KR20130051849A - 광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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Abstract

광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치가 개시된다. 광속 제어 부재는 광이 입사되는 입사면; 및 상기 입사면을 향하여 함몰되는 함몰부를 포함하고, 상기 함몰부의 내부면은 상기 함몰부의 내부면의 중심을 통과하는 광축으로부터 연장되는 제 1 반사면; 및 상기 제 1 반사면으로부터 절곡 또는 만곡되어 연장되는 제 1 굴절면을 포함하고, 상기 광축은 상기 함몰부의 내부면의 중심에 대응되는 상기 입사면의 중심을 통과한다.

Description

광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치{MEMBER FOR CONTROLLING LUMINOUS FLUX AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
실시예는 광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(LCD: liquid crystal display)는 경량, 박형, 저 소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라 액정표시장치는 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 상기 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
상기 액정표시장치는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 영상이 디스플레이되는 액정표시패널의 배면에 광을 제공하는 백라이트 유닛(backlight unit)이 구비된다.
일반적인 액정표시장치는 서로 일정간격 이격되어 서로 대향하는 컬러필터 기판 및 어레이 기판과, 상기 컬러필터 기판 및 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정패널 및 액정패널에 광을 출사하는 백라이트 유닛을 포함한다.
이와 같은 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛은 통상적으로 에지형 백라이트 유닛 또는 직하형 백라이트 유닛으로 나누어질 수 있다.
에지형 백라이트 유닛은 도광판 및 발광다이오드들을 포함한다. 발광다이오드들은 도광판의 측면에 배치되고, 도광판은 발광다이오드로부터 출사되는 광을 전반사 등을 통하여 가이드하고, 액정패널을 향하여 출사한다.
직하형 백라이트 유닛은 도광판을 사용하지 않고, 발광다이오드들은 도광판의 후면에 배치된다. 이에 따라서, 발광다이오드들은 액정패널의 후면을 향하여 광을 출사한다.
이와 같은 백라이트 유닛은 액정패널을 향하여 균일하게 광을 출사해야 한다. 즉, 액정표시장치의 휘도 균일성을 향상시키기 위한 노력이 진행 중이다.
실시예는 향상된 휘도 균일성을 가지는 광속 제어 부재 및 표시장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 광속 제어 부재는 광이 입사되는 입사면; 및 상기 입사면을 향하여 함몰되는 함몰부를 포함하고, 상기 함몰부의 내부면은 상기 함몰부의 내부면의 중심으로부터 연장되는 제 1 반사면; 및 상기 제 1 반사면으로부터 절곡 또는 만곡되어 연장되는 제 1 굴절면을 포함하고, 상기 함몰부의 내부면의 중심은 상기 입사면의 중심에 대응된다.
일 실시예에 따른 발광 장치는 광이 입사되는 입사면; 상기 입사면을 향하여 함몰되는 함몰부를 포함하고, 상기 입사면을 통하여 입사되는 광을 반사시키는 반사면; 상기 반사면에 의해서 반사되는 광을 반사시키는 경사면; 및 상기 경사면에 의해서 반사되는 광을 출사하는 굴절면을 포함하고, 상기 입사면의 중심 및 상기 함몰부의 내부면의 중심을 통과하는 광축과 직교하는 수평면이 정의되고, 상기 수평면 및 상기 경사면 사이의 거리는 상기 광축으로부터 멀어질수록 점점 커지고, 상기 수평면은 상기 반사면과 만난다.
실시예에 따른 표시장치는 광원; 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 광속 제어 부재; 및 상기 광속 제어 부재로부터의 광이 입사되는 표시 패널을 포함하고, 상기 광속 제어 부재는 상기 광원을 향하여 함몰되는 함몰부를 포함하고, 상기 함몰부의 내부면은 상기 광원의 광축으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 제 1 반사면; 상기 제 1 반사면으로부터 절곡 또는 만곡되어 상기 광축으로부터 멀어지는 제 1 굴절면; 및 상기 제 1 굴절면으로부터 절곡, 만곡 또는 변곡되어 상기 광축으로부터 멀어지는 제 2 반사면을 포함한다.
실시예에 따른 광속 제어 부재는 광원으로부터 입사되는 광의 광속을 제어하여, 출사할 수 있다. 특히, 실시예에 따른 광속 제어 부재는 제 1 반사면 또는 제 2 반사면 등의 반사면을 사용하여, 상기 광원으로부터의 광을 측방 또는 측하방으로 반사시킬 수 있다. 이때, 상기 경사면은 상기 반사면으로부터 반사되는 광을 측부에 형성되는 굴절면으로 반사시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 광속 제어 부재는 입사면을 통하여 입사되는 광은 측방 또는 측상방으로 광을 출사시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 발광 장치는 광을 전체적으로 분산시켜서 출사할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치는 향상된 휘도 균일성을 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광속 제어 부재를 포함하는 발광 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 광속 제어 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 실시예에 따른 광속 제어 부재에 입사되는 광의 경로를 도시한 도면들이다.
