(57)【要約】【課題】本発明は液晶表示装置用バックライト装置に関するものである。【解決手段】上記バックライト装置は、上記上記液晶表示装置の液晶パネル下部に配され、上面に平坦面を、下面全体に散乱パターンを形成して上記液晶パネルに光を伝達する導光板;並びに、上記導光板の上面と下面間の平面方向に沿って光を放射するよう上記導光板の側面に一列に設けられる少なくとも複数の単色光源を含み、上記単色光源は、上記複数の単色光源から放出した光が混合され白色光を形成するのに必要な基準長さが以上を進んだ光のみが上記散乱パターンに到達するよう予め定まった上下指向角で光を放射する。このように散乱パターンを導光板の下面全体に形成し、一定の指向角で光を放出する単色光源を導光板の側面に配することにより液晶表示装置の厚さを増加させずとも画面枠幅を縮小することができる。【選択図】図5
2006086103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置用バックライト装置において、
上記液晶表示装置の液晶パネル下部に配され、上面に平坦面を、下面全体に散乱パターンを形成して上記液晶パネルに光を伝達する導光板;及び
上記導光板の上面と下面間の平面方向に沿って光を放射するよう上記導光板の側面に一列に設けられる少なくとも複数の単色光源を含み、
上記単色光源は、上記複数の単色光源から放出した光が混合され白色光を形成するのに必要な基準長さ以上を進んだ光のみが上記散乱パターンに到達するよう予め定まった上下指向角で光を放射することを特徴とする液晶表示装置用バックライト装置。
【請求項２】
上記単色光源は上記導光板の一側面に設けられることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用バックライト装置。
【請求項３】
上記単色光源は上記導光板の両側面に設けられることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用バックライト装置。
【請求項４】
各々の上記単色光源は
発光ダイオードチップ;及び上記発光ダイオードチップから放出する光を予め定まった上下指向角範囲内で調節し上記導光板内に放射する発光ダイオードレンズを具備することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用バックライト装置。
【請求項５】
上記上下指向角は同一であることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置用バックライト装置。
【請求項６】
上記下向き指向角は上記上向き指向角より小さいことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置用バックライト装置。
【請求項７】
上記散乱パターンは上記単色光源から放射した光が混合する地点までの第1領域と上記混合地点を過ぎた第2領域に区分され、上記第2領域より上記第1領域において稠密に形成されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用バックライト装置。
【請求項８】
上記導光板は複数であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用バックライト装置。
【請求項９】
上記基準長さ (l)及び上下指向角(β)は次の式(1、2)により定まり、
l= k×P/tan(θ/2) (1)、
β= sin-1(h/l) (2)、
ここでkは関係定数、θは光源の平面方向指向角、Pは光源間の間隔、hは導光板の下面から光源までの高さであることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用バックライト装置。
【請求項１０】
電気信号に応じて画像を表示するよう構成された液晶パネル; 
上記液晶パネルに電気信号を送る回路基板; 
上記液晶パネルに照明を提供するようその下部に設けられた請求項1ないし9のいずれか一項に記載のバックライト装置;及び
