원부에 인접 배치된 도광판을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화상을 표시하는 액정 표시 패널 및 상기 액정 표시 패널에 광을 조사하는 백라이트 어셈블리를 구비하고, 상기 백라이트 어셈블리는, 발광하는 복수의 LED 소자와, 외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부가 마련된 복수의 렌즈를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈의 사시도이고, 도 2는 제 1 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈의 단면 개념도이다. 도 3은 제 1 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈의 광 출사 특성을 설명하기 위한 단면 개념도이다. 도 4는 제 1 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈에 의한 조도 분포를 나타낸 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈는 내외측 곡면을 갖는 투광성의 몸체부(10)를 구비한다.
상기 몸체부(10)의 내측 곡면과 외측 곡면은 각기 볼록면(11, 13)과 오목 면(12, 14)을 포함한다. 이때, 상기 외측 곡면은 몸체부(10) 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면(11)과, 제 2 곡률을 갖고 상기 외측 볼록면(11)의 끝단에서 몸체부(10)의 가장자리 영역으로 연장된 외측 오목면(12)을 포함한다. 그리고, 상기 내측 곡면은 몸체부(10) 중앙 영역의 상기 외측 볼록면(11) 하부에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 더 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면(13)과, 상기 제 2 곡률보다 더 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면(13)의 끝단에서 몸체부(10)의 가장자리 영역으로 연장된 내측 오목면(14)을 포함한다. 상기 몸체부(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 외측 오목면(12)과 내측 오목면(14)의 양 끝단을 연결하는 수직면(15)을 더 포함한다. 상기 수직면(15)는 필요에 따라 생략될 수도 있다. 그리고, 수직면(15) 대신 소정의 곡면 또는 경사면이 형성될 수도 있다.
몸체부(10)는 대략 반타원 구 형상으로 제작되고, 그 내측 중앙에는 공동이 마련된다. 이때, 외측 오목면(12)에 의해 반타원 형상의 몸체부(10) 가장자리 영역은 오목하게 들어간 형상을 갖는다. 내측 볼록면(13)에 의해 상기 공동은 대략 반타원구 형상을 갖게 된다.
상술한 구조의 백라이트 광원용 렌즈를 통해 광원 상측 영역에 집중되었던 광의 조도를 넓은 상부 영역에 고르게 분포 시킬 수 있다. 본 실시예의 백라이트 광원용 렌즈는 몸체부(10)의 가장자리 영역에 마련된 외측 및 내측 오목면(12, 14)을 통해 몸체부(10)의 측면 방향으로 진행하는 광을 상면 방향으로 굴절시킨다. 그리고, 몸체부(10)의 중앙 영역에 마련된 외측 및 내측 볼록면(11, 13)을 통해 몸체부(10)의 전면 방향으로 진행하는 광을 측면 방향으로 굴절시킨다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 내측 볼록면(13)으로 조사된 광은 내측 볼록면(13)에 의해 몸체부(10)의 중심축(도 3의 점선) 방향으로부터 멀어지는 방향으로 굴절되고, 외측 볼록면(11)으로 조사된 광은 외측 볼록면(11)에 의해 몸체부(10)의 중심축 방향으로부터 멀어지는 방향으로 굴절된다. 이러한 굴절은 상기 외측 및 내측 볼록면(11, 13)의 경계 영역에서 이루어진다. 이와 같이 내측 및 외측 볼록면(11, 13)으로 조사된 광은 이들의 경계에서 몸체부(10)의 중심축 방향과 멀어지는 방향으로 퍼지게 된다. 따라서, 몸체부(10)의 중심 영역으로 조사된 광들을 측면 방향으로 넓게 퍼지게 할 수 있다. 이때, 외측 및 내측 볼록면(11, 13)의 제 1 및 제 3 곡률을 조절하여 광의 퍼짐을 다양하게 조절할 수 있다. 즉, 외측 및 내측 볼록면(11, 13)을 통해 중앙 영역에 집중된 광원의 광의 조도 분포를 넓게 확장 시킬 수 있다. 또한, 내측 오목면(14)으로 조사된 광은 내측 오목면(14)에 의해 몸체부(10)의 중심축 방향으로 굴절되고, 외측 오목면(12)으로 조사된 광은 외측 오목면(14)에 의해 몸체부(10)의 중심축 방향으로 굴절된다. 따라서, 외측 및 내측 오목면(12, 14)으로 조사된 광은 이들의 경계에서 몸체부(10)의 중심축 방향으로 집중된다. 따라서, 몸체부(10)의 가장 자리 영역으로 조사된 광들은 몸체부(10)의 중심 방향으로 집중될 수 있다. 여기서, 외측 및 내측 오목면(12, 14)의 제 2 및 제 4 곡률을 조절하여 광의 집중을 다양하게 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예의 백라이트 광원용 렌즈를 통해 렌즈의 가장 자리 영역으로 조사된 광은 중앙 영역으로 집중되고, 중앙 영역으로 조사된 광은 가장 자리 영역으로 퍼지게 되어 넓은 면적(영역)에 균일한 조도 분포를 갖는 광을 출력할 수 있다. 그리고, 렌즈 주변 영역으로 광의 퍼짐을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 렌즈를 설치한 광원은 도 4에서와 같이 대략 사각형 형태의 조도 분포를 가질 수 있게 된다. 여기서, 도 4의 그래프는 백라이트 광원용 렌즈의 중심축(몸체의 중앙) 하단에 광원을 배치한 다음 상기 렌즈로부터 약 40mm 이격된 평면에서의 조도 분포를 나타낸 시뮬레이션 결과이다. 도 4에 도시된 바와 같이 몸체부(10)의 중앙(즉 광원)을 기준으로 반경 약 60mm 영역 내에서는 그 조도 분포가 거의 균일하다가, 반경 약 60mm 내지 80mm 사이 영역에서는 광의 조도가 급격히 감소함을 볼 수 있다. 그리고, 80mm 이상의 영역에서는 광이 거의 출력되지 않음을 알 수 있다. 그리고, 조도 피크 높이의 1/2가 되는 점에서의 피크 폭인 반치폭(Full Width at the Half Maximum; FWHM)을 광확산거리로 정의할 경우 본 실시예에 따른 백라이트 광원용 렌즈의 광확산거리는 약 140mm가 된다.