도 5는 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 7은 실험예에 따른 광속 제어 부재를 도시한 단면도이다.
도 8은 실험예에서의 휘도 분포를 도시한 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 시트, 부재, 가이드 또는 유닛 등이 각 패널, 시트, 부재, 가이드 또는 유닛 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 광속 제어 부재를 포함하는 발광 장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 광속 제어 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 3 및 도 4는 실시예에 따른 광속 제어 부재에 입사되는 광의 경로를 도시한 도면들이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 광속 제어 부재(10)는 광원, 예를 들어, 발광다이오드(20) 및 구동 기판(30)과 결합하여 발광 장치를 구성할 수 있다.
이때, 실시예에 따른 광속 제어 부재(10)는 상기 구동 기판(30) 상에 배치된다. 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 발광다이오드(20)를 덮는다. 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 발광다이오드(20)의 일부 또는 전부를 수용할 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)에는 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광이 입사된다. 상기 광속 제어 부재(10) 및 상기 발광다이오드(20) 사이에는 충진부(21)가 배치될 수 있다. 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광은 상기 충진부(21)를 통하여, 상기 광속 제어 부재(10)에 입사될 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)는 함몰부(100) 및 오목부(200)를 포함한다.
상기 함몰부(100)는 상기 광속 제어 부재(10)의 상부에 형성된다. 상기 함몰부(100)는 상기 발광다이오드(20)에 대응된다. 또한, 상기 함몰부(100)는 상기 발광다이오드(20)를 향하여 함몰된다. 상기 함몰부(100)는 상기 광속 제어 부재(10)의 중앙 부분에 형성된다.
상기 함몰부(100)의 내부면의 중심(101)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)은 상기 함몰부(100)의 내부면의 중심(101)을 통과한다. 또한, 상기 함몰부(100)는 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)를 중심으로 선대칭 구조를 가질 수 있다.
상기 함몰부(100)의 내부면은 제 1 반사면(110), 제 1 굴절면(120), 제 2 반사면(130) 및 재입사면(140)을 포함한다.
상기 제 1 반사면(110)은 상기 함몰부(100)의 가장 중심에 형성된다. 또한, 상기 제 1 반사면(110)은 상기 함몰부(100)의 가장 바닥 부분에 형성된다. 상기 제 1 반사면(110)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)에 가장 가깝게 형성된다.
상기 제 1 반사면(100)은 상기 함몰부(100)의 중심(101)으로부터 연장된다. 상기 제 1 반사면(110)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 연장된다. 더 자세하게, 상기 제 1 반사면(110)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 방향으로 연장된다. 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 방향은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)과 직교하거나 경사지는 외곽 방향을 의미할 수 있다.
상기 제 1 반사면(110) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 거리는 상기 발광다이오드(20)로부터 멀어질수록 점점 커질 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 반사면(110) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 거리는 상기 발광다이오드(20)로부터 멀어짐에 따라서, 비례적으로 커질 수 있다.
상기 제 1 반사면(110) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도(θ1)는 약 6° 내지 약 10°일 수 있다. 예를 들어, 상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)으로부터 상기 제 1 반사면(110) 및 상기 제 1 굴절면(120)이 만나는 부분(P1)까지 연장되는 제 1 직선(L1)이 정의된다. 이때, 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 및 상기 제 1 직선(L1) 사이의 각도(θ1)는 약 6° 내지 약 10°일 수 있다.
상기 제 1 반사면(110)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 상기 제 1 반사면(110)은 원뿔 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 제 1 반사면(110)의 꼭지점은 상기 발광다이오드(20)를 향할 수 있다. 즉, 상기 제 1 반사면(101)의 꼭지점은 상기 함몰부(100)의 내부면의 중심(101)일 수 있다.
