KR101851148B1 - 광 공급 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

광 공급 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치에서, 광 공급 어셈블리는 도광판, 제1 발광 모듈 및 제2 발광 모듈을 포함한다. 도광판은 제1 면, 제1 면과 마주하고 광입사부 및 광출사부를 포함하는 제2 면, 및 제1 면과 제2 면의 광입사부를 연결하며 경사진 제3 면을 포함한다. 제1 발광 모듈은 제2 면의 광입사부 상에 배치되고, 광입사부로 제1 광을 제공한다. 제2 발광 모듈은 제3 면과 마주하고, 제3 면으로 제1 광과 다른 파장의 제2 광을 제공한다. 서로 다른 2개의 발광 모듈을 이용하더라도 휘도 균일성이 향상된 에지형의 광 공급 어셈블리를 구현할 수 있다.

Description

광 공급 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치{LIGHT PROVIDING ASSEMBLY AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 광 공급 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박형화된 광 공급 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널과 상기 표시 패널로 광을 제공하는 광 공급 어셈블리를 포함한다. 상기 표시 패널은 각 화소 영역을 구동하기 위한 스위칭 소자 및 화소 전극이 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널은 상기 액정층에 전압을 인가하여 상기 광 공급 어셈블리로부터 제공받은 광의 투과율을 제어함으로써 영상을 표시할 수 있다.
한편, 표시 패널은 상기와 같이 영상을 표시하는 것 외에, 외부의 터치를 통해 동작하는 터치 패널의 기능을 할 수 있다. 이하, 표시 기능과 터치 기능을 모두 수행하는 패널을 터치 스크린 패널로 지칭한다. 상기 터치 스크린 패널은 상기 제2 기판이 광센서 및 이를 제어하기 위한 스위칭 소자를 포함한다. 상기 외부의 터치가 가해지면, 상기 광센서는 특정한 파장대의 입사광을 흡수하여 광전류(photo current)를 발생한다. 상기 터치 스크린 패널과 연결된 중앙처리장치는, 상기 광전류와 상기 입사광이 조사되기 전의 광센서의 암전류(dark current)와의 차이를 이용하여 상기 터치 스크린 패널에서의 터치 지점을 계산할 수 있다. 상기 광센서가 흡수하는 입사광은 상기 터치 스크린 패널이 영상을 표시할 때 이용되는 가시광선과는 다른 파장을 갖는 광이다. 예를 들어, 상기 입사광은 적외선광일 수 있다. 따라서, 상기 터치 스크린 패널에 광을 공급하는 광 공급 어셈블리는 적외선광을 방출하는 제1 광원과 가시광을 방출하는 제2 광원을 모두 포함한다.
상기 터치 스크린 패널이 상기 제1 및 제2 광원들 각각으로부터 균일하게 광을 제공받고 휘도를 향상시키기 위해서 직하형 배열을 이용하고 있다. 예를 들어, 상기 제1 광원들이 상기 표시 패널과 마주하는 면에 격자형으로 배열되고 상기 제2 광원들 각각은 4개의 제1 광원들이 구획하는 공간마다 배치되어 상기 터치 스크린 패널과 마주하는 면에 균일하게 상기 제1 및 제2 광원들이 배치될 수 있다.
그러나, 상기 직하형 배열을 이용하는 경우, 많은 광원들이 필요하므로 생산 원가가 증가하고 소비 전력이 높은 단점이 있다. 뿐만 아니라, 상기 직하형 배열의 경우, 상기 터치 스크린 패널의 하부에 상기 제1 및 제2 광원들의 수용 공간이 필요하므로 표시 장치의 전체적인 두께를 감소시키는데 한계가 있다. 반면, 에지형 배열을 이용한 광 공급 어셈블리의 경우, 상기 직하형 배열의 문제점을 해결할 수 있지만 상기 제1 및 제2 광원들의 배치 공간이 한정적이고 상기 제1 및 제2 광원들이 제공하는 광을 상기 표시 패널로 균일하게 제공하는데 한계가 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 서로 다른 2 종류의 광원들의 광을 균일하게 터치 스크린 패널로 제공하기 위한 에지형의 광 공급 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광 공급 어셈블리를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 광 공급 어셈블리는 도광판, 제1 발광 모듈 및 제2 발광 모듈을 포함한다. 상기 도광판은 제1 면, 상기 제1 면과 마주하고 광입사부 및 광출사부를 포함하는 제2 면, 및 상기 제1 면과 상기 제2 면의 광입사부를 연결하며 경사진 제3 면을 포함한다. 상기 제1 발광 모듈은 상기 제2 면의 광입사부 상에 배치되고, 상기 광입사부로 제1 광을 제공한다. 상기 제2 발광 모듈은 상기 제3 면과 마주하고, 상기 제3 면으로 상기 제1 광과 다른 파장의 제2 광을 제공한다.
