CN116325184A - 显示装置及其光源设备 - Google Patents

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金成烈
朴天淳
李启薰
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Abstract

提供了一种显示装置及其光源设备。光源设备包括能够通过限定光学圆顶的特定形状来保持光源的光学轮廓的光学圆顶。该显示装置包括：印刷电路板；LED芯片，该LED芯片安装在印刷电路板上并输出光；光学圆顶，通过被分配在LED芯片上形成以包围LED芯片；以及液晶面板，允许阻挡或透射从LED芯片输出的光，其中，当r0表示从LED芯片竖直发射的光到达光学圆顶的表面之前的直线距离，并且rl表示从LED芯片发射的最大功率光到达光学圆顶的表面之前的直线距离时，光学圆顶可以形成为满足1.70＜rl/r0＜1.83。

Description

显示装置及其光源设备
技术领域
本公开涉及一种显示装置及其光源设备，并且具体地，涉及一种能够保持包括光学圆顶的光源的光学轮廓的显示装置及其光源设备。
背景技术
通常，显示装置通过将电信息转换为视觉信息来显示获得或存储的电信息，并且用于诸如家庭或工作场所的各种领域和环境中。
存在许多不同的显示装置，例如连接到个人计算机(PC)或服务器计算机的监视器设备、便携式计算机系统、全球定位系统(GPS)终端、通用电视机、互联网协议电视(IPTV)、便携式终端(例如智能电话、平板电脑、个人数字助理(PDA)和蜂窝电话)、任何其他用于再现如广告或电影的图像的显示设备、或其他各种音频/视频系统。
显示装置包括将电信息转换为视觉信息的光源设备，并且光源设备包括单独发射光的多个光源。
多个光源包括例如发光二极管(LED)或有机LED(OLED)。例如，LED或OLED可以安装在电路板或基板上。
光源设备可以包括设置成覆盖光源以加宽从光源发射的光的光学漫射区域的透镜。然而，由于通过透镜的光学漫射区域的扩大，用于局部调光的块的数量减少，这限制了对比度的提高。
由于该限制，近来的显示装置可能具有没有透镜的光源设备。这样的光源设备为了保护光源而包括用于覆盖光源的透光树脂层。然而，由于透光树脂层，光源的光学分布可能会改变。
发明内容
技术问题
提供了一种显示装置及其光源设备，其包括具有蝙蝠翼形的光学轮廓的光源和能够保持蝙蝠翼形的光学轮廓的光学圆顶。
此外，提供了一种显示装置及其光源设备，其包括具有特定限定形状以能够保持光源的光学轮廓的光学圆顶。
更进一步地，提供了一种显示装置及其光源设备，其能够通过限定光学圆顶的特定形状来在保持光源数量的同时减少光学距离。
更进一步地，提供了一种显示装置及其光源设备，其能够通过限定光学圆顶的特定形状来在保持光学距离的同时减少光源的数量。
技术方案
根据本公开的方面，一种显示装置包括：印刷电路板(PCB)；发光二极管(LED)芯片，设置在PCB上并被配置为发射光；光学圆顶，覆盖LED芯片；以及液晶面板，被配置为阻挡从LED芯片输出的光或者使从LED芯片输出的光通过，其中，光学圆顶满足1.70＜r1/r0＜1.83，其中，r0为从LED芯片竖直发射的光到达光学圆顶的表面的直线距离，并且r1为从LED芯片发射的最大输出光到达光学圆顶的表面的直线距离。
可以以LED芯片的光学轮廓具有最大输出的角度发射最大输出光。
LED芯片可以包括n型半导体层、p型半导体层、以及发光层，该发光层设置在n型半导体层与p型半导体层之间并被配置为发射光。
直线距离r0可以是从发光层的中心竖直发射的光到达光学圆顶的表面的距离。
直线距离r1可以是从发光层的中心发射的最大输出光到达光学圆顶的表面的距离。
LED芯片可以被配置为发射蓝光。
显示装置还可以包括设置在LED芯片与液晶面板之间的光学膜，
光学膜可以包括被配置为通过改变光的波长来增强颜色再现性的量子点片。
LED芯片可以通过板上芯片(COB)方法安装在PCB的安装表面上。
LED芯片具有水平边和竖直边，其长度为500μm或更短。
LED芯片还可以包括：生长衬底，布置为覆盖n型半导体层或p型半导体层的上表面；分布式布拉格反射器(DBR)层，布置在生长衬底的上表面上；以及金属反射器层，布置在发光层的下表面上。
金属反射器层可以包括铝(Al)或DBR。
生长衬底可以包括蓝宝石衬底。
显示装置还可以包括具有通孔并附接到PCB的反射片，并且光学圆顶可以穿过通孔。
光学圆顶可以由硅或环氧树脂形成。
显示装置还可以包括设置在LED芯片与液晶面板之间的光学膜，
光学膜可以包括被配置为漫射从LED芯片发射的光的漫射板。
根据本公开的方面，一种光源设备包括：印刷电路板(PCB)，具有安装表面；发光二极管(LED)芯片，安装在安装表面上；以及光学圆顶，覆盖LED芯片以及安装面的与LED芯片相邻的部分，其中，光学圆顶满足1.70＜r1/r0＜1.83，其中，r0为从LED芯片竖直发射的光到达光学圆顶的表面的直线距离，并且r1为从LED芯片发射的最大输出光到达光学圆顶的表面的直线距离。