상기 제 1 반사면(110)은 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 반사시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 반사면(110)은 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 전반사시킬 수 있다. 이에 따라서, 상기 제 1 반사면(110)은 상기 광속 제어 부재(10)의 중앙 부분에 핫 스팟(hot spot)이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 1 굴절면(120)은 상기 제 1 반사면(110)으로부터 절곡 또는 만곡되어 연장된다. 더 자세하게, 상기 제 1 굴절면(120)은 상기 제 1 반사면(110)으로부터 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제 1 굴절면(120)은 구면일 수 있다. 상기 제 1 굴절면(120)은 하방으로 볼록할 수 있다. 이때, 상기 제 1 굴절면(120)의 곡률 반지름은 약 2㎜ 내지 약 30㎜일 수 있다. 상기 제 1 굴절면(120)은 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 굴절시킬 수 있다. 이에 따라서, 상기 발광다이오드(20)로부터의 광은 상기 제 1 굴절면(120)을 통하여 상기 함몰부(100)로 출사될 수 있다. 또한, 상기 발광다이오드(20)로부터의 광의 일부는 상기 제 1 굴절면(120)에서 반사될 수 있다.
상기 제 1 굴절면(120)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 제 1 굴절면(120)은 상기 제 1 반사면(110)의 주위를 둘러쌀 수 있다.
또한, 상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)으로부터 상기 제 1 굴절면(120) 및 상기 제 2 반사면(130)이 만나는 부분(P2)까지 연장되는 제 2 직선(L2)이 정의될 수 있다. 상기 제 2 직선(L2) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도(θ2)는 약 7°내지 약 35°일 수 있다.
상기 제 2 반사면(130)은 상기 제 1 굴절면(120)으로부터 연장된다. 상기 제 2 반사면(130)은 상기 제 1 굴절면(120)으로부터 절곡, 만곡 또는 변곡되어 연장될 수 있다. 상기 제 2 반사면(130)은 상기 제 1 굴절면(120)으로부터 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 여기서, 절곡은 급격하게 구부러지는 형상을 의미한다. 예를 들어, 두 개의 면들이 약 0.1㎜ 이하의 곡률 반지름의 곡면을 형성하며 구부러지는 경우, 두 개의 면들이 절곡된다고 할 수 있다. 여기서, 만곡은 완만하게 구부러지는 형상을 의미한다. 예를 들어, 두 개의 면들이 약 0.1㎜ 보다 큰 곡률 반지름의 곡면을 형성하며 구부러지는 경우, 두 개의 면들이 만곡된다고 할 수 있다. 여기서, 변곡은 곡면의 변화되는 경향이 바뀌어서 구부러지는 것을 의미한다. 예를 들어, 볼록한 곡면이 구부러지면서 오목한 곡면으로 변화될 때, 볼록한 곡면 및 오목한 곡면이 변곡된다고 할 수 있다.
상기 제 2 반사면(130)은 구면일 수 있다. 상기 제 2 반사면(130)은 상방으로 볼록할 수 있다. 즉, 상기 제 2 반사면(130)은 상기 제 1 굴절면(120)과 서로 다른 방향으로 볼록할 수 있다. 이때, 상기 제 2 반사면(130)의 곡률 반지름은 약 1㎜ 내지 약 30㎜일 수 있다.
상기 제 2 반사면(130)은 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 반사시킬 수 있다. 상기 제 2 반사면(130)은 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 전반사에 의해서 반사시킬 수 있다.
상기 제 2 반사면(130)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 제 2 반사면(130)은 상기 제 1 반사면(110)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 제 2 반사면(130)은 상기 제 1 굴절면(120)의 주위를 둘러쌀 수 있다.
또한, 상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)으로부터 상기 제 2 반사면(130) 및 상기 재입사면(140)이 만나는 부분(P3)까지 연장되는 제 3 직선(L3)이 정의될 수 있다. 상기 제 3 직선(L3) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도(θ3)는 약 30° 내지 약 45°일 수 있다.
상기 재입사면(140)은 상기 제 2 반사면(130)으로부터 연장된다. 상기 재입사면(140)은 상기 제 2 반사면(130)으로부터 절곡 또는 만곡되어 연장된다. 상기 재입사면(140)은 상기 제 2 반사면(130)으로부터 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 상기 재입사면(140)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)에 대해서 경사질 수 있다.
상기 제 1 굴절면(120)으로부터 출사되는 광의 일부는 상기 재입사면(140)을 통하여 입사될 수 있다. 이때, 상기 재입사면(140)을 통하여 입사되는 광은 굴절될 수 있다. 즉, 상기 재입사면(140)은 상기 제 1 굴절면(120)으로부터 상방으로 출사되는 광의 일부의 경로를 측방으로 변경시키는 굴절면일 수 있다.
상기 재입사면(140)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 재입사면(140)은 상기 제 1 반사면(110), 상기 제 1 굴절면(120) 및 상기 제 2 반사면(130)의 주위를 둘러쌀 수 있다.
