KR20130113242A - 광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치가 개시된다. 광속 제어 부재는 광이 입사되는 입사면; 상기 입사면으로부터의 광이 출사되는 굴절면; 및 상기 입사면으로부터 상기 굴절면으로 연장되는 후면을 포함하고, 상기 입사면의 중심으로부터 상기 굴절면의 중심으로 연장되는 중심축이 정의되고, 상기 굴절면은 상기 후면으로부터 연장되고, 상기 후면으로부터 멀어질수록 상기 중심축으로부터의 거리가 점점 커지는 제 1 굴절면을 포함한다.

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 광속 제어 부재 및 표시장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 광속 제어 부재는 광이 입사되는 입사면; 상기 입사면으로부터의 광이 출사되는 굴절면; 및 상기 입사면으로부터 상기 굴절면으로 연장되는 후면을 포함하고, 상기 입사면의 중심으로부터 상기 굴절면의 중심으로 연장되는 중심축이 정의되고, 상기 굴절면은 상기 후면으로부터 연장되고, 상기 후면으로부터 멀어질수록 상기 중심축으로부터의 거리가 점점 커지는 제 1 굴절면을 포함한다.
일 실시예에 따른 표시장치는 구동기판; 상기 구동기판에 연결되는 광원; 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 광속 제어 부재; 및 상기 광속 제어 부재로부터의 광이 입사되는 표시 패널을 포함하고, 상기 광속 제어 부재는 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 입사면; 및 상기 입사면으로부터의 광이 출사되는 굴절면을 포함하고, 상기 굴절면은 상기 구동기판으로부터 멀어질수록 상기 광원의 광축으로부터의 거리가 점점 커지는 제 1 굴절면을 포함한다.
일 실시예에 따른 발광장치의 제조방법은 상면에 광원이 구비되는 구동기판을 제공하는 단계; 상기 광원에 대응되는 성형 홈을 포함하는 몰드를 제공하는 단계; 및 상기 성형 홈 내에, 상기 구동기판 및 상기 광원에 직접 광속 제어 부재를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 성형 홈의 입구는 상기 광원에 대향되고, 상기 성형 홈의 입구의 직경은 상기 성형 홈의 내경보다 더 작다.
실시예에 따른 광속 제어 부재는 상기 후면으로부터 멀어질수록 상기 중심축으로부터의 거리가 점점 더 커지는 제 1 굴절면을 포함한다. 상기 제 1 굴절면은 상기 구동기판에 대하여 언더 컷 구조를 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 광원으로부터의 광은 상기 제 1 굴절면으로부터 측방 또는 측상방으로 효과적으로 출사될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광속 제어 부재 및 표시장치는 향상된 휘도 균일도 및 휘도를 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 발광 장치의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 광속 제어 부재를 형성하는 과정을 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 발광 장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 발광 장치의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 3 및 도 4는 광속 제어 부재를 형성하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 발광 장치는 광속 제어 부재(10), 광원, 예를 들어, 발광다이오드(20) 및 구동 기판(30)을 포함한다.
상기 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)는 입사면(210), 굴절면(110, 120, 130) 및 후면(220)을 포함한다.
상기 입사면(210)은 상기 발광다이오드(20)로부터 광이 입사되는 면이다. 상기 입사면(210)은 상기 광원에 대향하는 면이다. 상기 입사면(210)은 상기 광원과 직접 접촉될 수 있다. 더 자세하게, 상기 입사면(210)은 상기 광원에 직접 밀착되는 면일 수 있다. 특히, 상기 광속 제어 부재(10)에는 오목부(200)가 형성될 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 하부에 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.
이때, 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광은 상기 오목부(200)의 내부면을 통하여 입사될 수 있다. 이에 따라서, 상기 오목부(200)의 내부면은 광이 입사되는 입사면(210)일 수 있다. 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 후면(220)에 배치될 수 있다. 이때, 상기 후면(220)이 일부가 입사면(210)일 수 있다.
또한, 상기 광속 제어 부재(10)에는 함몰부(100)가 형성된다. 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. 더 자세하게, 상기 함몰부(100)는 상기 발광다이오드(20)을 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)에 배치된다. 즉, 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.
또한, 상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)은 상기 함몰부(100)의 내부면(110)의 중심(101) 및 상기 오목부(200)의 내부면의 중심(201)을 통과할 수 있다.