可以以LED芯片的光学轮廓具有最大输出的角度发射最大输出光。
LED芯片可以包括n型半导体层、p型半导体层、以及发光层，该发光层设置在n型半导体层与p型半导体层之间并被配置为发射光。
直线距离r0可以是从发光层的中心竖直发射的光到达光学圆顶的表面的距离。
直线距离r1可以是从发光层的中心发射的最大输出光到达光学圆顶的表面的距离。
LED芯片还可以包括：生长衬底，覆盖n型半导体层或p型半导体层的上表面；第一分布式布拉格反射器(DBR)层，设置在生长衬底的上表面上；以及第二DBR层，设置在发光层的下表面上。
根据本公开的方面，一种显示装置包括：印刷电路板(PCB)；发光二极管(LED)芯片，安装在PCB上并发射光；光学圆顶，通过分配在LED芯片上形成以包围LED芯片；以及液晶面板，被配置为阻挡从LED芯片输出的光或者使从LED芯片输出的光通过，其中，光学圆顶可以形成为满足1.70＜r1/r0＜1.83，其中，l 1表示从LED芯片朝向光学圆顶竖直发射的光，l2表示从LED芯片发射的最大输出光，r0是l 1移动直到到达光学圆顶的表面的距离，并且r1是l2移动直到到达光学圆顶的表面的距离。
有益效果
根据本公开的一方面，可以提供一种显示装置及其光源设备，其包括具有蝙蝠翼型的光学轮廓的光源和能够保持蝙蝠翼型的光学轮廓的光学圆顶。
根据本公开的一方面，可以提供一种显示装置及其光源设备，其包括具有特定限定形状以能够保持光源的光学轮廓的光学圆顶。
根据本公开的一方面，可以提供一种显示装置及其光源设备，其能够通过限定光学圆顶的特定形状来保持光源的数量但减少光学距离。
根据本公开的一方面，可以提供一种显示装置及其光源设备，其能够通过限定光学圆顶的特定形状来在保持光学距离的同时减少光源的数量。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的显示装置的透视图。
图2是根据本公开的实施例的显示装置的分解透视图。
图3是根据本公开的实施例的显示装置的液晶面板的侧面截面图。
图4是根据本公开的实施例的光源设备的分解透视图。
图5是根据本公开的实施例的光源设备的一部分的示意性放大透视图。
图6是沿图5的A-A'的示意性截面图。
图7是图6所示的发光二极管(LED)芯片的放大图。
图8示出了根据本公开的实施例的LED芯片的光学轮廓。
图9是沿图5的B-B'的截面图，示出了放大的LED芯片。
图10是沿图5的B-B'的截面图，示出了根据本公开的实施例的LED芯片和光学圆顶。
图11示出了根据本公开的实施例的在光学圆顶覆盖LED芯片的情况下的光学轮廓。
具体实施方式
本公开的实施例仅是示例并且被提供以帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不背离本公开范围和精神的前提下可以对本文所述实施例进行各种改变和修改。
除非上下文明确地给出相反的指示，否则如在本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在还包括复数形式。为了清楚起见，附图中的元件以夸大的形式和尺寸绘制。
还将理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，表明存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
将理解，虽然在本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分加以区分。
将理解，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文另外清楚地说明。
现在将参照附图详细参考本公开的实施例。
在本说明书中，r0可以指代r0，并且r1可以指代rmax。
在下面的描述中，光学膜可以包括漫射板130和光学片140。
图1是根据本公开的实施例的显示装置的透视图。图2是根据本公开的实施例的显示装置的分解透视图。图3是根据本公开的实施例的显示装置的液晶面板的侧面截面图。图4是根据本公开的实施例的光源设备的分解透视图。
图1是根据本公开的实施例的显示装置的透视图。
显示装置10是能够处理从外部接收到的图像信号并在视觉上呈现经处理的图像的设备。在以下描述中，假设显示装置10是电视(TV)，但本公开的实施例不限于此。例如，显示装置10可以以各种形式实现，诸如监视器、便携式多媒体设备、便携式通信设备以及任何能够在视觉上呈现图像的设备，但不限于此。
显示装置10可以是安装在室外(例如建筑物的屋顶上或公共汽车站处)的大幅面显示器(LFD)。然而，显示装置10并非专门安装在室外，而是可以安装在任何地方，甚至是人流量大的室内，例如地铁站、购物中心、剧院、办公室、商店等。