또한, 상기 재입사면(140)으로부터 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 거리는 상방으로 갈수록 선형적으로 증가할 수 있다. 즉, 상기 재입사면(140)으로부터 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 거리는 상기 발광다이오드(20)로부터의 높이에 비례하여 증가할 수 있다.
상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)로부터 상기 재입사면(140)의 외곽(P4)으로 연장되는 제 4 직선(L4)이 정의될 수 있다. 이때, 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 및 상기 제 4 직선(L4) 사이의 각도(θ4)는 약 25° 내지 약 45°일 수 있다.
상기 오목부(200)는 상기 발광다이오드(20)에 대응한다. 또한, 상기 오목부(200)는 상기 함몰부(100)에 대향한다. 상기 오목부(200)는 상기 광속 제어 부재(10)의 하부에 형성된다. 즉, 상기 오목부(200)는 상기 광속 제어 부재(10)의 후면에 형성된다.
상기 오목부(200)에 상기 발광다이오드(20)가 배치된다. 더 자세하게, 상기 발광다이오드(20)의 일부 또는 전부는 상기 오목부(200) 내에 배치된다. 즉, 상기 발광다이오드(20)의 일부 또는 전부는 상기 광속 제어 부재(10) 내에 배치된다.
상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광은 상기 오목부(200)의 내부면을 통하여 입사될 수 있다. 이에 따라서, 상기 오목부(200)의 내부면은 광이 입사되는 입사면이다. 즉, 상기 광속 제어 부재(10)에는 상기 오목부(200)의 내부면을 통하여 거의 대부분의 광이 입사될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 광속 제어 부재(10)에는 상기 오목부(200)가 형성되지 않을 수 있다. 이때, 상기 발광다이오드(20)는 상기 광속 제어 부재(10)의 평평한 후면에 배치될 수 있다. 이때, 상기 후면이 전체적으로 입사면일 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)는 제 2 굴절면(210), 제 3 굴절면(220) 및 경사면(230)을 포함한다.
상기 제 2 굴절면(210)은 상기 재입사면(140)으로부터 연장된다. 상기 제 2 굴절면(210)은 상기 재입사면(140)으로부터 절곡 또는 만곡되어 연장된다. 상기 제 2 굴절면(210)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제 2 굴절면(210)은 상기 함몰부(100)의 외곽으로부터 연장된다. 더 자세하게, 상기 제 2 굴절면(210)은 상기 함몰부(100)의 외곽으로부터 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제 2 굴절면(210)은 상기 함몰부(100)의 주위를 따라서 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 2 굴절면(210)은 상기 함몰부(100)의 주위를 둘러싼다. 즉, 상기 제 2 굴절면(210)은 상기 제 1 반사면(110), 상기 제 1 굴절면(120), 상기 제 2 반사면(130) 및 상기 재입사면(140)의 주위를 둘러싼다.
상기 제 2 굴절면(210)은 구면일 수 있다. 상기 제 2 굴절면(210)의 곡률 반지름은 약 10㎜ 내지 약 50㎜일 수 있다. 상기 제 2 굴절면(210)은 상기 발광다이오드(20)로부터의 광을 출사할 수 있다. 또한, 상기 제 2 굴절면(210)은 상기 발광다이오드(20)로부터의 광을 굴절시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 굴절면(210)은 상기 제 1 반사면(110), 상기 제 2 반사면(130) 또는 상기 경사면(230)으로부터 반사되는 광을 굴절시켜 출사할 수 있다.
또한, 상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)으로부터 상기 제 2 굴절면(210)의 외곽으로 연장되는 제 5 직선(L5)이 정의될 수 있다. 즉, 상기 제 5 직선(L5)은 상기 발광다이오드(20)로부터 상기 제 2 굴절면(210) 및 상기 제 3 굴절면(220)이 만나는 부분(P5)까지 연장될 수 있다. 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 및 상기 제 5 직선(L5) 사이의 각도(θ5)는 약 35° 내지 약 85°일 수 있다.
상기 제 3 굴절면(220)은 상기 광속 제어 부재(10)의 측방에 형성된다. 상기 제 3 굴절면(220)은 상기 제 2 굴절면(210)으로부터 하방으로 연장된다. 즉, 상기 제 3 굴절면(220)은 상기 제 2 굴절면(210)으로부터 상기 구동 기판(30)을 향하여 연장된다.
상기 제 3 굴절면(220)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)과 같은 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제 3 굴절면(220)은 상기 경사면(230)과 만날 수 있다. 상기 제 3 굴절면(220)은 상기 발광다이오드(20)로부터의 광을 출사할 수 있다. 또한, 상기 제 3 굴절면(220)은 상기 발광다이오드(20)로부터의 광을 굴절시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 3 굴절면(220)은 상기 제 1 반사면(110), 상기 제 2 반사면(130) 또는 상기 경사면(230)으로부터 반사되는 광을 굴절시켜 출사할 수 있다.
