KR100701318B1 - 발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치 - Google Patents

발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100701318B1
KR100701318B1 KR1020040113927A KR20040113927A KR100701318B1 KR 100701318 B1 KR100701318 B1 KR 100701318B1 KR 1020040113927 A KR1020040113927 A KR 1020040113927A KR 20040113927 A KR20040113927 A KR 20040113927A KR 100701318 B1 KR100701318 B1 KR 100701318B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
light emitting
lens
emitting diode
emitting unit
Prior art date
Application number
KR1020040113927A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060074937A (ko
Inventor
김용석
박찬익
이명근
이상기
Original Assignee
럭스피아(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 럭스피아(주) filed Critical 럭스피아(주)
Priority to KR1020040113927A priority Critical patent/KR100701318B1/ko
Publication of KR20060074937A publication Critical patent/KR20060074937A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100701318B1 publication Critical patent/KR100701318B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/03—Function characteristic scattering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

휘도를 높일 수 있도록 된 구조의 발광유니트가 개시되어 있다.
이 개시된 발광 유니트는 베이스와; 베이스에 실장되는 것으로, 광을 조사하는 발광 다이오드와; 베이스 상에 설치되는 것으로, 원추홈 형상으로 인입 형성된 것으로 발광 다이오드에서 입사된 광을 굴절 투과시키는 제1굴절부와, 제1굴절부 주위에 소정 곡률로 형성된 것으로 입사광을 굴절 투과시키는 제2굴절부와, 제2굴절부 주위에 원통형상으로 형성되어 입사광을 투과시키는 투과부를 구비한 렌즈;를 포함하여, 발광다이오드에서 조사된 광이 제1, 제2굴절부 또는 투과부를 통하여 출사되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치{Light emitting unit and back light apparatus using the same}
도 1은 종래의 가장자리 발광형 백라이트 장치를 보인 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 유니트를 보인 개략적인 단면도.
도 3은 도 2의 부분 단면 분리 사시도.
도 4는 제1굴절부에서의 조명광의 광경로를 보인 도면.
도 5는 제1굴절부의 정각이 80°미만인 경우 조명광의 광경로를 보인 도면.
도 6은 제1굴절부의 정각이 120°초과한 경우 조명광의 광경로를 보인 도면.
도 7은 제2굴절부의 곡률반경이 3mm를 초과한 경우 조명광의 광경로를 보인 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발광 유니트에서 조명된 광의 지향각 분포를 보인 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치를 보인 개략적인 단면도.
