[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102002546B1 - 화상생성장치용 백라이트 유닛 - Google Patents

화상생성장치용 백라이트 유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR102002546B1
KR102002546B1 KR1020170177438A KR20170177438A KR102002546B1 KR 102002546 B1 KR102002546 B1 KR 102002546B1 KR 1020170177438 A KR1020170177438 A KR 1020170177438A KR 20170177438 A KR20170177438 A KR 20170177438A KR 102002546 B1 KR102002546 B1 KR 102002546B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
incident
bottom frame
angle
axis
Prior art date
Application number
KR1020170177438A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190075665A (ko
Inventor
나인성
정상철
안지관
Original Assignee
에이테크솔루션(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 에이테크솔루션(주) filed Critical 에이테크솔루션(주)
Priority to KR1020170177438A priority Critical patent/KR102002546B1/ko
Publication of KR20190075665A publication Critical patent/KR20190075665A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102002546B1 publication Critical patent/KR102002546B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

본 발명은 화상생성장치용 백라이트 유닛에 관한 것이다.
본 발명에 따른 화상생성장치용 백라이트 유닛은 바닥 프레임; 상기 바닥 프레임 상면에 배치되는 발광부; 상기 바닥 프레임의 상면에서 상기 발광부를 덮도록 배치되는 광확산 렌즈; 상기 바닥 프레임의 상면 둘레를 따라 배치되며, 상기 바닥 프레임과 둔각을 이루도록 세워지는 반사벽; 및 상기 반사벽의 상부에서 상기 바닥프레임과 평행하게 배치되는 확산판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 얇은 두께를 가지면서도 높은 균제도를 가질 수 있다.

Description

화상생성장치용 백라이트 유닛{Back light unit for picture generate unit}
본 발명은 화상생성장치용 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 얇은 두께를 가지면서도 균제도가 높은 화상생성장치용 백라이트 유닛에 관한 것이다.
액정표시장치는 영상 데이터를 표시하는 액정표시패널과 상기 액정표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(back light unit)을 포함하며, 백라이트 유닛의 광원으로는 고효율, 고휘도 등의 장점을 가지는 엘이디(LED; Light Emitting Diode)가 많이 사용된다. 그런데 엘이디에서 발산되는 광은 직진성이 강하기 때문에 엘이디를 이용하여 액정표시패널의 면적 전체에서 균질한 휘도가 발휘되게 하기 위해서는 엘이디 주변으로 광확산 렌즈를 배치하거나 엘이디와 액정표시패널 사이에 광학 갭을(optical gap)을 두어야 한다.
한편, 헤드업 디스플레이(HUD; Head Up Display)는 차량의 전면 유리에 차량의 주행 속도, 연료량 등과 같은 주행 관련 정보를 표시해주는 장치로서, 화상생정장치(PGU; Picture Generate Unit)와 상기 화상생성장치에서 생성한 화상을 차량의 전면 유리 부분에 나타나게 하는 광학계로 이루어진다. 그리고 상기 화상생성장치는 액정표시장치와 백라이트 유닛 등으로 이루어진다.
그런데 상기 화상생성장치는 대시보드의 한정된 공간 내에 배치되어야 하기 때문에 광학 갭을 크게 하는 것에 한계가 있다.
KR 10-2017-0136807 A
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광학 갭을 작게 할 수 있으면서도 화상생성장치에서 나타나는 영상의 휘도를 균질하게 할 수 있는 화상생성장치용 백라이트 유닛을 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 바닥 프레임; 상기 바닥 프레임 상면에 배치되는 발광부; 상기 바닥 프레임의 상면에서 상기 발광부를 덮도록 배치되며, 상기 발광부로부터 광이 입사되는 내부면과 상기 내부면을 통해 입사된 광이 발산되는 외부면을 구비하는 광확산 렌즈; 상기 바닥 프레임의 상면 둘레를 따라 배치되며, 상기 바닥 프레임과 둔각을 이루도록 세워지는 반사벽; 및 상기 반사벽의 상부에서 상기 바닥 프레임과 평행하게 배치되는 확산판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상생성장치용 백라이트 유닛에 의해 달성된다.