따라서, 도 4에 그래프에서와 같이 본 실시예의 렌즈를 통해 광원의 상면 중앙에 집중되었던 방사는 광원의 상면 측방향으로 확장되었고, 광원의 측면 방향으로 퍼져나갔던 광의 방사는 광원 상면으로 집중됨을 알 수 있다. 이와 같이 본 실시예의 렌즈를 통해 광원의 측면 방향으로 광이 퍼지는 현상을 방지할 수 있고, 광원 상부의 넓은 영역에서 균일한 조도 분포를 갖도록 할 수 있다.
상기 렌즈의 외측 및 내측 볼록면(11, 13)과 외측 및 내측 오목면(12, 14)의 곡률들을 조절하여 상기 조도 분포를 다양하게 조절할 수 있다. 본 실시예에서는 외측 볼록면(11)의 제 1 곡률 보다 내측 볼록면(13)의 제 3 곡률을 크게하고, 내측 오목면(14)의 제 4 곡률보다 외측 오목면(12)의 제 2 곡률을 크게 하여, 상술한 대 략 사각형 형태의 조도 분포를 얻을 수 있다. 본 실시예에서는 상기 곡면들의 곡률을 조절하여 도 4의 그래프의 측면 기울기를 조절할 수도 있다.
여기서, 내측 볼록면(13)의 제 3 곡률은 상기 외측 볼록면(11)의 제 1 곡률보다 1.5 배 내지 10배 정도 큰 것이 바람직하다. 그리고, 내측 볼록면(13)의 제 3 곡률이 다른 곡면들의 곡률보다 큰 것이 바람직하다. 이때, 제 3 곡률은 제 1 곡률에 비하여 2 내지 5개 정도 큰 것이 더욱 바람직하다. 이때, 상기 제 3 곡률과 제 1 곡률의 배율을 조절하여 균일한 조도 분포를 갖는 영역의 폭을 조절할 수 있다. 이와 같이 제 1 곡률보다 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면(13)을 통해 렌즈 상방 중앙 영역으로 조사되는 강한 세기의 광을 측면 방향으로 넓게 퍼지게 할 수 있다. 그리고, 제 1 곡률의 외측 볼록면(11)을 통해 광의 조도가 균일하게 분포되도록 할 수 있다. 이때, 상기 제 3 곡률의 배율이 상기 범위보다 작을 경우에는 광이 넓고 고르게 퍼지지 못하게 되어 광의 조도 분포가 중앙 영역에 집중되는 문제가 발생할 수 있다. 그리고, 상기 배율 범위보다 클 경우에는 중앙 영역의 광이 너무 넓게 퍼지게 되어 중앙 영역에서 광의 조도 분포가 저하되는 현상이 발생할 수 있다.
그리고, 외측 오목면(12)의 제 2 곡률은 내측 오목면(14)의 제 4 곡률보다 1.5배 내지 5배 정도 큰 것이 바람직하다. 이때, 상대적으로 작은 제 4 곡률을 갖는 내측 오목면(14)은 통해 렌즈 측면 방향 혹은 가장 자리 영역으로 조사되는 광들을 굴절 시켜 외측 곡면 방향으로 진행시킨다. 그리고, 제 4 곡률보다 큰 제 2 곡률을 갖는 외측 오목면(12)을 통해 렌즈 측면 방향 혹은 가장 자리 영역으로 조사되는 광을 중심영역으로 집중시킬 수 있다. 이를 통해 광원 상부 소정 면적에서 광의 조도 분포를 균일하게 할 뿐만 아니라 렌즈 가장 자리 영역으로의 광의 퍼짐(누수) 현상을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 곡률의 배율이 상기 범위 보다 작을 경우에는 광이 렌즈 가장 자리 영역으로 퍼지게 되는 현상이 발생할 수 있다. 그리고, 상기 배율 범위보다 클 경우에는 조도 분포가 균일하게 되지 않는 문제가 발생한다.