일 실시예에서, 상기 제1 면의 면적은 상기 제2 면의 면적보다 좁을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광입사부는 상기 경사진 제3 면을 상기 제2 면 방향으로 정투영한 투영면을 포함하고, 상기 도광판 내부로 제공되는 상기 제1 광 및 상기 제2 광은 상기 제2 면의 광출사부를 통해 상기 도광판 외부로 출사될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 면과 상기 제3 면이 이루는 예각(θs)은 상기 제1 면의 광입사부를 통과하여 상기 제3 면으로 제공되는 상기 제1 광의 전반사각과 동일할 수 있다. 일례로, 상기 예각(θs)은 41°내지 45°일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광입사부를 통해 입사된 상기 제1 광은 상기 제3 면에서 반사되어 상기 도광판 내부로 가이드되고, 상기 제2 면의 상기 광입사부를 제외한 광출사부를 통해 상기 도광판 외부로 출사될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광이 상기 광입사부에 입사될 때의 상기 제1 광의 브루스터 각(Brewster's angle)을 θB라고 할 때, 상기 제1 광이 상기 광입사부에 입사되는 각(θa)은 0°≤θa≤θB 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 광은 상기 제3 면에 수직한 방향으로 상기 도광판의 내부로 입사될 수 있다. 이때, 상기 제3 면을 통해 입사된 상기 제2 광은 상기 제2 면에서 반사되어 상기 도광판 내부로 가이드되고, 상기 제2 면의 광출사부를 통해 상기 도광판 외부로 출사될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 발광 모듈은 상기 제1 광을 생성하는 다수의 제1 발광 다이오드들, 및 상기 제1 발광 다이오드들이 일렬로 실장되고 상기 제1 발광 다이오드들의 실장면이 상기 광입사부와 마주하도록 배치된 제1 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 발광 모듈은 상기 제2 광을 생성하는 다수의 제2 발광 다이오드들, 및 상기 제2 발광 다이오드들이 상기 제1 발광 다이오드들의 배열 방향과 동일하게 실장되고 상기 제2 발광 다이오드들의 실장면이 상기 제3 면과 마주하도록 배치된 제2 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 광은 적외선광이고, 상기 제2 광은 가시광일 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 장치는 광 공급 어셈블리 및 터치 스크린 패널을 포함한다. 상기 광 공급 어셈블리는 도광판, 제1 발광 모듈 및 제2 발광 모듈을 포함한다. 상기 도광판, 제1 발광 모듈 및 제2 발광 모듈을 포함한다. 상기 도광판은 제1 면, 상기 제1 면과 마주하고 광입사부 및 광출사부를 포함하는 제2 면, 및 상기 제1 면과 상기 제2 면의 광입사부를 연결하며 경사진 제3 면을 포함한다. 상기 제1 발광 모듈은 상기 제2 면의 광입사부 상에 배치되고, 상기 광입사부로 제1 광을 제공한다. 상기 제2 발광 모듈은 상기 제3 면과 마주하고, 상기 제3 면으로 상기 제1 광과 다른 파장의 제2 광을 제공한다. 상기 터치 스크린 패널은 상기 제1 광 및 상기 제2 광을 제공받아, 영상을 표시하고 외부 터치를 센싱한다.