도 10은 도 9의 백라이트 장치에서 조명된 광의 휘도 분포를 보인 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20...발광 유니트 21...발광 다이오드
31...베이스 35...보호부재
37...접착제 40...렌즈
41...제1굴절부 43...제2굴절부
45...투과부 61...반사판
63...확산판 65...프리즘시트
70...LCD 패널
본 발명은 발광 다이오드를 이용한 발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도를 높일 수 있도록 된 구조의 발광 유니트 및 이를 채용한 직하 발광형 백라이트 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 수광형 평판 디스플레이의 일종인 액정표시장치는 자체적인 발광 능력이 없으므로, 외부로부터 조사된 조명광을 선택적으로 투과시킴에 의하여 화상을 형성한다. 이를 위하여 액정표시장치의 배면에는 광을 조명하는 백라이트 장치가 설치된다.
백라이트 장치는 광원의 배치 형태에 따라서 직하발광형(direct light type)과, 가장자리 발광형(edge light type)으로 분류된다. 직하 발광형은 액정패널의 바로 아래에 설치된 램프가 광을 액정패널에 직접 조사하는 방식이다. 반면, 가장자리 발광형은 도광판(LGP: Light Guide Panel)의 가장자리 쪽에 설치된 램프가 광 을 조사하고, 이 조사된 광을 도광판을 통하여 액정패널에 전달하는 방식이다.
도 1은 종래의 가장자리 발광형 백라이트 장치를 보인 개략적인 단면도이다. 도면을 참조하면, 도광판(3)의 양측 가장자리에 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp, 이하 CCFL 이라 함)(1)가 설치된다. 그리고, 도광판(3)의 저면에는 CCFL(1)에서 입사된 광을 액정표시소자(이하, LCD라 함) 패널(10) 쪽으로 방출시키기 위한 반사판(9)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 CCFL(1)에서 조사된 광은 가장자리를 통하여 도광판(3)으로 입사된다. 이 입사된 광은 도광판(3)과 반사판(9)에 의하여 면광으로 변환되어, 도광판(3)의 상부면으로 출사된다.
상기 도광판(3)의 상부면에는 확산판(5)과, 광학 프리즘 시트(7)가 배치되어 있다. 따라서, 상기 도광판(3)의 상부면으로 출사된 광은 상기 확산판(5)에 의해 확산되고, 광학 프리즘 시트(7)에 의해 경로가 보정된 상태로 상기 LCD 패널(10) 쪽으로 진행하게 된다.
한편, 상기한 종래의 백라이트 장치는 CCFL(1)을 광원으로 채용함으로써, 고휘도, 고균일도의 강한 백색광을 얻을 수 있고, 대면적화 설계가 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 이 CCFL(1)은 방전 가스로서 수은을 사용하기 때문에 환경친화 문제로부터 자유로울 수 없다. 또한, 가장자리에서 조명된 광을 수직 방향으로 바꾸어주고, 조명광의 경로 보정을 위하여 도광판(3) 및 광학 프리즘 시트(7)를 사용하므로 부품수가 많이 들고, 이들 광학요소들이 점유하는 공간 확보가 필요하므로 백라이트 장치의 전체 두께를 줄이는데 한계가 있다는 단점이 있다. 그리고, 색재현율에 있어서 텔레비전 방송 규격 심의회(NTSC ;National Television System Committee)의 규격에 비하여 대략 74% 정도 수준으로 매우 낮다는 문제점이 있다.
한편, 상기한 CCFL을 대신하는 광원으로서, 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 이용한 발광 유니트가 새롭게 대두되고 있다. 이 발광 다이오드는 선광원인 CCFL과는 달리 점광원으로서, CCFL에 비하여 수명이 길고, 작동온도 범위가 넓고, 환경친화적이며, 색 재현율이 높다는 이점이 있다. 아울러, 구조에 따라 높은 휘도의 광을 조명할 수 있다는 이점이 있다.