상술한 효과와 설명에 따른 본 실시예의 백라이트 광원용 렌즈의 몸체부(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 대략 종 형상으로 제작된다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 몸체부(10)의 중앙을 기준으로 그 일측 영역의 단면은 대략 히스테리시스 곡선(Hysteresis loop) 형태의 형상인 것이 바람직하다. 즉, 두개의 변곡점(P1, P2)을 갖는 히스테리시스 곡선 형태를 갖는다. 이때, 상기 변곡점(P1, P2)의 상측 영역에는 볼록면(11, 13)이 위치하고 하측 영역에는 오목면(12, 14)이 위치된다. 외측 볼록면(11)과 외측 오목면(12)의 경계에 제 1 변곡점(P1)이 위치하고, 내측 볼록면(13)과 내측 오목면(14)의 경계에 제 2 변곡점(P2)이 마련된다. 여기서, 상기 몸체부(10)의 전체 높이(T1)를 1로 하였을 경우, 몸체부(10) 상부를 기준으로 상기 제 1 변곡점(P1)의 높이(T2)는 0.1 내지 0.5 범위 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제 2 변곡점(P2)의 높이(T3)는 몸체부(10) 상부를 기준으로 0.5 내지 0.9 범위 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 몸체부(10)의 최대 폭(T4)을 1로 하였을 경우 대향하는 두개의 제 1 변곡점(P1) 간의 최대 이격 거리(T5)는 0.5 내지 0.9인 것이 바람직하다. 그리고, 대향하는 두개의 제 2 변곡점(P2) 간의 최대 이격 거리(P2)는 0.2 내지 0.6인 것이 바람직하다. 이러한 제 1 및 제 2 변곡점(P1, P2)들의 높이와 이격 거리를 조절하여 앞서 설명한 렌즈를 통해 출사된 광의 조도 분포를 다양하게 조절할 수 있다. 이는 상술한 제 1 및 제 2 변곡점(P1, P2)의 높이와 이격 거리는 상술한 곡면들의 곡률에 따라 변화되기 때문이다.
그리고, 본 실시예의 백라이트 광원용 렌즈는 상기 몸체부(10) 하측 가장자리 영역에 마련된 돌출부(20)를 더 포함할 수 있다. 이때, 돌출부(20)는 대략 원형 띠 형태로 제작되고, 상기 돌출부(20) 내측 영역에 백라이트 광원이 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 돌출부(20)의 중심 영역에 백색광을 발광하는 LED 소자가 배치되는 것이 효과적이다.
또한, 상기 백라이트 광원용 렌즈는 상기 돌출부(20) 하측 영역에 돌출된 복수의 고정 돌기부(30)를 더 포함할 수 있다. 상술한 고정 돌기부(30)를 통해 본 실시예의 백라이트 광원용 렌즈를 백라이트 광원 상측에 고정시킬 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 원기둥 형상의 고정 돌기를 도시하였다. 이에 한정되지 않고, 상기 고정 돌기부(30)는 갈고리 형태로 제작될 수도 있다. 물론 필요에 따라 상기 고정 돌기부(30)는 생략될 수도 있다. 예를 들어 소정의 접착 부재를 통해 상기 돌출부(20)를 직접 백라이트 광원 상측에 접속시킬 경우 상기 고정 돌기(30)를 생략할 수 있다.
상술한 설명에서는 내측 및 외측에 각기 한 개씩의 서로 다른 곡률을 갖는 볼록면과 오목면이 마련됨을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 본 실시예에 따른 렌즈의 몸체부의 내측 및 외측 각각에 복수개의 볼록면과 오목면이 마련될 수 있다. 즉, 몸체부의 외측면 영역과 내측면 영역에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 복수의 볼록면과 복수의 오목면이 마련될 수도 있다. 이때, 상기 볼록면과 오목면의 개수가 서로 다를 수도 있다. 또한, 상기 복수의 볼록면과 오목면의 배치는 렌즈의 특성에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 즉, 몸체부의 중앙 영역뿐만 아니라 가장 자리 영역의 일부에도 볼록면이 위치할 수 있고, 몸체의 중앙 영역의 일부에도 오목면이 위치할 수도 있다.
하기에서는 상기 백라이트 광원용 렌즈를 포함하는 백라이트 어셈블리용 광원에 관해 설명한다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원의 단면 개념도이다. 도 7은 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 도 8 및 도 9는 제 1 실시예의 변형예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원의 단면 개념도이다.
도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원은 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 실장된 복수의 LED 소자(120)와, 상기 LED 소자(120) 상에 각기 마련된 복수의 렌즈(100)를 포함한다. 여기서, 상기 렌즈(100)는 투광성의 몸체부(10)를 구비하고, 상기 몸체부(10)는 몸체부(10)의 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면(11)과, 제 2 곡률을 갖고 상기 외측 볼록면(11)의 끝단에서 몸체부(10)의 가장자리 영역으로 연장된 외측 오목면(12)과, 상기 중앙 영역에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 더 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록 면(13)과, 상기 제 2 곡률보다 더 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면(13)의 끝단에서 몸체부(10)의 가장자리 영역으로 연장된 내측 오목면(14)과, 외측 오목면(12)과 내측 오목면(14)의 양 끝단을 연결하는 수직면(15)을 포함한다.
