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KR101222152B1 - 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치 - Google Patents

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치 Download PDF

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KR101222152B1
KR101222152B1 KR1020060011058A KR20060011058A KR101222152B1 KR 101222152 B1 KR101222152 B1 KR 101222152B1 KR 1020060011058 A KR1020060011058 A KR 1020060011058A KR 20060011058 A KR20060011058 A KR 20060011058A KR 101222152 B1 KR101222152 B1 KR 101222152B1
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

백라이트 어셈블리는 광원 유닛 및 도광판을 포함한다. 광원 유닛은 광을 발생시키는 광원, 광원을 둘러싸는 제1 렌즈부 및 제1 렌즈부 상에 위치하여 상면에 오목한 형상을 갖는 제2 렌즈부를 포함한다. 도광판은 광원 유닛의 전부 또는 일부를 감싸는 홈을 가지며, 광원 유닛으로부터 발생한 광을 가이드한다. 이에 따라, 백라이트 어셈블리의 광 출사 분포를 균일하게 할 수 있고, 백라이트 어셈블리의 크기를 감소시킬 수 있다.

Description

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치{BACKLIGHT ASSEMBLY AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 광학 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 백라이트 어셈블리의 도광판 내에서의 광의 경로를 나타낸 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 도광판 내에서의 의 광의 경로를 나타낸 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 부분 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시된 백라이트 어셈블리의 광 경로 변경 패턴의 크기에 따른 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프들이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 부분 단면도이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9에 도시된 도광판에 형성된 홈의 제2 면의 곡률에 따른 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프들이다.
도 11a 내지 도 11c는 도 9에 도시된 백라이트 어셈블리의 광 경로 변경 패턴의 크기에 따른 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 백라이트 어셈블리 110,180 : 광원 유닛
120,170,190,200 : 도광판 130 : 수납 용기
140 : 광 경로 변경 패턴 150 : 회로 기판
160 : 반사 시트 300 : 표시 유닛
500 : 액정표시장치
본 발명은 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학 특성을 향상시킬 수 있는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 표시 장치는 전자 제품의 정보처리장치에서 처리된 전기적 포맷 형태의 데이터를 육안으로 확인할 수 있는 영상으로 변경하여 표시한다. 이러한 표시 장치로는 CRT(Cathode Ray Tube), PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display), EL(Electro Luminescence) 등의 다양한 종류가 있다.
이들 중 액정표시장치는 액정(Liquid Crystal)의 전기적 특성 및 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시하는 평판 표시 장치의 하나로써, 다른 표시 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 구동전압 및 소비전력을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
액정표시장치는 영상을 표시하는 액정표시패널이 자체적으로 발광을 하지 못하는 비발광성 소자이기 때문에, 액정표시패널에 광을 공급하기 위한 별도의 광원을 포함하는 백라이트 어셈블리를 필요로 한다.
최근 들어, 상기 광원으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)가 주로 채용되고 있다. 그러나, 상기 발광 다이오드는 고가이므로, 상기 발광 다이오드를 광원으로 채용하는 경우, 상기 백라이트 어셈블리의 제조 비용이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 상기 발광 다이오드는 점광원에 해당하므로, 상기 액정표시장치의 상기 액정표시패널이 균일한 광 출사 분포를 갖기 어려운 문제점이 있다.
또한, 상기 발광 다이오드가 일정한 부피를 가지므로, 상기 액정표시장치의 두께가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 광 출사 분포를 균일하게 하고, 두께를 감소시킬 수 있는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 상기한 백라이트 어셈블리를 갖는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 백라이트 어셈블리는 광원 유닛 및 도광판을 포함한다. 상기 광원 유닛은 광을 발생시키는 광원, 상기 광원을 둘러싸는 제1 렌즈부 및 상기 제1 렌즈부 상에 위치하여 상면에 오목한 형상을 갖는 제2 렌즈부를 포함한다. 상기 도광판은 상기 광원 유닛의 전부 또는 일부를 감싸는 홈을 가지며, 상기 광원 유닛으로부터 발생한 상기 광을 가이드한다.