하지만, 이와 같은 고휘도의 발광 유니트를 도광판의 가장자리에 배치하여 백라이트 장치를 구성하는 경우, LCD 패널의 큰 면적 전체에 대해 광을 조명함에 있어서 LCD 패널의 중앙 부분에 광선이 충분히 전달되지 못한다. 이에 따라 그 부분에 암부가 형성되는 문제점이 있다. 또한, 이러한 구조의 백라이트 장치는 도광판과 광학 프리즘 시트를 모두 채용하므로, CCFL을 광원으로 채용한 경우에 비하여 박형화하는데 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 휘도를 높임과 아울러 발광소자에서 수직으로 향하는 광선의 경로를 바꾸어 주어 휘선을 줄일 수 있도록 개선된 구조의 발광 유니트를 제공하는데 일 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기한 발광 유니트를 채용함으로써, 도광판을 배제하여 박형화 및 대화면 조명을 구현할 수 있도록 된 백라이트 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광 유니트는, 베이스와; 상기 베이스에 실장되는 것으로, 광을 조사하는 발광 다이오드와; 상기 베이스 상에 설치되는 것으로, 원추홈 형상으로 인입 형성된 것으로 상기 발광 다이오드에서 입사된 광을 굴절 투과시키는 제1굴절부와, 상기 제1굴절부 주위에 소정 곡률로 형성된 것으로 입사광을 굴절 투과시키는 제2굴절부와, 상기 제2굴절부 주위에 원통형상으로 형성되어 입사광을 투과시키는 투과부를 구비한 렌즈;를 포함하여, 상기 발광다이오드에서 조사된 광이 상기 제1, 제2굴절부 또는 투과부를 통하여 출사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 백라이트 장치는, 입사광을 반사시키는 반사판과; 상기한 발광 유니트를 상기 반사판 상에 복수개 구비하여, 광을 조명하는 광원과; 상기 광원 상에 배치되어, 상기 발광 유니트에서 조명된 광이 확산 투과되도록 하는 확산판과; 상기 확산판을 통하여 확산된 광을 굴절 투과시킴에 의하여, 진행경로를 변환하는 프리즘시트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 실시예에 따른 발광 유니트는 베이스(31)와, 이 베이스(31) 상에 실장된 발광 다이오드(21) 및, 상기 베이스(31) 상에 설치되는 것으로 상기 발광 다이오드(21)에서 조명된 광의 출사방향을 결정하는 렌즈(40)를 포함한다.
상기 발광 다이오드(21)는 점광원으로서, 상기 렌즈(40)와 마주하는 면에서 넓은 방사각도로 소정 파장의 광을 조명한다.
상기 렌즈(40)는 상기 발광 다이오드(21)에서 조명된 광 중 베이스(31) 상면에 대해 수직한 방향 또는 수직에 가까운 방향으로 조명되는 광을 측면으로 굴절시킬 수 있도록 된 구조를 가진다. 즉, 상기 렌즈(40)는 원추홈 형상으로 인입 형성된 구조를 가지는 것으로 입사광을 굴절 투과시키는 제1굴절부(41)와, 이 제1굴절부(41) 주위에 소정 곡률로 형성되는 것으로 입사광을 굴절 투과시키는 제2굴절부(43) 및 상기 제2굴절부(43) 주위에 원통형상으로 형성되어 입사광을 투과시키는 투과부(45)를 구비한다.
상기 제1굴절부(41)는 상기 발광 다이오드(21)의 중심 상부에 배치되며, 원추홈 형상으로 인입 형성된 구조를 가진다. 따라서, 상기 발광 다이오드(21)에서 상기 제1굴절부(41)의 제1굴절면(41a)에 입사된 광은 상기 제1굴절부(41)에서 입사각에 비하여 큰 출사각으로 퍼져 전체적으로 광이 넓게 균일한 간격으로 퍼지게 된다.
도 4를 참조하면서, 상기 제1굴절부(41)에 입사된 광의 입사 위치에 따른 광경로를 살펴보기로 한다. 도면에서는 편의상 제1굴절면(41a)에 입사된 광선 중 제1 내지 제3입사광(51a)(51b)(51c) 만을 나타내었다. 여기서, 상기 제1굴절부(41)의 중심(42)에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로, 제1입사광(51a), 제2입사광(51b), 제3입사광(51c) 순서로 배치된다.