これらを収容するハウジングを含む液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置用バックライト装置に関するもので、より具体的には散乱パターンを導光板の下面全体に形成し、一定な指向角で光を放出する単色光源を導光板側面に配することにより、液晶表示装置の厚さを増加させずに画面枠幅を縮小させられる液晶表示装置用バックライト装置及びこれを具備する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は電気信号が印加されると光の透過率を変化させ様々な画像を表示する液晶パネル、この液晶パネルに電気信号を印加する回路基板、液晶パネルに照明を提供するバックライト装置及びこれらを収容するハウジングから成る。
通常、液晶パネルは両基板間に液晶を介在させ、これら基板の対向する一面には各々画素電極と共通電極を形成し、これら同士の電圧を調節してその間での液晶分子の配列方向を人為的に調節することで、光の透過率を変化させ様々な画像を表示する。
【０００３】
一方、液晶表示装置用バックライト装置は直接照明方式と側面放出(side emitting)方式を通して液晶表示装置の液晶パネルを照明する。直接照明方式とは言葉どおり下部の光源から液晶パネルに直接光を照射して照明する方式であり、側面放出方式とは光源から出てくる光を側方へ送り反射板や散乱パターンを利用して再び上部へ方向を転換して液晶パネルを照明する方式をいう。
【０００４】
側面放出方式を用いる液晶表示装置用バックライト装置は少なくとも一組のRGB光源を使用して白色光を具現する。通常一組のRGB光源にはBGRGの順で配された四つの発光ダイオードを用いるが、各々の発光ダイオードから放出された光は散乱パターンに到達する前に混合され合って白色光を放出するよう精密な制御がされるべきである。
【０００５】
これを図1と図2を参照しながらより詳しく説明する。これら図において、図1は従来の技術による液晶表示装置用バックライト装置の動作を説明する平面図で、図2は従来の技術による液晶表示装置用バックライト装置の動作を説明する垂直断面図である。
【０００６】
図1と図2に示したように、従来の側面放出方式のバックライト装置(10)は液晶表示装置(図示せず)の液晶パネル(20)の下部に配される。上記バックライト装置(10)は下面に散乱パターン(14)が形成された導光板(12)とこの導光板(12)の両側面の支持板(16)に予め定まった間隔(P)で配される多数の発光ダイオード(18)を含む。上記発光ダイオード(18)はBGRGが一組を成して白色光を形成し、液晶表示装置の光源となる。
【０００７】
各々の発光ダイオード(18)は平面から見ればθの角度範囲、そして上下方向へはαの角度範囲内で光を放出するが、これを「指向角」という。上下方向の指向角範囲は通常-15ないし+15°である。
【０００８】
図1によると、BGRG光線(L)は光源からの所定地点(P1)で互いに混合され白色光を形成するが、この地点(P1)と光源、即ち発光ダイオード(18)との距離を白色光を得るための「基準長さ(l)」とする。この基準長さ(l)は発光ダイオード(18)の平面方向の指向角(θ)と発光ダイオード(18)同士の間隔(P)によって定まる。これを式で表すと l= k×P/tan(θ/2) となる(kは相関係数)。
【０００９】
一方、BGRG光線は基準長さ(l)だけ進む前には散乱パターン(14)に当ってはならない。もし、基準長さ(l)だけ進まずに散乱パターン(20)により反射すると、互いに混合が完全にならず白色光を形成できなかった一部RGB光線らは液晶パネル(20)に投射される際虹模様またはホットスポット(hot spot)などの照明不良を引き起こすのである。
【００１０】
したがって、導光板(12)の両側面へ無パターン幅(l1)だけ離隔した第1領域(12A)には如何なる散乱パターンも無い滑らかな反射面のみ存在し、第1領域(12A)間の第2領域(12B)にのみ散乱パターン(14)が形成され完全に混合された白色光のみを液晶パネル(20)側へ反射することになる。この際、無パターン幅(l1)は発光ダイオード(18)の基準長さ(l)と発光ダイオード(18)の導光板(12)の下面からの高さ(h)により定まる。これを式で表現すると
【数１】
2006086103.tif 000003
となる。
【００１１】
即ち、散乱パターン(14)には白色光のみが到達するよう、発光ダイオード(18)と散乱パターン(14)の最短距離が基準長さ(l)となるよう導光板(12)の散乱パターン(14)と発光ダイオード(18)が構成されるべきである。