상기 광확산 렌즈의 상기 외부면은,
Figure 112017127863245-pat00001
(상기 Z1는 Z축 상에서 원점으로부터 떨어진 거리, 상기 r1은 상기 외부면의 바닥부 반지름, 상기 c1은 상기 외부면의 정중앙부 곡률, 상기 K1은 코닉상수, 상기 A1은 4차 비구면 계수, 상기 B1은 6차 비구면 계수)를 만족하는 곡선을 축회전하여 구현된 형상이고, 0 < r1 < 10, c1 = 1/r1, -2 < K1 < 0, 0 < A1 < 0.05, 0 < B1 < 0.04 인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 광확산 렌즈의 상기 내부면은,
Figure 112017127863245-pat00002
(상기 Z2는 Z축 상에서 원점으로부터 떨어진 거리, 상기 r2는 상기 내부면의 바닥부 반지름, 상기 c2는 상기 내부면의 정중앙부 곡률, 상기 K2는 코닉상수, 상기 A2는 4차 비구면 계수, 상기 B2는 6차 비구면 계수)를 만족하는 곡선을 축회전하여 구현된 형상이고, 0 < r2 < 10, r1 > r2, c2 = 1/r2, -2 < K2 < 0, 0 < A2 < 0.05, 0 < B2 < 0.05 인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 확산판은 대각선 길이가 30.48mm ~ 76.2mm 로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 발광부와 상기 확산판 사이의 거리는 20mm 이하인 것이 바람직하다.
상기 바닥 프레임의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 상기 발광부가 1개 형성되는 경우, 상기 바닥 프레임의 상기 일축 양단부에 위치한 상기 반사벽과 상기 바닥 프레임이 이루는 각
Figure 112017127863245-pat00003
은 110°± 16°이며, 상기 광확산 렌즈를 지나는 광 중에서, 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 42°± 16° 이하인 광은 상기 확산판으로 입사되고, 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 42°± 16° 초과인 광은 상기 반사벽으로 입사되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 광확산 렌즈를 지나는 광 중에서 상기 확산판으로 입사되는 광과 상기 반사벽으로 입사되는 광을 구분하는
Figure 112017127863245-pat00004
는 상기 광확산 렌즈의 중심축에 대하여
Figure 112017127863245-pat00005
×0.8 ~
Figure 112017127863245-pat00006
×1.2 의 각도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 바닥 프레임의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 상기 발광부가 2개 형성되는 경우, 상기 발광부 사이의 거리는 12mm ~ 20mm 이고, 상기 바닥 프레임의 상기 일축 양단부에 위치한 상기 반사벽과 상기 바닥 프레임이 이루는 각
Figure 112017127863245-pat00007
은 102°± 8° 이며, 인접하는 상기 반사벽 측으로 기울어져 상기 광확산 렌즈를 통과하는 광 중에서, 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 38°± 12° 이하인 광은 상기 확산판으로 입사되고, 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 38°± 12° 초과인 광은 상기 반사벽으로 입사되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 인접하는 상기 반사벽 측으로 기울어져 상기 광확산 렌즈를 통과하는 광 중에서, 상기 확산판으로 입사되는 광과 상기 반사벽으로 입사되는 광을 구분하는 기준각
Figure 112017127863245-pat00008
는 상기 광확산 렌즈의 중심축에서 인접한 상기 반사벽 방향으로
Figure 112017127863245-pat00009
×0.8 ~
Figure 112017127863245-pat00010
×1.2 의 각도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 바닥 프레임의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 상기 발광부가 3개 형성되는 경우, 상기 발광부 사이의 거리는 7mm ~ 13mm 이고, 상기 바닥 프레임의 상기 일축 양단부에 위치한 상기 반사벽과 상기 바닥 프레임이 이루는 각
Figure 112017127863245-pat00011
은 102°± 8°이며, 인접하는 상기 반사벽 측으로 기울어져 상기 광확산 렌즈를 통과하는 광 중에서, 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 32°± 12° 이하인 광은 상기 확산판으로 입사되고, 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 32°± 12° 초과인 광은 상기 반사벽으로 입사되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 인접하는 상기 반사벽 측으로 기울어져 상기 광확산 렌즈를 통과하는 광 중에서, 상기 확산판으로 입사되는 광과 상기 반사벽으로 입사되는 광을 구분하는 기준각
Figure 112017127863245-pat00012
는 상기 광확산 렌즈의 중심축에서 인접한 상기 반사벽 방향으로
Figure 112017127863245-pat00013
×0.8 ~
Figure 112017127863245-pat00014
×1.2 의 각도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 광확산 렌즈는, 피엠엠에이(PMMA; Poly(methylmethacrylate)), 피씨(PC; Polycarbonate), 씨오씨(COC; Cyclin Olefin Copolymer) 및 씨오피(COP; Cyclo-olefin Polymer) 재질 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 화상생성장치용 백라이트 유닛은 짧은 광학 갭을 가짐에도 불구하고 확산판에 대해 광이 균질하게 입사될 수 있다.
따라서, 화상생성장치의 액정표시장치에 대해 균질한 면광원을 제공하는 것이 가능하다.
