KR101751999B1 - Liquid crystal display device using light diffusion lens - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치는 직사각형의 발광면을 가지는 LED 패키지; 상기 LED 패키지가 실장되는 PCB; 및 상기 LED 패키지를 덮도록 상기 PCB에 접착된 광확산 렌즈를 구비하며, 상기 광확산 렌즈는 외부면과 내부면이 형성된 투명재질로 이루어지고, 상기 내부면은 상기 외부면 쪽으로 오목한 타원형 단면을 포함하며, 상기 외부면은 상기 내부면 쪽으로 오목하고 상기 LED 패키지의 발광면의 정중앙과 대향하는 정중앙부, 상기 정중앙부의 주변에 형성된 전반사부, 상기 전반사부의 아래로 이어지는 측면부를 포함하고, 상기 광확산 렌즈의 두께는 상기 외부면의 정중앙에서 가장 얇으며, 상기 내부면과 상기 PCB 사이의 공간은 공기로 채워지고, 상기 정중앙부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 그대로 통과시키며, 상기 전반사부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 전반사시키고, 상기 측면부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 입사각에 따라 굴절시켜 확산시키는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a liquid crystal display device using a light diffusion lens. A liquid crystal display device using the light diffusion lens of the present invention comprises: an LED package having a rectangular light emitting surface; A PCB on which the LED package is mounted; And a light diffusion lens attached to the PCB to cover the LED package, wherein the light diffusion lens is made of a transparent material having an outer surface and an inner surface, and the inner surface has an elliptical cross section concave toward the outer surface Wherein the outer surface includes a central portion recessed toward the inner surface and facing the center of the light emitting surface of the LED package, a light emitting portion formed around the central portion, and a side portion extending downward from the light emitting portion, The thickness of the lens is the thinnest in the center of the outer surface, the space between the inner surface and the PCB is filled with air, and the central portion passes light incident through the inner surface as it is, And the side portion reflects light incident through the inner surface by refraction in accordance with an incident angle, Characterized in that for spreading.

Description

광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING LIGHT DIFFUSION LENS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a liquid crystal display device using a light diffusing lens,

본 발명은 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a liquid crystal display device using a light diffusion lens.

액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 광범위하게 이용되고 있다. 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다. BACKGROUND ART [0002] Liquid crystal display devices are becoming increasingly widespread due to features such as light weight, thinness, and low power consumption driving. BACKGROUND ART Liquid crystal display devices are widely used as portable computers such as notebook PCs, office automation devices, audio / video devices, indoor and outdoor advertisement display devices, and the like. The liquid crystal display controls an electric field applied to the liquid crystal layer to modulate light incident from the backlight unit to display an image.

액정표시장치는 비디오 데이터를 표시하는 액정표시패널과, 이 액정표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 포함한다. 액정표시패널과 백라이트 유닛은 적층된 상태로 조립되어 액정모듈로 구현된다. 액정모듈은 액정표시패널과 백라이트 유닛을 고정하기 위한 가이드/케이스 부재와, 액정표시패널의 구동회로 보드를 더 포함한다. The liquid crystal display includes a liquid crystal display panel for displaying video data and a backlight unit for irradiating the liquid crystal display panel with light. The liquid crystal display panel and the backlight unit are assembled in a stacked state, and are implemented as a liquid crystal module. The liquid crystal module further includes a guide / case member for fixing the liquid crystal display panel and the backlight unit, and a driving circuit board of the liquid crystal display panel.

백라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 대별된다. 직하형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 가지며, 에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면에 대향되도록 광원이 배치되고 액정표시패널과 도광판 사이에 다수의 광학시트들이 배치되는 구조를 가진다.The backlight unit is roughly divided into a direct type and an edge type. The direct-type backlight unit has a structure in which a plurality of light sources are disposed under the liquid crystal display panel. In the edge-type backlight unit, a light source is disposed so as to face the side face of the light guide plate, and a plurality of optical sheets are disposed between the liquid crystal display panel and the light guide plate Structure.

도 1은 직하형 백라이트 유닛을 포함한 액정모듈을 나타내는 단면도이다. 직하형 백라이트 유닛은 표시패널(6)의 아래에 다수의 광학시트들(5)과 확산판(4)이 적층되고 확산판(4) 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 갖는다. 광원들로부터 발생한 빛은 확산판(4) 및 광학시트들(5)을 통해 산란 및 굴절되어 표시패널(6)의 전면으로 퍼져나가게 된다.1 is a sectional view showing a liquid crystal module including a direct-type backlight unit. The direct type backlight unit has a structure in which a plurality of optical sheets 5 and a diffusion plate 4 are stacked under the display panel 6 and a plurality of light sources are disposed under the diffusion plate 4. [ Light emitted from the light sources is scattered and refracted through the diffusion plate 4 and the optical sheets 5 and spreads to the front surface of the display panel 6. [

최근에 백라이트 유닛의 광원으로 고효율, 고휘도, 저소비 전력 등의 장점을 가지는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 "LED"라 함)가 각광을 받고 있다. 옵티컬 갭(Optical Gap)은 PCB(2)와 확산판(4) 사이의 거리(G)로 정의되는데, LED는 빛이 퍼지는 각도(θ)가 협소하여 일정한 높이의 옵티컬 갭(G)이 확보되지 않으면, 휘도 불균형이 발생하는 문제가 있다. 예를 들어, 도 2와 같이 LED 패키지(1) 간의 거리가 멀거나, 도 3과 같이 일정한 높이의 옵티컬 갭(G)이 확보되지 않는 경우, LED 패키지(1)로부터의 빛이 확산판(4)의 일부에 닿지 않으므로, 빛이 닿는 부분만 밝게 보이는 휘점(Hot spot Mura)이 나타날 수 있다. 따라서, 직하형 백라이트 유닛의 경우 일정한 높이의 옵티컬 갭(G)이 확보되어야 하므로, 백라이트 유닛의 두께가 두꺼워지게 된다.Recently, light emitting diodes (hereinafter referred to as "LEDs ") having the advantages of high efficiency, high luminance, and low power consumption as a light source of a backlight unit have been spotlighted. The optical gap is defined as the distance G between the PCB 2 and the diffuser 4 where the angle of spread of light is narrow so that an optical gap G of a constant height is secured There is a problem that a luminance unbalance occurs. For example, when the distance between the LED packages 1 is long as shown in FIG. 2, or when the optical gap G of a constant height is not secured as shown in FIG. 3, light from the LED package 1 is scattered by the diffusion plate 4 , A hot spot Mura may appear which is bright only in a portion where the light comes in contact. Therefore, in the case of the direct-type backlight unit, since the optical gap G of a constant height is secured, the thickness of the backlight unit becomes thick.

이러한 문제를 해결하기 위하여, LED 패키지(1)로부터 발생한 빛을 넓게 확산시킬 수 있는 광확산 렌즈가 제안되고 있다. 광확산 렌즈의 하나의 예로, 공개특허 10-2006-0051465호에 개시된 광확산 렌즈가 알려져 있다. 하지만, 공개특허 10-2006-0051465호에 개시된 광확산 렌즈는 가로, 세로의 길이의 비가 1:1이 아닌 직사각형 형태의 발광면을 가지는 LED 패키지(1)를 배치하는 경우, 도 4와 같이 광확산 렌즈를 통과한 빛의 분포가 원형이 아닌 타원형의 광분포를 이루게 된다.In order to solve such a problem, a light diffusion lens capable of widely diffusing light generated from the LED package 1 has been proposed. As an example of a light diffusing lens, a light diffusing lens disclosed in Patent Document 10-2006-0051465 is known. However, in the case of disposing the LED package 1 having the light emitting surface of the rectangular shape in which the ratio of the length to the length is not 1: 1, the light diffusion lens disclosed in the patent document 10-2006-0051465, The distribution of the light passing through the diffusion lens forms an elliptical light distribution rather than a circular shape.