일 실시예에서, 상기 표시 장치는 수납 용기 및 몰드 프레임을 더 포함할 수 있다. 상기 수납 용기는 상기 광 공급 어셈블리 및 상기 터치 스크린 패널을 수납할 수 있다. 상기 몰드 프레임은 상기 수납 용기 내부에 수납되고, 상기 터치 스크린 패널을 지지하며 상기 제1 발광 모듈을 상기 제2 면 상에 고정시키는 고정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수납 용기는 상기 제3 면과 마주하여 상기 제2 발광 모듈을 지지하는 경사면을 갖는 지지부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 터치 스크린 패널은 터치 스크린 기판 및 표시 기판을 포함할 수 있다. 상기 터치 스크린 기판은 상기 제1 광을 센싱하는 제1 센싱부 및 상기 제2 광을 센싱하는 제2 센싱부를 포함할 수 있다. 상기 표시 기판은 상기 터치 스크린 기판과 대향하고, 화소 전극 및 상기 화소 전극과 전기적으로 연결된 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
이와 같은 광 공급 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치에 따르면, 제1 및 제2 면들을 연결하고 경사진 제3 면을 갖는 도광판에 서로 다른 2 종류의 발광 모듈들을 상기 제3 면과 인접한 영역에 각각 배치시킴으로써 직하형에 비해 상대적으로 표시 장치의 두께를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 광 공급 어셈블리의 소비 전력을 감소시키고, 발광 모듈에 포함된 발광 다이오드의 수를 줄일 수 있어 생산 원가를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 발광 모듈들 중, 제1 발광 모듈은 상기 제2 면과 마주하도록 배치시키고 제2 발광 모듈은 상기 제3 면과 마주하도록 배치시킴으로써 상기 제1 및 제2 발광 모듈들 각각이 균일하게 상기 도광판에 광을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 도광판, 제1 및 제2 발광 모듈들의 배치 관계를 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 4는 도 1의 제1 발광 모듈과 도광판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 1의 제2 발광 모듈과 도광판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 1의 터치 스크린 패널을 설명하기 위한 개념 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 공급 어셈블리의 단면도이다.
도 8은 도 7의 제1 발광 모듈과 도광판을 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 9는 적외선광의 광 성분들 각각의 입사각에 따른 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 공급 어셈블리의 도광판과 발광 모듈을 도시한 사시도이다.
도 10b는 도 10a의 II-II'라인을 따라 절단한 단면도이고, 도 10c는 도 10a의 III-III'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 11a는 본 발명의 더욱 또 다른 실시예에 따른 광 공급 어셈블리의 도광판과 발광 모듈을 도시한 사시도이다.
도 11b는 도 11a의 IV-IV'라인을 따라 절단한 단면도이고, 도 11c는 도 11a의 V-V'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 제1 발광 모듈의 위치에 따른 입광 효율을 설명하기 위한 개념 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 1의 도광판, 제1 및 제2 발광 모듈들의 배치 관계를 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 표시 장치(600)는 광 공급 어셈블리(BLU) 및 터치 스크린 패널(PL)을 포함한다. 상기 터치 스크린 패널(PL)은 상기 광 공급 어셈블리(BLU) 상에 배치되어 상기 광 공급 어셈블리(BLU)로부터 광을 제공받는다.
상기 광 공급 어셈블리(BLU)는 도광판(100), 제1 발광 모듈(210), 제2 발광 모듈(220), 수납 용기(300), 몰드 프레임(400), 반사판(510) 및 광학 시트들(520)을 포함한다. 상기 수납 용기(300)가 상기 도광판(100), 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(210, 220), 상기 몰드 프레임(400), 상기 반사판(510) 및 상기 광학 시트들(520)을 내부 공간에 수납할 수 있다. 상기 내부 공간은 상기 수납 용기(300)의 바닥부(310) 및 상기 바닥부(310)와 연결된 측벽들(320)에 의해서 형성될 수 있다.
상기 도광판(100)은 상기 바닥부(310)와 마주하는 제1 면(110), 상기 제1 면(110)과 마주하는 제2 면(120) 및 상기 제1 면(110)과 상기 제2 면(120)을 연결하는 경사진 제3 면(130)을 포함한다. 상기 제3 면(130)을 제외한 상기 제1 및 제2 면들(110, 120)을 서로 연결시키는 상기 도광판(100)의 측면들은 상기 측벽들(320)과 마주할 수 있다. 상기 측면들은 상기 제1 및 제2 면들(110, 120) 각각과 수직한 면들이다. 일례로, 경사면인 상기 제3 면(130)과 마주하는 제4 면(140)은 상기 제1 및 제2 면들(110, 120) 각각과 수직한 면이다.