상기 제 1 반사면(110)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)에 가장 가깝게 형성된다. 상기 제 1 굴절면(120)은 상기 제 1 반사면(110)보다 더 외곽에 배치되다. 상기 제 2 반사면(130)은 상기 제 1 굴절면(120)보다 더 외곽에 배치된다. 상기 재입사면(140)은 상기 제 2 반사면(130)보다 더 외곽에 배치된다. 또한, 상기 제 2 굴절면(210)은 상기 재입사면(140)보다 더 외곽에 배치된다. 상기 제 3 굴절면(220)은 상기 제 2 굴절면(210)보다 더 외곽에 배치된다.
상기 경사면(230)은 상기 광속 제어 부재(10)의 후면에 형성된다. 상기 경사면(230)은 상기 구동 기판(30)과 서로 대향된다. 상기 경사면(230)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)에 대해서 경사진다.
상기 경사면(230) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도(θ6)는 약 91° 내지 약 135°일 수 있다. 또한, 상기 경사면(230)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 측하방으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 경사면(230)은 상기 발광다이오드(20)로부터 멀어질수록 상기 구동 기판(30)에 더 가까워진다. 예를 들어, 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)에 수직한 수평면(231)이 정의되고, 상기 수평면(231)은 상기 제 2 반사면(130)과 만날 수 있다. 이때, 상기 수평면(231) 및 상기 경사면(230) 사이의 거리(S)는 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어질수록 점점 더 커질 수 있다.
상기 경사면(230)은 상기 광속 제어 부재(10)의 후면에 전체적으로 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 경사면(230)은 상기 광속 제어 부재(10)의 후면의 일부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 경사면(230)은 상기 광속 제어 부재(10)의 반경(D)의 1/4 내지 1/3부터 최외곽까지 형성될 수 있다.
상기 경사면(230)은 상기 제 1 반사면(110) 또는 상기 제 2 반사면(130)에 의해서 반사되는 광을 반사시킬 수 있다. 상기 경사면(230)에 의해서 반사되는 광은 상기 제 2 굴절면(210) 또는 상기 제 3 굴절면(220)을 통하여 출사될 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)는 투명하다. 상기 광속 제어 부재(10)의 굴절율은 약 1.4 내지 약 1.5일 수 있다. 상기 광속 제어 부재(10)는 플라스틱 또는 유리로 형성될 수 있다. 또한, 상기 광속 제어 부재(10)의 반경(D) 및 두께(T)의 비는 약 1:0.6 내지 약 1:1.5 일 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)는 접착부(300)에 의해서, 상기 구동 기판(30)에 접착될 수 있다. 또한, 상기 오목부(200) 내에는 충진부(21)가 채워진다. 상기 충진부(21)는 상기 오목부(200)의 내부면에 밀착될 수 있다. 또한, 상기 충진부(21)는 상기 접착부(300)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 발광다이오드(20)는 광을 발생시킨다. 상기 발광다이오드(20)는 점광원일 수 있다. 상기 발광다이오드(20)는 상기 구동 기판(30)에 전기적으로 연결된다. 상기 발광다이오드(20)는 상기 구동 기판(30)에 실장될 수 있다. 이에 따라서, 상기 발광다이오드(20)는 상기 구동 기판(30)으로부터 전기적인 신호를 인가받는다. 즉, 상기 발광다이오드(20)는 상기 구동 기판(30)에 의해서 구동되고, 이에 따라서, 광을 발생시킨다.
상기 구동 기판(30)은 상기 발광다이오드(20) 및 상기 광속 제어 부재(10)를 지지한다. 또한, 상기 구동 기판(30)은 상기 발광다이오드(20)에 전기적으로 연결된다. 상기 구동 기판(30)은 구동 기판(30)일 수 있다. 또한, 상기 구동 기판(30)은 리지드하거나, 플렉서블할 수 있다.
본 실시예에서는 하나의 구동 기판(30)에, 하나의 발광다이오드(20) 및 하나의 광속 제어 부재(10)가 배치되는 것으로 기재되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하나의 구동 기판(30)에 복수의 발광다이오드들(20)이 배치될 수 있다. 또한, 각각의 발광다이오드(20)에 대응하여 복수의 광속 제어 부재들(10)이 배치될 수 있다.