도 5는 확산판에 보여지는 광확산 렌즈를 통과한 빛의 분포를 나타낸다. 도 5와 같이 LED 패키지(1)가 삼각으로 배열된 구조(T)에서 빛의 분포가 타원형을 이루는 경우, A지점과 B지점의 빛의 균일도가 다르다. A지점과 B지점의 빛의 균일도가 다른 경우, 광학시트들을 이용하더라도 A지점과 B지점의 빛의 균일도를 같게 만들기 어려우므로, 휘도 불균형이 발생하게 된다.
5 shows the distribution of light passing through the light diffusion lens shown in the diffuser plate. As shown in FIG. 5, when the distribution of light is elliptical in the structure T in which the LED package 1 is arranged in a triangular shape, the uniformity of light at the point A and the point B is different. When the uniformity of the light at the point A and the point B is different, it is difficult to make the uniformity of the light at the point A and the point B the same even if the optical sheets are used, so that a luminance unbalance occurs.

본 발명의 목적은 직사각형 형태의 LED 패키지의 발광면에서 휘도 불균형 없는 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치를 제공함에 있다.
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device using a light diffusion lens without a luminance unevenness on the light emitting surface of a rectangular LED package.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치는 직사각형의 발광면을 가지는 LED 패키지; 상기 LED 패키지가 실장되는 PCB; 및 상기 LED 패키지를 덮도록 상기 PCB에 접착된 광확산 렌즈를 구비하며, 상기 광확산 렌즈는 외부면과 내부면이 형성된 투명재질로 이루어지고, 상기 내부면은 상기 외부면 쪽으로 오목한 타원형 단면을 포함하며, 상기 외부면은 상기 내부면 쪽으로 오목하고 상기 LED 패키지의 발광면의 정중앙과 대향하는 정중앙부, 상기 정중앙부의 주변에 형성된 전반사부, 상기 전반사부의 아래로 이어지는 측면부를 포함하고, 상기 광확산 렌즈의 두께는 상기 외부면의 정중앙에서 가장 얇으며, 상기 내부면과 상기 PCB 사이의 공간은 공기로 채워지고, 상기 정중앙부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 그대로 통과시키며, 상기 전반사부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 전반사시키고, 상기 측면부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 입사각에 따라 굴절시켜 확산시키는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, a liquid crystal display device using a light diffusion lens of the present invention comprises: an LED package having a rectangular light emitting surface; A PCB on which the LED package is mounted; And a light diffusion lens attached to the PCB to cover the LED package, wherein the light diffusion lens is made of a transparent material having an outer surface and an inner surface, and the inner surface has an elliptical cross section concave toward the outer surface Wherein the outer surface includes a central portion recessed toward the inner surface and facing the center of the light emitting surface of the LED package, a light emitting portion formed around the central portion, and a side portion extending downward from the light emitting portion, The thickness of the lens is the thinnest in the center of the outer surface, the space between the inner surface and the PCB is filled with air, and the central portion passes light incident through the inner surface as it is, And the side portion reflects light incident through the inner surface by refraction in accordance with an incident angle, Characterized in that for spreading.

본 발명은 직사각형 형태의 발광면을 가지는 LED 패키지 각각에 광확산 렌즈를 배치하고, 광확산 렌즈를 통과한 빛의 분포가 원형을 이루도록 광확산 렌즈를 설계한다. 그 결과, 본 발명은 LED 패키지 어레이에서 휘도의 불균형을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 옵티컬 갭을 줄일 수 있어 백라이트 유닛의 두께를 감소시킬 수 있으며, LED 패키지의 개수를 줄일 수 있어 백라이트 제조비용을 절감할 수 있다.
Disclosed is a light diffusion lens in each LED package having a rectangular light emitting surface, and a light diffusion lens is designed such that the distribution of light passing through the light diffusion lens is circular. As a result, the present invention can minimize the luminance imbalance in the LED package array. Also, since the optical gap can be reduced, the thickness of the backlight unit can be reduced, the number of LED packages can be reduced, and the manufacturing cost of the backlight can be reduced.

도 1은 직하형 백라이트 유닛을 포함한 액정모듈을 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 직하형 백라이트 유닛의 옵티컬 갭을 나타내는 단면도이다.
도 4는 기존의 광확산 렌즈가 배치된 LED 패키지의 광분포를 나타내는 도면이다.
도 5는 기존의 광확산 렌즈가 배치된 LED 패키지 어레이의 광분포를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광확산 렌즈를 이용하는 백라이트 유닛을 포함한 액정모듈을 나타내는 단면도이다.
도 7은 LED 패키지의 발광 영역을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광확산 렌즈를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8의 광확산 렌즈를 통한 빛의 확산을 보여주는 단면도이다.
도 10은 도 8의 광확산 렌즈의 바닥면 형상을 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 8의 광확산 렌즈의 외부면 형상을 보여주는 사시도이다.
도 12는 도 8의 광확산 렌즈의 내부면 형상을 보여주는 사시도이다.
도 13은 도 8의 광확산 렌즈의 내부면과 LED 패키지를 보여주는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 광확산 렌즈가 배치된 LED 패키지의 광분포를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 광확산 렌즈가 배치된 LED 패키지 어레이의 광분포를 나타내는 도면이다.1 is a sectional view showing a liquid crystal module including a direct-type backlight unit.
Figs. 2 and 3 are cross-sectional views showing an optical gap of the direct-type backlight unit. Fig.
4 is a diagram showing light distribution of an LED package in which a conventional light diffusion lens is disposed.
5 is a diagram showing the light distribution of an LED package array in which a conventional light diffusion lens is disposed.
6 is a cross-sectional view showing a liquid crystal module including a backlight unit using a light diffusion lens according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing the light emitting region of the LED package.
8 is a cross-sectional view showing a light diffusion lens according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the diffusion of light through the light diffusion lens of FIG. 8. FIG.
10 is a perspective view showing the bottom surface shape of the light diffusion lens of FIG.
11 is a perspective view showing an outer surface shape of the light diffusion lens of FIG.
12 is a perspective view showing the inner surface shape of the light diffusion lens of FIG.
13 is a plan view showing an inner surface of the light diffusion lens of FIG. 8 and an LED package.
14 is a view showing a light distribution of an LED package in which a light diffusion lens is disposed according to an embodiment of the present invention.
15 is a view showing a light distribution of an LED package array in which a light diffusion lens is arranged according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Like reference numerals throughout the specification denote substantially identical components. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 명칭과는 상이할 수 있다.The component names used in the following description are selected in consideration of ease of specification, and may be different from actual product names.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광확산 렌즈를 이용하는 백라이트 유닛을 포함한 액정모듈을 나타내는 단면도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 액정모듈은 표시패널(106), 도시하지 않은 표시패널(106)의 구동부, 백라이트 유닛, 백라이트 유닛을 지지하는 가이드/케이스 부재 등을 구비한다. 본 발명의 백라이트 유닛은 LED 패키지(101), PCB(102), 반사시트(103), 확산판(104), 광학시트들(105) 등을 구비하며, LED 패키지(101) 상에 광확산 렌즈(110)가 배치된다.6 is a cross-sectional view showing a liquid crystal module including a backlight unit using a light diffusion lens according to an embodiment of the present invention. Referring to Fig. 6, the liquid crystal module of the present invention includes a display panel 106, a driver for a display panel 106 (not shown), a backlight unit, and a guide / case member for supporting the backlight unit. The backlight unit of the present invention includes an LED package 101, a PCB 102, a reflection sheet 103, a diffusion plate 104, optical sheets 105, (110).