상기 화상생성장치용 백라이트 유닛에서 반사벽의 각도, 광확산 렌즈의 형상 등을 최적화시킴으로써 확상판에 대해 광이 보다 균질하게 입사되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 화상생성장치용 백라이트 유닛의 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 화상생성정치용 백라이트 유닛의 작용에 관한 설명도,
도 3은 본 발명에 의한 화상생성정치용 백라이트 유닛의 일축 상에서 발광부가 1개인 경우에 관한 설명도,
도 4는 본 발명에 의한 화상생성정치용 백라이트 유닛의 일축 상에서 발광부가 2개인 경우에 관한 설명도,
도 5는 본 발명에 의한 화상생성정치용 백라이트 유닛의 일축 상에서 발광부가 3개인 경우에 관한 설명도,
도 6은 본 발명에 의한 화상생성장치용 백라이트 유닛을 시뮬레이션한 결과에 관한 표,
도 7은 본 발명에 의한 화상생성장치용 백라이트 유닛과 기존의 화상생성장치용 백라이트 유닛을 시뮬레이션한 결과에 관한 설명도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.
본 발명은 화상생성장치용 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 본 발명에 대해 설명할 때에는 상기 백라이트 유닛이 헤드업 디스플레이를 구성하는 화상생성장치에 사용되는 경우를 위주로 하여 설명하나, 본 발명에 의한 화상생성장치용 백라이트 유닛은 다른 디스플레이 장치에도 적용될 수 있음은 당연하다.
도 1에는 본 발명에 의한 화상생성장치용 백라이트 유닛(1)의 단면도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 화상생성장치용 백라이트 유닛(1)은 바닥 프레임(10), 발광부(20), 광확산 렌즈(30), 반사벽(40) 및 확산판(50)을 포함하여 이루어진다.
바닥 프레임(10)은 수평한 판형으로 이루어지며, 발광부(20)를 구동하기 위한 인쇄회로기판을 포함한다.
발광부(20)는 전류를 광으로 변환시키는 부분으로 예를 들어, 엘이디(LED; Light Emitting Diode) 등으로 이루어질 수 있다. 발광부(20)는 바닥 프레임(10)의 인쇄회로기판 상에 형성되며, 바닥 프레임(10)의 상부 방향으로 광을 발산한다.
광확산 렌즈(30)는 바닥 프레임(10)의 상면에서 발광부(20)를 덮도록 형성되며, 대략적으로 반구에 가까운 형상으로 이루어지되 중심에 반구에 가까운 형상의 공간을 갖는다. 상기 공간 내에는 발광부(20)가 위치하여, 상기 공간과 면하는 내부면(32)으로는 발광부(20)로부터 광이 입사되고, 광확산 렌즈(30)의 둘레부에 위치한 외부면(31)에서는 상기 내부면(32)을 통해 입사된 광이 광확산 렌즈(30)의 밖으로 발산된다. 이에 따라, 발광부(20)에서 발산된 빛은 광확산 렌즈(30)를 지나면서 내부면(32)과 외부면(31)에서 두 번에 걸쳐 굴절되어 확산된다.
광확산 렌즈(30)는 피엠엠에이(PMMA; Poly(methylmethacrylate)), 피씨(PC; Polycarbonate), 씨오씨(COC; Cyclin Olefin Copolymer) 및 씨오피(COP; Cyclo-olefin Polymer)와 같이 광 투과성을 가지는 재료 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
확산판(50)은 상기 광확산 렌즈(30)에서 상부 방향으로 이격된 위치에 배치되는 수평한 판 형상의 것으로, 상기 바닥 프레임(10)과 평행을 이룬다. 이러한 확산판(50)에는 발광부(20)에서 발산되어 광확산 렌즈(30)를 통과한 광이 입사되어, 확산판(50)이 화상생성장치에서 화상을 생성하는 액정표시장치의 면광원이 된다.
상기 확산판(50)은 대각선 길이가 30.48mm(1.2inch) ~ 76.2mm(3inch) 로 형성되고, 발광부(20)와 확산판(50) 사이의 거리, 즉 광학 갭은 20mm 이하로 형성되어 화상생성장치가 차량의 대시보드 내에서 큰 공간을 차지하지 않도록 한다. 확산판(50)은 상기한 바와 같은 대각선 길이를 가지되 가로와 세로의 비율이 4:3 정도가 되도록 한다.
반사벽(40)은 상기 바닥 프레임(10)과 확산판(50)의 사이에서 바닥 프레임(10)의 상면 둘레를 따라 배치되며, 표면이 흰색 또는 금속광택을 띠도록 형성되어 광확산 렌즈(30)에서 발산된 일부 광을 반사한다. 그리고 반사벽(40)은 상기 바닥 프레임(10)과 둔각을 이루도록 세워져 반사벽(40)에서 반사된 광을 확산판(50)에 고르게 입사시킨다.