显示装置10可以从各种内容源接收包括视频数据和音频数据的内容数据，并输出与视频数据和音频数据相对应的视频和音频。例如，显示装置10可以通过广播接收天线或电缆接收内容数据，从内容再现设备接收内容数据，或者从内容提供商的内容提供服务器接收内容数据。
如图1所示，显示装置10可以包括主体11、用于显示图像I的屏幕12、以及布置在主体11下方用于支撑主体10的支撑件17。
主体11形成显示装置10的外部，并且用于显示装置10显示图像I或执行许多不同功能的组件可以包括在主体11中。尽管图1的主体11具有平面形状，但不限于此。例如，主体11可以具有弯曲形状。
屏幕12可以形成在主体11的前面以用于显示图像I。例如，屏幕12可以显示静止图像或运动图像。例如，屏幕12可以使用用户双眼的视差显示二维(2D)平面图像或三维(3D)立体图像。
多个像素P形成在屏幕12上，并且显示在屏幕12上的图像I可以由多个像素P中的每一个像素所发射的光形成。例如，多个像素P所发射的光可以像马赛克一样组合成屏幕12上的图像I。
多个像素P中的每一个像素可以发射各种颜色和亮度的光。例如，多个像素P中的每一个像素可以包括例如能够直接发射光的自发光面板(例如，LED面板)、或者能够通过或阻挡从例如光源设备发射的光的非发光面板(例如，液晶面板)。
多个像素P中的每一个像素可以包括子像素PR、PG和PB以发射不同颜色的光。
子像素PR、PG和PB可以包括发射红光的红色子像素PR、发射绿光的绿色子像素PG、以及发射蓝光的蓝色子像素PB。例如，红光可以具有约620纳米(nm，十亿分之一米)至约750nm的波长；绿光可以具有约495nm至约570nm的波长；以及蓝光可以具有约450nm至约495nm的波长。
通过红色子像素PR的红光、绿色子像素PG的绿光和蓝色子像素PB的蓝光的组合，多个像素P中的每一个像素可以发射各种亮度和颜色的光。
如图2所示，主体11可以包括各种组件以在屏幕S上创建图像I。
例如，主体11可以包括作为面光源的光源设备100、用于阻挡或通过从光源设备100发射的光的液晶面板20、用于控制光源设备100和液晶面板20的操作的控制组件50、用于为光源设备100和液晶面板20供电的电源组件60。此外，主体11可以包括边框13、框架中模14、底架15、以及后盖16，以支撑和固定液晶面板20、光源设备100、控制组件50和电源组件60。
光源设备100可以包括用于发射单色光或白光的点光源，并且可以折射、反射和散射从点光源发射的光以将光转换成均匀的面光。例如，光源设备100可以包括用于发射单色光或白光的多个光源、用于漫散来自多个光源的入射光的漫散板、用于反射从多个光源以及漫射板的后表面发射的光的反射片、以及用于折射和散射从漫射板的前表面发射的光的光学片。
以这种方式，光源设备100可以通过折射、反射和散射从光源发射的光来沿前向发射均匀的面光。
现在将更详细地描述光源设备100的结构。
液晶面板20布置在光源设备100的前面，用于阻挡或通过从光源设备100发射的光以产生图像I。
液晶面板20的前表面可以形成上述显示装置10的屏幕S，并且液晶面板20可以包括多个像素P。包括在液晶面板20中的多个像素P可以单独阻挡来自光源设备100的光或者使来自光源设备100的光通过，并且通过多个像素P的光形成要显示在屏幕S上的图像I。
例如，如图3所示，液晶面板20可以包括第一偏振膜21、第一透明衬底22、像素电极23、薄膜晶体管(TFT)24、液晶层25、公共电极26、彩色滤波器27、第二透明衬底28和第二偏振膜29。
第一透明衬底22和第二透明衬底28可以牢固地支撑像素电极23、TFT 24、液晶层25、公共电极26和彩色滤波器27。第一透明衬底22和第二透明衬底28可以由钢化玻璃或透明树脂形成。
在第一透明衬底22和第二透明衬底28的外表面上，分别施加第一偏振膜21和第二偏振膜29。
第一偏振膜21和第二偏振膜29可以各自通过特定的光而阻挡其他光。例如，第一偏振膜21通过具有在第一方向上振荡的磁场的光而阻挡其他光。第二偏振膜29通过具有在第二方向上振荡的磁场的光而阻挡其他光。第一方向和第二方向可以彼此垂直。因此，由第一偏振膜21通过的光的偏振方向和由第二偏振膜29通过的光的振荡方向彼此垂直。由此，光通常不可以同时通过第一偏振膜21和第二偏振膜29二者。
彩色滤波器27可以布置在第二透明衬底28的内侧。
例如，彩色滤波器27可以包括用于使红光通过的红色滤波器27R、用于使绿光通过的绿色滤波器27G、以及用于使蓝光通过的蓝色滤波器27B，并且红色滤波器27R、绿色滤波器27G和
蓝色滤波器27B可以并排布置。形成有彩色滤波器27的区域对应于如上所述的像素P。形成有红色滤波器27R的区域对应于红色子像素PR；形成有绿色滤波器27G的区域对应于绿色子像素PG；并且形成有蓝色滤波器27B的区域对应于蓝色子像素PB。