【００１２】
こうした構成での光の進行及び反射過程をより詳しく説明すれば、上向き指向角(α)で放出したRGB光線(L1)は先ず導光板(12)の上面と衝突して全反射により導光板(12)下側へ向かう。下側に進みながら互いに混合され白色光を形成した後下側の散乱パターン(14)により液晶パネル(20)側へ投射される。
【００１３】
上向き指向角(α)内で上向き放出したRGB光線(L2)は上記光線(L1)と類似した過程を経て液晶パネル(20)側へ方向が転換される。
【００１４】
これより小さい上向き角度で放出したRGB光線(L3)は反対側の第1領域(12A)に到達し、この領域(12A)で数回反射した後散乱パターン(14)により液晶パネル(20)側へ投射される。
【００１５】
下向き指向角(α)内で下向き放出したRGB光線(L4)は互いに混合されて白色光を形成しながら直接散乱パターン(14)に到達し、これにより液晶パネル(20)側へ投射される。
【００１６】
一方、下向き指向角(α)で下向き放出したRGB光線(L5)は順次に導光板(12)の下面と上面に反射した後散乱パターン(14)により液晶パネル(20)側へ投射される。
【００１７】
したがって、従来の技術のバックライト装置(10)は液晶パネル(20)の平面寸法に加え無パターン幅(l1)だけ「画面枠幅(Bezel width)」を確保しなければならない。したがって一定の液晶パネル、即ち画面寸法を提供する場合に液晶表示装置の平面寸法が増大してしまい好ましくない。一方、この無パターン幅(l1)は画面枠幅以上となり、他に言及が無ければ本明細書において画面枠幅は無パターン幅と同一なものとする。
【００１８】
画面枠幅を減らすためにはRGB光源である発光ダイオード(18)をより稠密に配して間隔(P)を減らすことが一つの方案であるが、これはバックライト装置と最終製品の液晶表示装置の単価を上昇させる欠点がある。
【００１９】
このように従来の技術の欠点を克服しようと図3に示したような液晶表示装置用バックライト装置が提案された。
【００２０】
図3の垂直断面図を参照しながら、従来の技術の液晶表示装置用バックライト装置(30)は多数の発光ダイオードから成るRGB光源(32)、このRGB光源(32)から放出した光線(L)を側方へ送る第1反射器(34)、一端が上記第1反射器(34)に連結され上記方向転換された光線(L)を他端側へ案内する第1導光板(36)、入力側が上記第1導光板(36)の他端に付着され上記光線(L)を逆方向へ送る第2反射器(38)及び一端が上記第2反射器(38)の出力側に連結された第2導光板(40)を含む。上記第2導光板(40)は下側に散乱パターン(42)が形成され、上側には滑らかな透明表面が形成されている。上記第2導光板(40)の上面は一定角度範囲の光線は内部全反射させるので、第2導光板(40)に導入された光線(L)は内部全反射されるか直接散乱パターン(42)に反射し第2導光板(40)上側の液晶パネル(図示せず)側へ投射される。
【００２１】
こうすると、図1と図2のような枠幅(l1)だけ画面枠幅を確保する必要が無いので液晶表示装置の平面寸法を減らせる利点がある。
【００２２】
しかし、これは第1導光板(36)と光源(32)が液晶表示装置の後面に付着するので、それだけ液晶表示装置の厚さを増加させるようになるという欠点を引き起こす。
【００２３】
したがって、液晶表示装置の厚さを増加させずに図画面枠幅を減らせる新たな技術が要されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
したがって、本発明は先述した従来の技術の問題を解決するために案出されたもので、本発明の目的は散乱パターンを導光板の下面全体に形成し一定な指向角で光を放出する少なくとも一組の単色光源を導光板の側面に配することにより、液晶表示装置の厚さを増加させなくても図画面枠幅を縮小できる液晶表示装置用バックライト装置を提供することである。
【００２５】
本発明の他目的は散乱パターンを導光板の下面全体に形成し一定の指向角で光を放出する少なくとも一組の単色光源を導光板の側面に配したバックライト装置を用いることにより厚さを増加させずに図画面枠幅を縮小させられる液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