이러한 본 발명의 화상생성장치용 백라이트 유닛(1)에 의하면, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 광확산 렌즈(30)를 통해 발산되는 광 중 일부는 바로 확산판(50)으로 입사되고 나머지는 반사벽(40)에 입사된 후 반사되어 확산판(50)으로 입사되는데, 반사벽(40)의 경사에 의해 반사벽(40)에서 반사되어 확산판(50)으로 입사되는 광이 확산판(50)으로 바로 입사되는 광과 함께 확산판(50)으로 균질하게 입사된다. 이에 따라, 본 발명에 의한 백라이트 유닛(1)이 화상생성장치의 액정표시장치에 균질한 면광원을 제공할 수 있다.
광확산 렌즈(30)의 외부면(31)은 아래의 식에 의해 정의되는 곡선을 축회전하여 형성될 수 있다.
Figure 112017127863245-pat00015
여기에서, Z1은 Z축 상에서 원점으로부터 떨어진 거리, r1 은 상기 외부면(31)의 바닥부 반지름, c1 은 상기 외부면(31)의 정중앙부 곡률, K1 은 코닉상수, A1 은 4차 비구면 계수, B1 은 6차 비구면 계수이며, r1 은 0보다 크고 10보다 작으며, c1 은 1/r1 로 정해진다. 그리고 K1 은 -2보다 크고 0보다 작으며, A1 은 0보다 크고 0.05보다 작으며, B1 은 0보다 크고 0.04보다 작다. 외부면(31)의 비구면을 더 정교하게 만들기 위해 A1, B1 외의 비구면 계수를 가지는 고차항이 추가될 수 있다.
광확산 렌즈(30)의 내부면(32)은 아래의 식에 의해 정의되는 곡선을 축회전하여 형성될 수 있다.
Figure 112017127863245-pat00016
여기에서 Z2 는 Z축 상에서 원점으로부터 떨어진 거리, r2 는 내부면(32)의 바닥부 반지름, c2 는 내부면(32)의 정중앙부 곡률, K2 는 코닉상수, A2 는 4차 비구면 계수, B2는 6차 비구면 계수이며, r2 는 0보다 크고 10보다 작으며, c2 는 1/r2 로 정해진다. 그리고 K2 는 -2보다 크고 0보다 작으며, A2 은 0보다 크고 0.05보다 작으며, B2 은 0보다 크고 0.05보다 작다. 또한, r2, < r1 여야 할 것이다. 내부면(32)의 비구면을 더 정교하게 만들기 위해 A2, B2 외의 비구면 계수를 가지는 고차항이 추가될 수 있다.
이러한 외부면(31)과 내부면(32)을 가지는 광확산 렌즈(30)는 발광부(20)에서 발산되는 빛을 고르게 확산시킬 수 있다.
본 발명에 의한 백라이트 유닛(1)은 바닥 프레임(10)의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 1개 또는 다수 개의 발광부(20)를 구비할 수 있으며, 발광부(20)의 수에 따라 반사벽(40)과 바닥 프레임(10)이 이루는 각도 등은 달라질 수 있다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 바닥 프레임(10)의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 발광부(20)가 1개 형성되는 경우, 바닥 프레임(10)의 상기 일축 양단부에 위치한 반사벽(40)과 바닥 프레임(10)이 이루는 각
Figure 112017127863245-pat00017
은 110°± 16°로 형성된다.
그리고 이때, 광확산 렌즈(30)를 지나는 광 중에서, 광확산 렌즈(30)의 중심축과 이루는 각이 42°± 16° 이하인 광은 확산판(50)으로 입사되고, 광확산 렌즈(30)의 중심축과 이루는 각이 42°± 16° 초과인 광은 반사벽(40)으로 입사되도록 광확산 렌즈(30)와 반사벽(40) 사이의 간격, 그리고 광확산 렌즈(30)와 확산판(50)의 사이의 간격이 정해진다.
이러한 광확산 렌즈(30), 반사벽(40), 그리고 확산판(50)들의 배치 관계는, 하나의 광확산 렌즈(30)에서 바로 확산판(50)으로 입사되는 광과 하나의 광확산 렌즈(30) 양측에 위치하는 반사벽(40)에서 반사되어 확산판(50)으로 입사되는 광이, 확산판(50)으로 균질하게 입사될 수 있도록 한다.
광확산 렌즈(30)를 지나는 광 중에서 확산판(50)으로 입사되는 광과 반사벽(40)으로 입사되는 광을 구분하는 기준각
Figure 112017127863245-pat00018
는 상기 광확산 렌즈(30)의 중심축에 대하여
Figure 112017127863245-pat00019
×0.8 ~
Figure 112017127863245-pat00020
×1.2 의 각도를 갖는 것이 확산판(50)으로 입사되는 광의 균제도를 향상시키는 면에서 보다 바람직하다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 바닥 프레임(10)의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 발광부(20)가 2개 형성되는 경우, 발광부(20) 사이의 거리는 12mm ~ 20mm 로 형성되고, 바닥 프레임(10)의 상기 일축 양단부에 위치한 반사벽(40)과 바닥 프레임(10)이 이루는 각
Figure 112017127863245-pat00021
은 102°± 8°로 형성된다.