상기 제1 면(110)은 상기 제1 발광 모듈(210)이 제공하는 제1 광과 상기 제2 발광 모듈(220)이 제공하는 제2 광을 상기 도광판(100)의 내부에서 반사시킬 수 있다. 일례로, 다수의 도트들(미도시)이 상기 제1 면(110)에 형성될 수 있고, 상기 도트들에 의해서 상기 제1 광과 상기 제2 광의 상기 제1 면에서의 반사율을 향상시킬 수 있다. 상기 제1 면(110)과 상기 바닥면(310) 사이에 상기 반사판(510)이 배치될 수 있다. 상기 반사판(510)은 상기 제1 면(110)에서 반사되지 못하고 상기 제1 면(110)을 통과하는 광을 다시 반사시켜 광효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제2 면(120)은 상기 제1 발광 모듈(210)과 마주한다. 상기 제2 면(120)은 상기 제1 발광 모듈(210)과 마주하는 광입사부(INP)와 광출사부(OTP)로 구분될 수 있다. 상기 광입사부(INP)는 상기 제2 면(120)과 상기 제3 면(130)이 연결된 상기 도광판(100)의 제1 모서리(EGP1)와 인접한 상기 제2 면(120)의 일부 영역이다. 일례로, 상기 광입사부(INP)는 상기 제3 면(130)을 상기 제2 면(120) 방향으로 정투영한 투영면을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 광입사부(INP)는 상기 제1 면(110)과 상기 제3 면(130)이 연결된 상기 도광판(100)의 제2 모서리(EGP2)와 대응하는 상기 제2 면(120)에서 상기 제1 모서리(EGP1) 사이의 영역으로 정의될 수 있다. 상기 광입사부(INP)에 상기 제1 발광 모듈(210)이 배치되어, 상기 제1 광은 상기 광입사부(INP)를 통해서 상기 도광판(100)의 내부로 입사된다. 상기 제1 광이 상기 광입사부(INP)를 통해서 상기 도광판(100)의 내부로 입사되는 경로에 대해서는, 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
상기 광출사부(OTP)는 상기 광입사부(INP)를 제외한 상기 제2 면(120)의 나머지 영역이다. 상기 광입사부(INP)를 통해서 상기 도광판(100)의 내부로 입사된 상기 제1 광은 상기 제1 면(110)에서 반사되어 상기 광출사부(OTP)를 통해서 상기 도광판(100)의 외부로 출사될 수 있다. 또한, 상기 도광판(100) 내부로 입사된 상기 제2 광도 상기 제1 면(110)에서 반사되어 상기 광출사부(OTP)를 통해서 상기 도광판(100)의 외부로 출사될 수 있다. 상기 광학 시트들(520)은 상기 제2 면(120) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 광학 시트들(520)은 상기 광출사부(OTP) 상에 배치될 수 있다.
상기 제3 면(130)은 상기 제2 발광 모듈(220)과 마주하여 상기 제2 광을 입사시킨다. 상기 제3 면(130)은 상기 제1 및 제2 면들(110, 120)을 기준으로 소정 각도 기울어진다. 상기 제3 면(130)을 제외한 상기 도광판(100)의 측면들이 상기 제1 및 제2 면들(110, 120) 각각과 수직하고, 상기 제3 면(130)은 경사면이기 때문에 상기 제1 면(110)의 면적은 상기 제2 면(120)의 면적과 다르다. 즉, 상기 제1 면(110)의 면적은 상기 제2 면(120)의 면적보다 좁다. 상기 제1 모서리(EGP1)는 상기 제2 모서리(EGP2)에 비해 돌출될 수 있다.
상기 제1 면(110)과 상기 제3 면(130)이 이루는 예각(θs)이 상기 제3 면(130)의 기울기(tanθs)이다. 상기 예각(θs)은 상기 제1 광의 전반사각과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 예각(θs)은 약 41°내지 45°일 수 있다. 일례로, 상기 도광판(100)이 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA)를 포함하는 경우, 상기 예각(θs)은 42.3°일 수 있다.
상기 제1 발광 모듈(210)은 제1 발광 다이오드들(212) 및 상기 제1 발광 다이오드들(212)이 실장된 제1 인쇄회로기판(214)을 포함한다. 상기 제1 발광 다이오드들(212)이 상기 제1 인쇄회로기판(214)에 제1 방향을 따라 일렬로 배열된다. 상기 제1 발광 다이오드들(212)의 배열 방향은 상기 제1 모서리(EGP1)의 연장 방향과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 상기 제1 인쇄회로기판(214)의 길이 방향도 상기 제1 방향과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 제2 면(120)에서, 상기 광입사부(INP)의 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에 상기 광출사부(OTP)가 배치될 수 있다. 상기 제1 인쇄회로기판(214)에서, 상기 제1 발광 다이오드들(212)의 실장면이 상기 제2 면(120)과 마주한다. 이에 따라, 상기 제2 면(120)과 상기 제1 인쇄회로기판(214) 사이에 상기 제1 발광 다이오드들(212)이 배치될 수 있다. 상기 제1 광은 상기 제2 면(120)과 수직한 방향으로 상기 도광판(100)의 내부로 입사될 수 있다.