본 발명의 LED 패키지(101)는 가로, 세로 길이의 비가 1:1이 아닌 직사각형 형태의 발광면을 가진다. LED 패키지(101)는 도 7과 같이 수평 발광면에 대한 수직방향(V)으로 최대 발광 휘도의 밝기의 빛을 내보내며, 수직방향(V)을 기준으로 좌우 방위각 60도에서 최대 발광 휘도의 대략 50%의 밝기를 가진다. 따라서, LED 패키지(101)로부터 광확산 렌즈(110)를 통과한 빛은 도 14와 같이 나타난다.The LED package 101 of the present invention has a light emitting surface in the form of a rectangle having a ratio of length to width to length of 1: 1. As shown in FIG. 7, the LED package 101 emits light of the maximum light emission luminance in the vertical direction (V) with respect to the horizontal light emitting surface, and the LED package 101 emits light of the maximum light emission luminance at the right and left azimuth angles of 60 degrees 50% brightness. Therefore, the light that has passed through the light diffusion lens 110 from the LED package 101 appears as shown in FIG.

광확산 렌즈(110)의 외부면(111)과 내부면 각각은 특정한 형상으로 가공되며, 렌즈의 내부면(112)은 LED 패키지(101)로부터의 빛을 1차적으로 굴절시키고, 렌즈의 외부면(111)은 렌즈의 내부면(112)에 의해 1차적으로 굴절된 빛을 2차적으로 굴절시킨다. 이하에서, 광확산 렌즈(110)에 대하여 도 8 내지 도 15를 결부하여 상세하게 설명한다.Each of the outer surface 111 and the inner surface of the light diffusing lens 110 is processed into a specific shape and the inner surface 112 of the lens primarily refracts the light from the LED package 101, (111) secondarily refracts light primarily refracted by the inner surface (112) of the lens. Hereinafter, the light diffusion lens 110 will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 15. FIG.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광확산 렌즈(110)를 나타내는 단면도이고, 도 9는 도 8의 광확산 렌즈(110)를 통한 빛의 확산을 보여주는 단면도이다. 도 8을 참조하면, 광확산 렌즈(110)는 렌즈의 외부면(111), 렌즈의 내부면(112), 렌즈의 바닥면(113), 및 렌즈의 내부면(112)과 바닥면 사이의 공간인 내부 공간부(114)를 포함한다.FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a light diffusion lens 110 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating light diffusion through the light diffusion lens 110 of FIG. Referring to Figure 8, the light diffusing lens 110 includes an outer surface 111 of the lens, an inner surface 112 of the lens, a bottom surface 113 of the lens, and an inner surface 112 of the lens, And an inner space portion 114 which is a space.

도 8 및 도 9에서, 렌즈의 외부면(111)은 내부면 쪽으로 오목한 정중앙부(111a), 정중앙부(111a) 주변에 볼록하게 형성된 전반사부(111b), 전반사부(111b)로부터 아래로 이어지는 측면부(111c)로 구분된다. 정중앙부(111a)는 렌즈의 내부면(112)을 통해 입사되는 빛을 굴절없이 그대로 진행(L1)시킨다. 정중앙부(111a)를 통해 그대로 진행된 빛(L1)은 확산판(104)에 입사된다. 전반사부(111b)는 렌즈의 내부면(112)을 통해 입사되는 빛을 전반사시킨다. 전반사부(111b)에 의해 전반사된 빛은 렌즈의 바닥면 방향으로 진행(L2)되며, PCB(102) 또는 반사시트(103)에 의해 반사되어 확산판(104)에 입사된다. 측면부(111c)는 렌즈의 내부면(112)을 통해 입사되는 빛을 그 입사각에 따라 굴절시켜 확산(L3)시킨다. 측면부(111c)에 의해 굴절된 빛은 반사시트(103)에 의해 반사되어 확산판(104)에 입사된다.8 and 9, the outer surface 111 of the lens has a regular central portion 111a concave toward the inner surface, a total length warping portion 111b convexly formed around the constant central portion 111a, And a side portion 111c. The central portion 111a allows the light incident through the inner surface 112 of the lens to proceed as it is without bending (L1). The light L1 propagating through the central portion 111a is incident on the diffusion plate 104. [ The total reflection part 111b totally reflects light incident through the inner surface 112 of the lens. The light totally reflected by the total reflection part 111b advances in the direction of the bottom surface of the lens L2 and is reflected by the PCB 102 or the reflection sheet 103 and is incident on the diffusion plate 104. The side surface portion 111c refracts and diffuses the light incident through the inner surface 112 of the lens according to the incident angle. The light refracted by the side surface portion 111c is reflected by the reflection sheet 103 and is incident on the diffusion plate 104. [

결국, 광확산 렌즈(110)의 일부의 빛은 그대로 진행(L1)하여 확산판(104)에 입사되고, 광확산 렌즈(110)의 전반사부(111b)에 의해 전반사되거나, 측면부(111c)에 의해 굴절된 다량의 빛(L2, L3)은 PCB(102) 또는 반사시트(103)에 의해 반사되어 확산판(104)에 입사된다. 따라서, 본 발명의 광확산 렌즈(110)를 이용한 액정표시장치의 경우, LED 패키지의 빛을 넓게 확산시킬 수 있기 때문에, 옵티컬 갭(G)을 줄이거나, LED 패키지의 수를 줄이더라도 휘도 불균형이 없는 화면을 구현할 수 있다.As a result, the light of a part of the light diffusion lens 110 proceeds as it is (L1), is incident on the diffusion plate 104, is totally reflected by the total reflection part 111b of the light diffusion lens 110, A large amount of light L2 and L3 refracted by the light source is reflected by the PCB 102 or the reflection sheet 103 and is incident on the diffusion plate 104. [ Therefore, in the case of the liquid crystal display device using the light diffusion lens 110 of the present invention, since the light of the LED package can be spread widely, even if the optical gap G is reduced or the number of LED packages is reduced, It is possible to implement a screen without a display.

렌즈의 내부면(112)은 외부면(111) 쪽으로 오목한 타원형 단면의 형태를 가지며, 따라서, 광확산 렌즈(110)의 두께는 외부면(111)의 정중앙부(111a)에서 가장 얇다. 렌즈의 내부면(112)의 정중앙을 향하는 빛은 굴절되지 않으며, 이 빛은 렌즈의 외부면(111)의 정중앙부(111a)를 통해 수직방향(L1)으로 진행하게 된다.The inner surface 112 of the lens has the shape of an elliptical cross section concave toward the outer surface 111 and therefore the thickness of the light diffusing lens 110 is the thinnest at the central portion 111a of the outer surface 111. [ Light directed toward the center of the inner surface 112 of the lens is not refracted and the light travels in the vertical direction L1 through the central portion 111a of the outer surface 111 of the lens.