도면을 참조하면, 제1 내지 제3입사광(51a)(51b)(51c) 각각의 상기 제1굴절 부(41)에서의 입사각을 u1, u2, u3, 굴절각을 u1', u 2', u3' 라 할 때, 입사각의 크기는 u1 < u2 < u3 순서로 커지며, 굴절각의 크기는 u1 ' < u2' < u3' 순서로 커진다. 이와 같이, 상기 제1굴절부(41)에 입사된 광의 굴절각이 중심(42)에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 갈수록 넓어짐에 따라 발산된 광의 분포는 중앙에 비하여 상대적으로 바깥쪽으로 분포하게 된다.
상기한 바와 같이 입사각에 비하여 큰 굴절각을 가지도록 하기 위하여, 상기 렌즈(40)의 d-라인 굴절률 nd1은 하기의 수학식 1을 만족하는 투명재질로 이루어진 것이 바람직하다.
Figure 112004062031246-pat00001
상기 렌즈(40)를 이루는 투명재질의 예로는 d-라인 굴절률이 1.54인 에폭시 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 아크릴 수지 등의 플라스틱 재질을 들 수 있다.
이와 같이 상기 제1굴절부(41)를 이용하여, 상기 렌즈(40) 중앙의 광 분포를 적게하는 이유는 본 실시예에 따른 발광 유니트(20)를 디스플레이 유니트에 적용시 일정 면적에 대해 전체적으로 일정한 휘도록 갖게 하기 위함이다.
즉, 디스플레이 유니트에 적용시, 발광 다이오드(21)에서 확산판까지의 광경로를 살펴볼 때 중앙에 가까운 광들에 비하여 바깥쪽의 광들의 거리가 더 멀므로, 상기 렌즈(40)와 같은 구성이 배제된 경우 휘도 불균일을 초래할 수 있다. 상기 렌 즈(40)를 채용하여 렌즈(40) 중앙의 광 분포를 적게하여 줌으로써, 일정한 휘도를 갖도록 할 수 있다.
이를 위하여, 상기 제1굴절부(41)의 원추홈의 정각 θ은 하기의 수학식 2를 만족하는 것이 바람직하다.
Figure 112004062031246-pat00002
원추홈의 정각 θ가 130°보다 작을 경우는 도 5에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(21)에서 조명된 광선 중 상기 제1굴절면(41a)으로 향하는 광선 51'이 굴절 투과하지 못하고 전반사되어 유효광으로 이용할 수 없게 되어, 광효율을 감소시키는 문제점을 초래하게 된다. 여기서, 전반사가 될 원추홈의 정각 조건은 정각 θ가 주변의 매질(예컨대 공기)의 굴절률과 렌즈(40)의 굴절률 차이에 따른 임계각 θc와의 관계에서 결정된다. 즉, 정각 θ를 130°보다 크게 함으로써 상기 제1굴절면(41a)에 대한 입사광의 입사각 u1, u2, u3를 임계각 θc 보다 작은 각도가 되도록 설정할 수 있으며, 이에 따라 제1굴절면(41a)에 대한 입사광이 전반사되지 않도록 할 수 있다. 상기 임계각 θc는 하기의 수학식 3으로 정의된다.
Figure 112004062031246-pat00003
여기서, n0는 렌즈(40) 외부 공기의 굴절률이고, n은 렌즈(40)의 굴절률이 다.
한편, 원추홈의 정각 θ가 160°보다 큰 경우는 도 6에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(21)에서 조명되어 상기 제1굴절면(41a)으로 향하는 광의 입사각 u1, u2, u3이 작아지게 되고, 이에 따라 굴절각 u1', u2', u 3'도 작아지게 되어 결과적으로 지향각이 좁아지게 된다. 이 경우, LCD 패널에 광을 조명하는 직하발광형 백라이트 유니트에 채용시 LCD 패널에서 휘선이 관찰될 수 있다는 문제점이 있다.
상기 제2굴절부(43)는 상기 발광 다이오드(21)에서 직접 입사된 광선 53을 측면으로 굴절 투과시키도록, 소정 곡률을 가지는 제2굴절면(43a)을 가진다. 여기서, 상기 제2굴절면(43a)은 1mm 내지 3mm의 곡률 반경을 가지는 구면인 것이 바람직하다. 여기서, 곡률 반경이 3mm 보다 큰 경우는 도 7에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(21)에서 조명되어 상기 제2굴절부(43)로 입사된 광이 상기 제2굴절면(43a)에서 큰 굴절각을 가지지 못한다. 따라서, LCD 패널에 광을 조명할 경우 조명 면적이 좁아지는 문제점이 발생한다.