상기 제2 발광 모듈(220)은 상기 도광판(100)에서 상기 제1 발광 모듈(210)이 배치된 일측에 배치된다. 상기 제2 발광 모듈(220)은 제2 발광 다이오드들(222) 및 상기 제2 발광 다이오드들(222)이 실장된 제2 인쇄회로기판(224)을 포함한다. 상기 제2 발광 다이오드들(222)이 생성하는 상기 제2 광은, 상기 제1 발광 다이오드들(212)이 생성하는 상기 제1 광과 다른 파장을 갖는다. 상기 제2 발광 다이오드들(222)은 상기 제1 발광 다이오드들(212)의 배열 방향을 따라 일렬로 배열된다. 즉, 상기 제2 발광 다이오드들(222)은 상기 제1 방향으로 일렬로 배열되고, 상기 제2 인쇄회로기판(224)의 길이 방향도 상기 제1 방향과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 제2 인쇄회로기판(224)에서, 상기 제2 발광 다이오드들(212)의 실장면이 상기 제3 면(130)과 마주하고, 상기 제3 면(130)과 상기 제2 인쇄회로기판 (224) 사이에 상기 제2 발광 다이오드들(222)이 배치될 수 있다. 상기 제2 광은 상기 제3 면(130)과 수직한 방향으로 상기 도광판(100)의 내부로 입사될 수 있다.
상기 수납 용기(300)는 상기 제2 인쇄회로기판(224)이 상기 제3 면(130)과 마주하는 상태로 상기 제2 인쇄회로기판(224)을 지지하기 위한 지지부(330)를 더 포함할 수 있다. 상기 지지부(330)는 상기 제3 면(130)과 마주하는 상기 수납 용기(300)의 일 측벽에 형성될 수 있다. 상기 지지부(330)는 상기 제3 면(130)과 평행한 경사면을 갖고, 상기 제2 인쇄회로기판(224)의 상기 제2 발광 다이오드들(222)의 실장면과 대향하는 대향면이 상기 경사면과 접촉할 수 있다. 상기 지지부(330)에 의해 상기 제2 발광 모듈(220)이 상기 수납 용기(330)에 안정적으로 수납될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 발광 다이오드들(212)은 적외선광 파장대를 갖는 상기 제1 광을 생성하고, 상기 제2 발광 다이오드들(222)은 가시광 파장대를 갖는 상기 제2 광을 생성한다. 이와 달리, 상기 제1 발광 다이오드들(212)이 가시광을, 상기 제2 발광 다이오드들(222)이 적외선광을 생성할 수도 있다. 상기 가시광은 상기 터치 스크린 패널(PL)이 영상을 표시하는데 이용되고, 상기 적외선광은 상기 터치 스크린 패널(PL)이 외부의 터치를 센싱하는데 이용된다.
상기 몰드 프레임(400)은 상기 광학 시트들(520)과 상기 터치 스크린 패널(PL) 사이에 배치되어 상기 반사판(510), 상기 도광판(100), 상기 광학 시트들(520), 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(210, 220)을 상기 수납 용기(300)에 고정시킬 수 있다. 또한, 상기 몰드 프레임(400)은 상기 터치 스크린 패널(PL)을 지지할 수 있다. 상기 몰드 프레임(400)은 서로 연결된 제1 내지 제4 메인 골격부들(411, 412, 413, 414), 돌출부(420) 및 고정부(430)를 포함한다.
상기 제1 내지 제4 메인 골격부들(411, 412, 413, 414)은 서로 연결되어 사각형의 프레임을 형성하고, 각각이 바(bar) 형상을 갖는다. 상기 제1 내지 제4 메인 골격부들(411, 412, 413, 414)에 의해서 상기 광학 시트들(520)의 일부를 노출시키는 개구부(OP)가 정의된다. 상기 광출사부(OTP)를 통해서 상기 도광판(100)의 외부로 출사된 광은, 상기 광학 시트들(520)을 경유하여 상기 개구부(OP)를 통해 상기 터치 스크린 패널(PL)에 도달할 수 있다.
상기 돌출부(420)는 상기 제2 내지 제4 메인 골격부들(412, 413, 414)로부터 돌출되어, 상기 광학 시트들(520)의 가장자리를 따라 형성된다. 이에 따라, 상기 광학 시트들(520)의 가장자리를 눌러줌으로써 상기 광학 시트들(520)의 하부에 배치된 상기 도광판(100) 및 상기 반사판(510)을 상기 수납 용기(300)에 고정시킬 수 있다.
