KR20050121577A - 백라이트 유닛 및 직하형 led 렌즈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED 렌즈와 일체로 상부 반사부가 형성된 직하형 LED 렌즈와 이를 이용한 백라이트 유닛에 대한 것이다.
상술한 바와 같이 LED 렌즈 및 백라이트 유닛을 형성함으로써, 기존 백라이트 유닛의 구조와 달리 상부 반사판을 형성할 필요가 없고, 그 대신 LED 렌즈에 일체로 형성된 반사부를 형성하므로 공정 시간이 단축되고 원가가 절감되고 양산체제에 적합하다. 그리고 LED의 상부에 정확하게 위치시키지 않으면 휘도나 색 균일도가 민감하게 변하게되는 단점도 해소하였다.
Description
본 발명은 액정 표시 장치용 백라이트 유닛 및 이에 사용되는 렌즈에 대한 것이다.
근래 들어오면서 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술을 중심으로 하여, 소형 및 경량화 되면서 성능이 더욱 향상된 평판 표시 장치의 수요가 폭발적으로 늘어나고 있다.
이러한 평판 표시 장치 중에서 근래에 각광받고 있는 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD)는 소형화, 경량화 및 저전력 소비화 등의 이점을 가지고 있어서 기존의 브라운관(cathode ray tube; CRT)의 단점을 극복 할 수 있는 대체 수단으로서 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치가 필요한 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되어 사용되고 있다.
액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.
액정 표시 장치에서의 액정 표시 패널은 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이므로, 액정 표시 패널 하부에서 액정 표시 패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 구비하고 있다. 백라이트 유닛은 램프, 도광판, 반사 시트 및 광학 시트류 등을 포함한다. 램프는 비교적 발열량이 적으며 자연광에 가까운 백색광을 발생시키고 수명이 긴 냉음극선관 방식 램프나 색재현성이 좋고 저전력이 소비되는 LED를 이용한 LED 방식 램프를 사용한다.
LED 방식의 램프는 적색, 녹색, 청색의 LED를 배치하여 이들 3색을 합한 흰색의 빛을 액정 표시 패널에 제공하는 방식을 사용한다. 이러한 LED 방식의 램프가 액정 표시 패널에 빛을 제공하는 위치에 따라서 에지(edge)형과 직하형으로 나뉘어진다. 에지형은 액정 표시 패널의 측면에 LED가 위치하여 측면에서 빛을 제공하는 방식이며, 직하형은 액정 표시 패널의 뒷면에 LED가 위치하여 뒤에서 빛을 제공하는 방식이다.
에지형은 패널의 일 측면에서만 빛을 제공하기 때문에 액정 패널이 커지면 커질수록 빛이 일 측에 편중되는 문제가 발생하게 되어, 액정 패널의 크기가 점차 거대화되는 추세에 따라 에지형보다는 직하형 방식이 앞으로 더 많이 사용될 것이며, 이에 따라 직하형에 대한 개발이 활발하다.
그런데 LED가 발하는 빛은 직진성이 강해 LED 정면 방향으로 집중하는 경향이 있다. 따라서 빛이 액정 표시 패널의 전체로 고르게 분산되지 못하고 LED의 정면 부분이 더 밝고 정면에서 멀어질수록 어두워지는 문제점이 있다.
강한 휘도를 나타내는 부분을 줄이기 위하여 종래에는 도광판 하부면에 반사판을 붙이는 방법을 사용한다. 도광판의 하부면에 상부 반사판을 붙이는 공정이 어려워서 공정 시간 및 원가가 증가되고, 위치가 어긋나거나 LED 렌즈와 상부 반사판의 간격이 변할 수 있어서 휘도나 색 균일도가 민감하게 변하게 되는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 LED를 광원으로 사용하는 백라이트의 빛이 고르게 분산되도록 하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 LED 렌즈와 일체로 상부 반사부가 형성된 직하형 LED 렌즈와 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공한다.
구체적으로는, 상부 반사부, 렌즈부 및 지지대를 포함하며, 상기 렌즈부는 그 하부에서 입사되는 빛을 굴절시키며, 상기 상부 반사부는 상기 렌즈부에 의하여 굴절된 후 상기 상부 반사부로 입사된 빛이 반사되도록 형성된 하부면을 가지며, 상기 지지대는 상기 렌즈부와 상기 상부 반사부를 연결하여 고정하는 직하형 LED 렌즈에 대한 것이며,
또한 기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 LED, 상기 LED 발광부의 상부에 형성되는 LED 렌즈, 상기 LED 발광부의 빛이 투과할 수 있도록 형성되고, 상부면에 LED 렌즈가 부착되는 하부 확산 반사판, 상기 LED 렌즈의 상부에 형성되는 도광판을 포함하며, 상기 LED 렌즈는 상부 반사부, 렌즈부 및 지지대를 포함하며, 상기 렌즈부는 그 하부에서 입사되는 빛을 굴절시키며, 상기 상부 반사부는 상기 렌즈부에 의하여 굴절된 후 상기 상부 반사부로 입사된 빛이 반사되도록 형성된 하부면을 가지며, 상기 지지대는 상기 렌즈부와 상기 상부 반사부를 연결하여 고정하는 백라이트 유닛에 대한 것이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 백라이트 유닛 및 직하형 LED 렌즈에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 렌즈의 사시도이다.