렌즈의 바닥면(113)은 PCB(102)와 접착되며, 광확산 렌즈(110)를 지지하는 역할을 한다. 광확산 렌즈(110)와 PCB(102)의 접착은 자외선 경화 접착제를 PCB(102)에 도포한 후 광확산 렌즈(110)를 부착한 후, 자외선을 가하여 접착제를 경화시키는 방식으로 이루어진다. The bottom surface 113 of the lens is bonded to the PCB 102 and serves to support the light diffusion lens 110. The light diffusing lens 110 and the PCB 102 are adhered to each other by applying an ultraviolet curing adhesive to the PCB 102, attaching the light diffusion lens 110, and then curing the adhesive by applying ultraviolet rays.

렌즈의 바닥면(113)은 렌즈의 외부면(111) 및 내부면(112)과 이어진다. 렌즈의 바닥면(113)과 렌즈의 내부면(112) 사이는 LED 패키지(101)를 수납하기 용이하도록 단차진 형태(115)로 이어질 수 있다.The bottom surface 113 of the lens is connected to the outer surface 111 and the inner surface 112 of the lens. Between the bottom surface 113 of the lens and the inner surface 112 of the lens may lead to a stepped shape 115 to facilitate accommodating the LED package 101.

내부 공간부(114)는 렌즈의 내부면(112)과 바닥면(113) 사이의 공간이며, 내부 공간부(114)의 정중앙에 LED 패키지(101)가 위치한다. 내부 공간부(114)에서 LED 패키지(101)를 수납하고 남은 공간은 공기층으로 채워질 수 있다.The inner space portion 114 is a space between the inner surface 112 and the bottom surface 113 of the lens and the LED package 101 is positioned in the center of the inner space portion 114. The remaining space for accommodating the LED package 101 in the internal space portion 114 can be filled with the air layer.

도 10은 도 8의 광확산 렌즈(110)의 바닥면 형상을 보여주는 사시도이다. 광확산 렌즈(110)의 바닥면(113)은 타원형 형태를 가진다. LED 패키지(101)가 가로, 세로 길이의 비가 1:1이 아닌 직사각형의 형태의 발광면을 가지므로, LED 패키지(101)로부터의 빛을 원형 형태로 균일하게 확산시키기 위해, 광확산 렌즈(110)의 바닥면(113)은 원형이 아닌 타원형으로 형성된다. 이에 대한 상세한 설명은 도 13을 결부하여 후술한다.10 is a perspective view showing a bottom surface shape of the light diffusion lens 110 of FIG. The bottom surface 113 of the light diffusion lens 110 has an elliptical shape. In order to uniformly diffuse the light from the LED package 101 in a circular shape, the light diffusing lens 110 (110) has a light emitting surface of a rectangular shape in which the ratio of the width to the length of the LED package 101 is not 1: Are formed in an oval rather than a circular shape. A detailed description thereof will be given later with reference to FIG.

도 11은 도 8의 광확산 렌즈(110)의 외부면(111) 형상을 보여주는 사시도이다. 도 11을 참조하면, 광확산 렌즈(110)는 비구면(非球面) 렌즈의 형태를 가진다. 비구면 렌즈는 렌즈의 표면이 구면이나 평면이 아닌 비구면인 렌즈를 의미한다. 렌즈의 외부면(111)의 형상은 수학식 1으로 표현된 곡선(C)을 도 11과 같이 360도 회전하여 구현된 형상이다.11 is a perspective view showing the shape of the outer surface 111 of the light diffusion lens 110 of FIG. Referring to FIG. 11, the light diffusion lens 110 has the form of an aspheric lens. The aspheric lens means a lens whose surface is not spherical or plane but aspheric surface. The shape of the outer surface 111 of the lens is a shape realized by rotating the curve C represented by Equation 1 by 360 degrees as shown in FIG.

Figure 112010048844733-pat00001
Figure 112010048844733-pat00001

수학식 1에서, r은 렌즈 바닥면의 반지름, c는 곡면의 곡률, k는 코닉 상수(conic constant), A는 4차항의 비구면 계수, B는 6차항의 비구면 계수, C는 8차항의 비구면 계수, 및 D는 10차항의 비구면 계수이다. 곡면의 곡률(c)은 렌즈의 외부면(111)의 정중앙부(111a)의 내부면 쪽으로 오목한 형태의 곡률을 의미한다. 4차항 내지 10차항은 전반사부(111b) 및 측면부(111c)의 비구면 형상으로 정의되며, 비구면 계수들(A, B, C, D)은 전반사부(111b) 및 측면부(111c)를 설계하는데 필요한 계수들이다. In Equation 1, r is the radius of the lens bottom surface, c is the curvature of the curved surface, k is the conic constant, A is the aspherical coefficient of the fourth order, B is the aspheric coefficient of the sixth order, C is the aspherical surface of the eighth order Coefficient, and D is the aspherical coefficient of the tenth order. The curvature c of the curved surface means the curvature of the concave shape toward the inner surface of the central portion 111a of the outer surface 111 of the lens. The fourth to tenth terms are defined as the aspherical shape of the total reflection portion 111b and the side portion 111c and the aspheric coefficients A, B, C and D are required to design the total reflection portion 111b and the side portion 111c Coefficients.

수학식 1에서, 렌즈 바닥면의 반지름은 0.25보다 크고, 5와 같거나 작은 값을 가지고, 코닉 상수(k)는 -12보다 크고, 0과 같거나 작은 값을 가진다. 또한, 비구면 계수 A는 -0.01보다 크고 0과 같거나 작은 값을 가지고, 비구면 계수 B는 0보다 크고 0.0001과 같거나 작은 값을 가지며, 비구면 계수 C는 -0.000001보다 크고 0과 같거나 작은 값을 가지고, 비구면 계수 D는 0보다 크고 0.000000001과 같거나 작은 값을 가진다. 또한, 렌즈의 외부면(111)의 비구면을 더욱 정교하게 만들기 위해, A, B, C, D 이외의 비구면 계수를 가지는 고차항이 추가될 수 있다.In Equation (1), the radius of the lens bottom surface is greater than 0.25, equal to or less than 5, and the conic constant (k) is greater than -12 and less than or equal to zero. The aspherical coefficient A is greater than -0.01 and equal to or less than 0, the aspheric coefficient B is greater than 0 and equal to or less than 0.0001, and the aspherical coefficient C is greater than -0.000001 and equal to or less than 0 , The aspherical coefficient D is greater than 0 and less than or equal to 0.000000001. In order to further refine the aspheric surface of the outer surface 111 of the lens, higher order terms having aspheric coefficients other than A, B, C, and D may be added.

도 12는 도 8의 광확산 렌즈(110)의 내부면(112) 형상을 보여주는 사시도이다. 도 12를 참조하면, 렌즈의 내부면(112) 형상은 타원형의 반구 형태로 형성된다. 렌즈의 내부면(112) 형상은 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.12 is a perspective view showing the shape of the inner surface 112 of the light diffusion lens 110 of FIG. Referring to FIG. 12, the shape of the inner surface 112 of the lens is formed in an elliptical hemispherical shape. The shape of the inner surface 112 of the lens can be expressed by Equation (2).

Figure 112010048844733-pat00002
Figure 112010048844733-pat00002

도 12를 참조하면, 수학식 2에서 x는 타원형 반구의 장축 반지름, y는 타원형 반구의 단축 반지름, cx는 x방향의 곡면의 곡률, cy는 y방향의 곡면의 곡률, kx는 x방향의 코닉 상수, ky는 y방향의 코닉 상수를 의미한다. 또한, 렌즈의 내부면(112)의 비구면을 더욱 정교하게 만들기 위해, 비구면 계수를 가지는 고차항이 추가될 수 있다. 수학식 2에 비구면 계수가 추가된 고차항은 수학식 3과 같다.In Referring to Figure 12, Equation 2 x is the major axis radius of the elliptical hemisphere, y is shorter radius of the oval hemisphere, c x is the curvature of the curved surface in the x direction, c y is the curvature, k x of the surface in the y direction is x Direction, and k y means the kornic constant in the y-direction. In order to further refine the aspherical surface of the inner surface 112 of the lens, a higher-order term with an aspherical coefficient can be added. The high-order term to which the aspherical surface coefficient is added in Equation (2) is expressed by Equation (3).