상기 굴절면(110, 120, 130)은 상기 입사면(210)으로부터의 광을 출사시킨다. 또한, 상기 굴절면(110, 120, 130)은 상기 광속 제어 부재(10)에 입사되는 광을 굴절시킨다. 상기 굴절면(110, 120, 130)은 전체적으로 곡면으로 형성될 수 있다. 상기 굴절면(110, 120, 130)은 제 1 굴절면(110), 제 2 굴절면(120) 및 리세스면(130)을 포함한다.
상기 제 1 굴절면(110)은 상기 후면(220)으로 연장된다. 상기 제 1 굴절면(110)은 상기 후면(220)으로부터 절곡되어, 측상방으로 연장될 수 있다. 또한, 상기 제 1 굴절면(110)은 상기 구동 기판(30)의 상면으로부터 측상방으로 연장될 수 있다.
즉, 상기 제 1 굴절면(110)은 상기 후면(220)으로부터 상기 제 2 굴절면(120)으로 연장된다. 상기 후면(220)은 상기 구동 기판(30)에 대향한다. 상기 후면(220)은 상기 오목부(200)의 내부면으로부터 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)로부터 멀어지는 방향으로 연장된다.
상기 제 1 굴절면(110)은 곡면일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 굴절면(110)은 구면 또는 비구면일 수 있다. 상기 제 1 굴절면(110)은 상기 발광다이오드(20)로부터의 광을 출사할 수 있다. 또한, 상기 제 1 굴절면(110)은 상기 리세스면(130)에 의해서 반사되는 광을 굴절시킬 수 있다.
상기 제 1 굴절면(110)은 상기 후면(220)으로부터 측상방으로 연장된다. 즉, 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)로부터 상기 제 1 굴절면(110)까지의 거리는 상기 후면(220)으로부터 멀어질수록 점점 커질 수 있다. 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)로부터 상기 제 1 굴절면(110)까지의 거리는 상기 구동 기판(30)으로부터 멀어질수록 점점 커질 수 있다. 즉, 상기 제 1 굴절면(110)은 상기 구동 기판(30)의 상면을 기준으로 언더 컷 구조를 가질 수 있다.
상기 제 2 굴절면(120)은 상기 함몰부(100)의 외곽으로부터 측하방으로 연장된다. 또한, 상기 제 2 굴절면(120)은 상기 제 1 굴절면(110)으로부터 만곡되어 상기 리세스면(130)의 외곽으로 연장된다. 이때, 상기 제 2 굴절면(120) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 거리는 상기 후면(220)으로부터 멀어질수록 점점 작아질 수 있다. 즉, 상기 제 2 굴절면(120)은 상기 제 1 굴절면(110)으로부터 멀어질수록 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)에 가까워질 수 있다.
상기 제 2 굴절면(120)은 구면 또는 비구면일 수 있다. 상기 제 2 굴절면(120)은 상기 리세스면(130)에 의해서 반사되는 광을 굴절시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 굴절면(120)은 상기 리세스면(130)에 의해서 반사되는 광을 측방, 측상방 또는 측하방으로 굴절시킬 수 있다.
상기 제 2 굴절면(120)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 제 2 굴절면(120)은 상기 리세스면(130)의 주위를 둘러쌀 수 있다.
상기 리세스면(130)은 상기 함몰부(100)의 내부면이다. 상기 리세스면(130)은 상기 리세스면(130)은 상기 발광다이오드(20)로부터의 광을 측방, 측상방 또는 측하방으로 반사시킬 수 있다.
상기 리세스면(130)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 연장된다. 더 자세하게, 상기 리세스면(130)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 방향으로 연장된다. 이때, 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 방향은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)과 직교하거나 경사지는 외곽 방향을 의미할 수 있다. 더 자세하게, 상기 리세스면(130)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 측상방으로 연장된다. 상기 리세스면(130)은 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 외곽으로 연장된다. 여기에서 "광축"이란, 점광원으로부터 입체적인 출사 광속(luminous flux)의 중심에서의 광의 진행 방향을 말한다.
또한, 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)은 상기 입사면(210)의 중심(201) 및 상기 굴절면(110, 120, 130)의 중심(101)을 통과할 수 있다. 즉, 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)은 상기 광속 제어 부재(10)의 광축과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)은 상기 광속 제어 부재(10)의 중심축과 실질적으로 일치할 수 있다. 여기서, 상기 중심축은 상기 입사면(210)의 중심(201) 및 상기 굴절면(110, 120, 130)의 중심(101)을 통과하는 직선일 수 있다.