상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광의 대부분은 상기 제 1 반사면(110), 상기 제 2 반사면(130) 및/또는 상기 경사면(230)에 반사되어, 상기 제 2 굴절면(210) 또는 상기 제 3 굴절면(220)을 통하여 출사된다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발광다이오드(20)로부터의 광의 일부는 상기 제 2 반사면(130)에 반사된다. 또한, 상기 제 2 반사면(130)에 의해서 반사되는 광은 상기 경사면(230)에 의해서 다시 반사된다. 이와 같이 반사되는 광은 상기 제 2 굴절면(210) 또는 상기 제 3 굴절면(220)을 통하여 출사된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 굴절면(120)으로터 출사되는 광의 일부는 상기 재입사면(140)을 통하여, 상기 광속 제어 부재(10)에 다시 입사된다. 이와 같이 입사된 광은 상기 제 2 굴절면(210) 또는 상기 제 3 굴절면(220)을 통하여 출사된다.
이와 같이, 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광의 대부분은 상기 제 2 굴절면(210) 또는 상기 제 3 굴절면(230)을 통하여 출사될 수 있다. 이때, 상기 제 2 굴절면(210) 및 상기 제 3 굴절면(230)은 상기 광속 제어 부재(10)의 외곽에 배치된다. 이에 따라서, 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 측방으로 효과적으로 분산시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광속 제어 부재(10)는 향상된 휘도 균일성을 가질 수 있고, 면광원을 형성하는데 적합할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 6은 도 5에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 발광 장치를 참조한다. 즉, 앞선 실시예의 발광 장치에 대한 설명은 본 실시예의 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(50) 및 백라이트 유닛(40)을 포함한다. 상기 액정표시패널(50)은 영상을 디스플레이한다. 상기 액정표시패널(50)은 상세히 도시되지는 않았지만, 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor) 기판 및 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 박막 트랜지스터 기판은 다수의 게이트 라인이 형성되고, 상기 다수의 게이트 라인과 교차하는 다수의 데이터 라인이 형성되며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차영역에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다.
상기 액정표시패널(50)의 가장자리에는 상기 게이트 라인에 스캔신호를 공급하는 게이트 구동 PCB(gate driving printed circuit board)(51)와, 상기 데이터 라인에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 PCB(data driving printed circuit board)(52)가 구비된다.
상기 게이트 및 데이터 구동 PCB(51, 52)는 COF(Chip on film)에 의해 상기 액정표시패널(50)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 액정표시패널(50)을 지지하는 패널 가이드(54) 및 상기 액정표시패널(50)의 가장자리를 감싸며, 상기 패널 가이드(54)와 결합되는 탑 케이스(53)를 포함한다.
상기 백라이트 유닛(40)은 20인치 이상의 대형 액정표시장치에 구비되는 직하 방식으로 구성된다. 상기 백라이트 유닛(40)은 바텀 커버(41), 구동 기판(30), 복수의 발광다이오드들(20), 복수의 광속 제어 부재(10) 및 광학시트들(42)을 포함한다.
상기 바텀 커버(41)는 상면이 개구된 박스 형상을 가지며, 상기 구동 기판(30)을 수용한다. 또한, 상기 바텀 커버(41)는 상기 광학시트들(42) 및 상기 액정표시패널(50)을 지지한다.
상기 바텀 커버(41)는 금속 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 바텀 커버(41)는 금속 플레이트 등이 절곡 또는 만곡되어 형성될 수 있다. 즉, 절곡 또는 만곡되어 형성되는 공간에, 상기 구동 기판(30)이 수용된다.
상기 구동 기판(30)은 상기 바텀 커버(41) 내측에 배치된다. 상기 구동 기판(30)은 구동 기판(30)일 수 있다. 상기 구동 기판(30)은 상기 발광다이오드들(20)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 발광다이오드들(20)은 상기 구동 기판(30)에 실장될 수 있다.
상기 구동 기판(30)은 플레이트 형상을 가진다. 상기 구동 기판(30)은 상기 발광다이오드들(20)에 전기적으로 연결되며, 상기 발광다이오드들(20)에 구동신호를 공급한다.
상기 구동 기판(30)의 상면에는 상기 백라이트 유닛(40)의 성능을 향상시키기 위한 반사층이 코팅될 수 있다. 즉, 상기 반사층은 상기 발광다이오드들(20)로부터 출사되는 광을 상방으로 반사시킬 수 있다.
상기 발광다이오드들(20)은 상기 구동 기판(30)을 통하여 인가받는 전기적인 신호를 사용하여, 광을 발생시킨다. 즉, 상기 발광다이오드들(20)은 광을 발생시키는 광원이다. 더 자세하게, 각각의 발광다이오드(20)는 점광원이고, 각각의 발광다이오드(20)가 모여서 면광원을 형성한다. 여기서, 상기 발광다이오드들(20)은 발광다이오드(20) 칩을 포함하는 발광다이오드(20) 패키지이다.