예를 들면, 상기 광원 유닛의 상기 제1 렌즈부의 측면은 굴곡질 수 있다. 또한, 상기 광원 유닛의 상기 제2 렌즈부의 외측면은 원뿔대 형상을 가지며, 상기 제2 렌즈부의 내측면은 원뿔 형상을 가질 수 있다.
일 실시예로, 상기 도광판은 상면 및 상기 상면에 대향하는 하면을 포함하고, 상기 홈은 상기 하면에 형성된다. 이 때, 상기 홈은 상기 도광판의 상기 상면을 향하여 굴곡질 수 있다.
예를 들면, 상기 홈은 상기 도광판의 상기 하면과 예각을 형성하도록 경사진 경사면 및 상기 경사면으로부터 연장되며 상기 도광판의 상기 하면과 평행한 연결면에 의해 정의될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 홈은 상기 도광판의 상기 하면으로부터 연장된 제1 면, 상기 제1 면으로부터 연장되고 상기 도광판의 상기 하면과 둔각을 형성하도록 경사진 제2 면 및 상기 제2 면으로부터 연장되며, 상기 광원 유닛을 향하여 돌출된 제3 면에 의해 정의될 수 있다. 이 때, 상기 홈의 상기 제2 면은 상기 도광판의 상기 상면을 향하여 굴곡진다. 또한, 상기 제3 면은 상기 제2 렌즈부의 상기 오목한 형상에 대응한다.
상기 백라이트 어셈블리는 상기 도광판의 상기 상면에 형성되며 상기 광원 유닛을 마주보는 광 경로 변경 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 패턴은 평면에서 관찰할 때 상기 광원 유닛을 커버한다.
상기 백라이트 어셈블리는 상기 광원 유닛 아래에 배치되어 상기 광원 유닛에 전원을 공급하는 회로 기판을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 광원은 상기 회로 기판 상에 배치될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 광원 유닛은 상기 회로 기판과 상기 광원을 이격시키는 단차부를 더 포함할 수 있다.
상기 백라이트 어셈블리는 선택적으로 상기 도광판 아래에 배치되어 상기 도광판 아래로 누설된 광을 반사하는 반사 시트를 더 포함하고, 상기 반사 시트에는 상기 광원 유닛에 대응하는 홀이 형성된다.
상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 백라이트 어셈블리는 표시 유닛 및 백라이트 어셈블리를 포함한다. 상기 표시 유닛은 광을 이용하여 영상을 표시한다. 상기 백라이트 어셈블리는 광원 유닛 및 도광판을 포함한다. 상기 광원 유닛은 광을 발생시키는 광원, 상기 광원을 둘러싸는 제1 렌즈부 및 상기 제1 렌즈부 상에 위치하여 상면에 오목한 형상을 갖는 제2 렌즈부를 포함한다. 상기 도광판은 상기 광원 유닛의 전부 또는 일부를 감싸는 홈을 가지며, 상기 광원 유닛으로부터 발생한 상기 광을 가이드한다.
본 발명에 따르면, 도광판의 하면에 형성된 홈에 광원 유닛을 배치하여, 상기 도광판을 포함하는 백라이트 어셈블리의 광 출사 분포를 균일하게 할 수 있고, 상기 백라이트 어셈블리의 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 광원 유닛에 대응하는 상기 도광판의 상면에 광 경로 변경 패턴을 형성하여, 상기 광 출사 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막) 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 관점에서 설명하였고, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에(상에)" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 백라이트 어셈블리(100)는 복수의 광원 유닛(110)들, 도광판(120) 및 수납 용기(130)를 포함한다.
상기 광원 유닛(110)들은 매트릭스 형태로 배열되어 각각 점 광원으로서 기능한다.
도 1 및 도 2에서, 상기 광원 유닛(110)들은 실질적으로 서로 동일한 구성 및 기능을 갖는다. 따라서, 하나의 광원 유닛(110)에 대해서 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 광학 유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 광원 유닛(110)은 광원(112), 제1 렌즈부(114) 및 제2 렌즈부(116)를 포함한다.