그리고, 상기 렌즈(100)는 상기 몸체부(10)의 하단으로 연장된 돌출부(20)를 더 포함한다. 이때, 상기 돌출부(20)의 내측 영역으로 상기 LED 소자(120)가 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 내측 오목면(14)의 끝단을 연결하는 수평 면의 아래에 LED 소자(120)가 배치되거나, 상기 수평면에 걸쳐 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해 LED 소자(120)로부터 방출되는 광이 내측 오목면(14)의 전체 면을 통해 렌즈(100) 외부로 출사될 수 있다. 하지만, 만일 상기 내측 오목면(14)의 끝단을 연결하는 수평 면의 상부 영역에 LED 소자(120)가 배치되는 경우에는 LED 소자(120)에서 방출된 광은 내측 오목면(14)의 일부 영역을 통해서만 렌즈(100) 외측으로 출사되고 이로인해 목표로 하는 조도 분포를 얻을 수 없게 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 앞서 언급한 바와 같이 상기 몸체부(10)의 끝단 영역(즉, 내측 오목면(14)의 끝단 영역)에 돌출부(20)를 마련하여 내측 오목면(14)의 끝단과 기판(110)과의 이격 간격을 두는 것이 바람직하다. 물론 상기 LED 소자(120)가 기판(110)의 내측 영역에 마련될 경우 상기 돌출부(20)가 생략될 수도 있다.
그리고, 본 실시예의 렌즈(100)는 상기 렌즈(100)를 기판(110)에 고정하기 위한 소정의 고정 돌기부(30)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해 상기 기판(110)에는 고정 돌기부(30)에 대응하는 소정의 홈이 마련되는 것이 바람직하다. 따라서, LED 소자(120)가 실장된 기판(110)의 홈에 상기 고정 돌기부(30)를 삽입 장착하여 본 실시예의 렌즈(100)를 LED 소자(120) 상부에 고정시킬 수 있다.
상기 렌즈(100)가 배치 고정되는 기판(110)은 사각 바 형태의 PCB(Printed Circuit Board)를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 PCB로는 MCPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB를 사용할 수 있다. 그리고, 상기 기판(110)은 사각 판 형태뿐만 아니라 백라이트 어셈블리의 구조에 따라 다양한 형태로의 제작이 가능하다. 도시되지는 않았지만 상기 기판(110)에는 복수의 배선부가 마련되어 상기 기판(110) 상에 실장된 복수의 LED 소자(120)에 전원을 공급한다. 그리고, 기판(110)의 양 가장자리에는 외부 전원단자에 접속될 소정의 단자가 마련될 수도 있다.
상술한 기판(110) 상에 실장되는 LED 소자(120)는 백색광을 발광하는 LED 칩을 사용하는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, LED 소자(120)는 적색 광을 발광하는 적어도 하나의 적색 LED 칩, 녹색광을 발광하는 적어도 하나의 녹색 LED 칩 및 청색 광을 발광하는 적어도 하나의 청색 LED 칩을 포함할 수 있다. 이때, 상기 LED 소자(120)는 적색광, 녹색광 및 청색광의 혼합을 통해 백색광을 발광한다. 그리고, 상기 LED 소자(120)는 상술한 칩들을 패키징 하는 소정의 패키지를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 광원은 그 내측에 배치되는 LED 소자(120)들 간의 간격(D1)을 일정 범위 이내로 조절하는 것이 효과적이다. 즉, 기판(110) 상에 배치된 복수의 LED 소자(120)는 렌즈(100)에 의한 조도 분포의 광확산거리(FWHM) 만큼 이격 배치하는 것이 바람직하다. 이는 상기 LED 소자(120) 상측에 마련되는 렌즈(100)에 의해 상기 LED 소자(120)가 발광하는 광의 조도 분포는 도 4에 도시된 바와 같이 대략 사각형 형상을 갖게 된다. 따라서, 상기 LED 소자(120) 간의 간격(D1)이 렌즈(100)의 광확산거리(FWHM)보다 클 경우에는 LED 소자(120)들 사이 영역에 암부가 발생하게 되는 문제가 있다. 또한, LED 소자(120) 간의 간격(D1)이 렌즈의 광확산거리(FWHM)보다 매우 작을 경우에는 인접한 소자간의 광 중첩에 의해 명부가 발생한다. 이에 도 7에 도시된 바와 같이 인접한 LED 소자(120)간의 이격 거리(D1)을 렌즈의 광확산거리(FWHM)와 거의 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이때 상술한 바와 같이 광확산거리(FWHM)가 인접한 LED 소자(120) 간의 간격(D1)을 넓게 유지할 수 있어 단일 백라이트 광원에서 사용되는 LED 소자(120)의 개수를 줄일 수 있다. 즉, 도 7의 점선은 본 실시예의 렌즈(100)를 제거한 상태에서 LED 소자(120)의 조도 분포를 나타낸 그래프이다. 상기 점선 그래프를 보면 LED 소자(120)들의 상측 중앙 영역에는 광의 세기가 강하고, LED 소자(120)와 소자(120) 사이 영역에서는 그 광의 세기가 약하게 된다. 이 때문에 단일 백라이트 광원 내에서 명부와 암부가 뚜렷하게 나타나는 문제가 있다. 이를 줄이기 위해서는 LED 소자(120)와 소자(120)의 간격(D1)을 줄여야 하기 때문에 많은 개수의 LED 소자(D1)가 사용된다. 하지만, 도 7의 실선 즉, 상기 렌즈(100)에 의한 조도 분포는 각 LED 소자(120) 상부 영역에 소정 폭으로 균일한 세기를 갖는 광이 넓게 분포되어 있기 때문에 LED 소자(120)와 소자(120) 사이의 간격을 넓일 수 있어 LED 소자(120)의 사용 개수를 줄일 수 있다.
