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JP2006108606A - 白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置 - Google Patents

白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置 Download PDF

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JP2006108606A
JP2006108606A JP2004372459A JP2004372459A JP2006108606A JP 2006108606 A JP2006108606 A JP 2006108606A JP 2004372459 A JP2004372459 A JP 2004372459A JP 2004372459 A JP2004372459 A JP 2004372459A JP 2006108606 A JP2006108606 A JP 2006108606A
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金 奎 錫
Young-Hee Park
泳 熹 朴
Sang-Hee Lee
李 相 熙
Jong-Nam Lee
鍾 南 李
Young-Bee Chu
榮 備 周
Byung-Woong Han
韓 丙 雄
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Abstract

【課題】 白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置が開示される。
【解決手段】白色光発生ユニットは、発光ダイオード及びレンズを含む。発光ダイオードは光を発生する。レンズは凸レンズ又は凹レンズであり、発光ダイオードから発生した光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する。発光ダイオードが青色光を発生するとき、蛍光部材は黄色蛍光体を含んだり、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含む。発光ダイオードが紫外線を発生するとき、蛍光部材は赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含む。従って、発光ダイオードから出射されて導光板に進行する光の拡散角を増加させて導光板の暗部が減少し、発光ダイオードが蛍光体を別途に具備しないので、発光ダイオードの大きさが減少される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置に関するものであり、より詳細には発光ダイオードを用いて白色光を発生することができる白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置に関するものである。
一般的に、液晶表示装置は、液晶の電気的な特性及び光学的特性を用いて画像を表示する。前記液晶表示装置は、CRTなどに比べて体積が非常に小さくて重さが軽い長所を有するため、携帯用コンピュータ、通信機器、液晶テレビなどに広く用いられている。
前記液晶を制御するために、前記液晶表示装置は、前記液晶を制御する液晶制御パート及び前記液晶に光を供給する光供給パートを必要とする。具体的に、前記液晶表示装置は前記液晶制御パートとして液晶表示パネルを含むことができ、前記光供給パートとしてバックライトアセンブリーを含むこともできる。
前記液晶表示パネルには、面光源形態の光分布を有する均一の輝度を有する光が入射されると、有効ディスプレイ面積全体に均一の性能の画像が表示される。従って、前記光分布を有する光源を得るために前記バックライトアセンブリーが用いられる。
前記バックライトアセンブリーは、光源及び導光板を含むことができる。前記光源は、光を発生し、前記光を発生するために棒形状を有する冷陰極線管方式ランプ(CCFL)又はドット形状を有する発光ダイオード(LED)が主に用いられる。これのうち、個人移動通信端末機のような小さいディスプレイユニットを有する中小型表示装置の場合には、小型化及び低消費電力のために発光ダイオードが主に用いられる。
前記発光ダイオードで発生した光は点光源形態の光分布を有する。前記光は、導光板によって面光源形態の光分布に変化して前記導光板の光出射面を通じて出射される。出射された光は、前記液晶表示パネルに供給されて画像を表示する。出射された前記光は、白色光であることが望ましい。従って、前記発光ダイオードが白色光発光ダイオードであったり、前記発光ダイオードで発生した前記光が白色光に変換されなければならない。
従来の中小型表示装置である場合、主に白色光発光ダイオードが用いられる。
しかし、従来の白色光発光ダイオードは前記白色光発光ダイオードから発生した前記光が前記導光板に入射されるとき、比較的小さい角で入射される。従って、前記表示装置は、複数の前記発光ダイオードを含むことが必要である。そうでなければ、前記導光板は比較的広い領域を暗部として有するため、前記表示装置の有効ディスプレイ領域は減少される。また、前記白色光発光ダイオードは構造が複雑であり、費用が高いので、前記白色光発光ダイオードを採用した表示装置は全体的が大きさが増加され、製造費用が増加される。
従って、本発明の第1目的は、発光ダイオードを用いて白色光を発生することができる白色光発生ユニットを提供することにある。
本発明の第2目的は、発光ダイオードを用いて白色光を発生することができる白色光発生ユニットを有するバックライトアセンブリーを提供することにある。
本発明の第3目的は、発光ダイオードを用いて白色光を発生することができる白色光発生ユニットを有する液晶表示装置を提供することにある。
前述した本願第1発明の白色光発生ユニットは、発光ダイオード及びレンズを含む。前記発光ダイオードは光を発生する。前記レンズは、前記発光ダイオードから発生した前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する。
本願第2発明は、第1発明において、前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであることを特徴とする請求項1記載の白色光発生ユニットを提供する。