상기 광원(112)은 광을 발생시킨다. 상기 광원(112)은, 예를 들면, 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 포함한다. 일 실시예로, 상기 광원(112)은 발광 다이오드 칩으로 이루어진다.
상기 제1 렌즈부(114)는 상기 광원(112)을 둘러싸며, 상기 광원(112)으로부터 발생한 상기 광의 경로를 변경시킨다. 상기 제1 렌즈부(114)의 측면은 굴곡진 부분을 포함한다. 따라서, 상기 광원(112)으로부터 발생된 상기 광은 상기 제1 렌즈부(114)를 통과하며 경로가 변경된다.
상기 제2 렌즈부(116)는 상기 제1 렌즈부(114) 상에 위치하여 상면에 오목한 형상을 갖는다. 상기 광원(112)으로부터 발생되어서 상기 제1 렌즈부(114)를 통과하여 상기 제2 렌즈부(116)에 진입한 광은 상기 오목한 형상에 의해 전반사될 수 있다. 따라서, 상기 제2 렌즈부는 상기 광원으로부터 발생한 상기 광의 일부를 측부를 향하도록 광의 경로를 변경시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 제2 렌즈부(116)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 원뿔대 형상의 외측면을 가지며, 원뿔 형상의 내측면을 갖는다. 이 경우, 상기 제2 렌즈부(116)의 상기 오목한 형상은 상기 원뿔 형상의 내측면에 의해 정의된다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 도광판(120)은 상면(122), 상기 상면(122)에 대향하는 하면(124) 및 상기 상면(122)과 상기 하면(124)을 연결하는 측면(126)을 포함한다. 상기 도광판(120)은 상기 광원 유닛(110)으로부터 발생한 상기 광을 가이드한다.
상기 도광판(120)은 상기 광원 유닛(110)의 전부 또는 일부를 감싸는 홈(128)을 갖는다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 홈(128)은 상기 하면(124)에 형성된다. 예를 들면, 상기 홈(128)은 상기 상면(122)을 향하여 굴곡질 수 있다.
상기 수납 용기(130)는 상기 광원 유닛(110) 및 상기 도광판(120)을 수납한다. 상기 수납 용기(130)는 평평한 판 형상을 갖는 바닥판(132) 및 상기 바닥판(132)의 가장자리로부터 돌출된 측벽(134)을 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(100)는 광 경로 변경 패턴(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 패턴(140)은 상기 도광판(120)의 상기 상면(122)에 형성되며, 상기 광원 유닛(110)을 마주본다. 상기 광 경로 변경 패턴(140)은 상기 광원 유닛(110)으로부터 발생한 상기 광 중에서 상기 광 경로 변경 패턴(140)에 도달한 광을 산란시킨다. 도 1 및 도 2에서, 상기 광 경로 변경 패턴(140)은 도트(dot) 형상을 갖는다. 일 실시예로, 상기 광 경로 변경 패턴(140)은 평면에서 관찰할 때 상기 광원 유닛(110)을 커버한다.
상기 백라이트 어셈블리(100)는 상기 광원 유닛(110)의 아래에 배치된 회로 기판(150)을 더 포함한다. 상기 회로 기판(150)은 상기 광원 유닛(110)에 전원을 공급한다. 도 1 및 도 2에서, 상기 광원(112)은 상기 회로 기판(150) 상에 배치된다.
상기 백라이트 어셈블리(100)는 선택적으로 반사 시트(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 반사 시트(160)는 상기 도광판(120) 아래에 배치되어 상기 도광판(120) 아래로 누설된 광을 반사한다. 상기 반사 시트(160)에는 상기 광원 유닛(110)에 대응하는 홀(162)이 형성된다. 상기 광원 유닛(110)은 상기 반사 시트(160)의 상기 홀(162)을 관통하여 상기 도광판(120)의 상기 홈(128) 내에 위치한다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 백라이트 어셈블리의 도광판 내에서의 광의 경로를 나타낸 부분 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 광원(112)으로부터 발생된 상기 광 중에서 상기 제1 렌즈부(114)의 측면을 통과하며 출사되는 광은, 상기 광원(112)을 둘러싼 상기 제1 렌즈부(114)의 측면의 굴곡에 의해서 상기 도광판(120)의 하면을 향하여 굴절된다. 따라서, 상기 광원(112)으로부터 발생된 상기 광의 일부가 상기 도광판(110)측면 방향으로 진행할 수 있다.