像素电极23可以设置在第一透明衬底22的内侧，并且公共电极26可以设置在第二透明衬底28的内侧。
像素电极23和公共电极26由导电金属材料形成，并且可以产生电场以改变形成液晶层25的液晶分子115a的排列，这将在下面描述。
像素电极23和公共电极26可以由透明材料形成从而使来自外部的入射光通过。例如，像素电极23和公共电极26还可以由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、银(Ag)纳米线、碳纳米管(CNT)、石墨烯、或3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)形成。
TFT 24布置在第二透明衬底22内部。
TFT 24可以使在像素电极23中流动的电流通过，或者阻挡在像素电极23中流动的电流。例如，取决于TFT 24是导通(关闭)还是关闭(打开)，可以在像素电极23和公共电极26之间形成或去除电场。
TFT 24可以由多晶硅形成，并使用诸如光刻、沉积或离子注入工艺的半导体工艺形成。
液晶层25形成在像素电极23与公共电极26之间，并填充有液晶分子25a。
液晶处于固体(晶体)与液体之间的中间状态。大多数液晶材料是有机化合物，其分子呈细长棒状，并且分子的排列在一个方向上是不规则的，而在另一个方向上是规则的。因此，液晶具有液体的流动性和晶体(固体)的光学各向异性二者。
此外，液晶显示根据电场变化的光学特性。例如，根据电场的变化，液晶可以具有形成液晶的分子的不同排列方向。当在液晶层25中产生电场时，液晶层25的液晶分子115a沿电场方向排列，反之，当液晶层25中没有产生电场时，液晶分子115a可以不规则排列或沿取向层排列。因此，液晶层25的光学特性可以根据是否有电场通过液晶层25而改变。
在液晶面板20的一侧设置有用于向液晶面板20发送图像数据的电缆20a、以及用于处理数字图像数据以输出模拟图像信号的显示驱动器集成电路(DDI)30(以下称为“驱动器IC”)。
电缆20a可以电连接控制组件50/电源组件60和驱动器IC 30，并进一步连接驱动器IC 30和液晶面板20。电缆20a可以包括例如可弯曲的柔性扁平电缆或薄膜电缆。
驱动器IC 30可以通过电缆20a从控制组件或电源组件60接收图像数据和电力，并通过电缆20a向液晶面板20发送图像数据和驱动电流。
此外，电缆20a和驱动器IC 30可以一体地实现为薄膜电缆、膜上芯片(COF)、台式载体封装(TCP)等。换句话说，驱动器IC 30可以布置在电缆110b上。然而，实施例不限于此，并且驱动器IC 30可以布置在液晶面板20上。
控制组件50可以包括用于控制液晶面板20和光源设备100的操作的控制电路。控制电路可以处理从外部内容源接收的图像数据，向液晶面板20发送图像数据，并向光源设备100发送调光数据。
电源组件60可以向液晶面板20和光源设备100供电，以供光源设备100输出面光，并且供液晶面板20阻挡来自光源设备100的光或者使来自光源设备100的光通过。
控制组件50和电源组件60可以用印刷电路板(PCB)和安装在PCB上的各种电路来实现。例如，电源电路可以包括电源电路板、以及安装在电源电路板上的电容器、线圈、电阻器、处理器等。此外，控制电路可以包括其上安装有存储器和处理器的控制电路板。
现在将描述光源设备100。
图4是根据实施例的光源设备的分解图。
光源设备100包括用于产生光的光源模块110、用于反射光的反射片120、用于均匀漫射光的漫射板130、以及用于增强输出光的亮度的光学片140。
光源模块110可以包括用于发射光的多个光源111和用于支撑/固定多个光源111的基板112。
多个光源111可以以预定义图案布置以发射具有均匀亮度的光。多个光源111可以布置为使得光源与其相邻的光源等距。
例如，如图4所示，多个光源111可以布置成行和列。因此，多个光源可以布置为使得四个相邻的光源形成矩形。此外，光源被定位成与四个相邻的光源相邻，并且光源与四个相邻的光源之间的距离基本相同。
在另一示例中，多个光源可以布置成多行，并且属于一行的光源可以位于属于两个相邻行的两个光源之间。因此，多个光源可以布置为使得三个相邻的光源形成三角形。在这种情况下，光源被定位成与其他六个光源相邻，并且光源与六个相邻的光源之间的距离基本相同。
然而，多个光源111的布置不限于上述图案，并且多个光源111可以布置成各种图案以发射具有均匀亮度的光。
光源111可以采用能够在通电时向各个方向发射单色光(具有特定波长的光，例如蓝光)或白光(红光、绿光和蓝光的混合光)的设备。例如，光源111可以包括LED。
基板112可以固定多个光源111以防止光源111移动。此外，基板112可以为每个光源111供电，使得光源111可以发射光。