상기 발광다이오드들(20)은 상기 구동 기판(30)에 실장된다. 상기 발광다이오드들(20)은 상기 구동 기판(30)상에 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
상기 발광다이오드들(20)은 백색 광을 출사할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 발광다이오드들(20)은 청색 광, 녹색 광 및 적색 광을 골고루 나누어서 출사할 수 있다.
상기 광속 제어 부재들(10)은 상기 발광다이오드들(20)을 각각 덮는다. 상기 발광다이오드(20)로부터의 광은 상기 광속 제어 부재(10)에 각각 입사된다. 입사된 광은 상기 광속 제어 부재(10)에 의해서 향상된 휘도 균일성을 가지고, 상방으로 출사된다. 상기 광속 제어 부재들(10)의 구성 및 특징은 앞선 실시예의 광속 제어 부재(10)와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 광학시트들(42)은 통과하는 광의 특성을 향상시킨다. 상기 광학시트들(42)은 예를 들어, 편광시트, 프리즘 시트 또는 확산시트 등을 들 수 있다.
앞선 실시예에서 설명한 바와 같이, 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 발광다이오드들(20)로부터 출사되는 광을 효과적으로 확신시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 백라이트 유닛(40)은 향상된 휘도 균일성을 가지는 광을 상기 액정패널에 출사한다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 향상된 휘도 균일성을 가지고, 향상된 화질을 구현할 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실험예
도 7에 도시된 바와 같이, 광속 제어 부재(10)가 구비되었다. 이때, 상기 광속 제어 부재(10)의 반경(D)은 약 8.05㎜이고, 두께(T)는 약 4.7㎜이고, θ1은 약 8°이고, θ2는 약 30.59°이고, θ3는 약 40.81°이고, θ4는 약 36.28°이고, θ5는 약 73.67°이고, θ6는 약 92.69이고, 오목부(200)의 내부면의 곡률 반경(D)은 약 0.925㎜이고, 제 1 굴절면(120)의 곡률 반경(D)은 약 2.774㎜이고, 제 2 반사면(130)의 곡률 반경(D)은 약 2.122㎜이고, 제 2 굴절면(210)의 곡률 반경(D)은 약 12.832㎜이고, 상기 제 3 굴절면(220)의 폭은 2.36㎜이었다.
이후, 상기 오목부(200)에 발광다이오드(20)가 배치되고, 상기 광속 제어 부재(10)로부터 출사되는 광의 지향각 휘도 분포가 도 8과 같이 측정되었다. 도 8에서, 굵은 선은 전체 휘도의 분포이고, 가는 선은 약 80%의 휘도의 분포를 표시한 것이다. 도 8과 같이, 상기 발광다이오드(20)로부터의 광의 대부분은 측상방으로 확산되는 것을 알 수 있었다.

Claims (20)

  1. 광이 입사되는 입사면; 및
    상기 입사면을 향하여 함몰되는 함몰부를 포함하고,
    상기 함몰부의 내부면은
    상기 함몰부의 내부면의 중심으로부터 연장되는 제 1 반사면; 및
    상기 제 1 반사면으로부터 절곡 또는 만곡되어 연장되는 제 1 굴절면을 포함하고,
    상기 함몰부의 내부면의 중심은 상기 입사면의 중심에 대응되는 광속 제어 부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 함몰부의 내부면은 상기 제 1 굴절면으로부터 절곡, 만곡 또는 변곡되어 연장되는 제 2 반사면을 더 포함하고,
    상기 제 1 반사면은 상기 함몰부의 내부면의 중심의 주위를 둘러싸고,
    상기 제 1 굴절면은 상기 제 1 반사면의 주위를 둘러싸고,
    상기 제 2 반사면은 상기 제 1 굴절면의 주위를 둘러싸는 광속 제어 부재.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 함몰부의 내부면은
    상기 제 2 반사면으로부터 절곡 또는 만곡되어 연장되는 재입사면을 더 포함하는 광속 제어 부재.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 입사면의 중심으로부터 상기 제 2 반사면 및 상기 재입사면이 만나는 부분까지 연장되는 직선 및 상기 입사면의 중심 및 상기 함몰부의 내부면의 중심을 통과하는 광축 사이의 각도는 30° 내지 45°인 광속 제어 부재.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 입사면의 중심으로부터 상기 함몰부의 외곽까지 연장되는 직선 및 상기 입사면의 중심 및 상기 함몰부의 내부면의 중심을 통과하는 광축 광축 사이의 각도는 25°내지 45°인 광속 제어 부재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 함몰부의 외곽으로부터 연장되는 제 2 굴절면을 더 포함하는 광속 제어 부재.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 입사면의 중심으로부터 상기 함몰부의 내부면 및 상기 제 2 굴절면이 만나는 부분까지 연장되는 직선 및 상기 입사면의 중심 및 상기 함몰부의 내부면의 중심을 통과하는 광축 사이의 각도는 25° 내지 45°이고,