상기 리세스면(130) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 거리는 상기 발광다이오드(20)로부터 멀어질수록 점점 커질 수 있다. 더 자세하게, 상기 리세스면(130) 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 거리는 상기 발광다이오드(20)로부터 멀어짐에 따라서, 비례적으로 커질 수 있다.
상기 리세스면(130)은 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 반사시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 리세스면(130)은 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 전반사시킬 수 있다. 이에 따라서, 상기 리세스면(130)은 상기 광속 제어 부재(10)의 중앙 부분에 과도하게 광이 집중되어 형성되는 핫 스팟(hot spot)이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 리세스면(130)은 상기 발광다이오드(20)로부터의 광은 상기 제 2 굴절면(120) 또는 상기 제 1 굴절면(110)으로 반사시킬 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 후면(220)은 상기 입사면(210)으로부터 연장된다. 상기 후면(220)은 상기 구동 기판(30)의 상면과 대향된다. 상기 후면(220)은 상기 구동 기판(30)의 상면과 직접 접촉될 수 있다. 상기 후면(220)은 상기 구동 기판(30)의 상면과 직접 대향될 수 있다.
상기 후면(220)은 평면일 수 있다. 또한, 상기 후면(220)은 상기 입사면(210)의 주위를 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 후면(220)은 상기 발광다이오드(20)의 주위를 따라서 연장될 수 있다.
상기 제 2 굴절면(120) 및 상기 제 1 굴절면(110)은 상기 광속 제어 부재(10)의 측방에 형성된다.
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 투명한 수지로 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 광속 제어 부재(10)는 열 가소성 수지를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 광속 제어 부재(10)는 실리콘계 수지를 포함할 수 있다. 상기 광속 제어 부재(10)로 사용되는 물질의 예로서는 폴리디메틸실록산(poly(dimethylsiloxane);PDMS) 등을 들 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)는 높은 탄성을 가질 수 있다. 상기 광속 제어 부재(10)의 영률(young's modulus)는 약 100kPa 내지 약 1000kPa일 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)는 또한, 상기 광속 제어 부재(10)의 반경(D1) 및 두께(T1)의 비는 약 0.8:1 내지 약 1:0.8일 수 있다. 또한, 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)로부터 상기 후면(220) 및 상기 제 1 굴절면(110)이 만나는 부분까지의 거리(D2)는 전체 반경(D1)의 약 0.5배 내지 약 0.9배일 수 있다. 더 자세하게, 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)로부터 상기 후면(220) 및 상기 제 1 굴절면(110)이 만나는 부분까지의 거리(D2)는 전체 반경(D1)의 약 0.7배 내지 약 0.9배일 수 있다. 또한, 상기 구동 기판(30)의 상면으로부터 상기 제 1 굴절면(110) 및 상기 제 2 굴절면(120)이 만나는 부분까지의 높이(T2)는 상기 전체 두께(T1)의 약 0.1배 내지 약 0.5배일 수 있다. 더 자세하게, 상기 구동 기판(30)의 상면으로부터 상기 제 1 굴절면(110) 및 상기 제 2 굴절면(120)이 만나는 부분까지의 높이(T2)는 상기 전체 두께(T1)의 약 0.3배 내지 약 0.4배일 수 있다. 또한, 상기 함몰부(10)의 반경(D3)는 전체 반경(D1)의 약 0.1배 내지 약 0.5배일 수 있다.
또한, 상기 입사면(210)의 중심(201)으로부터 상기 제 1 굴절면(110) 및 상기 제 2 굴절면(120)이 만나는 부분까지 연장되는 제 1 직선이 정의될 때, 상기 제 1 직선 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도(θ1)는 약 30° 내지 약 85°일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 직선 및 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도(θ1)는 약 45° 내지 약 70°일 수 있다.
또한, 상기 입사면(210)의 중심(201)으로부터 상기 제 2 굴절면(120) 및 상기 리세스면(130)이 만나는 부분까지 연장되는 제 2 직선이 정의될 수 있다. 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA) 및 상기 제 2 직선 사이의 각도(θ2)는 약 5° 내지 약 25°일 수 있다.
또한, 상기 제 1 굴절면(110) 및 상기 구동 기판(30)의 상면 사이의 각도(θ3)는 약 5° 내지 약 70°일 수 있다. 또한, 상기 제 1 굴절면(110) 및 상기 후면(220) 사이의 각도(θ4)는 약 110° 내지 약 175°일 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)는 상기 구동 기판(30)에 직접 형성될 수 있다. 또한, 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 발광다이오드(20)에 직접 형성될 수 있다. 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 구동 기판(30) 및 상기 발광다이오드(20)에 직접 접촉될 수 있다. 더 자세하게, 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 구동 기판(30) 및 상기 발광다이오드(20)에 직접 밀착될 수 있다.