물론 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 LED 소자(120)의 이격 간격은 광확산거리(FWHM)를 기준으로 약 ±20% 정도 범위 내에서 설정될 수 있다. 즉, 광확 산거리를 1로 할 경우, 상기 LED 소자의 이격 간격은 0.8 내지 1.2인 것이 바람직하다. 물론 이를 통해 앞서 언급한 암부 또는 명부가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 광원이 백라이트 어셈블리내에 배치되기 때문에 소량의 암부와 명부는 확산판 및/또는 휘도 향상판 등에 의해 제거될 수 있다.
본 실시예에 따른 광원은 다양한 형태의 변형예가 가능하다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이 렌즈(100)의 몸체부(10)의 끝단 하측에 마련된 돌출부(20)의 하면에 오목홈(21)이 형성되고, 상기 기판(110)에 상기 오목홈(21)에 대응하는 돌기(111)가 마련되어 상기 렌즈(100)를 기판(110)상에 고정시킬 수도 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이 LED 소자(120)는 렌즈(100)의 돌출부(20) 사이 영역에 배치된 하우징(121)과, 상기 하우징(121) 내측에 실장된 LED 칩(122)과, 상기 LED 칩(122)을 봉지하는 몰딩부(123)를 포함할 수도 있다. 그리고, 도 9에 도시된 바와 같이 렌즈(100)는 중앙 영역에 마련된 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면(11)과, 제 2 곡률을 갖고 외측 볼록면(11)의 끝단에서 가장 자리 영역으로 연장된 외측 오목면(12)과, 상기 외측 볼록면(11) 하측에 제 1 곡률보다 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면(13)과, 제 2 곡률보다 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면(13)과 외측 오목면(12) 사이에 마련된 내측 오목면(14)을 포함하는 몸체부(10)를 구비한다. 또한 상기 렌즈(100)와 기판(110) 사이에 별도의 투광 또는 불투광성 접착 부재(130)가 마련되어 렌즈(100)와 기판(110)간을 결합시킬 수도 있다.
그리고, 본 발명에 따른 광원은 그 평면이 원형 형상이 아닌 바 형태의 몸체부를 갖는 렌즈를 사용할 수 있다. 하기에서는 바 형태의 렌즈를 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원에 관해 설명한다. 후술되는 설명중 상술한 설명과 중복되는 설명은 생략한다. 그리고, 후술되는 설명의 기술을 상술한 설명에 적용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원은 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 실장된 복수의 LED 소자(120)와, 상기 복수의 LED 소자(120) 상측에 마련된 바 형태의 렌즈(100)를 포함한다. 상기 바 형태의 렌즈(100)와 기판 사이에는 투광성 충진재(140)가 마련될 수 있다.
상기 렌즈(100)는 상기 기판(110)과 그 크기가 동일하거나 기판(110)보다 작은 사이즈인 것이 바람직하다. 상기 LED 소자(120)는 적색, 녹색 및 청색 LED 칩을 포함한다. 그리고, 렌즈(100)는 바 형태의 몸체부(10)와, 상기 몸체부(10)의 장축 방향의 양 가장자리에 마련된 돌출부(20)를 포함한다.
몸체부(10)는 몸체부(10)의 단축 방향 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면(11)과, 제 2 곡률을 갖고 상기 외측 볼록면(11)의 끝단에서 몸체부(10)의 단축 방향 가장자리 영역으로 연장된 외측 오목면(12)과, 상기 중앙 영역의 외측 볼록면(11) 하측에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 더 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면(13)과, 상기 제 2 곡률보다 더 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면(13)의 끝단에서 몸체부(10)의 단축 방향 가장자리 영역으로 연장된 내측 오목면(14)과, 외측 오목면(14)과 내측 오목면(14)의 양 끝단을 연결하는 수직면(15)을 포함한다. 이때, 단축 방향의 각 곡면들은 장축 방향으로 연장된다. 물론, 상기 몸체부(10)의 단축 방향 양 가장자리에는 돌출부(20)가 형성된다. 그리고, 상기 몸체부(10)는 몸체부(10)의 장축 방향 양 가장자리 영역에 마련된 수평면(16)을 더 포함한다. 이때, 상기 수평면(16)은 상기 외측 볼록면(11), 외측 오목면(12), 내측 볼록면(13) 및 내측 오목면(14)에 접속된다.
본 실시예에서는 상기 렌즈(100)의 하측면에 투광성의 충진재(140)가 충진되는 것이 바람직하다. 이를 통해 렌즈(100) 양측면을 통해 유입될 수 있는 불순물의 유입을 차단하여 렌즈(100) 하측의 LED 소자(120)를 보호한다. 이때, 상기 충진재(140)는 상기 렌즈(100) 몸체부(10)와 그 굴절률이 다른 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 물론 렌즈(100) 몸체부(10)와 동일한 굴절률의 물질을 사용할 수도 있다.