Figure 112010048844733-pat00003
Figure 112010048844733-pat00003

수학식 3에서, Ax는 x방향의 4차 비구면 계수, Ay는 y방향의 4차 비구면 계수, Bx는 x방향의 6차 비구면 계수, By는 y방향의 6차 비구면 계수, Cx는 x방향의 8차 비구면 계수, Cy는 y방향의 8차 비구면 계수를 의미한다. 렌즈의 내부면(112)의 비구면을 더욱 정교하게 만들기 위해, Ax, Ay, Bx, By, Cx, 및 Cy 이외의 비구면 계수를 가지는 고차항이 추가될 수 있다. 광확산 렌즈의 내부면(112)의 형상은 LED 패키지(101)의 발광면의 크기에 따라 달라지며, 이에 대하여는 도 13을 결부하여 후술한다.In Equation 3, A x is the x-direction of the fourth-order aspheric coefficients, A y is the y direction of the fourth-order aspheric coefficient, B x is the x-direction of the sixth-order aspheric coefficient, B y is y sixth order aspheric coefficient, C of the direction x is the eighth order aspherical surface coefficient in the x direction, and C y is the eighth order aspherical surface coefficient in the y direction. In order to further refine the aspheric surface of the inner surface 112 of the lens, higher order terms with aspheric coefficients other than A x , A y , B x , B y , C x , and C y may be added. The shape of the inner surface 112 of the light diffusing lens depends on the size of the light emitting surface of the LED package 101, which will be described later in conjunction with FIG.

도 13은 도 12의 광확산 렌즈(110)의 내부면(112)과 LED 패키지(101)를 보여주는 평면도이다. 도 13을 참조하면, 타원형 반구의 장축 반지름(x)과 단축 반지름(y)은 직사각형 형태의 LED 패키지(101)의 발광면의 길이와 관계가 있다. 직사각형 형태의 LED 패키지(101)의 발광면을 위에서 내려다 본 평면도는 도 13과 같다. LED 패키지(101)의 발광면에서 길이가 긴 변(l)은 타원형 반구의 장축 반지름(x)과 대응되고, 길이가 짧은 변(s)은 타원형 반구의 단축 반지름(y)과 대응된다. 타원형 반구의 장축 반지름(x)과 단축 반지름(y)의 비(x/y)는 LED 패키지(101)의 긴 변(l)과 짧은 변(s)의 길이의 비(l/s)의 0.2배 내지 2배이다. 따라서, 직사각형 형태의 LED 패키지(101)의 발광면의 가로, 세로 길이에 맞게 타원형 반구의 장축 반지름(x)과 단축 반지름(y)을 조정함으로써, LED 패키지(101)로부터의 빛을 원형 형태로 균일하게 확산시킬 수 있다. 결국, 직사각형 형태의 LED 패키지(101)의 발광면에 최적화된 광확산 렌즈(110)가 설계될 수 있다.13 is a plan view showing the inner surface 112 of the light diffusion lens 110 of FIG. 12 and the LED package 101. FIG. 13, the long axis radius (x) and the short axis radius (y) of the elliptic hemisphere are related to the length of the light emitting surface of the LED package 101 in the rectangular shape. The plan view of the light emitting surface of the rectangular LED package 101 is shown in FIG. The long side 1 on the light emitting surface of the LED package 101 corresponds to the long axis radius x of the elliptical hemisphere and the short side s corresponds to the short axis radius y of the elliptical hemisphere. The ratio (x / y) of the major axis radius (x) to the minor axis radius (y) of the elliptical hemisphere is 0.2 (l / s) of the length (l) Fold or twice. Therefore, by adjusting the long axis radius (x) and the short axis radius (y) of the elliptical hemisphere in accordance with the horizontal and vertical lengths of the light emitting surface of the rectangular LED package 101, It is possible to uniformly diffuse it. As a result, the light diffusion lens 110 optimized for the light emitting surface of the rectangular LED package 101 can be designed.

광확산 렌즈(110)의 외부면(111)과 내부면(112)은 매끄러운 곡면으로 되어 있으며, LED 패키지(101)로부터의 빛은 광확산 렌즈(110)를 통과하면서, 렌즈의 외부면(111)과 내부면(112)에서 각각 굴절된다. 이 경우, 푸른색 계열의 짧은 파장의 빛과 붉은색 계열의 긴 파장의 빛의 굴절각이 다르므로, 빛이 색분산되는 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해, 렌즈의 외부면(111)과 내부면(112)의 표면을 거칠게 하는 마이크로 패턴을 형성하거나, 산란제 코팅을 하여 색분산을 제거할 수 있다.The outer surface 111 and the inner surface 112 of the light diffusing lens 110 have a smooth curved surface and the light from the LED package 101 passes through the light diffusing lens 110 while the outer surface 111 And the inner surface 112, respectively. In this case, since the refraction angles of the light of the short wavelength of the blue color system and the light of the long wavelength of the red color system are different, there may arise a problem that the light is dispersed in color. In order to solve this problem, it is possible to form a micropattern roughening the surface of the outer surface 111 and the inner surface 112 of the lens, or to remove color dispersion by scattering coating.

마이크로 패턴은 광확산 렌즈(110)의 매끄러운 금형 틀을 규칙적 또는 불규칙적인 패턴으로 부식시키는 것이다. 마이크로 패턴 형성 방법은 사출성형으로 만들어지는 광확산 렌즈(110)의 표면에 마이크로 패턴을 형성하는 것이며, 규칙적 또는 불규칙적인 패턴에 의해 광확산 렌즈(110)의 표면은 거칠게 된다.The micropattern corrodes the smooth mold frame of the light diffusion lens 110 in a regular or irregular pattern. The micropattern forming method is to form a micropattern on the surface of the light diffusion lens 110 made by injection molding, and the surface of the light diffusion lens 110 is roughened by a regular or irregular pattern.

산란제 코팅은 산란 비즈(beads)가 포함된 수지를 광확산 렌즈(110)의 표면에 코팅하는 것이다. 산란제 코팅 방법은 사출성형으로 만들어진 광확산 렌즈(110)의 표면에 산란 비즈를 코팅하여 산란효과를 내는 것이며, 산란제 코팅을 통해 광확산 렌즈(110)의 표면은 거칠게 된다.The scattering agent coating is to coat the surface of the light diffusion lens 110 with a resin containing scattering beads. In the scattering agent coating method, scattering beads are coated on the surface of the light diffusion lens 110 made by injection molding to give a scattering effect, and the surface of the light diffusion lens 110 becomes rough through scattering coating.