상기 광속 제어 부재(10)는 다음과 같이 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 발광다이오드(20)가 실장된 구동 기판(30) 상에 수지 조성물(11)이 배치된다. 상기 수지 조성물(11)은 열 경화성 수지, 열 가소성 수지 또는 광 경화성 수지를 포함할 수 있다.
이후, 상기 구동 기판(30) 상에 몰드(12)가 배치된다. 상기 몰드(12)는 상기 발광다이오드(20)를 덮도록 배치된다. 이에 따라서, 상기 수지 조성물(11)은 상기 몰드(12)의 성형 홈(13) 내에 배치된다.
상기 몰드(12)의 성형 홈(13)은 실질적으로 앞서 설명한 광속 제어 부재(10)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 성형 홈(13)의 내경은 입구(14)로부터 바닥으로 갈수록 점점 커지다가 작아질 수 있다. 즉, 상기 성형 홈(13)의 입구는 상기 성형 홈(13)의 내부보다 더 작은 직경을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 성형 홈(13) 내의 수지 조성물(11)은 열 및/또는 광에 의해서 경화되거나, 냉각될 수 있다. 이에 따라서, 상기 성형 홈(13) 내에 광속 제어 부재(10)가 형성된다.
이에 따라서, 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 구동 기판(30)의 상면 및 상기 발광다이오드(20)에 직접 형성될 수 있다. 즉, 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 구동 기판(30)의 상면 및 상기 발광다이오드(20)에 직접 밀착되어 형성될 수 있다.
이후, 상기 몰드(12)는 상기 광속 제어 부재(10)로부터 이탈된다. 이때, 상기 광속 제어 부재(10)가 충분한 탄성을 가지기 때문에, 상기 성형 홈(13)의 입구(14)가 상기 성형 홈(13)의 내부보다 더 작더라도, 상기 몰드(12)는 용이하게 이탈될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 몰드(12)가 높은 탄성을 가지는 경우, 상기 몰드(12)는 용이하게 이탈될 수 있다.
예를 들어, 상기 몰드(12) 및 상기 광속 제어 부재(10)의 영률은 약 100kPa 내지 약 1000kPa일 수 있다.
이와 같이, 상기 광속 제어 부재(10) 또는 상기 몰드(12)의 탄성이 적절하게 조절되어, 상기 구동 기판(30)에 상기 광속 제어 부재(10)가 용이하게 형성될 수 있다. 특히, 상기 제 1 굴절면(110)은 언더 컷 구조로 용이하게 형성될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 광속 제어 부재(10)는 접착부에 의해서, 상기 구동 기판(30)에 접착될 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 인쇄회로기판일 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 부재(10)들(10)이 배치될 수 있다.
상기 리세스면(130)에 의해서 반사되는 광은 상기 제 2 굴절면(120) 또는 상기 제 1 굴절면(110)에 의해서 선택적으로 굴절될 수 있다. 특히, 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 리세스면(130)에서의 반사각을 기반으로하여, 원하는 각도로 굴절시킬 수 있다.
특히, 상기 제 1 굴절면(110)은 언더 컷 구조, 즉, 상기 후면(220)으로부터 멀어질수록 상기 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 멀어지는 구조를 가진다. 이에 따라서, 상기 제 1 굴절면(110)은 상기 입사면(210)을 통하여 직접 입사되는 광을 효과적으로 측방 또는 측 상방으로 굴절시킬 수 있다. 또한, 상기 제 1 굴절면(110)은 상기 리세스면(130) 및 상기 제 2 굴절면(120)에 의해서 반사되는 광도 효과적으로 측방 또는 측 상방으로 반사시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 광속 제어 부재(10)는 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 광을 효율적으로 측방으로 확산시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광 장치는 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 부재(10)들(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 부재(10)들(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(D1)은 약 8㎜이고, 두께(T1)는 약 2㎜이고, 발광다이오드(20)의 광축(OA)으로부터 후면(220)의 외곽까지의 거리(D2)는 약 7㎜이고, 구동기판(30)의 상면으로부터 제 1 굴절면(110) 및 제 2 굴절면(120)이 만나는 부분까지의 거리(T2)는 약 0.7㎜이었다. 또한, 제 1 직선 및 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도(θ1)는 약 60°이고, 제 2 직선 및 발광다이오드(20)의 광축(OA) 사이의 각도(θ2)는 약 45°이었다. 또한, 구동 기판(30)의 상면 및 제 1 굴절면(110) 사이의 각도(θ3)는 약 40°이었다. 발광다이오드(20)로부터 상기 광속 제어 부재(10)로부터 출사되는 광의 휘도 분포가 도 8과 같이 측정되었다. 도 8에서, 굵은 선은 X축 방향의 강도를 도시한 것이고, 가는 선은 Y축 방향의 강도를 나타낸 것이다. 도 8과 같이, 상기 발광다이오드(20)로부터의 광이 상기 광속 제어 부재(10)에 의해서 효과적으로 확산된다는 것을 알 수 있었다.