하기에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리용 광원을 포함하는 백라이트 어셈블리에 관해 설명한다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 도 12는 제 1 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 순차 구동을 설명하기 위한 개념도이다. 도 13 및 도 14는 제 1 실시예의 변형예에 따른 백라이트 어셈블리를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는 적어도 하나의 광원부(1000)와, 상기 광원부(1000)를 수납하는 수납부재(200)를 구비한다.
이때, 상기 광원부(1000)는 복수의 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 실장 된 복수의 LED 소자(120)와, 상기 LED 소자(120) 상에 각기 마련된 복수의 렌즈(100)를 포함한다. 여기서, 상기 렌즈(100)는 투광성의 몸체부(10)를 구비하고, 상기 몸체부(10)는 몸체부(10)의 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면(11)과, 제 2 곡률을 갖고 상기 외측 볼록면(11)의 끝단에서 몸체부(10)의 가장자리 영역으로 연장된 외측 오목면(12)과, 상기 중앙 영역에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 더 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면(13)과, 상기 제 2 곡률보다 더 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면(13)의 끝단에서 몸체부(10)의 가장자리 영역으로 연장된 내측 오목면(14)과, 외측 오목면(12)과 내측 오목면(14)의 양 끝단을 연결하는 수직면(15)을 포함한다. 본 실시예에서는 5개의 기판(110)을 도시하였지만, 기판의 개수는 이에 한정되지 않고, 백라이트 어셈블리의 사이즈에 따라 이보다 더 많을 수도 더 적을 수도 있다.
그리고, 상기 광원부(1000)는 도시되지는 않았지만, 각각의 기판(110)에 서로 다른 구동 전압을 인가하거나, 각각의 기판(110) 상에 실장된 복수의 LED 소자(120) 각각에 서로 다른 구동 전압을 인가하는 전원 공급부를 더 구비할 수 있다. 이를 통해 본 실시예의 광원부(1000)는 각 기판(110) 별 및/또는 개개의 LED 소자(120) 별로 분리된 발광을 수행할 수 있다. 물론 LED 소자(120)가 복수개의 그룹별로 구동할 수도 있다. 예를 들어 광원부(1000)의 일 기판(110)에 발광을 위한 구동 전압을 인가하고 나머지 기판(110)에 구동 전압을 인가하지 않게 되면 일 기판(110)은 발광하여 광을 출력하지만 나머지 기판(110)은 발광하지 않게 된다. 또한, 일 기판(110)의 복수의 LED 소자(120) 중 어느 하나의 LED 소자(120)에 구동 전압을 인가하고 나머지 모든 LED 소자(120)에 구동 전압을 인가하지 않게 되면 복수의 LED 소자(120) 중 하나의 LED 소자(120) 만이 발광하여 광을 출력하게 된다.
이와 같은 국부적인 구동(예, 순차 구동)을 통해 광원부(1000) 영역 중 일부를 선택적으로 구동시켜 백라이트 어셈블리의 소비 전력을 줄일 수 있고, 빛샘 현상을 줄일 수 있다. 즉, 예를 들어 종래에는 이는 액정 표시 장치의 거의 전체면이 암흑을 표시하고 국부적으로 밝은 색상을 표시하는 경우에, 백라이트 어셈블리 광원부(1000) 전체를 발광시켰다. 이로인해 백라이트 어셈블리의 소비 전력이 크게 증가하고, 광원부(1000)의 광에 의한 빛샘 현상이 발생하였다. 하지만, 앞서 설명한 바와 같이 밝은 색상 영역의 광원부(1000) 만을 구동시키고, 주변의 암흑 영역의 광원부(1000)를 구동시키지 않을 경우에는 종래에 비하여 소비 전력을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 빛샘 현상도 줄일 수 있다. 또한, 자연스러운 색상을 표현할 수도 있다.
더욱이 본 실시예에 따른 광원부(1000)는 내측 및 외측에 각기 볼록면(11, 13)과 오목면(12, 14)이 마련된 렌즈(100)를 이용하여 렌즈(100)의 상측 방향으로 균일한 조도 분포를 갖도록 광을 방출하고, 렌즈(100)의 측면 방향으로는 광이 방출되지 않도록 할 수 있다. 이를 통해 국부적으로 발광된 광원부(1000)의 측면 영역으로 광이 퍼지는 현상을 방지할 수 있다. 이로부터 순차 구동시 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
즉, 도 12의 실선은 본 실시예에 따른 광원부(1000)에서 제 2 기판 영역을 발광 시켰을 때의 조도 분포를 나타낸 것이고, 점선은 종래의 제 2 기판에 해당하 는 광원부(1000)를 발광시켰을 때의 조도 분포를 나타낸 것이다. 점선을 살펴보면, 제 2 기판 영역의 광원부(1000) 만을 발광시켰지만, 광이 주변의 다른 기판 영역으로 까지 퍼져 나갔다. 따라서, 다른 기판 영역으로 퍼져 나간 광에 의해 빛샘 현상이 발생하는 문제가 있었다. 그러나, 본 실시예에 따른 제 2 기판 영역의 광원부(1000)를 발광시켰을 경우에는 실선에 도시된 바와 같이 광의 극히 일부 만이 제 1 및 제 3 기판 영역으로 퍼져갔을 뿐 대부분의 광은 제 2 기판 영역 상측 방향으로 공급되었다. 따라서, 인접 기판 영역으로의 광의 퍼짐이 나타나지 않게 되어 빛샘 현상을 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는 도시되지는 않았지만, 상기 광원부(1000)의 하부에는 반사판이 마련되고, 상기 광원부(1000) 상측에는 복수의 광학 시트가 마련된다.