상기 광원(112)으로부터 발생되어서 상기 제1 렌즈부(114)를 통과하여 상기 제2 렌즈부(116)에 진입한 광은, 상기 제2 렌즈부(116)가 갖는 상기 오목한 형상에 의해 전반사될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 렌즈부(116)가 상기 오목한 형상을 정의하는 원뿔 형상의 내측면을 가질 때, 상기 제2 렌즈부(116)에 진입한 상기 광은 상기 원뿔 형상의 내측면에 입사되는 입사각에 따라 굴절되어 투과하거나 전반사될 수 있다.
구체적으로, 상기 원뿔 형상의 내측면에 입사되는 광 중에서 임계각보다 큰 각도로 입사되는 경우, 상기 입사광은 전반사되므로, 상기 광원(112)으로부터 발생된 상기 광의 일부는 측면 방향으로 진행할 수 있다. 상기 원뿔 형상의 내측면에 입사되는 광 중에서 임계각보다 작은 각도로 입사되는 경우, 상기 입사광은 굴절되어 투과되므로 상기 도광판(120)의 상기 상면(122)을 향하여 진행한다.
상기 도광판(120)의 상면(122)을 향하여 진행하는 광은 상기 도광판(120)의 상면(122)에 형성된 상기 광 경로 변경 패턴(140)에서 산란된다.
상기 백라이트 어셈블리(100)가 상기 광 경로 변경 패턴(140)을 구비하지 않는 경우, 상기 도광판(120)의 상면(122)을 향하여 진행하는 광의 대부분은 임계각보다 작은 각도로 상기 상면(122)에 입사하므로, 상기 도광판(120)의 외부로 출사된다. 따라서, 상기 광원 유닛(110)에 대응하는 상기 도광판(120)의 상부에 광이 집중되어서, 휘도 균일성이 저하될 수 있다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 백라이트 어셈블리(100)가 상기 광 경로 변경 패턴(140)을 구비하는 경우, 상기 도광판(120)의 상면(122)을 향하여 진행하는 광은 상기 광 경로 변경 패턴(140)에 의해 산란된다. 따라서, 상기 광원 유 닛(110)에 대응하는 상기 도광판(120)의 상부에 광이 집중되는 것을 방지할 수 있으며, 휘도 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 4에서, 상기 광 경로 변경 패턴(140)은 상기 도광판(120)의 상면(122) 상에 형성된다. 이와는 다르게, 상기 광 경로 변경 패턴(140)은 상기 도광판(120)의 상면(122)을 울퉁불퉁하게 패턴하여 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 상기 광원 유닛(110)이 상기 도광판(120)에 형성된 상기 홈(128)에 삽입되어 있으므로, 상기 광원 유닛(110)이 상기 도광판(120)의 하부에 위치하는 경우에 비해서, 상기 광원 유닛(110)으로부터 발생된 광이 측면 방향으로 진행할 수 있어 휘도 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 광원 유닛(110)을 포함하는 상기 백라이트 어셈블리(100)의 크기를 감소시킬 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 백라이트 어셈블리(100)는 복수의 광원 유닛(110)들을 포함하지만, 상기 백라이트 어셈블리(100)는 하나의 광원 유닛(110)을 포함할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 도광판 내에서의 의 광의 경로를 나타낸 부분 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(101)는 광원 유닛(110), 도광판(170), 수납 용기(130), 광 경로 변경 패턴(140), 회로 기판(150) 및 반사 시트(160)를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(101)는 상기 도광판(170)을 제외하면, 도 1 및 도 2에 도시된 백라이트 어셈블리(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세 한 설명은 생략한다.
상기 도광판(170)은 상면(172), 상기 상면(172)에 대향하는 하면(174) 및 상기 상면(172)과 상기 하면(174)을 연결하는 측면(도시되지 않음)을 포함한다. 상기 도광판(170)은 상기 광원 유닛(110)으로부터 발생한 광을 가이드한다.