先述した本発明の目的を成し遂げるために本発明は液晶表示装置の液晶パネル下部に配され、上面に平坦面を、下面全体に散乱パターンを形成して上記液晶パネルに光を伝達する導光板;並びに、上記導光板の上面と下面間の平面方向に沿って光を放射するよう上記導光板の側面に一列に設けられる少なくとも複数の単色光源を含み、上記単色光源は、上記複数の単色光源から放出した光が混合され白色光を形成するのに必要な基準長さ以上を進んだ光のみが上記散乱パターンに到達するよう予め定められた上下指向角で光を放射する液晶表示装置用バックライト装置を提供することを特徴とする。
【００２７】
本発明のバックライト装置において、上記単色光源は上記導光板の一側面または両側面に設けられることを特徴とする。
【００２８】
本発明のバックライト装置において、各々の上記単色光源は発光ダイオードチップ;及び上記発光ダイオードチップから放出される光を予め定まった上下指向角範囲内に調節して上記導光板内に放射する発光ダイオードレンズを具備することを特徴とする。
【００２９】
本発明のバックライト装置において、上記上下指向角は同一か、上記下向き指向角は上記上向き指向角より小さいことを特徴とする。
【００３０】
本発明のバックライト装置において、上記散乱パターンは上記単色光源から放射された光が混合される地点までの第1領域と上記混合地点を過ぎた第2領域とに区分され、上記第2領域より上記第1領域において稠密に形成されることを特徴とする。
【００３１】
さらに、本発明のバックライト装置において、上記導光板は複数であることを特徴とする液晶表示装置用バックライト装置を提供することを特徴とする。
【００３２】
本発明のバックライト装置において、上記基準長さ(l)及び上下指向角(β)は次の式により定まるが、
l= k×P/tan(θ/2)、
β= sin-1(h/l)、
ここでkは関係定数、θは光源の平面方向 指向角、Pは光源間の間隔、hは導光板の下面から光までの高さであることを特徴とする。
【００３３】
また、先述した本発明の目的を成し遂げるために本発明は電気信号に応じて画像を表示するよう構成された液晶パネル; 上記液晶パネルに電気信号を送る回路基板; 上記液晶パネルに照明を提供するようその下部に設けられた先述したバックライト装置;及び、これらを収容するハウジングを含む液晶表示装置を提供することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
先述したような本発明の液晶表示装置用バックライト装置は散乱パターンを導光板下面全体に形成し一定の指向角で光を放出する単色光源を導光板側面に配する配することにより液晶表示装置の厚さを増加させずに図画面枠幅を縮減することができる。したがって、液晶パネルの平面寸法が同一な場合、液晶表示装置の寸法を顕著に減らすことができる。 
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の好ましき実施例を添付の図を参照しながらより詳しく説明する。
【００３６】
図4は本発明による液晶表示装置用バックライト装置の動作を説明する平面図で、図5は本発明の第1実施例による液晶表示装置用バックライト装置の動作を説明する垂直断面図である。
【００３７】
図4と図5によると、本発明による側面放出方式のバックライト装置(100)は液晶表示装置(図示せず)の液晶パネル(110)の下部に配される。上記バックライト装置(100)は下面全体に散乱パターン(104)が形成された導光板(102)とが導光板(102)の両側面の支持板(106)に予め定まった間隔(P)を有し配される各々単色光を放出する多数の発光ダイオード(108)を含む。
【００３８】
上記発光ダイオード(108)はBGRGが一組を成して白色光を形成し、上記液晶表示装置の光源となり、各々の発光ダイオード(108)は平面方向へθの指向角で、上下方向へはβの指向角範囲内で光を放出する。 一方、発光ダイオード(108)は導光板(102)の両側に配されるものとして図示したが、いずれか一側にのみ配されても本発明の目的を成し遂げることができる。
【００３９】