本願第3発明は、第2発明において、前記蛍光部材は、黄色蛍光体であることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。青色光及び前記黄色蛍光体が所定の組み合わせ比の場合、黄色蛍光体は、青色光発光ダイオードから発生した光の提供を受けて白色光を出射する。
本願第4発明は、第2発明において、前記蛍光体は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。青色光及び赤色蛍光体及び緑色蛍光体が所定の組み合わせ比の場合、赤色蛍光体及び緑色蛍光体は、青色光発光ダイオードから発生した光の提供を受けて白色光を出射する。
本願第5発明は、第1発明において、前記発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードであることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
本願第6発明は、第5発明において、前記蛍光部材は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。青色光、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体が所定の組み合わせ比の場合、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体は、紫外線発光ダイオードから発生した光の提供を受けて白色光を出射する。
本願第7発明は、第1発明において、前記レンズは、凸レンズであることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。レンズに入射された前記光(L1)は、前記レンズ1の内部を通過する。前記レンズが凸レンズである場合、前記レンズの内部を通過した光(L3)は前記レンズの焦点に集光される。前記レンズの焦点距離がFであるとき、前記レンズを通過した光(L3)は前記レンズの一端部からFの分だけ離隔された位置で集光される。前記光(L3)が集光された後、前記光(L3)は所定の拡散角(θ)に拡散される。前記焦点距離(F)は、前記レンズの特性に依存する。従って、前記レンズが短い前記焦点距離(F)を有する場合、前記光(L3)は大きい拡散角(θ)を有する。
本願第8発明は、第1発明において、前記レンズは、凹レンズであることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
発光ダイオードから発生した光(L4)はレンズに入射される。レンズ214に入射された前記光(L4)はレンズの内部を通過する。レンズが凹レンズである場合、レンズの内部を通過した光(L6)はレンズの焦点を基準として拡散される。レンズの焦点距離がFであるとき、レンズを通過した光(L6)はレンズの一端部からFの分だけ離隔された位置を基準として拡散される。従って、レンズが短い前記焦点距離(F)を有する場合、前記光(L6)は大きい拡散角(θ)を有する。このように、前記光はレンズ214を経て一定の焦点距離(F3)を基準として前記拡散角(θ3)に拡散されるので、凸レンズを採用した場合より暗部が減少する。このように焦点距離(F3)によって拡散角(θ3)を十分大きく調節することができ、暗部は凸レンズより減少される。従って、導光板はより広い有効ディスプレイ領域を有する。
本願第9発明は、第1発明において、前記レンズは、前記発光ダイオードから提供された前記光を拡散させる拡散剤を更に含むことを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
本願第10発明は、第9発明において、前記拡散剤は、パウダー形態であることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
本願第11発明は、第10発明において、前記パウダーは、石粉、ポリメチルメタクリレート(PMMA)及びアクリルのうち、少なくとも一つであることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
本願第12発明は、第1発明において、前記蛍光部材は、パウダー形態であることを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。
本願第13発明は、第12発明において、前記レンズは、前記蛍光部材を前記レンズに硬化させる硬化剤を更に含むことを特徴とする白色光発生ユニットを提供する。硬化剤は、レンズ内の蛍光部材及び拡散剤を硬化させることができる。
前述した本願第14発明の第2目的を達成するためのバックライトアセンブリーは、光発生部、導光板、少なくとも一つのレンズ及び収納容器を含む。前記光発生部は、光を発生する少なくとも一つの発生ダイオードを含む。前記導光板は、前記光発生部から入射される前記光をガイドして出射する。前記レンズは、前記光発生部と前記導光板との間に配置され、前記光発生部から発生した前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する。前記収納容器は、前記光発生部、前記導光板及び前記レンズを収納する。
本願第15発明は、第14発明において、前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、黄色蛍光体を含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第16発明は、第14発明において、前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第17発明は、第14発明において、前記発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第18発明は、第14発明において、前記レンズは、凸レンズ又は凹レンズであることを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第19発明は、第14発明において、前記レンズの少なくとも一面上に配置され、前記レンズから発散される光をレンズ内に反射するための反射バンドを更に含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第20発明は、第14発明において、前記レンズは、前記光発生部から入射された光を拡散させる拡散剤を更に含