상기 도광판(170)은 상기 광원 유닛(110)의 전부 또는 일부를 감싸는 홈(178)을 갖는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 홈(178)은 상기 하면(174)에 형성되며, 상기 홈(178)은 경사면(178a) 및 연결면(178b)에 의해 정의된다.
상기 경사면(178a)은 상기 도광판(170)의 상기 하면(174)과 경사진다. 구체적으로, 상기 경사면(178a)은 상기 도광판(170)의 상기 하면(174)과 예각을 형성한다. 상기 경사면(178a)은, 예를 들면, 원뿔대 형상을 갖는다.
상기 연결면(178b)은 상기 경사면(178a)으로부터 연장되며 상기 도광판(170)의 상기 하면(174)과 실질적으로 평행하다. 이와는 다르게 상기 연결면(178b)은 상기 도광판(170)의 상기 상면(172) 또는 상기 하면(174)을 향하여 굴곡질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 경사면(178a)은 상기 도광판(170)의 상기 하면(174)과 예각을 형성하는 경우, 상기 광원 유닛(110)으로부터 발생된 광은 상기 경사면(178a)에 입사할 때, 증가된 입사각을 갖는다. 따라서, 상기 광원 유닛(110)으로부터 발생된 광이 측면 방향으로 진행할 수 있어 휘도 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 부분 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(102)는 광원 유닛(180), 도광판(120), 수납 용기(130), 광 경로 변경 패턴(140), 회로 기판(150) 및 반사 시트(160)를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(102)는 상기 광원 유닛(170)을 제외하면, 도 1 및 도 2에 도시된 백라이트 어셈블리(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기 광원 유닛(180)은 광원(182), 제1 렌즈부(184), 제2 렌즈부(186) 및 단차부(188)를 포함한다.
상기 광원 유닛(180)은 상기 단차부(188)를 제외하면, 도 1 내지 도 3에 도시된 광원 유닛(180)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기 단차부(188)는 상기 회로 기판(150)과 상기 광원(182)을 소정 간격으로 이격시킨다. 따라서, 상기 광원 유닛(180)의 상기 광원(182)이 상기 도광판(120)에 형성된 상기 홈(128)에 보다 깊숙이 삽입되어 있으므로, 상기 광원 유닛(110)으로부터 발생된 광이 측면 방향으로 보다 용이하게 진행할 수 있어 휘도 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시된 백라이트 어셈블리의 광 경로 변경 패턴의 크기에 따른 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프들이다. 상기 시뮬레이션은 브로(Bro)사의 에이에스에이피(Advanced System Analysis Program; ASAP)를 이용하여 수행되었다.
본 시뮬레이션에서는, 하나의 광원 유닛(180)을 이용하였고, 상기 광원 유닛(180)의 상기 제1 렌즈부(184)의 직경이 대략 5.6mm로 설정되었다. 도 7a는 상기 광 경로 변경 패턴(140)의 직경이 대략 20mm일 때, 상기 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프이고, 도 7b는 상기 광 경로 변경 패턴(140)의 직경이 대략 30mm일 때, 상기 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프이며, 도 7c는 상기 광 경로 변경 패턴(140)의 직경이 대략 40mm일 때, 상기 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프이다.
도 7a를 참조하면, 상기 광 경로 변경 패턴(140)이 대략 20mm의 상대적으로 작은 직경을 가질 때, 상기 광원 유닛(180)으로부터 발생된 광 중에서 상기 도광판(120)의 상면(122)으로 향하는 광의 대부분은 바로 상기 도광판(120)으로부터 출사될 수 있다. 따라서, 상기 광원 유닛(180)에 대응하는 상부로 직접 출사되는 광량이 상대적으로 많아서 광 출사 분포가 균일하지 못하다.