한편, 굴절면(43a)의 곡률이 1mm 이내인 경우는 상기 굴절면(43a)의 충분한 크기 확보가 곤란하고, 상기 제1굴절부(41)와 투과부(45)의 정상적인 배치가 곤란하다는 문제점이 있다.
상기 투과부(45)는 곡률 구조를 가지지 않는 테이퍼 진 원통형 구조이다. 이와 같이, 투과부(45)를 평면으로 구성함으로써, 발광 다이오드(21)에서 큰 방사각으로 출사된 광선 55의 투과시 소망하는 지향각 예컨대 대략 50°내지 70°범위의 각도로 진행하도록 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 베이스(31) 상의 상기 발광 다이오드(21) 주변에 소정 높이로 형성된 컵부재(32)가 더 구비된 것이 바람직하다. 이 컵부재(32)는 상기 발광 다이오드(21)를 후술하는 보호부재(35)로 감싸기 위하여 구비된 것이다. 상기 컵부재(32)의 높이는 상기 투과부(45)로 진행하는 광의 경로를 방해하지 않는 높이로 형성되어야 한다. 만약 상기 투과부(45)로 향하는 광의 일부가 상기 컵부재(32)에 입사된 경우, 이 입사된 광은 상기 컵부재(32)에서 반사되어 소망하는 진행경로 이외의 경로로 향하게 되므로 성능 저하를 유발시킨다. 이를 감안하여, 상기 컵부재(32)의 높이는 상기 발광 다이오드(21)의 높이와 같거나 이 보다 다소 높게 형성된다. 보다 바람직하게는 대략 0.6 mm 이하 높이로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 컵부재(32)의 내부 공간에는 보호부재(35)가 더 구비된 것이 바람직하다. 상기 보호부재(35)는 입사광을 투과시키는 투명 재질로 이루어진 것으로 상기 발광 다이오드(21)와 상기 렌즈(40)를 보호한다.
상기 보호부재(35)는 상기 베이스(31) 상에 설치되는 것으로, 상기 발광 다이오드(21)와 상기 렌즈(40) 사이에 위치된다. 이 보호부재(35)를 상기 발광 다이오드(21) 상에 위치시킴으로써, 발광 다이오드(21)와 베이스(31)에 연결된 전선을 보호할 수 있다. 아울러, 상기 발광 다이오드(21)의 조명시 발생된 열이 상기 렌즈(40)에 직접 전달되는 것을 차단하여, 열에 의하여 상기 렌즈(40)가 황변되는 황변현상을 방지할 수 있다.
상기 보호부재(35)는 상기 렌즈(40)와 동일한 재질로 구성되거나, 상기 렌즈(40)에 비하여 상대적으로 낮은 굴절률을 가지는 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 렌즈(40)에 비하여 낮은 굴절률을 가지는 재질로 상기 보호부재(35)를 구성하는 경우, 상기 발광 다이오드(21)에서 조명된 광이 상기 보호부재(35)와 상기 렌즈(40) 사이의 경계면에서 전반사되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전반사는 굴절률이 높은 재질에서 낮은 재질로 임계각 보다 큰 각도로 입사될 때 일어나는 것이므로, 상기한 바와 같이 보호부재(35)를 상기 렌즈(40)의 굴절률에 비하여 낮은 굴절률의 재질로 구성한 경우 경계면에서 전반사되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 보호부재(35)는 하기의 수학식 4를 만족하는 재질 예컨대 d-라인 굴절률이 1.42인 실리콘 재질로 이루어진다. 여기서, nd2는 상기 보호부재의 d-라인 굴절률을 나타낸다.
Figure 112004062031246-pat00004
상기한 바와 같이 구성된 렌즈(40)는 사출 성형, 인젝션 몰딩, 트랜스퍼 몰딩 또는 다이아몬드 터닝 가공 등을 통하여 성형 가공 될 수 있다.