우선 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예인 백라이트 유닛에는 기판(10)이 형성되어 있으며, 상기 기판(10)위에 LED(200)가 설치되어 있다. 상기 LED(200)에는 발광부가 있으며, 상기 LED(200)의 발광부가 삽입될 수 있도록 형성된 하부 확산 반사판(20)이 기판(10) 상부에 위치한다. 상기 LED(200) 발광부의 상부이며, 상기 하부 확산 반사판(20)의 상부면에는 LED 렌즈(100)가 위치하게 된다. 상기 LED 렌즈(100)의 상부에는 도광판(30)이 형성된다. 상기 도광판(30)의 상부에는 상부 확산판(50)이 형성되며, 상부 확산판(50)의 위에는 각종 시트(sheet; 60, 예를 들어 BEF(Brightness Enhanced Film) 및 DBEF(Double Brightness Enhanced Film) 등)가 형성된다.
상기 백라이트 유닛에서 LED 렌즈(100)를 상세하게 살펴보면 다음과 같다. LED 렌즈(100)는 반구 또는 반타원체의 형상을 가지는 렌즈부(110)와 상기 렌즈부(110)의 상부에 형성되는 상부 반사부(120)와 상기 렌즈부(110)와 상기 상부 반사부(120)를 이어주는 지지대(130)를 포함하여 이루어진다.
상기 지지대(130)는 상기 렌즈부(110)의 중심선을 따라서 수직으로 형성되며, 양 끝단은 각각 상기 렌즈부(110) 및 상부 반사부(120) 표면의 중심과 연결된다. LED 렌즈(100)에서 상기 렌즈부(110)는 하부에 형성되고, 상부 반사부(120)는 상부에 형성되며, 상기 상부 반사부(120)는 상기 지지대(130)에 의하여 지지된다. 상기 렌즈부(110)는 유리등의 투명체로 형성되어 빛이 투과하도록 형성되나, 상기 상부 반사부(120)의 전체 또는 하부면은 빛이 반사되는 성질의 재질로 형성된다. 상부 반사부(120)의 형상 및 크기는 렌즈부(110)의 하단면과 동일한 형상 및 크기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 지지대(130)는 일반적으로 2~3mm 의 높이를 가지도록 형성되며, 상기 LED 렌즈(100)는 일반적으로 5mm 정도의 높이로 형성된다.
또한 상기 렌즈부(110)는 반구 또는 반타원체의 형상을 가지고 있으나, 그 외의 다른 형상도 가능하다.
상기 상부 반사부(120)의 상부면과 도광판(30)의 하부면은 서로 거의 밀착 형성되거나 약간의 거리를 두고 떨어져서 형성된다.
한편, 상기 하부 확산 반사판(20)에는 LED(200) 또는 LED(200)의 발광부의 빛이 통과 가능하도록 구멍이 형성되어 있으며, 상기 이 구멍을 통하여 LED(200)의 빛이 상부 LED 렌즈(100)로 전달된다. LED 렌즈(100)로 전달된 빛은 직접 도광판(30)을 지나 외부로 방출되거나 일부는 상부 반사부(120)에 반사된 후 다시 하부 확산 반사판(20)에서 반사되고, 도광판(30)을 지나 외부로 방출된다. 이 때 상기 하부 확산 반사판(20)에 형성된 구멍 중 LED 또는 LED의 발광부의 빛이 통과하고 남은 공간에서도 반사가 이루어질 수 있도록 반사 시트(140)를 LED(200)의 상부면에 형성할 수 있다. 상기 반사 시트(140)는 LED(200)의 상부면에서 발광부를 제외한 부분 전체에 형성하는 것이 바람직하다.
LED(200)에서 방사되는 빛은 하부 확산 반사판(20)의 구멍을 통하여 LED 렌즈(100)의 렌즈부(110)로 전달된 후 렌즈면에서 굴절된다. 상기 렌즈부(110)에서 굴절된 빛은 도광판(30)으로 직접 입사하거나 아니면 상부 반사부(120)를 향하여 방사된다. 상부 반사부(120)에 입사한 빛은 하부 확산 반사판(20)으로 반사되어 다시 하부 확산 반사판(20)으로 입사하여 반사되며, 일부는 LED(200)의 상부면에 형성된 반사 시트(140)로 입사하여 반사된다. 하부 확산 반사판(20) 및 반사 시트(140)는 상기 빛을 도광판(30)으로 반사시켜서 도광판(30), 상부 확산판(50) 및 각종 시트(60)를 통과하여 외부로 방출되도록 한다.
한편, 도광판(30)으로 직접 입사한 빛은 바로 도광판(30)을 지나서 상부 확산판(50) 및 각종 시트(60)를 통과하여 외부로 방출된다.