一方、図4において基準長さ(l)は一組のBGRB発光ダイオード(108)から平面方向へ放出した光線が互いに混合され白色光を形成する地点までの距離で、発光ダイオード(108)同士の間隔(P)と平面指向角(θ)により定まる。
【００４０】
このような構造を有する本発明の特徴として、散乱パターン(104)は導光板(102)の下面全体に形成され、発光ダイオード(108)は特定の指向角範囲で光を案内できるレンズを具備する。
【００４１】
ここで、上下方向の指向角(β)は本発明のバックライト装置(100)に用いられる発光ダイオード(108)の基準長さ(l)に応じて定まる。従来の技術と異なり、本発明の発光ダイオード(108)は放出した光線(L1-L4)らが散乱パターン(104)に直接到達しても、これらの経路中最短のものも基準長さ(l)以上となるよう上下方向の指向角(β)が定まる。したがって、上記指向角(β)内でRGB光源である発光ダイオード(108)から放出したRGB光線は基準長さ(l)以上進んで互いに混合され白色光を形成した後、散乱パターン(104)に当る。
【００４２】
この際の上下方向の指向角(β)は導光板(102)下面からの発光ダイオード(108)の高さ(h)と式 l=k×P/tan(θ/2)による基準長さ(l)から定まる。 これを式で表すと、β= sin-1(h/l)となる。
【００４３】
一方、同一な高さの場合に本発明のバックライト装置(100)に用いられる発光ダイオード(108)の上下方向の指向角(β)は従来の技術の発光ダイオードにおいて通常適用されるものより小さくなる。
【００４４】
このような構造の発光ダイオードまたは発光ダイオードレンズは本出願人による先出願である大韓民国特許出願第2004-37764号(2004. 5.  27.)、第2004-63213号(2004. 8. 11.)、及び第2004-63630号(2004. 8. 12.)などに記載されており、その全体が本明細書に参照される。
【００４５】
一方、図5において上下方向の指向角(β)を有する光線(L4)が当る散乱パターン(104)上の地点と散乱パターン(104)の一端間の領域を第1領域(102A)とし、これら第1領域(102A)間を第2領域(102B)とすると、上記第1領域(102A)の幅は図2の従来の技術の無パターン幅、即ち画面枠幅(l1)と一致する。したがって、本発明のバックライト装置(100)は図2の従来のバックライト装置(10)に比して枠幅(l1)に該する領域だけ散乱パターン(104)がより形成されることが分かる。 一方、この幅(l1)は
【数２】
2006086103.tif 000004
【００４６】
ここで、先述したように発光ダイオード(108)の構造によって白色光のみ散乱パターン(104)に到達するので、導光板(102)の下面全体に散乱パターン(104)を形成しても、従来の技術とは異なり液晶パネル(110)には虹模様またはホットスポットなどの照明不良が発生しない。
【００４７】
その結果、本発明は液晶表示装置の平面寸法から液晶パネルの平面寸法以外の画面枠幅(l1)を無パターン領域に形成しなければならなかった従来の技術とは異なり、画面枠幅(l1)に該する第1領域(102A)も液晶パネルの照明のために導光領域として確保できるので、同一な平面寸法の液晶パネルを有する場合液晶表示装置の平面寸法を顕著に減少させることができる。さらに、第1導光板が第2導光板と重なる図3の場合のように厚さを増加させる必要も無い。
【００４８】
一方、発光ダイオード(106)中図の左側にあるものだけを例えて説明したが、先述した内容は図右側の発光ダイオード(106)にも同じく適用される。
【００４９】
さらに、第1領域(102A)に形成された散乱パターン(104)を第2領域(102B)のものより稠密にすると、全体導光板(102)の内部の光の均一度を向上させることができる。
【００５０】
図6は本発明の第2実施例による液晶表示装置用バックライト装置の動作を説明する垂直断面図である。
【００５１】
図6によると、本発明の第2実施例による液晶表示装置用バックライト装置(200)は発光ダイオード(206)が互いに相異する上向き及び下向き指向角(β1、β2)で光を放出する点を除けば先述した第1実施例の液晶表示装置用バックライト装置(100)と実質的に同一な構成を有する。
【００５２】