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第21発明は、第20発明において、前記レンズは、前記拡散剤を前記レンズに硬化させる硬化剤を更に含むことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第22発明は、第14発明において、前記導光板の一側面に前記レンズを収納する収納溝が形成されたことを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第23発明は、第22発明において、前記収納溝は、前記レンズの形状に対応する形状を有することを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第24発明は、第23発明において、前記レンズは、前記収納溝に接触されることを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
本願第25発明は、第22発明において、前記レンズは、前記収納溝から離隔されることを特徴とするバックライトアセンブリーを提供する。
前述した本第26発明の第3目的を達成するための液晶表示装置は、液晶表示パネル及びバックライトアセンブリーを含む。前記液晶表示パネルは、光の入力を受けて画像を表示する。前記バックライトアセンブリーは前記光を提供する。前記バックライトアセンブリーは、光を発生する少なくとも一つの発光ダイオードを含む光発生部、前記光発生部から入射される前記光をガイドして出射する導光板、前記光発生部と前記導光板との間に配置され、前記光発生部から発生した前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する少なくとも一つのレンズ及び前記光発生部、前記導光板及び前記レンズを収納する収納容器を含む。
本願第27発明は、第26発明において、前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、黄色蛍光体を含むことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本願第28発明は、第26発明において、前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本願第29発明は、第26発明において、前記発光ダイオードは紫外線を発生し、前記蛍光部材は赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本願第30発明は、第26発明において、 前記レンズは、凸レンズ又は凹レンズであることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
本発明のよると、白色光を発生する白色光発生ユニットにレンズを用いることで、発光ダイオードから出射されて導光板に進行する光の拡散角を増加させることができる。その結果、前記増加された拡散角によって前記導光板の暗部が減少される。また、前記発光ダイオードが蛍光体を別途に具備しないので、前記発光ダイオードの大きさが減少される。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例による白色光発生ユニット、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置に対して詳細に説明したが、本発明の下記の実施例によって制限されたり限定されることはない。
バックライトアセンブリー
実施例1
図1は、本は発明の第1実施例による白色光発生ユニットを有するバックライトアセンブリーの分解斜視図を示したものであり、図2は、図1の白色光発生ユニット及び導光板の分解斜視図を示したものであり、図3は、図1の白色光発生ユニットのレンズの構造を透視斜視図で示したものである。図1乃至図3において、同じ部材に対しては同じ参照符号を用いる。
図1乃至図3を参照すると、バックライトアセンブリー100は、白色光発生ユニット110、導光板120、光学シート130、モールドフレーム140及び収納容器150を含む。
前記白色光発生ユニット110は、複数の発光ダイオード112、複数のレンズ114及び印刷回路基板116を含む。
前記発光ダイオード112は、光を発生する。例えば、前記発光ダイオード112は青色光を発生する青色光発光ダイオードである。また、前記発光ダイオード112は紫外線を発生する紫外線発光ダイオードであることができる。
前記レンズは、例えば、凸レンズである。前記レンズ114は、蛍光部材114aを含む。前記蛍光部材114aは、パウダー形態を有する。前記蛍光部材114aは、前記発光ダイオード112から発生した前記光の提供を受けて白色光を出射する。前記発光ダイオード112が青色発光ダイオードである場合、前記蛍光部材114aは、前記白色光を出射するために、黄色蛍光体を含む。この場合、前記蛍光部材114aは、前記黄色蛍光体を含む代わりに赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことができる。また、前記発光ダイオードが紫外線発光ダイオードである場合、前記蛍光部材114aは、前記白色光を出射するために赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことができる。
前記レンズ114は、拡散剤114bを更に含むことができる。前記拡散剤114bは、前記発光ダイオード112から提供された前記光を拡散させる。例えば、前記拡散剤114bは、パウダー形態を有する。前記拡散剤114bは、石粉、ポリメチルメタクリレート(PMMA)又はアクリルを含む。これとは違って、前記拡散剤114bは、石粉、ポリメチルメタクリレート又はアクリルのうち、二つ以上を含むことができる。
前記レンズ114は、硬化剤(図示せず)を更に含むことができる。前記硬化剤は、前記レンズ114内の前記蛍光部材114a又は前記拡散剤114bを硬化させる。また、前記硬化剤は、前記レンズ114内の前記蛍光部材114a及び前記拡散剤114bを硬化させることができる。
前記印刷回路基板116は、前記発光ダイオード112上に配置される。望ましくは、前記印刷回路基板116は、柔軟性を有する可撓性回路基板(FPC)である。前記印刷回路基板116は、前記発光ダイオード112に前記光を発生するための電圧を印加する。