Claims (14)

  1. 광이 입사되는 입사면;
    상기 입사면으로부터의 광이 출사되는 굴절면; 및
    상기 입사면으로부터 상기 굴절면으로 연장되는 후면을 포함하고,
    상기 입사면의 중심으로부터 상기 굴절면의 중심으로 연장되는 중심축이 정의되고,
    상기 굴절면은
    상기 후면으로부터 연장되고, 상기 후면으로부터 멀어질수록 상기 중심축으로부터의 거리가 점점 커지는 제 1 굴절면을 포함하는 광속 제어 부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 굴절면은
    상기 제 1 굴절면으로부터 만곡되어 연장되고, 상기 후면으로부터 멀어질수록 상기 중심축으로부터의 거리가 점점 커지는 제 2 굴절면을 포함하는 광속 제어 부재.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 굴절면에는 상기 입사면에 대향하는 리세스면이 형성되고,
    상기 제 2 굴절면은 상기 제 1 굴절면으로부터 상기 리세스면의 외곽까지 연장되는 광속 제어 부재.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 입사면의 중심으로부터 상기 제 1 굴절면 및 상기 제 2 굴절면이 만나는 부분까지 연장되는 직선이 정의되고,
    상기 중심축 및 상기 직선 사이의 각도는 30° 내지 85°인 광속 제어 부재.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 굴절면 및 상기 후면 사이의 각도는 110° 내지 175°인 광속 제어 부재.
  6. 제 1 항에 있어서, 실리콘계 수지를 포함하는 광속 제어 부재.
  7. 구동기판;
    상기 구동기판에 연결되는 광원;
    상기 광원으로부터의 광이 입사되는 광속 제어 부재; 및
    상기 광속 제어 부재로부터의 광이 입사되는 표시 패널을 포함하고,
    상기 광속 제어 부재는
    상기 광원으로부터의 광이 입사되는 입사면; 및
    상기 입사면으로부터의 광이 출사되는 굴절면을 포함하고,
    상기 굴절면은
    상기 구동기판으로부터 멀어질수록 상기 광원의 광축으로부터의 거리가 점점 커지는 제 1 굴절면을 포함하는 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광속 제어 부재는
    상기 입사면으로부터 연장되고, 상기 구동기판에 대향하는 후면을 더 포함하고,
    상기 제 1 굴절면은 상기 후면으로부터 연장되는 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 굴절면은 상기 후면으로부터 멀어질수록 상기 광원의 광축으로부터의 거리가 점점 커지는 표시장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 광속 제어 부재는 상기 광원 및 상기 구동기판에 직접 밀착되는 표시장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 굴절면은
    상기 구동기판으로부터 멀어질수록 상기 광원의 광축으로부터의 거리가 점점 작아지는 제 2 굴절면을 더 포함하는 표시장치.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 광속 제어 부재는 상기 광원을 수용하는 수용홈을 포함하고,
    상기 입사면은 상기 수용홈의 내부면을 포함하는 표시장치.
  13. 상면에 광원이 구비되는 구동기판을 제공하는 단계;
    상기 광원에 대응되는 성형 홈을 포함하는 몰드를 제공하는 단계; 및
    상기 성형 홈 내에, 상기 구동기판 및 상기 광원에 직접 광속 제어 부재를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 성형 홈의 입구는 상기 광원에 대향되고,
    상기 성형 홈의 입구의 직경은 상기 성형 홈의 내경보다 더 작은 발광 장치의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 성형 홈 내에 수지 조성물을 배치시키는 단계; 및
    상기 수지 조성물이 상기 광원 및 상기 구동기판에 직접 접촉된 상태에서, 상기 수지 조성물을 경화시키는 단계를 더 포함하는 발광 장치의 제조방법.
KR1020120035669A 2012-04-05 2012-04-05 광속 제어 부재 및 이를 포함하는 표시장치 KR101417258B1 (ko)

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