또한, 상기 베이스(31)에 대한 상기 렌즈(41)의 설치는 접착제(37)를 이용하여 수행될 수 있다. 여기서, 접착제(37)의 예로서 렌즈(41)의 매질과 동일한 에폭시 수지를 들 수 있다.
도 8은 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 발광 유니트에서 출사된 광의 광도분포를 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 대부분의 광선이 출사되는 지향각 범위는 대략 50°내지 70°이고, 중앙으로 출사되는 광선들은 최고 광도를 갖는 지향각의 광선들에 비해 대략 10% 정도의 광도 값을 가짐을 알 수 있다. 즉, 0°부근의 광도 값이 작아지고 측면으로 조명되는 광의 광도가 커짐을 알 수 있다. 따라서, 직하 발광형 백라이트장치에 채용시 휘선의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 지향각 분포를 가짐으로써, 적, 청, 녹색 파장에 대응되는 발광 다이오드 각각에 대해 렌즈를 구비한 발광 유니트를 마련하고, 이를 순차로 배열한 경우, 색합성 문제와 색재현율을 모두 만족 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 가장자리 발광형 백라이트 장치를 보인 개략적인 단면도이다. 도면을 참조하면, 반사판(61)과, 상기 반사판(61) 상에 구비된 것으로 광을 조명하는 광원과, 상기 광원 상에 배치된 확산판(63) 및, 조명광을 LCD 패널(70) 방향으로 굴절 투과시키는 프리즘시트(65)를 포함한다. 상기 반사판(61)은 상기 광원에서 조명되어 입사된 광을 상기 확산판(63) 쪽으로 반사시킨다.
상기 광원은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 발광 유니트(20)를 복수개 구비하는 것으로, 각 발광 유니트(20)는 대부분의 광을 지향각 50°내지 70°각도로 조명한다. 이 발광 유니트(20)의 구성 자체는 앞서 설명된 바와 같으므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 확산판(63)은 상기 발광 유니트(20)에서 조명된 광을 확산 투과시킨다. 상기 프리즘시트(65)는 상기 확산판(63)에 의해 확산 투과된 광을 굴절 투과시킴에 의해 LCD 패널(70) 쪽으로 향하도록 한다.
이와 같이 구성된 백라이트 장치는 직하 발광형으로 광원을 배치함으로써, 도광판(도 1의 3)의 사용을 배제하더라도, 일정한 휘도를 가지는 광을 상기 LCD 패널(70)에 조명할 수 있다.
도 10은 도 9의 LCD 패널(70)에서 소정 거리 이격된 위치에서 측정된 휘도를 나타낸 것이다. 도면을 참조하면, 중앙에서 +/- 40mm 영역 근방까지는 동일한 색을 띠고 있음을 알 수 있다. 따라서, 상기한 바와 같이 백라이트 장치를 구성한 경우, 균일한 휘도를 가지는 광을 조명함을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 발광 유니트는 원추형 홈 구조의 제1굴절부 및 소정 곡률을 가지는 제2굴절부를 포함하는 렌즈를 이용하여 발광 다이오드의 수직 상방향으로 조사되는 광의 경로를 바꾸어 줌으로써, 대략 50°내지 70° 범위의 지향각 분포를 가지는 광을 조명할 수 있다. 따라서, LCD 패널의 백라이트 장치의 광원으로 채용시, 발광 다이오드 설치 부분이 주변 보다 밝게 보이는 휘선을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 장치는 상기한 구조의 발광 유니트를 복수개 구비함으로써 LCD 패널의 하방에서 광을 조명할 수 있다. 따라서, 발광 유니트의 정렬 위치 및 개수에 따라 대형 디스플레이에도 적용 가능하다는 이점이 있다. 그리고, 도광판 및 광학 프리즘 시트의 사용 없이도 소망하는 휘도를 얻을 수 있으므로, 경박화가 가능하고, 제조 비용을 절감함과 아울러 생산 소요시간을 줄일 수 있 다는 이점이 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (15)