図2に図示したように、前記白色光発生ユニット110は、反射バンド118a、118bを更に含むことができる。前記反射バンド(118a,118b)は、前記レンズ114の第1面及び第2面に配置される。例えば、前記レンズ114の第1面は上面に該当し、第2面は底面に該当する。一方、前記白色光発生ユニット110は、前記レンズ114の一面上にのみ配置された反射バンドを含むことができる。前記反射バンド(118a,118b)は、前記レンズ114から発散される光を前記レンズ114内に反射する。
前記白色光発生ユニット110は、前記印刷回路基板116の上部に配置されたスチフナー(図示せず)を更に含むことができる。前記スチフナーは、前記印刷回路基板116を前記モールドフレーム140に固定させるために所定の接着力を有する物質を含む。
前記白色光発生ユニット110は、ランプカバー(図示せず)を更に含むことができる。前記ランプカバーは、前記発光ダイオード112を囲み、前記発光ダイオード112から発生した光を前記導光板120が位置する方向に集光する。
前記導光板120は、前記白色光発生ユニット110から入射される前記白色光を水平の方向に沿ってガイドして前記光学シート130に向かって出射する。前記導光板120は、前記発光ダイオード112から発生した点光源形態の光分布を有する光を面光源形態の光分布を有する光に変更する。前記導光板120は、導光板本体122及び収納溝124を含む。
前記導光板本体122は、大体平坦な平板形状を有する。前記点光源形態の光分布を有する光が前記発光ダイオード112から前記導光板本体112に入射されると、前記光は相対的に広い面積を有する前記導光板本体122から均一に反射されて前記面光源形態の光分布を形成する。前記導光板120は、平板型導光板であるため、前記導光板本体122は、前記発光ダイオード112と隣接した一側から前記一側と対向する他側に均一の厚さを有する。
また、前記導光板120は、くさび型導光板であることができる。即ち、前記導光板本体122は、前記発光ダイオード112と隣接した一側から前記一側と対向する他側に向くほど厚さが減少することができる。
また、図1及び図2を参照すると、前記収納溝124は前記導光板本体122の一側に形成され、前記レンズ114が配置される。前記収納溝124は、前記レンズ114を収納するために前記レンズ114の形状と対応される形状に形成される。
前記光学シート130は、前記導光板120の上部に配置される。前記光学シート130は、拡散シート132、プリズムシート134、輝度強化フィルム(DBEF)136などを含むことができる。
前記導光板120から出射された光は、比較的に低い輝度均一性を有する。従って、前記バックライトアセンブリー100が前記導光板120のみを含む場合、前記バックライトアセンブリー100は、高品質ディスプレイのための光を提供しにくい。従って、前記光学シート130は、輝度均一性を向上させる前記拡散シート132を含むことができる。また、前記光学シート130は、視野角低下を改善するために、前記プリズムシート134を含むことができる。また、前記光学シート130は、輝度強化フィルム136を含み、輝度及び光視野角を増加させることができる。
前記光学シート130は、保護シート(図示せず)を更に含むことができる。前記保護シートは、前記プリズムシート134のスクラッチ発生を防止する。また、前記保護シートは、前記プリズムシート134を二枚用いる場合に発生することができるモアレ(moire)現状を防止する。また、前記保護シートは、光を拡散させて前記プリズムシート134によって減少することができる画像の視野角を増加させる。
前記モールドフレーム140は、額縁のような四角型の形状を有する。前記モールドフレーム140は、上部に配置される前記光学シート130を収納して支持する。また、前記モールドフレーム140は、下部に配置される前記導光板120を収納して支持する。前記モールドフレーム140の一側の上部には前記印刷回路基板116が配置される。前記モールドフレーム140の一側には所定の溝142が形成され、前記印刷回路基板116が外部に延びられるように通路を提供する。
前記収納容器150は、前記白色光発生ユニット110、前記導光板120、前記光学シート130及び前記モールドフレーム140を収納する。前記収納容器150は、底板152及び複数の側壁154を含む。前記側壁154は、前記底板152と一体で形成され、前記底板152から延びられて収納空間を提供する。
前記バックライトアセンブリー100は、反射板160を更に含むことができる。前記反射板160は、前記収納容器150の前記底板152上に配置される。前記反射板160は、前記白色光発生ユニット110から発生して前記導光板120によってガイドされる光のうち、漏洩して前記反射板160に向かう光を前記導光板120の方向に反射する。
以下、前記白色光発生ユニット110から光が発生するメカニズムを図面を参照してより詳細に説明する。
図4は、図1の白色光発生ユニットが白色光を発生するメカニズムを図示した平面図である。
図4を参照すると、前記発光ダイオード112から発生した光(L1)は前記レンズ114に入射される。前記レンズ114に入射された前記光(L1)は、前記レンズ114の内部を通過する。前記レンズ114が凸レンズである場合、前記レンズ114の内部を通過した光(L3)は前記レンズ114の焦点に集光される。前記レンズ114の焦点距離がFであるとき、前記レンズ114を通過した光(L3)は前記レンズ114の一端部からFの分だけ離隔された位置で集光される。前記光(L3)が集光された後、前記光(L3)は所定の拡散角(θ)に拡散される。前記焦点距離(F)は、前記レンズ114の特性に依存する。従って、前記レンズ114が短い前記焦点距離(F)を有する場合、前記光(L3)は大きい拡散角(θ)を有する。前記レンズ114が長い焦点距離(F)を有する場合、前記光(L3)は小さい拡散角(θ)を有する。
例えば、前記発光ダイオード112が青色光発光ダイオードであるとき、前記発光ダイオード112から発生して前記レンズ114に入射される前記光(L1)は青色光である。この場合、前述したように前記レンズ114が黄色蛍光体を有する前記蛍光部材114aを含んだり、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を有する前記蛍光部材114aを含むことができる。前記青色光及び前記黄色蛍光体は所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。また、前記青色光、前記赤色蛍光体及び前記緑色蛍光体も所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。従って、前記レンズ114から出射される前記光(L3)を白色光になる。