상기 고정부(430)는 상기 돌출부(420) 및 상기 제1 발광 모듈(210)과 인접한 영역에 배치된 상기 제1 메인 골격부(411)와 연결된다. 상기 고정부(430)는 상기 돌출부(420)보다 상대적으로 넓은 너비를 갖는다. 상기 고정부(430)의 하부에 상기 제1 발광 모듈(210)이 배치된다. 구체적으로, 상기 제1 인쇄회로기판(214)의 상기 제1 발광 다이오드들(212)의 실장면의 대향면이 상기 고정부(430)의 일면과 직접적으로 접촉할 수 있다. 또한, 상기 고정부(430)는 상기 제1 발광 모듈(210)과 인접한 상기 광학 시트들(520)의 일측부와 접촉할 수 있다. 이에 따라, 상기 고정부(430)가 상기 제1 발광 모듈(210)을 상기 제2 면(120)에 안정적으로 고정시킬 수 있다. 동시에, 상기 고정부(430)는 상기 광입사부(INP)의 상부에 배치됨으로써 상기 광입사부(INP)에서 상기 제1 광 및/또는 제2 광의 빛샘을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3에서는, 상기 몰드 프레임(400)의 고정부(430) 하부에 상기 제1 발광 모듈(210)이 배치되는 구조를 설명하였으나, 이와 달리 상기 제1 발광 모듈(210)은 몰드 프레임(400) 외의 별도의 고정부재(미도시) 상에 배치될 수 있으며, 상기 몰드 프레임(400)의 고정부(430)의 형상도 도시된 구조로만 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면으로 도시하지 않았으나, 상기 고정부(430)와 상기 제1 인쇄회로기판(214) 사이에는 반사율이 높은 금속으로 형성된 반사 부재가 형성될 수 있다. 상기 반사 부재는 상기 광입사부(INP)에서 손실될 수 있는 상기 제1 광 및/또는 상기 제2 광을 다시 반사시킴으로써 광효율을 최대화시킬 수 있다. 마찬가지로, 상기 제1 발광 모듈(210)이 상기 몰드 프레임(400) 외의 별도의 고정부재 상에 배치되는 경우, 상기 반사 부재는 상기 고정부재와 상기 제1 인쇄회로기판(214) 사이에 형성될 수 있다.
상기 터치 스크린 패널(PL)은 상기 광 공급 어셈블리(BLU) 상에 배치되고, 상기 제1 및 제2 발광 모듈(210, 220)로부터 상기 제1 광과 상기 제2 광을 제공받는다. 상기 터치 스크린 패널(PL)은 상기 몰드 프레임(400)의 상기 돌출부(420) 및 상기 고정부(430) 상에 배치되어 상기 몰드 프레임(400)에 의해 지지될 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 상기 제1 발광 모듈(210) 및 상기 제2 발광 모듈(220)로부터 제공되는 상기 제1 광 및 제2 광이 상기 도광판(100)으로 입사되는 것을 구체적으로 설명한다.
도 4는 도 1의 제1 발광 모듈과 도광판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 발광 다이오드들(212)로부터 생성된 상기 제1 광은 상기 제2 면(120)에 수직한 방향으로 입사될 수 있다. 즉, 상기 상기 제2 면(120)에 입사되는 상기 제1 광의 입사각(θa)은 90°이다. 이때, 상기 제2 면(120)을 통과한 후 상기 제3 면(130)에 입사되는 상기 제1 광(이하, 입사광이라고 함)의 입사각(θin), 상기 도광판(100)의 굴절률(n1), 공기의 굴절률(n2) 및 상기 입사광의 굴절각(θout)은 하기의 관계식 1과 같이 나타낼 수 있다.
＜관계식 1>
n1 sin θin = n2 sin θout
상기 관계식 1은 스넬의 법칙에 따르는 것으로, 상기 입사광이 상기 제3 면(130)에서 반사되어 상기 도광판(100)의 내부를 향해 굴절되기 위해서는 상기 입사광의 굴적각(θout)이 약 90°이어야 한다. 상기 공기의 굴절률(n2)은 1이므로 상기 입사광의 입사각(θin)은 하기의 관계식 2와 같이 나타낼 수 있다.