그리고 이때, 인접하는 반사벽(40) 측으로 기울어져 광확산 렌즈(30)를 통과하는 광 중에서, 광확산 렌즈(30)의 중심축과 이루는 각이 38°± 12° 이하인 광은 확산판(50)으로 입사되고, 광확산 렌즈(30)의 중심축과 이루는 각이 38°± 12° 초과인 광은 반사벽(40)으로 입사되도록 광확산 렌즈(30)와 반사벽(40) 사이의 간격, 그리고 광확산 렌즈(30)와 확산판(50)의 사이의 간격이 정해진다.
이러한 광확산 렌즈(30), 반사벽(40), 그리고 확산판(50)들의 배치 관계는, 2개의 광확산 렌즈(30)에서 바로 확산판(50)으로 입사되는 광과 각 광확산 렌즈(30)에 인접하여 위치하는 반사벽(40)에서 반사되어 확산판(50)으로 입사되는 광이, 확산판(50)으로 균질하게 입사될 수 있도록 한다. 광확산 렌즈(30)가 2개인 경우, 일측의 광확산 렌즈(30)에서 발산된 광이 타측 광확산 렌즈(30)의 상부에 위치하는 확산판(50) 부분에까지 입사될 수 있기 때문에, 광확산 렌즈(30)가 1개인 경우에 비하여 바닥 프레임(10)에 대한 반사벽(40)의 각도를 작게 하더라도 확산판(50)으로 광이 균질하게 입사되도록 할 수 있다.
인접하는 반사벽(40) 측으로 기울어져 광확산 렌즈(30)를 통과하는 광 중에서, 확산판(50)으로 입사되는 광과 반사벽(40)으로 입사되는 광을 구분하는 기준각
Figure 112017127863245-pat00022
는 상기 광확산 렌즈(30)의 중심축에서 인접한 상기 반사벽(40) 방향으로
Figure 112017127863245-pat00023
×0.8 ~
Figure 112017127863245-pat00024
×1.2의 각도를 갖는 것이 확산판(50)으로 입사되는 광의 균제도를 향상시키는 면에서 보다 바람직하다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 바닥 프레임(10)의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 발광부(20)가 3개 형성되는 경우, 발광부(20) 사이의 거리는 7mm ~ 13mm 로 형성되고, 바닥 프레임(10)의 상기 일축 양단부에 위치한 반사벽(40)과 바닥 프레임(10)이 이루는 각
Figure 112017127863245-pat00025
은 102°± 8°로 형성된다.
그리고 이때, 인접하는 반사벽(40) 측으로 기울어져 광확산 렌즈(30)를 통과하는 광 중에서, 광확산 렌즈(30)의 중심축과 이루는 각 이 32°± 12° 이하인 광은 확산판(50)으로 입사되고, 광확산 렌즈(30)의 중심축과 이루는 각 이 32°± 12° 초과인 광은 반사벽(40)으로 입사되도록 광확산 렌즈(30)와 반사벽(40) 사이의 간격, 그리고 광확산 렌즈(30)와 확산판(50)의 사이의 간격이 정해진다.
이러한 광확산 렌즈(30), 반사벽(40), 그리고 확산판(50)들의 배치 관계는, 3개의 광확산 렌즈(30)에서 바로 확산판(50)으로 입사되는 광과 각 광확산 렌즈(30)에 인접하여 위치하는 반사벽(40)에서 반사되어 확산판(50)으로 입사되는 광이, 확산판(50)으로 균질하게 입사될 수 있도록 한다. 광확산 렌즈(30)가 3개인 경우, 일측의 광확산 렌즈(30)에서 발산된 광이 나머지 광확산 렌즈(30)의 상부에 위치하는 확산판(50) 부분에까지 입사될 수 있기 때문에, 광확산 렌즈(30)가 1개인 경우에 비하여 바닥 프레임(10)에 대한 반사벽(40)의 각도를 작게 하더라도 확산판(50)으로 광이 균질하게 입사되도록 할 수 있다.
인접하는 반사벽(40) 측으로 기울어져 광확산 렌즈(30)를 통과하는 광 중에서, 확산판(50)으로 입사되는 광과 반사벽(40)으로 입사되는 광을 구분하는 기준각
Figure 112017127863245-pat00026
는 상기 광확산 렌즈(30)의 중심축에서 인접한 상기 반사벽(40) 방향으로
Figure 112017127863245-pat00027
×0.8 ~
Figure 112017127863245-pat00028
×1.2 의 각도를 갖는 것이 확산판(50)으로 입사되는 광의 균제도를 향상시키는 면에서 보다 바람직하다.