これとは違って、前記発光ダイオード112が紫外線発光ダイオードである場合、前記ダイオード112から発生して前記レンズ114に入射される前記光(L1)は紫外線である。前記レンズ114は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を有する前記蛍光部材114aを含む。前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体及び前記青色蛍光体は、所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。従って、前記レンズ114から出射されるとき、前記光(L3)は白色光になる。
前記レンズ114が拡散剤114bを更に含む場合、前記拡散剤114bは、前記発光ダイオード112から提供されて前記レンズ114を通す前記光(L2)を拡散させる。従って、前記レンズ114から出射される前記光(L3)はより大きい拡散角(θ)を有することができる。
以下、前記導光板120の内部に光が入射されるとき、前記光が進行する経路を図面を参照してより詳細に説明する。
図5及び図6は、発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明するための平面図である。図5は、レンズが具備されない場合の光の経路を説明する。
図5を参照すると、前記レンズ114が具備されない場合、発光ダイオード12から発生した光は導光板20に入射され、所定の拡散角(θ0)に拡散される。図6はレンズが具備された場合の光の経路を説明する。
前記発光ダイオード12は、180°の出射角を有するが、前記導光板20に対する入射角は全反射条件を充足させるための約120°である。前記発光ダイオード12から発生した光が前記導光板20に120°の角で入射されるとき、前記導光板120の内部に進行する光は前記拡散角(θ)に拡散される。前記拡散角(θ)は、スネル(snell)の法則によると約70°乃至80°である。その結果、前記導光板20は、光が進行しない領域を有する。従って、前記導光板20はディスプレイ領域で活用することができない暗部26を有する。前記レンズ114が具備されない場合、前記暗部26は、図5に図示されたように前記導光板20の一側から距離D0までに該当する。
図6を参照すると、前記レンズ114が具備された場合、前記発光ダイオード112から発生した光は前記レンズ114を通過する。その後、前記レンズ114を通過して導光板120aの内部に進行する光は焦点距離(F1)に位置した焦点に集光されて所定の拡散角(θ1)に拡散される。
具体的に、前記発光ダイオード112から発生した前記光は、前記導光板120aに直接入射されず、一定の焦点距離(F1)の分だけに離隔された位置で集光される。集光された光は、前記拡散角(θ1)に拡散されるので、前記焦点距離(F1)が長い場合、前記レンズ114が具備されない場合に比べて前記拡散角(θ1)が小さい。この場合、暗部126aは、前記レンズ114が具備されない場合に比べて増加する。しかし、前記焦点距離(F1)が十分短い場合には、前記拡散角(θ1)を大きく調節することができ、前記暗部126aは前の場合に比べて減少される。従って、前記導光板120aは前記レンズ114が具備されない場合に比べてより広い有効ディスプレイ領域を有する。
実施例2
図7は、本発明の第2実施例によるバックライトアセンブリーの平面図である。図7は、レンズ及び導光板が離隔された場合、発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明する。本実施例で、レンズ及び導光板を除いた余りの構成及び機能は、第1実施例と同じであるので、その重複される詳細な説明は省略する。
図7を参照すると、レンズ114が具備され、前記レンズ114及び導光板120bが離隔された場合、前記発光ダイオード112から発生した光は、前記レンズ114を通過する。その後、前記レンズ114を通過した光は前記レンズ114と前記導光板120bとの間に位置した空気層を通過する。その後、前記空気層を通過した光は前記導光板120bの内部の焦点に集光されて所定の拡散角(θ2)に拡散される。
前記発光ダイオード112から発生した光が前記導光板120bに入射されるとき、前記レンズ114を通過した光は前記空気層に入射される。前記空気層の屈折率は前記導光板120bの屈折率より小さいので、図7に図示されたように前記空気層に入射された光は第1実施例の光よりひどく屈折される。前記空気層を通過して前記導光板120bに入射された光は前記導光板120bの内部の焦点に集光され、前記拡散角(θ2)に拡散される。
前記空気層の厚さが比較的薄い場合、前記拡散角(θ2)は、第1実施例の前記拡散角(θ1)とほぼ同じである。従って、本実施例で、焦点距離(F2)は第1実施例の焦点距離(F1)より短い。その結果、本実施例の暗部126bは第1実施例の暗部126aより狭い領域を有し、前記暗部126bを示すD2は第1実施例のD1より更に短い。
本実施例によると、前記発光ダイオード112から発生した前記光は、前記導光板120bに直接入射されない。前記光は前記レンズ114を通過して焦点距離(F2)の分だけ離隔された位置で集光される。集光された光は前記拡散角(θ2)に拡散されるので、第1実施例のように前記焦点距離(F2)が十分短い場合には前記拡散角(θ2)を大きく調節することができ、前記暗部126bは前記レンズ114が具備されない場合より減少される。更に、前記空気層を通過すると、前記空気層を通過した光が集光される焦点距離(F2)がより短くなるので、前記暗部126bは第1実施例より減少される。従って、前記導光板120bは前記レンズ114が具備されない場合及び第1実施例の場合より更に広い有効ディスプレイ領域を有することができる。
実施例3
図8は、本発明の第3実施例によるバックライトアセンブリーの白色光発生ユニット及び導光板の分解斜視図を図示したものであり、図9は、図8の白色光発生ユニットのレンズの構造を説明するための投影斜視図を示したものである。本実施例で、レンズ及び導光板を除いた余りの構成は第1実施例と同じであるので、その重複される詳細な説明は省略する。