＜관계식 2>
θin = sin -1(1/n1)
즉, 상기 입사광의 입사각(θin)이 sin -1(1/n1)를 만족하는 경우에 상기 입사광은 상기 도광판(100)의 내부를 향해 굴절된다. 상기 관계식 2를 만족하는 상기 입사광의 입사각(θin)은 상기 제2 면(120)을 통해 상기 제3 면(130)에 도달한 상기 제1 광의 전반사각과 실질적으로 동일하다. 이와 달리, 상기 입사광의 입사각(θin)이 상기 제1 광의 전반사각보다 작은 제1 입사각(θin)을 갖는 경우에는 상기 제3 면(130)에서 상기 도광판(100)의 외부로 굴절된다. 상기 입사광의 입사각(θin)이 상기 전반사각보다 큰 제2 입사각(θ2)을 갖는 경우에는 상기 입사광은 상기 도광판(100)의 내부를 향해 굴절된다. 따라서, 본 발명에서 상기 입사광의 입사각(θin)은 하기 관계식 3과 같이 나타낼 수 있다.
＜관계식 3>
sin -1(1/n1)≤θin ＜90°
상기 입사광의 입사각(θin)이 상기 관계식 3과 같은 조건을 만족시키기 위해서는, 상기 제1 발광 모듈(210)로부터 상기 제1 광이 상기 제2 면(120)과 수직하게 입사될 때 상기 제1 면(110)과 상기 제3 면(130)이 이루는 예각(θs)을 상기 전반사각인 sin -1(1/n1)와 실질적으로 동일한 값으로 설정하면 된다. 일반적으로, 상기 도광판(100)을 형성하는 물질의 굴절률은 공기의 굴절률(n2)인 1보다 큰 값을 가지므로 상기 전반사각은 약 41°내지 45°일 수 있다.
한편, 상기 제1 발광 모듈(210)이 방출하는 상기 제1 광의 일부는 상기 제1 발광 모듈(210)로부터 직진하여 상기 제2 면(120)과 수직한 방향으로 입사되지만, 적외선광은 소정의 발산각(diverge angle)으로 방사(radiation)되는 특성이 있으므로 이를 고려하여 상기 관계식 3에 따라 정해지는 예각(θs)이 보정(tuning) 될 수 있다.
일례로, 상기 도광판(100)이 PMMA로 형성되는 경우, 상기 PMMA의 굴절률(n1)은 약 1.494정도이므로 상기 입사광의 입사각(θin)은 약 42.3°가 된다. 따라서, 상기 예각(θs)을 약 42.3°가 되도록 상기 도광판(100)이 디자인될 수 있다. 반대로, 상기 제1 면(110)과 상기 제3 면(130)이 이루는 각은 둔각으로서 약 137.7°일 수 있다.
도 5는 도 1의 제2 발광 모듈과 도광판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제2 발광 다이오드들(222)로부터 생성된 상기 제2 광은 상기 제3 면(130)에 수직한 방향으로 입사될 수 있다. 즉, 상기 제2 광의 상기 제3 면(130)으로의 입사각(θk)이 약 0°일 수 있다. 상기 제2 광의 입사각(θk)은 하기의 관계식 4를 만족할 때, 상기 도광판(100)의 내부로 굴절될 수 있다.
＜관계식 4>
0°≤θk ≤90°
상기 제2 광의 입사각(θk)이 상기 도광판(100)의 내부로 굴절되는 될 때를 정방향 입사각(+ 입사각)이라고 정의할 수 있다. 예를 들어, 상기 정방향 입사각 중 상기 제2 광의 입사각(θk)이 제3 입사각(θ3)과 동일할 때, 상기 제2 광은 상기 도광판(100)의 내부로 굴절된다. 반대로, 상기 정방향 입사각과 반대인 역방향 입사각(음의 입사각)인 상기 제2 광의 제4 입사각 (θ4)의 경우 상기 제2 광은 상기 도광판(100)의 외부로 출사된다. 상기 제2 광의 입사각(θk)이 역방향 입사각인 경우, 상기 도광판(100)의 외부로 출사된 상기 제2 광은 상기 몰드 프레임(400)의 상기 고정부(430)에 의해서 상기 터치 스크린 패널(PL)을 향해 출사되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 상기 고정부(430)에 상기 반사 부재가 배치되는 경우, 상기 도광판(100)의 외부로 출사된 상기 제2 광은 상기 반사 부재에서 반사되어 다시 상기 도광판(100)으로 입사될 수 있다.