광확산 렌즈(110)의 외부면(111)과 내부면(112) 모두에 마이크로 패턴 또는 산란제 코팅을 하거나, 외부면(111)과 내부면(112) 중 한 면에만 마이크로 패턴 또는 산란제 코팅을 할 수 있다. 하지만, 외부면(111) 및 내부면(112) 각각은 마이크로 패턴 또는 산란제 코팅 중 어느 하나만 적용될 수 있다.Both the outer surface 111 and the inner surface 112 of the light diffusing lens 110 are coated with a micropattern or scattering agent or only one of the outer surface 111 and the inner surface 112 is coated with a micropattern or scattering agent can do. However, each of the outer surface 111 and the inner surface 112 may be applied to either the micropattern or the scattering coating.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 광확산 렌즈(110)가 배치된 LED 패키지(101)의 광분포를 나타내는 도면이고, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 광확산 렌즈(110)가 배치된 LED 패키지 어레이의 광분포를 나타내는 도면이다. 도 14를 참조하면, LED 패키지(101)로부터 광확산 렌즈(110)를 통해 나타나는 빛의 분포가 타원형이 아닌 원형을 이룬다. 빛의 분포가 원형을 이루게 됨으로써, 도 15와 같이 LED 패키지(101)를 삼각으로 배열한 구조(T)에서 원형 광분포의 서로 이웃하는 A지점과 B지점의 빛의 균일도가 거의 같게 된다. 따라서, LED 패키지(101)로부터 광확산 렌즈(110)를 통해 확산판(104)에 나타나는 빛의 분포가 원형을 이루는 경우, 광학시트들(105)을 통해 표시패널 전면에 휘도 불균형 없는 빛이 조사될 수 있다.FIG. 14 is a view showing a light distribution of an LED package 101 in which a light diffusion lens 110 according to an embodiment of the present invention is disposed. FIG. Lt; RTI ID = 0.0 > LED < / RTI > Referring to FIG. 14, the light distribution from the LED package 101 through the light diffusion lens 110 forms a circle, not an ellipse. The distribution of light becomes circular, so that the uniformity of light at the neighboring points A and B of the circular light distribution in the structure (T) in which the LED packages 101 are arranged in a triangle as shown in FIG. 15 becomes almost the same. Therefore, when the distribution of light that appears in the diffuser plate 104 from the LED package 101 through the light diffusion lens 110 is circular, light without luminance unevenness is irradiated onto the entire surface of the display panel through the optical sheets 105 .

한편, 광확산 렌즈(110)는 투명한 플라스틱 재질의 렌즈로 PMMA (Polymethylmethacrylate) 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate)를 재료로 할 수 있다. PMMA (Polymethylmethacrylate) 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate)로 만들어진 광확산 렌즈(110)의 굴절률은 1.49이다.Meanwhile, the light diffusion lens 110 may be made of PMMA (polymethylmethacrylate) or polycarbonate as a transparent plastic lens. The refractive index of the light diffusion lens 110 made of PMMA (polymethylmethacrylate) or polycarbonate is 1.49.

도 6을 참조하면, 본 발명의 광확산 렌즈(110)를 이용한 액정표시장치는 표시패널(106), 도시하지 않은 표시패널(106)의 구동부, 도 8 내지 도 15를 통해 설명한 광확산 렌즈(110)를 LED 패키지(101) 상에 배치한 직하형 백라이트 유닛, 및 백라이트 유닛을 지지하는 가이드/케이스 부재 등을 구비한다.6, a liquid crystal display device using the light diffusion lens 110 of the present invention includes a display panel 106, a driving unit of a display panel 106 (not shown), a light diffusion lens 110) disposed on the LED package 101, and a guide / case member for supporting the backlight unit.

표시패널(106)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(106)의 하부 유리기판(106b)에는 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 교차된다. 데이터라인들과 게이트라인들의 교차 구조에 의해 표시패널(106)에는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 또한, 표시패널(106)의 하부 유리기판(106b)에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 액정셀의 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등이 형성된다. 액정셀들은 데이터라인들을 통해 화소전극에 공급되는 데이터전압과, 공통전극에 공급되는 공통전압의 전위차에 의해 발생되는 전계에 의해 구동되어 표시패널(106)에서 투과되는 광양을 조정한다. In the display panel 106, a liquid crystal layer is formed between two glass substrates. A plurality of data lines and a plurality of gate lines are crossed on the lower glass substrate 106b of the display panel 106. [ Liquid crystal cells are arranged in a matrix on the display panel 106 by the intersection structure of the data lines and the gate lines. A thin film transistor (TFT), a pixel electrode of a liquid crystal cell connected to a thin film transistor (TFT), a storage capacitor, and the like are formed on the lower glass substrate 106b of the display panel 106 . The liquid crystal cells are driven by an electric field generated by a potential difference between a data voltage supplied to the pixel electrode through the data lines and a common voltage supplied to the common electrode to adjust the light flux transmitted through the display panel 106.

표시패널(106)의 상부 유리기판(106a) 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판(106a) 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판(106b) 상에 형성된다. 표시패널(106)의 상부 유리기판(106a)과 하부 유리기판(106b) 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. On the upper glass substrate 106a of the display panel 106, a black matrix, a color filter, and a common electrode are formed. The common electrode is formed on the upper glass substrate 106a in a vertical electric field driving method such as a TN (Twisted Nematic) mode and a VA (Vertical Alignment) mode, and is formed in an IPS (In Plane Switching) mode, an FFS (Fringe Field Switching) Is formed on the lower glass substrate 106b together with the pixel electrode in the same horizontal electric field driving method. On the upper glass substrate 106a and the lower glass substrate 106b of the display panel 106, an alignment film for forming a pre-tilt angle of the liquid crystal is formed on the inner surface of the polarizing plate attached to the liquid crystal.

도시하지 않은 표시패널(106)의 구동회로 보드는 게이트 구동부, 데이터 구동부, 및 타이밍 컨트롤러를 포함한다. 데이터 구동부는 클럭신호를 샘플링하기 위한 쉬프트 레지스터, 디지털 비디오 데이터(RGB)를 일시저장하기 위한 레지스터, 쉬프트 레지스터로부터의 클럭신호에 응답하여 데이터를 1 라인분씩 저장하고 저장된 1 라인분의 데이터를 동시에 출력하기 위한 래치, 래치로부터의 디지털 데이터값에 대응하여 감마기준전압의 참조하에 정극성/부극성의 감마전압을 선택하기 위한 디지털/아날로그 변환기, 정극성/부극성 감마전압에 의해 변환된 아날로그 데이터가 공급되는 데이터라인을 선택하기 위한 멀티플렉서 및 멀티플렉서와 데이터라인 사이에 접속된 출력버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 데이터 드라이브 집적회로들로 구성된다. 이 데이터 구동부는 타이밍 콘트롤러의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치하고, 이 래치된 디지털 비디오 데이터(RGB)를 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환한 후 데이터라인들에 공급한다.The driving circuit board of the display panel 106, not shown, includes a gate driver, a data driver, and a timing controller. The data driver includes a shift register for sampling the clock signal, a register for temporarily storing the digital video data (RGB), a data register for storing data for one line in response to the clock signal from the shift register, A digital / analog converter for selecting a positive / negative gamma voltage under reference to a gamma reference voltage corresponding to a digital data value from the latch / latch, analog data converted by the positive / negative gamma voltage A plurality of data drive ICs each including a multiplexer for selecting a data line to be supplied and an output buffer connected between the multiplexer and the data line. The data driver latches the digital video data RGB under the control of the timing controller and converts the latched digital video data RGB into a positive / negative analog data voltage using a positive / negative gamma compensation voltage And then supplies them to the data lines.

게이트 구동부는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들로 구성된다. 이 게이트 구동부는 타이밍 콘트롤러의 제어 하에 대략 1 수평기간의 펄스폭을 가지는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 순차적으로 출력하여 게이트라인들에 공급한다.The gate driver includes a plurality of gate driver ICs each including a shift register, a level shifter for converting an output signal of the shift register into a swing width suitable for TFT driving of the liquid crystal cell, and an output buffer. The gate driver sequentially outputs gate pulses (or scan pulses) having a pulse width of approximately one horizontal period under the control of the timing controller and supplies them to the gate lines.