도 6에는 본 발명에 의한 화상생성장치용 백라이트 유닛을 시뮬레이션한 결과에 관한 표가 도시되어 있다. 시뮬레이션은 확산판(50)의 대각선 길이가 30.48mm ~ 76.2mm 로 형성되고, 광학 갭이 20mm 이하이며, 바닥 프레임(10)의 가로방향 축 상에 2개의 발광부(20)가 형성되고, 세로방향 축 상에 1개의 발광부(20)가 형성된 경우를 예시로 하였다. 세로방향 축 상에서 바닥 프레임(10)에 대한 반사벽(40)의 각도
Figure 112017127863245-pat00029
과 기준각
Figure 112017127863245-pat00030
는,
Figure 112017127863245-pat00031
=
Figure 112017127863245-pat00032
×0.8 ~
Figure 112017127863245-pat00033
×1.2 의 관계를 가지고, 가로방향 축 상에서 바닥 프레임(10)에 대한 반사벽(40)의 각도
Figure 112017127863245-pat00034
과 기준각
Figure 112017127863245-pat00035
는,
Figure 112017127863245-pat00036
=
Figure 112017127863245-pat00037
×0.8 ~
Figure 112017127863245-pat00038
×1.2 의 관계를 갖는다.
도 6의 (a)는 세로방향 축 상에서의 결과로, 바닥 프레임(10)에 대한 반사벽(40)의 각도가 94° ~ 122° 에서 82% 이상의 균제도를 가지며, 특히 바닥 프레임(10)에 대한 반사벽(40)의 각도가 110° 인 경우에는 85% 이상의 높은 균제도를 갖는다. 그리고 도 6의 (b)는 가로방향 축 상에서의 결과로, 바닥 프레임(10)에 대한 반사벽(40)의 각도가 94° ~ 110° 에서 80% 이상의 균제도를 가지며, 특히 바닥 프레임(10)에 대한 반사벽(40)의 각도가 112° 인 경우에는 85% 이상의 높은 균제도를 갖는 것을 볼 수 있다.
도 7은 본 발명에 의한 화상생성장치용 백라이트 유닛과 기존의 화상생성장치용 백라이트 유닛을 시뮬레이션한 결과에 관한 설명도이다. 참고로, 도 7은 확산판의 휘도 분포를 보여주는 것으로, 푸른색에 가까울수록 휘도가 낮고 붉은색에 가까울수록 휘도가 높다.
도 7의 (a)는 광학 갭이 13.7mm 이고 반사벽을 구비하지 않는 기존 화상생성장치용 백라이트 유닛의 시뮬레이션 결과로, 균제도가 72% 로 낮고, 중심부의 휘도와 외곽부의 휘도에 많은 차이가 있는 것을 볼 수 있다. 도 7의 (b)는 광학 갭이 25mm 이고 반사벽을 구비하지 않는 기존 화상생성장치용 백라이트 유닛의 시뮬레이션 결과로, 균제도가 79%로 광학 갭이 13.7mm 인 경우에 비해서는 높지만 충분히 높다고는 할 수 없으며, 중심부의 휘도와 외곽부의 휘도에 차이가 있다.