도 7b 및 도 7c를 참조하면, 상기 광 경로 변경 패턴(140)의 직경을 대략 30mm와 대략 40mm로 증가시킬 때, 상기 광원 유닛(180)으로부터 발생된 광 중에서 상기 도광판(120)의 상면(122)으로 향하는 광의 대부분은 상기 광 경로 변경 패턴(140)에 의해서 차단되어 바로 상기 도광판(120)으로부터 출사되지 않는다. 따라서, 상기 광원 유닛(180)에 대응하는 상부로 직접 출사되는 광량이 상대적으로 감소되어 광 출사 분포가 점점 균일해진다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 부분 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(103)는 광원 유닛(180), 도광판(190), 수납 용기(130), 광 경로 변경 패턴(140), 회로 기판(150) 및 반사 시트(160)를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(103)는 상기 도광판(190)을 제외하면, 도 6에 도시된 백라이트 어셈블리(102)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기 도광판(190)은 상면(192), 상기 상면(192)에 대향하는 하면(194) 및 상기 상면(192)과 상기 하면(194)을 연결하는 측면(도시되지 않음)을 포함한다. 상기 도광판(190)은 상기 광원 유닛(180)으로부터 발생한 광을 가이드한다.
상기 도광판(190)은 상기 광원 유닛(180)의 전부 또는 일부를 감싸는 홈(198)을 갖는다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 홈(198)은 상기 하면(194)에 형성되며, 상기 홈(198)은 제1 면(198a), 제2 면(198b) 및 제3 면(198c)에 의해 정의된다.
상기 제1 면(198a)은 상기 도광판(190)의 상기 하면(194)으로부터 연장된다. 예를 들면, 상기 제1 면(198a)은 상기 도광판(190)의 상기 하면(194)과 실질적으로 수직하며, 원기둥 형상을 갖는다.
상기 제2 면(198b)은 상기 제1 면(198a)으로부터 연장되고 상기 도광판(190)의 상기 하면(194)과 경사진다. 구체적으로, 상기 제2 면(198b)은 상기 도광판(190)의 상기 하면(194)과 둔각을 형성한다. 예를 들면, 상기 제2 면(198b)은 원뿔대 형상을 갖는다.
상기 제3 면(198c)은 상기 제2 면(198b)으로부터 연장되며, 상기 광원 유닛(180)을 향하여 돌출된다. 예를 들면, 상기 제3 면(198c)은 원뿔 형상을 갖는다. 상기 제3 면(198c)은 상기 광원 유닛(180)의 상기 제2 렌즈부(186)의 오목한 형상에 대응한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제3 면(198c)이 상기 광원 유닛(180)의 상기 제2 렌즈부(186)의 오목한 형상에 대응하는 경우, 상기 광원 유닛(180)으로부터 발생된 광은 상기 제3 면(198c)에 입사할 때, 증가된 입사각을 갖는다. 따라서, 상기 광원 유닛(180)으로부터 발생되어 상기 제3 면(198c)에 입사하는 광의 대부분은 상기 제3 면(198c)에서 전반사되어 측면 방향으로 진행할 수 있으므로, 휘도 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 부분 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(104)는 광원 유닛(180), 도광판(200), 수납 용기(130), 광 경로 변경 패턴(140), 회로 기판(150) 및 반사 시트(160)를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(104)는 상기 도광판(200)을 제외하면, 도 8에 도시된 백라이트 어셈블리(103)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기 도광판(200)은 상면(202), 상기 상면(202)에 대향하는 하면(204) 및 상기 상면(202)과 상기 하면(204)을 연결하는 측면(도시되지 않음)을 포함한다. 상기 도광판(200)은, 상기 광원 유닛(180)을 수납하며 제1 면(208a), 제2 면(208b) 및 제3 면(208c)에 의해 정의되는 홈(208)을 갖는다.
상기 도광판(200)은 상기 홈(208)의 상기 제2 면(208b)을 제외하면, 도 8에 도시된 도광판(190)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기 제2 면(208b)은 상기 제1 면(208a)으로부터 연장되고 상기 도광판(200)의 상기 하면(204)과 경사진다. 구체적으로, 상기 제2 면(208b)은 상기 도광판(200)의 상기 하면(204)과 둔각을 형성한다. 상기 제2 면(208b)은 상기 도광판(200)의 상기 상면(202)을 향하여 굴곡진다.