    상기 입사면의 중심으로부터 상기 제 2 굴절면의 외곽까지 연장되는 직선 및 상기 입사면의 중심 및 상기 함몰부의 내부면의 중심을 통과하는 광축 사이의 각도는 35° 내지 85°인 광속 제어 부재.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 입사면의 중심 및 상기 함몰의 내부면의 중심을 통과하는 광축에 대해서 경사지는 경사면을 더 포함하는 광속 제어 부재.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 입사면의 중심 및 상기 함몰의 내부면의 중심을 통과하는 광축 및 상기 경사면 사이의 각도는 6° 내지 10°인 광속 제어 부재.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 굴절면으로부터 절곡 또는 만곡되어 연장되는 제 3 굴절면을 더 포함하는 광속 제어 부재.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 경사면 및 상기 제 3 굴절면은 서로 만나는 광속 제어 부재.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 함몰부의 내부면은 상기 제 1 굴절면을 통하여 출사되는 광의 일부가 입사되는 재입사면을 포함하는 광속 제어 부재.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 반사면을 통하여 반사되는 광을 반사시키는 경사면을 포함하고,
    상기 경사면은 상기 입사면의 중심 및 상기 함몰부의 내부면의 중심을 통과하는 광축에 대하여 경사지는 광속 제어 부재.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 입사면의 중심으로부터 상기 제 1 반사면 및 상기 제 1 굴절면이 만나는 부분까지 연장되는 직선 및 상기 입사면의 중심 및 상기 함몰의 내부면의 중심을 통과하는 광축 사이의 각도는 6°내지 10°인 광속 제어 부재.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 입사면의 중심으로부터 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 반사면이 만나는 부분까지 연장되는 직선 및 상기 입사면의 중심 및 상기 함몰의 내부면의 중심을 통과하는 광축 사이의 각도는 7° 내지 35°인 광속 제어 부재.
  16. 광이 입사되는 입사면;
    상기 입사면을 향하여 함몰되는 함몰부를 포함하고,
    상기 입사면을 통하여 입사되는 광을 반사시키는 반사면;
    상기 반사면에 의해서 반사되는 광을 반사시키는 경사면; 및
    상기 경사면에 의해서 반사되는 광을 출사하는 굴절면을 포함하고,
    상기 입사면의 중심 및 상기 함몰부의 내부면의 중심을 통과하는 광축과 직교하는 수평면이 정의되고,
    상기 수평면 및 상기 경사면 사이의 거리는 상기 광축으로부터 멀어질수록 점점 커지고,
    상기 수평면은 상기 반사면과 만나는 광속 제어 부재.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 경사면 및 상기 광축 사이의 각도는 91° 내지 135°인 광속 제어 부재.
  18. 광원;
    상기 광원으로부터의 광이 입사되는 광속 제어 부재; 및
    상기 광속 제어 부재로부터의 광이 입사되는 표시 패널을 포함하고,
    상기 광속 제어 부재는
    상기 광원을 향하여 함몰되는 함몰부를 포함하고,
    상기 함몰부의 내부면은
    상기 광원의 광축으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 제 1 반사면;
    상기 제 1 반사면으로부터 절곡 또는 만곡되어 상기 광축으로부터 멀어지는 제 1 굴절면; 및
    상기 제 1 굴절면으로부터 절곡, 만곡 또는 변곡되어 상기 광축으로부터 멀어지는 제 2 반사면을 포함하는 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 광원에 연결되는 구동 기판을 포함하고,
    상기 광속 제어 부재는 상기 구동 기판에 대향하는 후면을 포함하고,
    상기 후면은 상기 광원의 광축에 대해서 경사지는 경사면을 포함하는 표시 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 경사면 및 상기 광원의 광축과 직교하는 수평면 사이의 거리는 상기 광원의 광축으로부터 멀어질수록 점점 커지고,
    상기 수평면은 상기 제 1 반사면과 만나는 표시장치.
KR1020110117234A 2011-11-10 2011-11-10 광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치 KR101878851B1 (ko)

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