基板112可以固定多个光源111，并且可以由合成树脂、锥形玻璃或PCB形成，其中形成有导电电源线以向光源111供电。
反射片120可以沿前向或近似于前向的方向反射从多个光源111发射的光。
多个通孔120a形成在反射片120中与光源模块110的多个光源111相对应的位置处。此外，光源模块110的光源111可以延伸穿过通孔120a并从反射片120向前突出。
例如，在反射片120和光源模块110的组装过程期间，光源模块110的多个光源111插入形成在反射片120中的多个通孔120a。因此，光源模块110的多个光源111可以位于反射片120的前面，而光源模块110的基板112位于反射片120的后面。
因此，多个光源111可以从反射片120的前面发射光。
多个光源111可以从反射片120的前面向各个方向发射光。光不仅可以从光源111朝向漫射板130发射，还可以朝向反射片120发射，并且反射片120可以将发射到反射片120的光朝向漫射板130反射。
从光源111发射的光通过各种物体，诸如漫射板130和光学片140。当光通过漫射板130和光学片140时，入射光的一部分从漫射板130和光学片140的表面反射。反射片120可以反射由漫射板130和光学片140反射的光。
漫射板130可以布置在光源模块110和反射片120的前面，以均匀地漫射从光源模块110的光源111发射的光。
如上所述，多个光源111位于光源设备100的背面的各处。多个光源111等距地布置在光源设备100的后表面上，但是根据多个光源111的位置可以存在亮度差异。
为了消除由于多个光源111造成的亮度差异，漫射板130可以在漫射板130内漫射从多个光源111发射的光。换句话说，漫射板130可以向前均匀地发射来自多个光源111的不均匀的光。
光学片140可以包括各种片以提高亮度和亮度的均匀性。例如，光学片140可以包括漫射片141、第一棱镜片142、第二棱镜片143和反射偏振片144等。
漫射片141针对亮度的均匀性漫射光。从光源111发射的光可以被漫射板130漫射，并且可以被包括在光学片140中的漫射片141进一步漫射。
第一棱镜片142和第二棱镜片143可以聚集由漫射片141漫射的光，从而增加亮度。第一棱镜片142和第二棱镜片143可以具有三角棱镜图案，它们彼此相邻地布置以形成多个带。
反射偏振片144是一种偏振膜，其可透射入射光的一部分，同时反射其余部分以提高亮度。例如，反射偏振片144可以使在与反射偏振片144的预定偏振方向相同的方向上偏振的光通过，并且反射在与预定偏振方向不同的方向上偏振的光。此外，由反射偏振膜144反射的光可以在光源设备100内部被回收，并且这种光的回收可以提高显示装置10的亮度。
光学片140不限于图4所示的片或膜，并且还可以包括各种其他片或膜，诸如保护片、量子点片等。
图5是根据本公开的实施例的光源设备的一部分的放大透视图。图6是沿图5的线A-A的截面图。图7是图6所示的发光二极管(LED)芯片的放大图。
现在将结合图5、图6和图7描述光源设备100的光源111。
如上所述，光源模块110包括多个光源111。多个光源111可以从反射片120的后面延伸穿过通孔120a并从反射片120向前突出。因此，如图5和图6所示，光源111和基板112的部分可以通过通孔120a从反射片120向前暴露。
光源111可以包括位于由反射片120的通孔120a限定的区域中的电气/机械结构。
根据本公开，多个光源111中的每一个光源可以包括LED芯片210和光学圆顶220。
对于包括透镜的光学设备，可以通过加宽由光源发射的光的光学漫射区域来减少光源的数量。然而，由于光源数量的减少，用于局部调光的块数减少，这限制了对比度的提高。
根据本公开，为了提高由光源设备100发射的面光的均匀性并提高来自局部调光的对比度，可以在光源设备100中增加光源111的数量而不包括透镜。因此，多个光源111中的每一个光源所占据的面积会变小。即使尺寸小于透镜，光学圆顶220也可以覆盖多个光源111中的每一个光源。
LED芯片210可以包括p型半导体层213和n型半导体层212以基于空穴和电子之间的再耦合来发射光。此外，LED芯片210包括一对电极211a和211b，以分别向p型半导体层213和n型半导体层212提供空穴和电子。
根据本公开，LED芯片210可以包括生长衬底215、p型半导体层213、n型半导体层212和发光层214。此外，LED芯片210还可以包括分布式布拉格反射器(DBR)层216和金属反射器层217。金属反射器层217可以包括铝(Al)或DBR。包括在金属反射器层217中的DBR可以由与DBR层216的结构相同的结构构成。
在下文中，当金属反射器层217包括DBR时，DBR层216被称为第一DBR层并且金属反射器层217被称为第二DBR层。