타이밍 콘트롤러는 외부 비디오 소스가 실장된 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)을 입력받아 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 구동부에 공급한다. 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블신호(DE), 도트 클럭신호(DCLK) 등을 포함한다. 타이밍 콘트롤러는 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 데이터 구동부와 게이트 구동부의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 입력 영상 신호의 프레임들 사이에 보간 프레임을 삽입하고 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 체배하여 60×N(N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수로 데이터 구동부와 게이트 구동부의 동작을 제어할 수 있다.The timing controller receives digital video data (RGB) and timing signals (Vsync, Hsync, DE, DCLK) input from a system board on which an external video source is mounted, and supplies digital video data RGB to the data driver. The timing signals Vsync, Hsync, DE and DCLK include a vertical synchronization signal Vsync, a horizontal synchronization signal Hsync, a data enable signal DE and a dot clock signal DCLK. The timing controller generates timing control signals (DDC, GDC) for controlling the operation timing of the data driver and the gate driver based on the timing signals (Vsync, Hsync, DE, DCLK) from the system board. The timing controller inserts an interpolation frame between the frames of the input video signal inputted at a frame frequency of 60 Hz and multiplies the data timing control signal DDC and the gate timing control signal GDC to obtain 60 × N The operation of the data driver and the gate driver can be controlled with a frame frequency of Hz.

본 발명의 직하형 백라이트 유닛은 LED 패키지(101), PCB(102), 반사시트(103), 확산판(104), 광학시트들(105) 등을 구비하며, LED 패키지(101) 상에 광확산 렌즈(110)가 배치된다. 본 발명의 직하형 백라이트 유닛은 표시패널(106)의 아래에 다수의 광학시트들(105)과 확산판(104)이 적층되고 확산판(104) 아래에 다수의 LED 패키지(101)들이 배치되는 구조를 갖는다. 각각의 LED 패키지(101) 상에는 광확산 렌즈(110)가 배치된다. The direct-type backlight unit of the present invention includes an LED package 101, a PCB 102, a reflection sheet 103, a diffusion plate 104, optical sheets 105, A diffusion lens 110 is disposed. The direct type backlight unit of the present invention is characterized in that a plurality of optical sheets 105 and a diffusion plate 104 are stacked under the display panel 106 and a plurality of LED packages 101 are disposed under the diffusion plate 104 Structure. On each LED package 101, a light diffusion lens 110 is disposed.

LED 패키지(101)는 PCB(102)를 통해 광원 구동부로부터 전기적인 신호를 받아 LED를 점등 및 소등시킨다. PCB(102)에는 LED 패키지(101)와 광원 구동부를 전기적으로 연결하기 위한 회로가 형성된다. PCB(102)는 메탈 PCB로 형성될 수 있고, 메탈 PCB는 방열에 유리하도록 알루미늄으로 제작될 수 있다.The LED package 101 receives an electrical signal from the light source driving unit through the PCB 102 to turn on and off the LED. A circuit for electrically connecting the LED package 101 and the light source driving unit is formed on the PCB 102. The PCB 102 may be formed of a metal PCB, and the metal PCB may be made of aluminum to provide heat dissipation.

광확산 렌즈(110)로부터의 빛을 재반사할 수 있는 반사시트(103)가 보텀 커버(107) 상에 접착될 수 있다. 도 9와 같이, 광확산 렌즈(110)의 외부면(111)의 전반사부(111b)를 통해 렌즈의 바닥면(113) 방향으로 굴절되는 빛(L2) 및 측면부(111c)를 통해 수평방향으로 굴절되는 빛(L3)은 PCB(102) 또는 반사시트(103)를 통해 재반사되어 확산판(104)으로 입사된다.A reflective sheet 103 capable of retroreflecting the light from the light diffusion lens 110 can be adhered on the bottom cover 107. [ The light L2 and the side portion 111c are deflected in the direction of the bottom surface 113 of the lens through the total reflection portion 111b of the outer surface 111 of the light diffusion lens 110, The refracted light L3 is reflected again through the PCB 102 or the reflective sheet 103 and is incident on the diffuser plate 104. [

확산판(104)은 비즈들(beads)을 포함하여 LED 패키지(101)들로부터의 빛을 확산한다. 확산판(104)은 LED 패키지(101)들로부터 입사되는 빛을 확산시켜 표시면의 휘도를 균일하게 한다. 광학시트들(105)은 1 매 이상의 프리즘 시트와 1 매 이상의 확산시트를 포함하여 확산판(104)으로부터 입사되는 빛을 확산하고 표시패널(106)의 광입사면에 대하여 실질적으로 수직인 각도로 빛의 진행경로를 굴절시킨다. 광학시트들(105)은 DBEF(dual brightness enhancement film)를 포함할 수도 있다.The diffuser plate 104 includes beads to diffuse light from the LED packages 101. The diffusion plate 104 diffuses the light incident from the LED packages 101 to make the luminance of the display surface uniform. The optical sheets 105 include at least one prism sheet and at least one diffusing sheet to diffuse the light incident from the diffusing plate 104 and to diffuse light at an angle substantially perpendicular to the light incidence plane of the display panel 106 Refract the path of light. The optical sheets 105 may comprise a dual brightness enhancement film (DBEF).

가이드/케이스 부재는 보텀 커버(107), 가이드 패널(108), 및 케이스 탑(109) 등을 포함한다. 보텀 커버(107)는 사각 프레임의 금속으로 제작되어 백라이트 유닛의 측면과 저면을 감싼다. 보텀 커버(107)는 고강도 강판으로 제작되며, 예를 들어 전기아연도금강판(EGI), 스테인레스(SUS), 갈바륨(SGLC), 알루미늄도금강판(일명 ALCOSTA), 주석도금강판(SPTE) 등으로 제작될 수 있다.The guide / case member includes a bottom cover 107, a guide panel 108, a case top 109, and the like. The bottom cover 107 is made of metal of a square frame and covers the side and bottom of the backlight unit. The bottom cover 107 is made of a high strength steel sheet and is made of, for example, an electrogalvanized steel sheet (EGI), stainless steel (SUS), galvalume (SGLC), aluminum plated steel sheet (aka ALCOSTA), tinned steel sheet .

가이드 패널(108)은 표시패널(106)의 상면 가장자리와 측면을 감싸고 백라이트 유닛의 측면을 감싸도록 표시패널(106)과 백라이트 유닛의 측면과 대향하는 단턱면을 포함한다. 가이드 패널(108)의 단턱부는 표시패널(106)을 아래에서 지지하고 표시패널(106)과 확산판(104) 및 광학시트들(105) 사이에 패널 갭(panel gap)을 확보한다. The guide panel 108 includes a display panel 106 and a stepped surface opposed to a side surface of the backlight unit so as to surround the top surface and the side surface of the display panel 106 and to cover the side surface of the backlight unit. The step portion of the guide panel 108 supports the display panel 106 from below and secures a panel gap between the display panel 106 and the diffuser plate 104 and the optical sheets 105.

케이스 탑(109)은 가이드 패널(108)의 상면 및 측면을 감싸는 구조를 갖는다. 케이스 탑(109)은 가이드 패널(108) 및 보텀 커버(107) 중 적어도 어느 하나에 후크나 스크류로 고정된다.The case top 109 has a structure that covers the upper surface and the side surface of the guide panel 108. The case top 109 is fixed to at least one of the guide panel 108 and the bottom cover 107 with a hook or a screw.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the present invention should not be limited to the details described in the detailed description, but should be defined by the claims.