그리고, 백라이트 어셈블리는 상술한 설명에 한정되지 않고, 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 백라이트 어셈블리는 도 13에 도시된 바와 같이 판 형태의 복수의 광원부(1000)를 포함할 수 있다. 이때, 각 판상에 실장된 복수의 LED 소자(120)는 각기 개별적으로 구동할 수 있다. 또한, 도 14에 도시된 바와 같이 백라이트 어셈블리는 바 형태의 광원부(1000)와, 상기 광원부(1000)에 인접 배치된 도광판(210)을 더 포함할 수도 있다.
하기에서는 도면을 참조하여 상술한 백라이트 어셈블리를 포함하는 액정 표시 장치에 관해 설명한다.
도 15는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수의 LED 소자(120)와, LED 소자(120) 상측에 마련된 렌즈(100)를 포함하는 복수의 광원부(1000)를 구비하는 백라이트 어셈블리(2000)와, 액정 표시 패널(700)과, 몰드 프레임(900)과, 상부 수납 부재(600)을 포함한다.
상기에서, 액정 표시 패널(700)은 컬러 필터 기판(710)과 박막 트랜지스터(thin firm transistor; TFT) 기판(720)을 포함한다. 액정 표시 패널(700)의 일측에는 구동 회로부(800)가 연결된다. 이때, 상기 구동 회로부(800)는 외부 데이터 신호 및 전원 신호를 인가 받아 제공하는 인쇄 회로 기판(810)과, 상기 인쇄 회로 기판(810)과 액정 표시 패널(700) 간을 연결하는 연성 인쇄 회로 기판(820)을 포함한다. 그리고, 본 실시예에서는 도 15에 도시된 바와 같이 액정 표시 패널(700)의 박막 트랜지스터 기판(720) 상에 데이터 라인에 데이터 신호를 인가하는 제어 IC(711)가 실장된다. 물론 이에 한정되지 않고, 상기 인쇄 회로 기판(810) 또는 연성 인쇄 회로 기판(820)에 상기 제어 IC(711)가 실장될 수 있다. 그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 박막 트랜지스터 기판(720)의 일측에는 상기 인쇄 회로 기판(810)으로부터 게이트 신호를 공급 받아 게이트 라인에 공급하는 게이트 스테이지부가 마련된다.
본 실시예의 백라이트 어셈블리(2000)는 하부 수납 부재(200), 반사판(300), 복수의 광원부(1000) 및 다수의 광학 시트(400)를 포함한다.
이때, 상기 광원부(1000)는 복수의 LED 소자(120)와, 외측 볼록면(11), 외측 오목면(12), 내측 볼록면(13) 및 내측 오목면(14)을 갖는 렌즈(100)를 포함한다. 상기 반사판(300)은 높은 광 반사율을 갖는 플레이트를 사용하여 광손실을 줄일 수 있다. 상기 광학 시트(400)는 확산시트(410), 편광시트(420) 및 휘도 향상 시트(430)를 포함한다. 이때, 확산 시트(410)는 광원부(100)로부터 입사된 광을 액정 표시 패널(700)의 정면으로 향하게 하고, 넓은 범위에서 균일한 분포를 가지도록 광을 확산시켜 액정 표시 패널(700)에 조사한다. 편광 시트(420)는 편광 시트(420)로 입사되는 광들 중에서 경사지게 입사되는 광을 수직으로 출사되게 변화시키는 역할을 한다. 즉, 확산 시트(410)로부터 출사되는 광을 수직으로 변환시키기 위해 적어도 하나의 편광 시트(420)를 액정 표시 패널(700) 하부에 배치시킬 수 있다. 휘도 향상 시트(430)는 자신의 투과축과 나란한 광은 투과시키고 투과축에 수직한 광은 반사시킨다.