本実施例においては下向き指向角(β2)を有する光線(L4)が散乱パターン(204)に到達するまでの経路が基準長さ(l)となり、発光ダイオード(206)から放出した全ての光線(L1-L3)は下向き指向角光線(L4)と同様に基準長さ(l)以上進んだ後散乱パターン(204)に当るようになる。
【００５３】
したがって、散乱パターン(204)を第2領域(202B)ばかりでなく従来の技術の画面枠幅(l1)に該する第1領域(202A)に形成しても従来の技術のような画面不良が発生しないのである。
【００５４】
一方、本実施例のバックライト装置(200)は上向き光線(L1)が基準距離(l)を進み切る前に導光板(202)の上面に当って内部全反射するので導光板(202)内部での全体光の均一度を第1実施例に比して向上させることができる。
【００５５】
さらに、第1領域(202A)に形成された散乱パターン(204)を第2領域(202B)のものより稠密にすると、全体導光板(202)内部の光の均一度をより向上させることができる。
【００５６】
以下、図7ないし図10を参照しながら本発明のバックライト装置に用いられる発光ダイオードレンズの一例を説明する。 この発光ダイオードレンズは先述した本出願人による大韓民国特許出願第2004-63630号に記載されたもので、その全体が本明細書に参照される。
【００５７】
先ず、図7に示した発光ダイオードレンズの斜視図によると、本発明に用いる発光ダイオードレンズ(300)は透明素材から成り、底面に付着される発光ダイオードチップ(320)から発生した光を特定な指向角に応じて外部へ出射するための構造を有する。一方、図7の軸システムは便宜上図11のものと一致させた。
【００５８】
上記発光ダイオードレンズ(300)はピーナッツ形態の平坦な底面(302)、この底面(302)から上向き延長された一対の反射面(310A、310B)及び上記底面(302)と反射面(310A、310B)間に形成された出射面(316)から成る。この際、上記発光ダイオードレンズ(300)の全体形状は図8に示した断面形状(S)を底辺(A)を軸線として180°回転させたものと同じである。
【００５９】
図8の断面(S)は直線から成る底辺(A)、この底面(A)の両端から対向した形状で上向き延長された膨らんだ円弧状の側辺(B)及びこれら側辺(B)の上端同士を連結する窪んだ円弧状の上辺(C)から成る。
【００６０】
このような図8の断面(S)は図7の発光ダイオードレンズ(300)を切断面が一対の連結地点(306)間を通過するよう図7のI-I線に沿って切断して得たもので、、発光ダイオードレンズ(300)はこれら連結地点(306)間の直線、即ち図8の底辺(A)を通過するよう切断される一円周方向の如何なる位置で切断されても図8の断面形状と同じ切断面形状を示す。
【００６１】
以下、本発明の第1実施例による発光ダイオードレンズ(300)の構造を上記図8の断面形状と係わり説明する。
【００６２】
上記発光ダイオードレンズ(300)は発光ダイオードチップ(320)から発生した光を予め定まった指向角範囲で外部に出射するよう構成されるが、以下図8ないし10を参照しながら説明する。
【００６３】
先ず、図8は発光ダイオードレンズ(300)の断面(S)での指向角特性を示す。便宜上、点光源で示した発光ダイオードチップ(320)から放出される光線(L)は一部は直接出射面(316)を通して外部へ出射し、残りは先ず反射面(310)で反射してから出射面(316)を通して外部へ出射する。ここで、 発光ダイオードチップ(320)から直前方へ向かう光線(L)の経路AOを便宜上「光軸」とする。一方、全体の発光ダイオードレンズ(300)において図8のような断面形状は連結地点(306)間の直線、即ち底辺(A)を中心に180°に亘って存在するので、この光軸(AO)もやはり180°に亘って半円を成す。
【００６４】
この際、反射面(310)は少なくとも第1連結点(a)と第2連結点(b)間の「反射面第1部分」が点光源である発光ダイオードチップ(320)から放出される光線(L)を内部全反射させるよう構成される。第1連結点(a)と第2連結点(b)間の反射面(310)の形状はレンズ(300)の屈折率と(通常空気である)外部の屈折率の関係により定まる。
【００６５】