図8及び図9を参照すると、レンズ214は、例えば凹レンズである。前記レンズ214は蛍光部材214aを含む。前記蛍光部材214aはパウダー形態を有する。前記蛍光部材214aは前記発光ダイオード212から発生した前記光の提供を受けて白色光を出射する。前記発光ダイオード212が青色光発光ダイオードである場合、前記蛍光部材214aは前記白色光を出射するために黄色蛍光体を含む。この場合、前記蛍光部材214aは、前記黄色蛍光体を含む代わりに赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことができる。また、前記発光ダイオード212が紫外線発光ダイオードである場合、前記蛍光部材214aは前記白色光を出射するために赤色蛍光体、緑色蛍光体及び前記青色蛍光体を含むことができる。
前記レンズ214は拡散剤214bを更に含むことができる。前記拡散剤214bは前記発光ダイオード212から提供された前記光を拡散させる。例えば、前記拡散剤214bはパウダー形態を有する。前記拡散剤214bは石粉、ポリメチルメタクリレート又はアクリルを含む。これとは違って、前記拡散剤214bは、石粉、ポリメチルメタクリレート又はアクリレートのうち二つ以上を含むことができる。
前記レンズ214は、硬化剤(図示せず)を更に含むことができる。前記硬化剤は、前記レンズ214内の前記蛍光部材214a又は前記拡散剤214bを硬化させる。また、前記硬化剤は、前記レンズ214内の前記蛍光部材214a及び前記拡散剤214bを硬化させることができる。
以下、前記白色光発生ユニット210から光が発生するメカニズムを図面を参照してより詳細に説明する。
図10は、図8の白色光発生ユニットが白色光を発生するメカニズムを説明するための平面図である。
図10を参照すると、前記発光ダイオード212から発生した光(L4)は前記レンズ214に入射される。前記レンズ214に入射された前記光(L4)は前記レンズ214の内部を通過する。前記レンズ214が凹レンズである場合、前記レンズ214の内部を通過した光(L6)は前記レンズ214の焦点を基準として拡散される。前記レンズ214の焦点距離がFであるとき、前記レンズ114を通過した光(L6)は前記レンズ214の一端部からFの分だけ離隔された位置を基準として拡散される。前記焦点距離(F)は前記レンズ214の特性に依存する。従って、前記レンズ214が短い前記焦点距離(F)を有する場合、前記光(L6)は大きい拡散角(θ)を有する。前記レンズ114が長い焦点距離(F)を有する場合、前記光(L6)は小さい拡散角(θ)を有する。
例えば、前記発光ダイオード212が青色光発光ダイオーであるとき、前記発光ダイオード212から発生して前記レンズ214に入射される前記光(L4)は青色光である。この場合、前記レンズ214は黄色蛍光体を有する前記蛍光部材214aを含んだり、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を有する前記蛍光部材214aを含むことができる。前記青色光及び前記黄色蛍光体は所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。また、前記青色光、前記赤色蛍光体及び前記緑色蛍光体も所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。従って、前記レンズ214から出射される前記光(L6)は白色光になる。
これとは違って、前記発光ダイオード212が紫外線発光ダイオーであるとき、前記発光ダイオード212から発生して前記レンズ214に入射される前記光(L4)は紫外線である。前記レンズ214は赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を有する前記蛍光部材214aを含む。前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体及び前記青色蛍光体は、所定の組み合わせ比によって白色光を発生することができる。従って、前記レンズ214から出射されるとき、前記光(L6)は白色光になる。
前記レンズ214が拡散剤214bを更に含む場合、前記拡散剤214bは前記発光ダイオード212から提供されて前記レンズ214を経る前記光(L5)を拡散させる。従って、前記レンズ214から出射される前記光(L6)はより大きい拡散角(θ)を有することができる。
以下、前記導光板220の内部に光が入射されるとき、前記光が進行する経路を図面を参照してより詳細に説明する。
図11は、発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明するための平面図である。
図11を参照すると、前記発光ダイオード212から発生した光は前記レンズ214を通過する。その後、前記レンズ214を通過して前記導光板220aの内部に進行する光は焦点距離(F3)に位置した焦点を基準として所定の拡散角(θ3)に拡散される。
具体的に、前記発光ダイオード212から発生した前記光は前記導光板220aに直接入射されない。前記光は前記レンズ214を経て一定の焦点距離(F3)を基準として前記拡散角(θ3)に拡散されるので、第1及び第2実施例の凸レンズを採用した場合より暗部226aが減少する。前記焦点距離(F3)によって前記拡散角(θ3)を十分大きく調節することができ、前記暗部226aは第1実施例より減少される。従って、前記導光板220aはより広い有効ディスプレイ領域を有する。
再び図8を参照すると、前記導光板220bの収納溝224bは、レンズ214の形状と対応する形状に形成される。前記レンズ214が凹レンズである場合、前記収納溝224bもこれに対応して形成される。この場合、前記レンズ214は前記溝に接触することができる。
実施例4
図12は、本発明の第4実施例によるバックライトアセンブリーの平面図を示したものである。図12は、レンズ及び導光板が離隔された場合、発光ダイオードから発生して導光板内部を進行する光の経路を説明する。本実施例で、レンズ及び導光板を除いた余りの構成及び機能は第3実施例と同じであるので、その重複された詳細な説明は省略する。
図12を参照すると、前記レンズ214及び導光板220bが離隔された場合、前記発光ダイオード212から発生した光は前記レンズ214を通過する。その後、前記レンズ214を通過した光は前記レンズ214と前記導光板220bとの間に位置した空気層を通過する。その後、前記空気層を通過した光は前記レンズ214の焦点を基準として所定の拡散角(θ4)に拡散される。