상술한 바와 같은 경로를 통하여 LED(200)에서 방사된 빛은 백라이트 유닛에서 방출된다. 상술한 바와 같은 경로를 지나면서 빛은 반사 및 확산되게 되며, 그 결과 LED 빛은 백라이트 유닛에서 방출되어 액정 패널로 입사할 때 패널 전반에 균등한 분포로 입사하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
상술한 바와 같이 기존 백라이트 유닛의 구조와 달리 상부 반사판을 형성할 필요가 없고, 그 대신 LED 렌즈에 일체로 형성된 반사부를 형성하므로 공정 시간이 단축되고 원가가 절감되고 양산체제에 적합하다. 그리고 LED의 상부에 정확하게 위치시키지 않으면 휘도나 색 균일도가 민감하게 변하게되는 단점도 해소하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 렌즈의 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판 20: 하부 확산 반사판
30: 도광판
50: 상부 확산판 60: 각종 시트(Sheet)
100: LED 렌즈 110: 렌즈부
120: 상부 반사부 130: 지지대
140: 반사시트
150: 원뿔홈 160: 역원뿔홈
200: LED
Claims (14)
- 상부 반사부, 렌즈부 및 지지대를 포함하며,상기 렌즈부는 그 하부에서 입사되는 빛을 굴절시키며,상기 상부 반사부는 상기 렌즈부에 의하여 굴절된 후 상기 상부 반사부로 입사된 빛이 반사되도록 형성된 하부면을 가지며,상기 지지대는 상기 렌즈부와 상기 상부 반사부를 연결하여 고정하는 직하형 LED 렌즈.
- 제1항에서,상기 지지대는 상기 렌즈부의 중앙과 상기 상부 반사부의 중앙을 연결하는 직하형 LED 렌즈.
- 제1항에서,상기 렌즈부는 반구 또는 반타원체 형상을 가지는 직하형 LED 렌즈.
- 제1항에서,상기 상부 반사부는 원판 형상을 가지는 직하형 LED 렌즈.
- 제1항에서,상기 상부 반사부를 투영한 모양이 렌즈부의 하단면의 모양과 동일한 직하형 LED 렌즈.
- 기판 위에 형성되고, 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하는 LED,상기 LED 발광부의 상부에 형성되는 LED 렌즈,상기 LED 발광부의 빛이 투과할 수 있도록 형성되고, 상부면에 LED 렌즈가 부착되는 하부 확산 반사판,상기 LED 렌즈의 상부에 형성되는 도광판을 포함하며,상기 LED 렌즈는 상부 반사부, 렌즈부 및 지지대를 포함하며, 상기 렌즈부는 그 하부에서 입사되는 빛을 굴절시키며, 상기 상부 반사부는 상기 렌즈부에 의하여 굴절된 후 상기 상부 반사부로 입사된 빛이 반사되도록 형성된 하부면을 가지며, 상기 지지대는 상기 렌즈부와 상기 상부 반사부를 연결하여 고정하는 백라이트 유닛.
- 제6항에서,상기 도광판의 하부면은 상기 LED 렌즈의 상부 반사부와 밀착 형성되어 있는 백라이트 유닛.
- 제6항에서,상기 도광판의 상부에는 LED 빛을 확산시키는 상부 확산판을 더 포함하는 백라이트 유닛.
- 제8항에서,상기 상부 확산판의 상부에는 BEF(Brightness Enhanced Film) 또는 DBEF(Double Brightness Enhanced Film) 등의 각종 광학 시트를 더 포함하는 백라이트 유닛.
- 제6항에서,상기 지지대는 상기 렌즈부의 중앙과 상기 상부 반사부의 중앙을 연결하는 백라이트 유닛.
- 제6항에서,상기 렌즈부는 반구 또는 반타원체 형상을 가지는 백라이트 유닛.
- 제6항에서,상기 상부 반사부는 원판 형상을 가지는 직하형 LED 렌즈.
- 제6항에서,상기 상부 반사부를 투영한 모양이 렌즈부의 하단면의 모양과 동일한 직하형 LED 렌즈.
- 제6항에서,상기 LED의 발광부가 관통할 수 있도록 형성된 하부 확산 반사판에는 상기 LED 발광부의 빛이 투과할 수 있도록 구멍이 형성되어 있고, 상기 구멍에서 상기 발광부의 빛이 투과하는데 필요한 공간을 제외한 부분에서도 반사가 이루어지도록 상기 LED의 상부면에 형성된 반사시트를 더 포함하는 백라이트 유닛.
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KR1020040046745A KR20050121577A (ko) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | 백라이트 유닛 및 직하형 led 렌즈 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100703094B1 (ko) * | 2005-10-12 | 2007-04-06 | 삼성전기주식회사 | Led 백라이트 유닛 |
KR20140132571A (ko) | 2013-05-08 | 2014-11-18 | 엘지이노텍 주식회사 | 백라이트 유닛 |
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2004
- 2004-06-22 KR KR1020040046745A patent/KR20050121577A/ko not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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