반면, 본 발명에 의한 화상생성장치용 백라이트 유닛을 시뮬레이션한 결과는 도 7의 (c)에 도시되어 있는 바와 같이 광학 갭이 13.7mm 로 짧음에도 불구하고 85%의 매우 높은 균제도를 발휘한다. 이뿐만 아니라 중심부의 휘도와 외곽부의 휘도에 거의 차이가 없는 것을 볼 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
1 : 화상생성장치용 백라이트 유닛
10 : 바닥 프레임 20 : 발광부
30 : 광확산 렌즈 31 : 외부면
32 : 내부면 40 : 반사벽
50 : 확산판

Claims (12)

  1. 바닥 프레임; 상기 바닥 프레임 상면에 배치되는 발광부; 상기 바닥 프레임의 상면에서 상기 발광부를 덮도록 배치되며, 상기 발광부로부터 광이 입사되는 내부면과 상기 내부면을 통해 입사된 광이 발산되는 외부면을 구비하는 광확산 렌즈; 상기 발광부와 20mm 이하의 거리를 가지도록 상기 바닥 프레임과 간격을 두고 평행하게 배치되며, 대각선 길이가 30.48mm ~ 76.2mm 로 형성되는 확산판; 및 상기 바닥 프레임과 상기 확산판 사이 공간의 둘레를 따라 배치되며, 상기 바닥 프레임과 둔각을 이루도록 세워져 상기 광확산 렌즈로부터 입사된 광을 상기 확산판으로 고르게 반사하는 반사벽;을 포함하되,
    상기 바닥 프레임의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 상기 발광부가 1개 형성되는 경우, 상기 바닥 프레임의 상기 일축 양단부에 위치한 상기 반사벽과 상기 바닥 프레임이 이루는 각
    Figure 112018124192079-pat00060
    은 110°± 16° 이며, 상기 광확산 렌즈를 지나는 광 중에서 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 42°± 16°이하인 광은 상기 확산판으로 입사되고 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 42°± 16° 초과인 광은 상기 반사벽으로 입사되며,
    상기 바닥 프레임의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 상기 발광부가 2개 형성되는 경우, 상기 발광부 사이의 거리는 12mm ~ 20mm 이고, 상기 바닥 프레임의 상기 일축 양단부에 위치한 상기 반사벽과 상기 바닥 프레임이 이루는 각
    Figure 112018124192079-pat00061
    은 102°± 8°이며, 인접하는 상기 반사벽 측으로 기울어져 상기 광확산 렌즈를 통과하는 광 중에서 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 38°± 12°이하인 광은 상기 확산판으로 입사되고 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 38°± 12°초과인 광은 상기 반사벽으로 입사되며,
    상기 바닥 프레임의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 상기 발광부가 3개 형성되는 경우, 상기 발광부 사이의 거리는 7mm ~ 13mm 이고, 상기 바닥 프레임의 상기 일축 양단부에 위치한 상기 반사벽과 상기 바닥 프레임이 이루는 각
    Figure 112018124192079-pat00062
    은 102°± 8°이며, 인접하는 상기 반사벽 측으로 기울어져 상기 광확산 렌즈를 통과하는 광 중에서 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 32°± 12°이하인 광은 상기 확산판으로 입사되고 상기 광확산 렌즈의 중심축과 이루는 각이 32°± 12° 초과인 광은 상기 반사벽으로 입사되는 것을 특징으로 하는 화상생성장치용 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광확산 렌즈의 상기 외부면은,
    Figure 112017127863245-pat00039

    (상기 Z1은 Z축 상에서 원점으로부터 떨어진 거리, 상기 r1은 상기 외부면의 바닥부 반지름, 상기 c1은 상기 외부면의 정중앙부 곡률, 상기 K1은 코닉상수, 상기 A1은 4차 비구면 계수, 상기 B1은 6차 비구면 계수)를 만족하는 곡선을 축회전하여 구현된 형상이고,
    0 < r1 < 10, c1 = 1/r1, -2 < K1 < 0, 0 < A1 < 0.05, 0 < B1 < 0.04 인 것을 특징으로 하는 화상생성장치용 백라이트 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광확산 렌즈의 상기 내부면은,
    Figure 112017127863245-pat00040

    (상기 Z2는 Z축 상에서 원점으로부터 떨어진 거리, 상기 r2는 상기 내부면의 바닥부 반지름, 상기 c2는 상기 내부면의 정중앙부 곡률, 상기 K2는 코닉상수, 상기 A2는 4차 비구면 계수, 상기 B2는 6차 비구면 계수)를 만족하는 곡선을 축회전하여 구현된 형상이고,
    0 < r2 < 10, r1 > r2, c2 = 1/r2, -2 < K2 < 0, 0 < A2 < 0.05, 0 < B2 < 0.05 인 것을 특징으로 하는 화상생성장치용 백라이트 유닛.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바닥 프레임의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 상기 발광부가 1개 형성되는 경우,
    상기 광확산 렌즈를 지나는 광 중에서 상기 확산판으로 입사되는 광과 상기 반사벽으로 입사되는 광을 구분하는 기준각
    Figure 112018124192079-pat00063
    는 상기 광확산 렌즈의 중심축에 대하여
    Figure 112018124192079-pat00064
    ×0.8 ~
    Figure 112018124192079-pat00065
    ×1.2 의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 화상생성장치용 백라이트 유닛.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 바닥 프레임의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 상기 발광부가 2개 형성되는 경우,
    인접하는 상기 반사벽 측으로 기울어져 상기 광확산 렌즈를 통과하는 광 중에서, 상기 확산판으로 입사되는 광과 상기 반사벽으로 입사되는 광을 구분하는 기준각
    Figure 112018124192079-pat00066
    는 상기 광확산 렌즈의 중심축에서 인접한 상기 반사벽 방향으로
    Figure 112018124192079-pat00067
    ×0.8 ~
    Figure 112018124192079-pat00068
    ×1.2 의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 화상생성장치용 백라이트 유닛.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 바닥 프레임의 가로방향 축과 세로방향 축 중 어느 일축 상에서 상기 발광부가 3개 형성되는 경우,
    인접하는 상기 반사벽 측으로 기울어져 상기 광확산 렌즈를 통과하는 광 중에서, 상기 확산판으로 입사되는 광과 상기 반사벽으로 입사되는 광을 구분하는 기준각
    Figure 112018124192079-pat00069
    는 상기 광확산 렌즈의 중심축에서 인접한 상기 반사벽 방향으로
    Figure 112018124192079-pat00070
    ×0.8 ~
    Figure 112018124192079-pat00071
    ×1.2 의 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 화상생성장치용 백라이트 유닛.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광확산 렌즈는,
    피엠엠에이(PMMA; Poly(methylmethacrylate)), 피씨(PC; Polycarbonate), 씨오씨(COC; Cyclin Olefin Copolymer) 및 씨오피(COP; Cyclo-olefin Polymer) 재질 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 화상생성장치용 백라이트 유닛.