出射面(316)は発光ダイオードチップ(320)から直接到達した光線(L)と反射面(310)から反射し到達した光線(L)を外部へ出射させる。ここで、出射面(316)が窪んでいるので光線(L)は出射面(316)から外部へ出射する際光軸(AO)側へ集まるよりは拡散する傾向がある。こうした出射光線(L)は光軸に対して予め定まった角度範囲内で外部へ出射されるが、この角度範囲はレンズ(300)の形状、具体的には反射面(310)と出射面(316)の形状とレンズ(300)の屈折率により定まる。
【００６６】
図9は発光ダイオードレンズ(300)の平面方向指向角特性を示す。 発光ダイオードチップ(320)から放出された光線(L)の進行をx-y平面に置いてみると、光線(L)は光源から放射状で拡散し進んでいる。これは先述したように、出射面(316)は図8の断面(S)を底辺(A)を軸船として180°回転させる際上辺(C)により形成される軌跡と同一な形状なので、同一平面上の出射面(316)の各地点は点光源である発光ダイオードチップ(320)から同一な位置に存在することになる。即ち、発光ダイオードチップ(320)が円の中心となり出射面(316)は半円となる。
【００６７】
図10は発光ダイオードレンズ(300)の底面(302)での指向角特性を示す。 発光ダイオードレンズ(300)の底面(302)での光線(L)の反射及び出射過程は図8のものと実質的に同一である。但し、底面(302)が断面(S)を軸線である底辺(A)を中心に二つ連結したものと同じ形状なので光線(L)は点光源である発光ダイオードチップ(320)を中心に対称形状で図面の左右に出射する。
【００６８】
したがって、本発明の第1実施例による発光ダイオードレンズ(300)は発光ダイオードチップ(320)から放出した光線(L)をレンズ(300)の半径方向、即ちx-y平面方向の成分は最初の放出方向に沿って外部へ出射させるが軸線方向、即ちz軸方向の成分はz-y平面方向へ方向を変えて出射させる。その結果、光線(L)は発光ダイオードレンズ(300)の半径方向から見ると放射状に拡散して出射されるが断面及び底面から見ると光軸(AO)を中心に所定の角度範囲内で出射面(316)を通して外部へ出射する。
【００６９】
こうした出射角度範囲はレンズ(300)の形状及び屈折率により定まる。例えば、反射面(310)の形状を非対称にすると光線の出射角度範囲を非対称にすることができ、この際の発光ダイオードレンズ(300)を本発明の第2実施例のバックライト装置(200)に用いることができる。
【００７０】
図11は図7の発光ダイオードレンズを用いた本発明のバックライト装置の斜視図である。
【００７１】
図11に示した本発明のバックライト装置(100)において、図7の発光ダイオードレンズ(300)は支持板(106)によりハウジング (102)に設けられ、支持板(106)はブラケット(106A)により導光板(102)の下部に固定される。
【００７２】
こうした構成において、発光ダイオードレンズ(300)から出射した光線(L)は指向角に沿ってハウジング(102)の導光板(図示せず)内で進む。即ち、導光板のx-y 平面方向へは拡散しながら進むがz軸の高さ方向へは指向角以上拡散しない。光線(L)はこのように導光板の平面方向に進みながら互いに混合された後散乱パターン(104)により反射し(図5に示す)液晶パネル側へ反射することにより液晶表示装置(図示せず)にバックライトを提供するようになる。
【００７３】
一方、こうした構成は発光ダイオードレンズ(300)の形状を非対称に変形して光線の出射角度範囲を非対称にすることにより本発明の第2実施例によるバックライト装置(200)にも同一に適用することができる。
【００７４】
図12は本発明のバックライト装置に用いられる発光ダイオードレンズの他の例を示す斜視図で、これも本出願人の大韓民国特許出願第2004-63630号に記載されたもので、その全体が本明細書に参照される。
【００７５】
上記発光ダイオードレンズ(400)は透明な素材から成り、底面に付着する発光ダイオードチップから発生した光を特定な指向角に応じて外部へ放出するための構造を有する。
【００７６】
本実施例の発光ダイオードレンズ(400)は平坦な底面の両側から順次に上向き延長された一対の第1及び第2反射面(404B、406B)(右側の反射面らのみ図示)及び上記底面と第2反射面(406B)間に形成された第1及び第2出射面(410A、410B;414)と中間面(412)から成る。