生长衬底215可以使用可用于氮化物半导体生长的衬底的蓝宝石衬底。但不限于此，并且可以是为单晶半导体生长提供的各种衬底，诸如硅衬底、氮化镓(GaN)衬底等。根据本公开的实施例，生长衬底215可以是蓝宝石衬底。
p型半导体层213、n型半导体层212和发光层214可以由氮化物半导体形成。发光层214可以发射与电子和空穴之间的再耦合产生的带隙能量一样强的光。
该对电极211a和211b可以包括n型元件电极211a和p型元件电极211b。n型元件电极211a和p型元件电极211b可以由可以与氮化物半导体进行欧姆接触的材料形成，例如可以由诸如银(Ag)、铝(Al)等的金属形成。
DBR层216可以通过堆叠具有不同折射率的两种材料来提供。DBR层216和金属反射器层217可以反射目标波长的光。
DBR层216可以布置在生长衬底215的顶表面上。DBR层216可以通过反射从发光层214发射的光的一部分来增加到液晶面板20的光方向角。
金属反射器层217可以布置在发光层214的底表面上。与DBR层216一样，金属反射器层217可以通过反射从发光层214发射的光的一部分来增加到液晶面板20的光方向角。
根据本公开，DBR层可以布置在生长衬底215的顶表面上，并且金属反射器层可以布置在发光层214的底表面上。具体地，第一DBR层216可以布置在生长衬底215的顶表面上，并且第二DBR层217可以布置在发光层214的底表面上。备选地，DBR层216可以布置在生长衬底215的顶表面上，并且包括诸如铝(Al)的金属的金属反射器层217可以布置在发光层214的底表面上。
LED芯片210可以将电能转换为光能。换句话说，LED芯片210可以发射在供应电力的预定义波长处具有最高强度的光。例如，LED芯片210可以发射在表示蓝色的波长(例如，450nm和495nm之间的波长)处具有峰值的蓝光。
LED芯片210可以通过板上芯片(COB)的方法直接附接到基板112。换句话说，光源111可以包括LED芯片210，其中LED芯片或LED管芯直接附接到基板112而无需额外封装。
LED芯片210可以设置为使得DBR层216可以具有数百μm长的水平边和竖直边。换句话说，生长衬底215的顶表面的水平和竖直边长都可以为数百μm。生长衬底215的顶表面的水平和竖直边长都可以为500μm或更小。
为了减小LED芯片210占用的面积，LED芯片210可以制造为不包括齐纳二极管的倒装芯片类型。倒装芯片类型的LED芯片210可以不使用诸如金属引线(导线)或球栅阵列(BGA)的中间介质来将作为半导体器件的LED附接到基板112，但是也可以将半导体器件的电极图案原封不动地熔合到基板112上。
这可以使得包括倒装芯片类型的LED芯片210的光源111可以通过省略金属引线(导线)或球栅阵列而变得更小。
为了使光源111紧凑，可以制造具有通过COB方法附接到基板112的倒装芯片类型的LED芯片210的光源模块110。
馈电线230和馈电焊盘240布置在基板112上以向倒装芯片类型的LED芯片210供电。
馈电线230布置在衬底112上以向LED芯片210供应来自控制组件50和/或电源组件60的电信号和/或电力。
如图6所示，基板112可以通过交替堆叠非导电绝缘层251和导电层252来形成。
电力和/或电信号通过的线路或图案形成在导电层252上。导电层252可以由各种导电材料形成。例如，导电层252可以由诸如铜(Cu)、锡(Sn)、铝(Al)或其合金的各种金属物质形成。
绝缘层251的电介质可以绝缘导电层252的线路或图案之间的间隙。绝缘层251可以由用于电隔离的电介质(例如FR-4)形成。
馈电线230可以通过形成在导电层252上的线路或图案来实现。
馈电线230可以通过馈电焊盘240电连接到LED芯片210。
馈电焊盘240可以通过将馈电线230暴露于外部而形成。
保护层253可以形成在基板112的最外部以防止或抑制由于外部冲击和/或化学作用(例如，腐蚀)和/或光学作用而对基板112造成的损坏。保护层253可以包括光阻焊剂(PSR)。
如图6所示，保护层253可以覆盖馈电线230以阻挡馈电线230暴露于外部。
为了馈电线230与LED芯片210之间的电接触，可以在保护层253处形成窗口以将馈电线230的一部分暴露于外部。通过保护层253的窗口暴露的馈电线230的一部分可以形成馈电焊盘240。
导电粘合材料240a被施加到馈电焊盘240上，用于暴露于外部的馈电线230与LED芯片210的电极211a和211b之间的电接触。导电粘合材料240a可以被施加在保护层253的窗口内。
LED芯片210的电极211a和211b可以接触导电粘合材料240a，并且LED芯片210可以通过导电粘合材料240a电连接到馈电线230。
导电粘合材料240a可以包括例如导电焊料。然而，不限于此，导电粘合材料240a可以包括导电环氧树脂粘合剂。
可以通过馈电线230和馈电焊盘240向LED芯片210供应电力，并且LED芯片210可以在通电时发射光。可以设置一对馈电焊盘240以分别对应于包括在倒装芯片类型的LED芯片210中的一对电极211a和211b。