具体的に、前記発光ダイオード212から発生した光が前記導光板220bに入射されるとき、前記光は前記レンズ214を通過した後、前記空気層に入射される。前記空気層の屈折率は前記導光板220bの屈折率より小さいので、図12に示したように前記空気層に入射された光は第3実施例の光よりひどく屈折される。前記空気層を通過して前記導光板220bに入射された光は前記レンズ214の焦点を基準として前記拡散角(θ4)に拡散される。
前記空気層の厚さが比較的に薄い場合、前記拡散角(θ4)は第3実施例の拡散角(θ3)とほぼ同じである。従って、本実施例で、焦点距離(F4)は第3実施例の焦点距離(F3)より短い。その結果、本実施例での暗部226bは第3実施例の暗部226aより狭い領域を有し、前記暗部226bを示すD4は第3実施例のD3より更に短い。
本実施例によると、前記発光ダイオード212から発生した前記光は前記導光板220bに直接入射されない。前記光は前記レンズ214を通過して焦点距離(F4)を基準として前記拡散角(θ4)に拡散されるので、第3実施例のように前記焦点距離(F4)が十分短い場合には前記拡散角(θ4)を大きく調節することができ、前記暗部226bは前記レンズ214が具備されない場合より減少する。また、凹レンズを採用して凸レンズを採用した場合より、前記発光ダイオード212から近い位置で光が拡散される。更に、前記空気層を通過すると、前記空気層を通過した光が拡散される基準になる前記焦点距離(F4)が更に短くなるので、前記暗部226bは第3実施例より減少される。従って、前記導光板220bは前記レンズ214が具備されない場合及び第3実施例より更に広い有効ディスプレイ領域を有することができる。
液晶表示装置の実施例
実施例5
図13は、本発明の第5実施例による液晶表示装置の分解斜視図を示したものである。
図13を参照すると、液晶表示装置700は、バックライトアセンブリー100及び液晶表示パネル400及びシャーシ500を含む。
本実施例に採用された前記バックライトアセンブリー100は図1に図示されたバックライトアセンブリーと構造及び機能が同じであるので、反復された説明は省略する。
前記液晶表示パネル400はバックライトアセンブリー100から出射される光を用いて画像を表示する。前記液晶表示パネル400は薄膜トランジスタ(TFT)基板420、液晶層440、カラーフィルター基板460及び駆動モジュール480を含む。
前記TFT基板420は、マトリクス形態に配置された画素電極(図示せず)、各前記画素電極に駆動電圧を印加する薄膜トランジスタ(図示せず)、ゲートライン(図示せず)及びデータライン(図示せず)を含む。
前記カラーフィルター基板460は、前記TFT基板420に形成された前記画素電極と向い合うように配置されたカラーフィルター(図示せず)、前記カラーフィルター上に形成された共通電極(図示せず)を含む。
前記液晶層440は、前記TFT基板420と前記カラーフィルター基板460と間に介在される。
前記駆動モジュール480は、前記液晶表示パネル400を駆動する。
前記カラーフィルター基板460のエッジ部は、前記シャーシ500によって囲まれ、前記シャーシ500の一部は収納容器150に結合される。前記シャーシ500は外部衝撃に弱い前記液晶表示パネル400が割れることを防止し、前記液晶表示パネル400の流動を防止する。
本実施例による液晶表示装置は、凸レンズを有する第1及び第2実施例によるバックライトアセンブリーを採用するが、他の実施例で凹レンズを有する第3乃至第5実施例によるバックライトアセンブリーを採用することができる。
本実施例によると、前記液晶表示装置は、蛍光体を別途に具備しない発光ダイオードを有するので、前記液晶表示装置の大きさが減少される。また、高価の白色光発光ダイオードを用いず、白色光を発生することができる白色光発光ユニットを用いることで、これを有する液晶表示装置の製造費用が多きく減少される。
前記のような本発明によると、白色光を発生する白色光発生ユニットにレンズを用いることによって、発光ダイオードから出射され、導光板に進行する光の拡散各を調節することができる。従って、前記拡散角を調節することができる。従って、前記拡散角を増加させることができ、その結果、前記増加された拡散角によって前記導光板の暗部が減少される。
また、前記発光ダイオードが蛍光体を別途に具備しないので、前記発光ダイオードの大きさが減少する。従って、これを有するバックライトアセンブリー及び液晶表示装置の大きさが減少される。
また、高価の白色光発光ダイオードを用いず、白色光を発生することができる前記白色光発光ユニットを用いることによって、これを有するバックライトアセンブリー及びこれを有する液晶表示装置の製造費用が大きく減少される。
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
本発明の第1実施例によるバックライトアセンブリーの分解斜視図である。 図1の白色光発生ユニット及び導光板を拡大した分解斜視図である。 図1の白色光発生ユニットのレンズの構造を説明するための投影斜視図である。 図1の白色光発生ユニットが白色光を発生するメカニズムを説明するための平面図である。 発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明するための平面図である。 発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明するための平面図である。 本発明の第2実施例によるバックライトアセンブリーの平面図である。 本発明の第3実施例によるバックライトアセンブリーの白色光発生ユニット及び導光板の分解斜視図である。 図8の白色光発生ユニットのレンズの構造を説明するための投影斜視図である。 図8の白色光発生ユニットが白色光を発生するメカニズムを説明するための平面図である。 発光ダイオードから発生して導光板の内部を進行する光の経路を説明するための平面図である。 本発明の第4実施例によるバックライトアセンブリーの平面図である。 本発明の第5実施例による液晶表示装置の分解斜視図である。
符号の説明
12、112、212 発光ダイオード
20、120、220 導光板
26 暗部
100 バックライトアセンブリー
110、210 白色光発生ユニット
114、214 レンズ
116 印刷回路基板
122 導光板本体
124 収納溝
130 光学シート
132 拡散シート
134 プリズムシート
136 輝度強化フィルム