본 실시예에서는 하부 수납 부재(500) 내측의 상기 복수의 광원부 및 광학 시트를 고정 지지하는 몰드 프레임(900)이 마련된다. 그리고 상기 몰드 프레임(900) 상부에 액정 표시 패널(700)이 배치된다. 액정 표시 패널(700) 상측에는 액정 표시 패널(700)이 이탈되지 않도록 상부 수납 부재(600)가 마련된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 단면이 두개의 변곡점을 갖는 히스테리시스 곡선 형태의 렌즈를 통해 LED 소자의 상측 방향으로 방출되는 광을 측상방향으로 분산시키고, LED 소자의 측면 방향으로 방출된 광을 상측 방향으로 집중시켜 광의 조 도 분포를 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 곡률이 서로 다른 다수의 곡면을 갖는 렌즈 즉, 히스테리시스 곡선 형태의 렌즈를 통해 광이 광원의 측면으로 퍼지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 백라이트의 광원을 국부적으로 발광시켜 백라이트의 소비 전력을 줄일 수 있고, 빛샘을 방지할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims (19)

  1. 백라이트 광원용 렌즈에 있어서,
    외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부를 포함하는 백라이트용 렌즈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외측면 영역의 볼록면의 곡률보다 상기 내측면 영역의 볼록면의 곡률이 더 크고, 상기 외측면 영역의 오목면의 곡률보다 상기 내측면 영역의 볼록면의 곡률이 더 작은 백라이트용 렌즈.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 몸체부는,
    상기 몸체부의 외측면 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면;
    제 2 곡률을 갖고, 상기 외측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장 자리 영역으로 연장된 외측 오목면;
    상기 몸체부의 내측면 중앙 영역에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면;
    상기 제 2 곡률보다 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면의 끝단에서 상 기 몸체부의 가장 자리 영역으로 연장된 내측 오목면을 포함하는 백라이트 광원용 렌즈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 3 곡률은 상기 제 1 곡률보다 1.5배 내지 10배 정도 크고, 상기 제 2 곡률은 상기 제 4 곡률보다 1.5배 내지 5배 정도 큰 백라이트 광원용 렌즈.
  5. 기판;
    상기 기판 상에 실장된 복수의 LED 소자;
    상기 LED 소자 각각의 상측에 마련되고, 외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부를 구비하는 복수의 렌즈를 포함하는 백라이트 광원.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 몸체부는,
    상기 몸체부의 외측면 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면과,
    제 2 곡률을 갖고, 상기 외측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장 자리 영역으로 연장된 외측 오목면과,
    상기 몸체부의 내측면 중앙 영역에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면과,
    상기 제 2 곡률보다 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장자리 영역으로 연장된 내측 오목면을 포함하는 백라이트 광원.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 LED 소자는 상기 내측 오목면의 끝단을 연결하는 수평면의 아래에 마련된 백라이트 광원.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 몸체부의 가장자리 영역 하측에 마련된 돌출부를 더 포함하는 백라이트 광원.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 몸체부를 상기 기판에 고정하기 위한 소정의 고정 수단을 더 포함하는 백라이트 광원.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 렌즈에 의한 조도 분포의 반치폭(Full Width at the Half Maximum; FWHM)을 1로 할 경우, 상기 LED 소자들 간의 이격 간격은 0.8 내지 1.2인 백라이트 광원.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 LED 소자는 각기 개별적으로 발광하거나, 소정 그룹별로 발광하는 백라이트 광원.
  12. 기판;
    상기 기판 상에 실장된 복수의 LED 소자;
    상기 복수의 LED 소자 상측에 마련되고, 외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부를 구비하는 복수의 렌즈를 포함하는 백라이트 광원.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 몸체부는,
    상기 몸체부의 단축 방향 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면과,
    제 2 곡률을 갖고, 상기 외측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 단축 방향 가장 자리 영역으로 연장된 외측 오목면과,
    상기 단축 방향의 중앙 영역에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면과,
    상기 제 2 곡률보다 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면의 끝단에서 상기 단축 방향 가장자리 영역으로 연장된 내측 오목면을 포함하는 백라이트 광원.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 렌즈와 상기 LED 소자 사이에 마련된 충진재를 더 포함하는 백라이트 광원.
  15. 적어도 하나의 기판과, 상기 기판 상에 마련되어 발광하는 복수의 LED 소자와, 상기 LED 소자 상에 마련되고 외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부가 마련된 복수의 렌즈를 구비하는 광원부; 및
    상기 광원부를 수납하는 수납 부재를 포함하는 백라이트 어셈블리.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 몸체부는,
    상기 몸체부의 외측면 중앙 영역에 마련되고 제 1 곡률을 갖는 외측 볼록면과,
    제 2 곡률을 갖고, 상기 외측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장 자리 영역으로 연장된 외측 오목면과,
    상기 몸체부의 내측면 중앙 영역에 마련되고 상기 제 1 곡률보다 큰 제 3 곡률을 갖는 내측 볼록면과,
    상기 제 2 곡률보다 작은 제 4 곡률을 갖고 상기 내측 볼록면의 끝단에서 상기 몸체부의 가장 자리 영역으로 연장된 내측 오목면을 포함하는 백라이트 어셈블리.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 복수의 LED 소자는 각기 개별적으로 발광하거나, 소정 그룹별로 발광하거나, 기판 단위 별로 발광하는 백라이트 어셈블리.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 광원부에 인접 배치된 도광판을 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
  19. 화상을 표시하는 액정 표시 패널; 및
    상기 액정 표시 패널에 광을 조사하는 백라이트 어셈블리를 구비하고,
    상기 백라이트 어셈블리는,
    발광하는 복수의 LED 소자와, 외측면 영역과 내측면 영역 각각에 각기 서로 다른 곡률을 갖는 적어도 하나의 볼록면과 오목면이 마련된 투광성의 몸체부가 마련된 복수의 렌즈를 포함하는 액정 표시 장치.
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