光学圆顶220可以覆盖LED芯片210。光学圆顶220可以指的是透光树脂层。光学圆顶220可以防止或抑制由于外部机械作用和/或化学作用对LED芯片210造成的损坏。光学圆顶220可以防止LED芯片210由于外部冲击而与基板112分离。
此外，光学圆顶220可以通过折射率匹配提高LED芯片210的光提取效率。由于生长衬底215与空气之间的折射率不同，发射到生长衬底215的光可能不会输出到外部。光学圆顶220减小生长衬底215与空气之间的折射率差，使得从LED芯片210发射的光经由生长衬底215和光学圆顶220输出到外部。
此外，光学圆顶220可以保护LED 111免受外部电作用。静电放电产生的电荷可能不会穿过光学圆顶220，而是流过光学圆顶220的外表面。
光学圆顶220的形状可以像例如通过切割不包括中心的球体获得的圆顶或通过切割包括中心的球体获得的半球体。光学圆顶220的竖直截面可以具有例如弓形或半圆形。
光学圆顶220可以由硅或环氧树脂形成。例如，将熔化的硅或环氧树脂通过例如喷嘴排出到LED芯片210上，然后硬化以形成光学圆顶220。
光学圆顶220可以是光学透明的或半透明的。从LED芯片210发射的光可以穿过光学圆顶220到达外部。
在这种情况下，圆顶形光学圆顶220可以像透镜一样折射光。例如，从LED芯片210发射的光可以被光学圆顶220折射和散射。
因此，光学圆顶220不仅可以保护LED芯片210免受外部机械作用和/或化学作用或电作用，而且可以漫射从LED芯片210发射的光。
图8示出了根据本公开的实施例的LED芯片的光学轮廓。
参照图8，根据本公开的实施例，LED芯片210具有蝙蝠翼形的光学轮廓。如上所述，LED芯片210包括分别在发光层214的上侧和下侧的第一DBR层216和第二DBR层217，或者包括分别在发光层214的上侧和下侧的DBR层216和金属反射器层217，并且通过这种结构，LED芯片210具有蝙蝠翼形的光学轮廓。
蝙蝠翼形的光学轮廓指的是具有从LED芯片210发射的光在横向方向上比在竖直方向上具有更多光量的形式的光学轮廓。图8中从LED芯片210向两侧发射的光量略有不同，但优选为相同。
当LED芯片210和覆盖LED芯片210的光学圆顶220具有蝙蝠翼形的光学轮廓时，可以减少LED芯片210的数量而光学距离保持不变。此外，当LED芯片210和覆盖LED芯片210的光学圆顶220具有蝙蝠翼形的光学轮廓时，可以减小光学距离而LED芯片210的数量保持不变。也就是说，可以降低显示装置10的厚度或成本。
LED芯片210的光学轮廓可以具有如图8所示的蝙蝠翼形状。这是因为具有蝙蝠翼形的光学轮廓使得从对应于点光源的LED芯片210发射的光容易地转换为均匀的面光。
然而，LED芯片210的光学轮廓可以被设置在LED芯片210上的光学圆顶220改变。具体地，由于光学圆顶220，LED芯片210的蝙蝠翼形的光学轮廓可以改变为朗伯形状或除蝙蝠翼形状之外的其他形状，这可能不是设计者预期的。
在本公开的实施例中，对于LED芯片210，r0表示从光源的中心到光学圆顶220的中心的距离。换句话说，r0是光源的中心与光学圆顶220的中心之间的竖直距离。光以0°从光源的中心发射。
此外，从光源的中心发射的光中，具有最大输出的光被称为最大输出光。从光源的中心发射最大输出光的角度用θmax表示。
图9是沿图5的B-B'的截面图，示出了放大的LED芯片。
在本公开中，光源的中心可以指LED芯片210的发光层214的中心。
参照图9，从发光层214的中心竖直发射的光L1和从发光层214的中心发射的最大输出光L2之间的角度可以用θmax表示。如上所述，最大输出光L2是指从发光层214发射的光中具有最大输出的光。
图10是沿图5的B-B'的截面图，示出了根据本公开的实施例的LED芯片和光学圆顶。
参照图10，限定了从LED芯片210的光源的中心到光学圆顶220的表面的距离。
r0表示从发光层214的中心到光学圆顶220的中心的表面的距离。换句话说，以0°从发光层214的中心发射的光直线移动到光学圆顶220的表面的行进距离由r0表示。
以θmax从LED芯片210的发光层214的中心发射的光直线移动到光学圆顶220的表面的行进距离由rmax表示。换句话说，从发光层214的中心到从发光层214的中心发射的最大输出光12与光学圆顶220的表面相遇的点的距离由rmax表示。
根据本公开，光学圆顶220的详细形式可以被限定为如下所述。具体地，可以通过如下定义rmax与r0的比值来限定光学圆顶220的形式：
根据本公开，光学圆顶220可以形成为满足1.70＜rmax/r0＜1.83。例如，光学圆顶220可以形成为使得rmax比r0大1.70到1.83倍。通过这种形式的光学圆顶220，即使当LED芯片210被光学圆顶220覆盖时，根据本公开的LED芯片210也可以保持蝙蝠翼形的光学轮廓。