  1. 베이스와;
    상기 베이스에 실장되는 것으로, 광을 조사하는 발광 다이오드와;
    상기 베이스 상에 설치되는 것으로, 원추홈 형상으로 인입 형성된 것으로 상기 발광 다이오드에서 입사된 광을 굴절 투과시키는 제1굴절부와, 상기 제1굴절부 주위에 소정 곡률로 형성된 것으로 입사광을 굴절 투과시키는 제2굴절부와, 상기 제2굴절부 주위에 원통형상으로 형성되어 입사광을 투과시키는 투과부를 구비한 렌즈;를 포함하여,
    상기 발광다이오드에서 조사된 광이 상기 제1, 제2굴절부 또는 투과부를 통하여 출사되도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 유니트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 상의 상기 발광 다이오드 주변에 소정 높이로 형성된 컵부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 유니트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컵부재 내부에 채워지는 것으로, 상기 발광 다이오드와 상기 렌즈 사이에 위치되어 상기 발광 다이오드와 상기 렌즈를 보호하는 보호부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 유니트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호부재는 상기 렌즈의 굴절률에 비하여 상대적으로 낮은 굴절률을 가지는 투명한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 유니트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보호부재는 하기의 조건식 1을 만족하는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 유니트. 여기서, nd2는 상기 보호부재의 d-라인 굴절율을 나타낸다.
    <조건식 1>
    Figure 112004062031246-pat00005
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보호부재는 실리콘 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 유니트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1굴절부의 원추홈의 정각 θ는 하기의 조건식 2를 만족하여, 상기 발광 다이오드에서 입사된 광을 상기 제1굴절부의 중심에서 멀어지는 방향으로 굴절시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 발광 유니트.
    <조건식 2>
    Figure 112004062031246-pat00006
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2굴절부는 1mm 내지 3mm의 곡률 반경을 가지는 구면인 것을 특징으로 하는 발광 유니트.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈는 하기의 조건식 3을 만족하는 투명 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 유니트. 여기서, nd1은 상기 렌즈의 d-라인 굴절율을 나타낸다.
    <조건식 3>
    Figure 112004062031246-pat00007
  10. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈는 에폭시 수지 또는 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하 는 발광 유니트.
  11. 입사광을 반사시키는 반사판과;
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 발광 유니트를 상기 반사판 상에 복수개 구비하여, 광을 조명하는 광원과;
    상기 광원 상에 배치되어, 상기 발광 유니트에서 조명된 광이 확산되도록 하는 확산판과;
    상기 확산판을 통하여 확산된 광을 굴절 투과시킴에 의하여, 진행경로를 변환하는 프리즘시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1굴절부의 원추홈의 정각 θ는 130°내지 160°범위로 설정된 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2굴절부는 1 mm 내지 3 mm의 곡률 반경을 가지는 구면인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 렌즈는 하기의 조건식 4를 만족하는 투명 재질로 이루어진 것을 특징으 로 하는 백라이트 장치. 여기서, nd1은 상기 렌즈의 d-라인 굴절율을 나타낸다.
    <조건식 4>
    Figure 112004062031246-pat00008
  15. 제14항에 있어서,
    상기 렌즈는 에폭시 수지 또는 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
KR1020040113927A 2004-12-28 2004-12-28 발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치 KR100701318B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040113927A KR100701318B1 (ko) 2004-12-28 2004-12-28 발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040113927A KR100701318B1 (ko) 2004-12-28 2004-12-28 발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060074937A KR20060074937A (ko) 2006-07-03
KR100701318B1 true KR100701318B1 (ko) 2007-03-29