【００７７】
上記発光ダイオードレンズ(400)において、第1及び第2反射面(404B、406B)はレンズ(400)のz軸方向の光をx-y平面方向へ誘導し、反射面から反射した光は出射面(410A、410B; 414)を通して出射する。
【００７８】
この発光ダイオードレンズ(400)も先述した発光ダイオードレンズ(300)と実質的に同一な方式で発光ダイオードチップから発生した光をx-y平面方向へは180°範囲まで出射するが、z軸方向へはその形状と構成物質により定まる指向角範囲内で外部へ出射する。
【００７９】
こうした構成の発光ダイオードレンズ(400)は本発明の第1実施例によるバックライト装置(100)に適用することができる。
【００８０】
一方、第1出射面(410A、410B)に相異する形状または勾配を与えたり、反射面(404B、406B)を(図示せず)対向した反射面と非対称形状に構成すると、このレンズ(400)から出射する光のz軸方向指向角を相異するよう調節できる。このように構成したレンズは本発明の第2実施例によるバックライト装置(200)に適用することができる。
【００８１】
一方、図7ないし図12に示した発光ダイオードレンズ(300、400)は本発明のバックライト装置に適用できる一例であり、本発明のバックライト装置に用いる発光ダイオードレンズを限定するわけではない。
【００８２】
このような本発明のバックライト装置(100、200)は液晶パネル、この液晶パネルに電気信号を印加する回路基板及びこれらを収容するハウジングから成る様々な種類の液晶表示装置に適用することができる。
【００８３】
さらに、この際バックライト装置は液晶パネルの平面寸法に応じて単数または複数の導光板を具備することができる。
【００８４】
上記においては本発明の好ましき実施例を参照しながら説明したが、当技術分野において通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内において本発明を様々に修正及び変更できることに想到するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】従来の技術による液晶表示装置用バックライト装置の動作を説明する平面図である。
【図２】従来の技術による液晶表示装置用バックライト装置の動作を説明する垂直断面図である。
【図３】従来の技術による液晶表示装置用バックライト装置の他の例を示す垂直断面図である。
【図４】本発明による液晶表示装置用バックライト装置の動作を説明する平面図である。
【図５】本発明の第1実施例による液晶表示装置用バックライト装置の動作を説明する垂直断面図である。
【図６】本発明の第2実施例による液晶表示装置用バックライト装置の動作を説明する垂直断面図である。
【図７】本発明のバックライト装置に用いる発光ダイオードレンズの一例を示す斜視図である。
【図８】図7の発光ダイオードレンズでの指向角特性を示す断面図である。
【図９】図7の発光ダイオードレンズでの指向角特性を示す平面図である。
【図１０】図7の発光ダイオードレンズでの指向角特性を示す底面図である。
【図１１】図7の発光ダイオードレンズを用いた本発明のバックライト装置の斜視図である。
【図１２】本発明のバックライト装置に用いる発光ダイオードレンズの他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８６】
100、200  バックライト装置
102、202 導光板
104、204  散乱パターン
108、208  発光ダイオード
【図１】
2006086103.tif 000005
【図２】
2006086103.tif 000006
【図３】
2006086103.tif 000007
【図４】
2006086103.tif 000008
【図５】
2006086103.tif 000009
【図６】
2006086103.tif 000010
【図７】
2006086103.tif 000011
【図８】
2006086103.tif 000012
【図９】
2006086103.tif 000013
【図１０】
2006086103.tif 000014
【図１１】
2006086103.tif 000015
【図１２】
2006086103.tif 000016