상기 제2 면(208b)의 곡률은, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제2 면(208b)이 부채꼴(sector)의 호(arc)에 대응될 때, 상기 부채꼴의 중심각(central angle)(θ)으로 정의될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9에 도시된 도광판에 형성된 홈의 제2 면의 곡률에 따른 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프들이다. 상기 시뮬레이션은 Bro사의 ASAP를 이용하여 수행되었다.
본 시뮬레이션에서는, 하나의 광원 유닛(180)을 이용하였고, 상기 광원 유닛(180)의 상기 제1 렌즈부(184)의 직경이 대략 5.6mm로 설정되었으며, 상기 광 경로 변경 패턴(140)의 직경이 대략 40mm로 설정되었다. 도 10a는 상기 홈(208)의 제2 면(208b)의 곡률에 대응하는 중심각(θ)이 대략 10도일 때, 상기 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프이고, 도 10b는 상기 홈(208)의 제2 면(208b)의 곡률에 대응하는 중심각(θ)이 대략 30도일 때, 상기 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프이며, 도 10c는 상기 홈(208)의 제2 면(208b)의 곡률에 대응하는 중심각(θ)이 대략 60도일 때, 상기 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프이다.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 상기 홈(208)의 제2 면(208b)의 곡률에 대응하는 중심각(θ)이 대략 10도일 때보다 대략 30도 또는 대략 60도일 때, 상기 백라이트 어셈블리(104)는 보다 균일한 광 출사 분포를 갖는다. 그러나, 상기 홈(208)의 제2 면(208b)의 곡률에 대응하는 중심각(θ)이 대략 30도일 때와 대략 60도일 때, 상기 백라이트 어셈블리(104)는 서로 유사한 광 출사 분포를 갖는다.
따라서, 상기 홈(208)의 제2 면(208b)의 곡률에 대응하는 중심각(θ)은, 예를 들면, 대략 30도 내지 대략 60도를 갖는다.
도 11a 내지 도 11c는 도 9에 도시된 백라이트 어셈블리의 광 경로 변경 패턴의 크기에 따른 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프들이다. 상기 시뮬레이션은 Bro사의 ASAP를 이용하여 수행되었다.
본 시뮬레이션에서는, 하나의 광원 유닛(180)을 이용하였고, 상기 광원 유닛(180)의 상기 제1 렌즈부(184)의 직경이 대략 5.6mm로 설정되었으며, 상기 홈(208)의 제2 면(208b)의 곡률에 대응하는 중심각(θ)이 대략 60도로 설정되었다. 도 11a는 상기 광 경로 변경 패턴(140)의 직경이 대략 20mm일 때, 상기 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프이고, 도 11b는 상기 광 경로 변경 패턴(140)의 직경이 대략 30mm일 때, 상기 광 출사 분포의 시뮬레이션을 나타낸 그래프이며, 도 11c는 상기 광 경로 변경 패턴(140)의 직경이 대략 40mm일 때, 상기 광 출사 분포의 시뮬 레이션을 나타낸 그래프이다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 도 7a 내지 도 7c에서와 유사하게, 상기 광 경로 변경 패턴(140)의 직경이 대략 20mm로부터 대략 30mm, 대략 40mm로 증가될 때, 상기 광원 유닛(180)에 대응하는 상부로 직접 출사되는 광량이 상대적으로 감소되어 광 출사 분포가 점점 균일해진다.
한편, 도 11a 내지 도 11c와 도 7a 내지 도 7c를 비교하면, 도광판이 도 9에 도시된 홈(208)을 갖는 경우가, 도 6에 도시된 홈(128)을 갖는 경우에 비해서, 상기 광원 유닛(180)으로부터 발생된 광이 상기 홈(208)의 상기 제3 면(208c)에 입사할 때 증가된 입사각을 가지므로, 보다 균일한 광 출사 분포를 가질 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 12를 참조하면, 액정표시장치(500)는 백라이트 어셈블리(100), 광학 부재(300) 및 표시 유닛(400)을 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 백라이트 어셈블리(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 동일한 부분에 대한 중복된 설명은 생략한다.