KR1020170177438A 2017-12-21 2017-12-21 화상생성장치용 백라이트 유닛 KR102002546B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170177438A KR102002546B1 (ko) 2017-12-21 2017-12-21 화상생성장치용 백라이트 유닛

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170177438A KR102002546B1 (ko) 2017-12-21 2017-12-21 화상생성장치용 백라이트 유닛

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190075665A KR20190075665A (ko) 2019-07-01
KR102002546B1 true KR102002546B1 (ko) 2019-07-22

Family

ID=67255218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170177438A KR102002546B1 (ko) 2017-12-21 2017-12-21 화상생성장치용 백라이트 유닛

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102002546B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021220722A1 (ja) * 2020-04-27 2021-11-04 株式会社小糸製作所 画像生成装置及びヘッドアップディスプレイ
JP7479912B2 (ja) * 2020-04-27 2024-05-09 株式会社小糸製作所 画像生成装置及びヘッドアップディスプレイ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100967451B1 (ko) * 2008-05-16 2010-07-01 주식회사 이츠웰 고휘도 칩형 발광다이오드 패키지를 이용한 백라이트유니트
KR101751999B1 (ko) * 2010-07-28 2017-06-28 엘지디스플레이 주식회사 광확산 렌즈를 이용한 액정표시장치
KR102009798B1 (ko) * 2011-12-30 2019-08-13 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛
KR102664690B1 (ko) 2016-06-02 2024-05-09 현대모비스 주식회사 비대칭 프리즘을 구비한 차량용 헤드업 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190075665A (ko) 2019-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7566148B2 (en) Side light-emitting device, backlight unit having the side light-emitting device, and liquid crystal display apparatus employing the backlight unit
JP5291469B2 (ja) バックライト構造
JP4824484B2 (ja) 発光ダイオードを含むバックライトアセンブリ及びこれを含む表示装置
TWI761599B (zh) 光柵耦合光導件、顯示系統、以及使用光學聚光的方法
WO2017013816A1 (ja) 照明装置、照明方法、及びそれを用いた映像投射装置
US20130088857A1 (en) Optical assembly, backlight unit having the same, and display apparatus thereof
US20060181866A1 (en) Multi-chip light emitting diode unit, and backlight unit and liquid crystal display device employing the same
KR20110114311A (ko) 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시장치
JP2007034307A (ja) 光学レンズ及び光学パッケージ、これらを有するバックライトアセンブリ及び表示装置、並びに点光源を含むが導光板が省略されたバックライトアセンブリから均一な光を出射させる方法
WO2005045313A1 (ja) 面光源装置及び当該装置を用いた機器
JP2010140906A (ja) 導光板及びバックライトモジュール
TW201305670A (zh) 發光裝置、照明裝置、及顯示裝置
TW201025661A (en) Side view LED (light emitting diode) module
US20060092663A1 (en) Side light-emitting device, backlight unit having the side light-emitting device, and liquid crystal display apparatus employing the backlight unit
WO2019064614A1 (ja) 面光源装置および表示装置
KR102002546B1 (ko) 화상생성장치용 백라이트 유닛
US8979344B2 (en) Backlight module using laser emitters as light source
JP2010153256A (ja) 照明装置
US11513261B2 (en) Light source lens, illumination unit, and display unit
JP2001183642A (ja) マルチプリズムシート及びこれを用いた液晶表示装置
TWI526742B (zh) 曲型背光模組
US7674008B2 (en) Light emitting device and panel
JP2013206595A (ja) 導光板、導光板を用いた照明装置および表示装置
JP2008268826A (ja) 導光板式図画表示装置
KR100716741B1 (ko) 액정 디스플레이 장치용 반사판 및 이를 이용한 백라이트유닛

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
GRNT Written decision to grant