140 モールドフレーム
142 溝
150 収納容器
152 底板
160 反射板
400 液晶表示パネル
420 TFT基板
440 液晶層
460 カラーフィルター基板
480 駆動モジュール
500 シャーシ
700 液晶表示装置

Claims (30)

  1. 光を発生する発光ダイオードと、
    前記発光ダイオードから発生された前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有するレンズを含むことを特徴とする白色光発生ユニット。
  2. 前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであることを特徴とする請求項1記載の白色光発生ユニット。
  3. 前記蛍光部材は、黄色蛍光体であることを特徴とする請求項2記載の白色光発生ユニット。
  4. 前記蛍光体は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする請求項2記載の白色光発生ユニット。
  5. 前記発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードであることを特徴とする請求項1記載の白色光発生ユニット。
  6. 前記蛍光部材は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とする請求項5記載の白色光発生ユニット。
  7. 前記レンズは、凸レンズであることを特徴とする請求項1記載の白色光発生ユニット。
  8. 前記レンズは、凹レンズであることを特徴とする請求項1記載の白色光発生ユニット。
  9. 前記レンズは、前記発光ダイオードから提供された前記光を拡散させる拡散剤を更に含むことを特徴とする請求項1記載の白色光発生ユニット。
  10. 前記拡散剤は、パウダー形態であることを特徴とする請求項9記載の白色光発生ユニット。
  11. 前記パウダーは、石粉、ポリメチルメタクリレート(PMMA)及びアクリルのうち、少なくとも一つであることを特徴とする請求項10記載の白色光発生ユニット。
  12. 前記蛍光部材は、パウダー形態であることを特徴とする請求項1記載の白色光発生ユニット。
  13. 前記レンズは、前記蛍光部材を前記レンズに硬化させる硬化剤を更に含むことを特徴とする請求項12記載の白色光発生ユニット。
  14. 光を発生する少なくとも一つの発光ダイオードを含む光発生部と、
    前記光発生部から入射される前記光をガイドして出射する導光板と、
    前記光発生部と前記導光板との間に配置され、前記光発生部から発生された前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する少なくとも一つのレンズと、
    前記光発生部、前記導光板及び前記レンズを収納する収納容器と、を含むことを特徴とするバックライトアセンブリー。
  15. 前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、黄色蛍光体を含むことを特徴とする請求項14記載のバックライトアセンブリー。
  16. 前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする請求項14記載のバックライトアセンブリー。
  17. 前記発光ダイオードは、紫外線発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とする請求項14記載のバックライトアセンブリー。
  18. 前記レンズは、凸レンズ又は凹レンズであることを特徴とする請求項14記載のバックライトアセンブリー。
  19. 前記レンズの少なくとも一面上に配置され、前記レンズから発散される光をレンズ内に反射するための反射バンドを更に含むことを特徴とする請求項14記載のバックライトアセンブリー。
  20. 前記レンズは、前記光発生部から入射された光を拡散させる拡散剤を更に含むことを特徴とする請求項14記載のバックライトアセンブリー。
  21. 前記レンズは、前記拡散剤を前記レンズに硬化させる硬化剤を更に含むことを特徴とする請求項20記載のバックライトアセンブリー。
  22. 前記導光板の一側面に前記レンズを収納する収納溝が形成されたことを特徴とする請求項14記載のバックライトアセンブリー。
  23. 前記収納溝は、前記レンズの形状に対応する形状を有することを特徴とする請求項22記載のバックライトアセンブリー。
  24. 前記レンズは、前記収納溝に接触されることを特徴とする請求項23記載のバックライトアセンブリー。
  25. 前記レンズは、前記収納溝から離隔されることを特徴とする請求項22記載のバックライトアセンブリー。
  26. 光の入力を受けて、画像を表示する液晶表示パネルと、
    前記光を提供するバックライトアセンブリーを含み、
    前記バックライトアセンブリーは、
    光を発生する少なくとも一つの発光ダイオードを含む光発生部と、
    前記光発生部から入射される前記光をガイドして出射する導光板と、
    前記光発生部と前記導光板との間に配置され、前記光発生部から発生された前記光の提供を受けて白色光を出射する蛍光部材を有する少なくとも一つのレンズと、
    前記光発生部、前記導光板及び前記レンズを収納する収納容器と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
  27. 前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、黄色蛍光体を含むことを特徴とする請求項26記載の液晶表示装置。
  28. 前記発光ダイオードは、青色光発光ダイオードであり、前記蛍光部材は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含むことを特徴とする請求項26記載の液晶表示装置。
  29. 前記発光ダイオードは紫外線を発生し、前記蛍光部材は赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を含むことを特徴とする請求項26記載の液晶表示装置。
  30. 前記レンズは、凸レンズ又は凹レンズであることを特徴とする請求項26記載の液晶表示装置。
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