Family

ID=37167550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040113927A KR100701318B1 (ko) 2004-12-28 2004-12-28 발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100701318B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100974336B1 (ko) 2008-09-12 2010-08-05 주식회사 루멘스 발광 다이오드 패키지
KR101047439B1 (ko) * 2010-04-09 2011-07-08 엘지이노텍 주식회사 렌즈 및 렌즈를 포함하는 조명 유닛

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100729823B1 (ko) * 2005-09-05 2007-06-18 럭스피아(주) 발광 유니트
KR100760077B1 (ko) * 2006-02-06 2007-09-18 엘지전자 주식회사 백라이트 유닛
KR101221066B1 (ko) 2006-10-30 2013-02-12 삼성전자주식회사 측면 방출 렌즈와 이를 구비한 백라이트 유닛 및액정표시장치
KR100900400B1 (ko) 2007-09-18 2009-06-02 서울반도체 주식회사 비구면 렌즈를 갖는 발광소자 및 그것을 포함하는 백라이트유닛
KR100863035B1 (ko) * 2007-12-20 2008-10-13 우리이티아이 주식회사 발광소자 및 그 제조 방법
KR100896768B1 (ko) * 2008-10-21 2009-05-11 주식회사 트루와이드 엘이디 가로등
KR100926756B1 (ko) * 2009-03-05 2009-11-16 주식회사 트루와이드 엘이디 가로등
KR101030502B1 (ko) * 2009-06-25 2011-04-21 전자부품연구원 Ｌｅｄ 백라이트 유닛 및 이를 이용한 ｌｅｄ 조명기구
CN103244871B (zh) * 2013-04-28 2015-07-01 京东方科技集团股份有限公司 直下式背光模组、液晶显示装置
CN111897163A (zh) * 2020-08-20 2020-11-06 安徽芯瑞达科技股份有限公司 一种led搭配透镜实现超低od的背光模组装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100974336B1 (ko) 2008-09-12 2010-08-05 주식회사 루멘스 발광 다이오드 패키지
KR101047439B1 (ko) * 2010-04-09 2011-07-08 엘지이노텍 주식회사 렌즈 및 렌즈를 포함하는 조명 유닛

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060074937A (ko) 2006-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100644935B1 (ko) 평판형 발광 소자
KR100624408B1 (ko) 백라이트 유닛
US6979095B2 (en) Backlight unit
KR20060040502A (ko) 발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치
KR100990813B1 (ko) 조명 장치
KR101229874B1 (ko) 광학 렌즈와, 이를 갖는 광학 패키지, 백라이트 어셈블리및 표시장치
KR20190042718A (ko) 도광판, 면 광원 장치, 표시 장치 및 전자 기기
KR20070013469A (ko) 광학렌즈 및 광학 패키지와, 이를 갖는 백라이트 어셈블리및 표시장치
KR100790497B1 (ko) 직하형 백라이트 장치
KR100738251B1 (ko) 발광 유니트 및 이를 채용한 직하 발광형 백라이트 장치
KR20190053312A (ko) 도광 렌즈 및 이를 구비하는 직하형 백라이트 장치
JP4653326B2 (ja) 照明装置
KR100701318B1 (ko) 발광 유니트 및 이를 채용한 백라이트 장치
JP2011014831A (ja) 発光装置、面光源および液晶ディスプレイ装置
JP6316494B1 (ja) 面光源装置および表示装置
KR20080061287A (ko) 면 형상 광원 장치, 표시 장치 및 면 형상 조명 방법
JP2011009052A (ja) 面光源および液晶ディスプレイ装置
KR20190021522A (ko) 도광체 및 이를 구비하는 백라이트 장치
US10649135B2 (en) Display apparatus
KR101907064B1 (ko) 광학렌즈
KR20090098328A (ko) 발광 다이오드 조명 장치 및 이를 갖는 액정 표시 장치
KR100854619B1 (ko) 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치
KR101779930B1 (ko) 도광판 및 이를 구비하는 면 광원 장치
KR100634554B1 (ko) 백라이트 유닛
US7832915B2 (en) Surface light source device and image display unit

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130322

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140307

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150306

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160316

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170307

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180322

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200304

Year of fee payment: 14