상기 광학 부재(300)는 상기 도광판(120)의 상부에 배치된다. 상기 광학 부재(300)는, 예를 들면, 상기 도광판(120)으로부터 출사되는 광을 확산시켜 광의 휘도 균일성을 향상시키는 확산판(310) 및 광 특성을 향상시키는 적어도 하나의 광학 시트(320)를 포함한다.
상기 표시 유닛(400)은 상기 백라이트 어셈블리(100)로부터 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시패널(410) 및 상기 액정표시패널(410)을 구동하기 위한 구동 회로부(420)를 포함한다.
상기 액정표시패널(410)은 제1 기판(412), 제1 기판(412)과 대향하여 결합되는 제2 기판(414) 및 제1 기판(412)과 제2 기판(414) 사이에 개재된 액정층(도시되지 않음)을 포함한다. 예를 들면, 상기 제1 기판(412)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 및 상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결된 화소 전극(도시되지 않음)을 포함한다. 예를 들면, 상기 제2 기판(414)은 색을 구현하기 위한 적색, 녹색 및 청색(RGB) 화소가 박막 형태로 형성된 컬러필터층(도시되지 않음) 및 상기 컬러필터층 상에 형성된 공통 전극(도시되지 않음)을 포함한다.
상기 구동 회로부(420)는 상기 액정표시패널(410)에 데이터 구동신호를 공급하는 데이터 인쇄회로기판(421), 상기 액정표시패널(410)에 게이트 구동신호를 공급하는 게이트 인쇄회로기판(422), 상기 데이터 인쇄회로기판(421)을 상기 액정표시패널(410)에 연결하는 데이터 구동회로필름(423) 및 상기 게이트 인쇄회로기판(422)을 상기 액정표시패널(410)에 연결하는 게이트 구동회로필름(424)을 포함한다.
도 12에서, 상기 액정표시장치(500)는 도 1 및 도 2에 도시된 백라이트 어셈블리(100)를 채용하지만, 상기 액정표시장치(500)는 도 5, 도 6, 도 8 및 도 9에 각각 도시된 백라이트 어셈블리들(101,102,103,104)을 채용할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 도광판의 하면에 형성된 홈에 광원 유닛을 배치하여, 상기 도광판을 포함하는 백라이트 어셈블리의 광 출사 분포를 균일하게 할 수 있고, 상기 백라이트 어셈블리의 크기를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 광원 유닛에 대응하는 상기 도광판의 상면에 광 경로 변경 패턴을 형성하여, 상기 광 출사 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (19)

  1. 광을 발생시키는 광원, 상기 광원을 둘러싸는 제1 렌즈부 및 상기 제1 렌즈부 상에 위치하여 상면에 오목한 형상을 갖는 제2 렌즈부를 포함하는 광원 유닛; 및
    상면, 상기 상면에 대향하는 하면, 및 상기 광원 유닛의 전부 또는 일부를 감싸는 홈을 포함하여 상기 광원 유닛으로부터 발생한 상기 광을 가이드하는 도광판을 포함하고,
    상기 홈은,
    상기 도광판의 상기 하면으로부터 연장된 제1 면;
    상기 제1 면으로부터 연장되고 상기 도광판의 상기 하면과 둔각을 형성하도록 경사지되, 중심각이 30도 내지 60도의 곡률을 갖는 제2 면; 및
    상기 제2 면으로부터 연장되며, 상기 광원 유닛을 향하여 돌출된 제3 면에 의해 정의되는 백라이트 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 유닛의 상기 제1 렌즈부의 측면은 굴곡진 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 유닛의 상기 제2 렌즈부의 외측면은 원뿔대 형상을 가지며, 상기 제2 렌즈부의 내측면은 원뿔 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 상면에는 상기 광원 유닛을 마주보는 광 경로 변경 패턴이 형성되고,
    상기 광 경로 변경 패턴은 평면에서 관찰할 때 상기 광원 유닛을 커버하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 제3 면은 상기 제2 렌즈부의 상기 오목한 형상에 대응하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 유닛 아래에 배치되어 상기 광원 유닛에 전원을 공급하고, 상기 광원이 배치된 회로 기판을 더 포함하고,
    상기 광원 유닛은 상기 회로 기판과 상기 광원을 이격시키는 단차부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
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