图11示出了根据本公开的实施例的在光学圆顶覆盖LED芯片的情况下的光学轮廓。
根据本公开，具有蝙蝠翼形的光学轮廓的LED芯片210的光学轮廓可以通过限定光学圆顶220的特定形状而保持相同。换句话说，即使当光学圆顶220设置在LED芯片210上时，LED芯片210的蝙蝠翼形的光学轮廓也可以保持相同。
如上所述，根据本公开，光学圆顶220可以形成为满足1.70＜rmax/r0＜1.83。具体地，距离rmax与距离r0的比值rmax/r0可以被限定为约1.70至1.83，rmax为以θmax角度从LED芯片210的发光层214的中心发射的光直线行进到光学圆顶220的表面的距离，r0为以0°从LED芯片210的发光层214的中心发射的光直线行进到光学圆顶220的表面的距离。
参照图11，当满足1.70＜rmax/r0＜1.83的光学圆顶220覆盖LED芯片210时，LED芯片210仍可具有蝙蝠翼形的光学轮廓。也就是说，即使当光源设备100包括光学圆顶220时，它也可以保持LED芯片110的光学轮廓。因此，可以在光源数量相同的情况下减小光学距离，或者在光学距离相同的情况下可以减少光源的数量。
虽然已经示出和描述了本公开的实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (14)

1.一种显示装置，包括：
印刷电路板PCB；
发光二极管LED芯片，设置在所述PCB上并被配置为发射光；
光学圆顶，覆盖所述LED芯片；以及
液晶面板，被配置为阻挡从所述LED芯片输出的光或者使从所述LED芯片输出的光通过，
其中，所述光学圆顶满足1.70＜r1/r0＜1.83，其中，r0是从所述LED芯片竖直发射的光到达所述光学圆顶的表面的直线距离，并且r1是从所述LED芯片发射的最大输出光到达所述光学圆顶的表面的直线距离。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述最大输出光是以所述LED芯片的光学轮廓具有最大输出的角度发射的。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述LED芯片包括：
n型半导体层；
p型半导体层；以及
发光层，设置在所述n型半导体层与所述p型半导体层之间，并被配置为发射光。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，r0是从所述发光层的中心竖直发射的光到达所述光学圆顶的表面的直线距离，以及
其中，r1是从所述发光层的中心发射的最大输出光到达所述光学圆顶的表面的直线距离。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述LED芯片被配置为发射蓝光。
6.根据权利要求1所述的显示装置，还包括设置在所述LED芯片与所述液晶面板之间的光学膜，
其中，所述光学膜包括量子点片，所述量子点片被配置为通过改变光的波长来增强颜色再现性。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述LED芯片通过板上芯片COB方法安装在所述PCB的安装表面上。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述LED芯片具有水平边和竖直边，并且所述水平边和所述竖直边中的每一个的长度小于或等于500μm。
9.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述LED芯片包括：
生长衬底，覆盖所述n型半导体层或所述p型半导体层的上表面，
分布式布拉格反射器DBR层，设置在所述生长衬底的上表面上，以及
金属反射器层，设置在所述发光层的下表面上。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述金属反射器层包括铝Al或分布式布拉格反射器DBR。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述生长衬底包括蓝宝石衬底。
12.根据权利要求1所述的显示装置，还包括反射片，所述反射片设置有通孔并附接到所述PCB，其中，所述光学圆顶穿过所述通孔。
13.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述光学圆顶由硅或环氧树脂形成。
14.根据权利要求1所述的显示装置，还包括设置在所述LED芯片与所述液晶面板之间的光学膜，
其中，所述光学膜包括漫射片，所述漫射片被配置为漫射从所述LED芯片发射的光。
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