1, 101: LED 패키지 2, 102: PCB
3, 103: 반사시트 4, 104: 확산판
5, 105: 광학시트들 6, 106: 표시패널
6a, 106a: 상부 유리기판 6b, 106b: 하부 유리기판
7, 107: 보텀 커버 8, 108: 가이드 패널
9, 109: 케이스 탑 110: 광확산 렌즈
111: 렌즈의 외부면 111a: 정중앙부
111b: 전반사부 111c: 측면부
112: 렌즈의 내부면 113: 렌즈의 바닥면
114: 내부 공간부 G: 옵티컬 갭1, 101: LED package 2, 102: PCB
3, 103: reflective sheet 4, 104: diffusion plate
5, 105: optical sheets 6, 106: display panel
6a, 106a: upper glass substrate 6b, 106b: lower glass substrate
7, 107: bottom cover 8, 108: guide panel
9, 109: Case top 110: Light diffusion lens
111: outer surface of the lens 111a:
111b: total reflection part 111c:
112: inner surface of the lens 113: bottom surface of the lens
114: internal space part G: optical gap

Claims (8)

직사각형의 발광면을 가지는 LED 패키지;
상기 LED 패키지가 실장되는 PCB; 및
상기 LED 패키지를 덮도록 상기 PCB에 접착된 광확산 렌즈를 구비하며,
상기 광확산 렌즈는 외부면과 내부면이 형성된 투명재질로 이루어지고,
상기 내부면은 상기 외부면 쪽으로 오목한 타원형 단면을 포함하며,
상기 외부면은 상기 내부면 쪽으로 오목하고 상기 LED 패키지의 발광면의 정중앙과 대향하는 정중앙부, 상기 정중앙부의 주변에 형성된 전반사부, 상기 전반사부의 아래로 이어지는 측면부를 포함하고,
상기 광확산 렌즈의 두께는 상기 외부면의 정중앙에서 가장 얇으며,
상기 내부면과 상기 PCB 사이의 공간은 공기로 채워지고,
상기 정중앙부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 그대로 통과시키며, 상기 전반사부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 전반사시키고, 상기 측면부는 상기 내부면을 통해 입사되는 빛을 입사각에 따라 굴절시켜 확산시키되,
상기 외부면은,
Figure 112017008460549-pat00021
를 만족하는 곡선을 360도 회전하여 구현된 형상이고,
상기 곡선은 z1에 대한 함수로, 상기 r은 상기 광확산 렌즈의 바닥면의 반지름, 상기 c는 상기 외부면의 정중앙부의 곡률, 상기 k는 코닉 상수이며, 상기 정중앙부의 형상은 상기 c로 정의되고, 상기 전반사부 및 상기 측면부의 형상은 4차항 내지 10차항으로 정의되며,
상기 r은 0.25보다 크고 5와 같거나 작고, 상기 k는 -12보다 크고 0과 같거나 작으며, 상기 A는 -0.01보다 크고 0과 같거나 작고, 상기 B는 0보다 크고 0.0001과 같거나 작으며, 상기 C는 -0.000001보다 크고 0과 같거나 작고, 상기 D는 0보다 크고 0.000000001과 같거나 작은 것을 특징으로 하는 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치.An LED package having a rectangular light emitting surface;
A PCB on which the LED package is mounted; And
And a light diffusing lens bonded to the PCB to cover the LED package,
Wherein the light diffusion lens is made of a transparent material having an outer surface and an inner surface,
Wherein the inner surface includes an elliptical cross-section that is concave toward the outer surface,
The LED package according to any one of the preceding claims, wherein the outer surface is concave toward the inner surface, and has a central portion facing the center of the light emitting surface of the LED package, a total reflection portion formed around the center portion,
The thickness of the light diffusion lens is the thinnest in the center of the outer surface,
Wherein a space between the inner surface and the PCB is filled with air,
Wherein the center portion passes light incident through the inner surface as it is, and the total reflection portion totally reflects light incident through the inner surface, and the side portion refracts and diffuses light incident through the inner surface according to an incident angle ,
The outer surface
Figure 112017008460549-pat00021
And the shape of the curve is 360 degrees,
Wherein the curve is a function of z 1 , r is a radius of a bottom surface of the light diffusing lens, c is a curvature of a central portion of the outer surface, k is a Kornic constant, and the shape of the center portion is defined as c The shape of the total reflection portion and the side portion is defined as a fourth order to a tenth order,
Wherein r is greater than 0.25 and equal to or less than 5, k is greater than -12 and equal to or less than 0, A is greater than -0.01 and less than or equal to 0, B is greater than 0, Wherein C is greater than -0.000001 and less than or equal to 0, and D is greater than 0 and less than or equal to 0.000000001. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 내부면의 형상은,
Figure 112017008460549-pat00005
를 만족하며,
상기 형상은 z2에 대한 함수로, 상기 x는 타원형 반구 형태인 상기 내부면의 장축 반지름, 상기 y는 상기 타원형 반구의 단축 반지름, 상기 cx는 상기 장축 반지름 방향의 곡면의 곡률, 상기 cy는 상기 단축 반지름 방향의 곡면의 곡률, 상기 kx는 상기 장축 반지름 방향의 코닉 상수, 상기 ky는 상기 단축 반지름 방향의 코닉 상수인 것을 특징으로 하는 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치.The method according to claim 1,
The shape of the inner surface is,
Figure 112017008460549-pat00005
Lt; / RTI >
The shape as a function of z 2, wherein x is the major axis radius of the inner surface oval hemisphere, wherein y is shorter radius, the c x of the elliptic hemisphere is the curvature of the curved surface of the major axis in the radial direction, c y Is a curvature of the curved surface in the short axis direction, k x is a conic constant in the long axis radial direction, and k y is a conic constant in the short axis direction. 제 3 항에 있어서,
상기 장축 반지름과 상기 단축 반지름의 비는 상기 LED 패키지의 긴 변과 짧은 변의 길이의 비의 0.2배 내지 2배인 것을 특징으로 하는 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치.The method of claim 3,
Wherein the ratio of the long axis radius to the short axis radius is 0.2 to 2 times the ratio of the long side to the short side of the LED package. 제 1 항에 있어서,
상기 광확산 렌즈의 재료는 PMMA, 및 폴리카보네이트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치.The method according to claim 1,
Wherein the material of the light diffusion lens is any one of PMMA and polycarbonate. 제 1 항에 있어서,
상기 LED 패키지는 수직방향을 기준으로 좌우 방위각 60도에서 최대 발광 휘도의 50%의 밝기를 갖는 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치.The method according to claim 1,
Wherein the LED package has a brightness of 50% of a maximum light emission luminance at a right and left azimuth angle of 60 degrees with respect to a vertical direction. 제 1 항에 있어서,
상기 광확산 렌즈를 통해 상기 전반사되거나 상기 굴절된 빛을 반사하는 반사시트를 더 포함하는 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치.The method according to claim 1,
And a reflective sheet that reflects the refracted light through the light diffusing lens. 제 1 항에 있어서,
상기 광확산 렌즈로부터 굴절된 빛이 색분산되는 것을 방지하기 위해 상기 외부면, 및/또는 상기 내부면의 표면을 거칠게 가공하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the surface of the outer surface and / or the inner surface is roughened to prevent color refraction of light refracted from the light diffusion lens.
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