도 6은 도 1의 터치 스크린 패널을 설명하기 위한 개념 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 터치 스크린 패널(PL)은 표시 기판(S1), 터치 스크린 기판(S2) 및 액정층(30)을 포함한다. 상기 터치 스크린 패널(PL)은 외부 터치를 센싱하여 상기 터치 스크린 패널(PL) 상에 접촉된 물체의 위치를 인식하거나, 상기 터치 스크린 패널(PL) 상에 위치한 이미지를 스캔할 수도 있다.
상기 표시 기판(S1)은 제1 베이스 기판(10) 상에 형성된 화소 스위칭 소자 (PSW), 상기 화소 스위칭 소자(PSW)와 전기적으로 연결된 화소 전극(PE) 및 어레이층(AL)을 포함한다. 상기 화소 전극(PE)이 상기 표시 기판(S1)의 단위 화소를 정의할 수 있다.
상기 터치 스크린 기판(S2)은 상기 표시 기판(S1)과 대향하고, 상기 표시 기판(S1)과 결합되어 상기 액정층(30)을 개재시킬 수 있다. 상기 터치 스크린 기판(S2)은 제1 광센서(LS1) 및 제2 광센서(LS2)를 포함할 수 있다. 상기 터치 스크린 기판(S2)은 블랙 매트릭스(BM), 컬러필터(CF), 오버코팅층(OC) 및 공통 전극(CE)을 더 포함할 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 상기 화소 전극(PE)과 마주하여 상기 액정층(30)에 전계를 형성한다. 상기 제1 광센서(LS1) 및 상기 제2 광센서(LS2) 각각은 상기 표시 기판(S1)의 3개의 단위 화소들과 대응하는 영역에 형성될 수 있다. 상기 제1 광센서(LS1)는 상기 제1 발광 모듈(210)이 제공하는 적외선광을 감지하는 센서이고, 상기 제2 광센서(LS2)는 상기 제2 발광 모듈(220)이 제공하는 가시광을 감지하는 센서이다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 제1 광센서(LS1) 및 상기 제2 광센서(LS2) 각각은 실질적으로 광을 센싱하는 센싱 소자와 상기 센싱 소자와 전기적으로 연결된 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 서로 다른 종류의 광을 방출하는 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(210, 220)을 상기 도광판(100)의 네 측부들 중 적어도 어느 하나의 측부에 모두 배치할 수 있어 상기 터치 스크린 패널(PL)로 상기 제1 광과 상기 제2 광 모두를 균일하게 제공할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(210, 220)은 상기 제1 면(110)이 아닌 상기 제2 면(120) 및 상기 제3 면(130)에 배치시킴으로써 상기 표시 장치(600)의 두께를 최소화시키고, 상기 광 공급 어셈블리(BLU)의 소비 전력을 최소화시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 공급 어셈블리의 단면도이고, 도 8은 도 7의 제1 발광 모듈과 도광판을 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 7에 도시된 표시 장치(602)는 광 공급 어셈블리(BLU)를 제외하고는 도 1 내지 도 3에서 설명한 표시 장치(600)와 실질적으로 동일하다. 또한, 도 7에 도시된 광 공급 어셈블리(BLU)는 제1 발광 모듈(210)과 도광판(100)의 배치관계와 몰드 프레임(400)의 형상을 제외하고는 도 1 내지 도 3에서 설명한 광 공급 어셈블리(BLU)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 광 공급 어셈블리(BLU)는 도광판(100), 제1 발광 모듈(210), 제2 발광 모듈(220), 수납 용기(300), 몰드 프레임(400), 반사판(510) 및 광학 시트들(520)을 포함한다.
상기 도광판(100)은 제1 면(110), 제2 면(120) 및 제3 면(130)을 포함한다. 상기 제1 발광 모듈(210)은 상기 제2 면(120)의 광입사부(INP) 상에 배치된다. 상기 제1 발광 모듈(210)의 제1 인쇄회로기판(214)은 상기 제2 면(120)을 기준으로 경사지도록 배치된다. 상기 제1 인쇄회로기판(214)에는 제1 광을 방출하는 다수의 제1 다이오드들(212)이 일렬로 배열되어 실장된다. 일 실시예에서, 상기 제1 다이오드들(212)이 방출하는 제1 광은 적외선 파장 범위에 속하면서, 무편광(non-polarized light)에 비해서 P 편광(P-polarized light) 성분이 상대적으로 많은 광일 수 있다.
도 9는 적외선광의 광 성분들 각각의 입사각에 따른 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 9에서, x축은 적외선광의 입사각(θa, 단위 °)을 나타내고 y축은 상기 입사각에 따른 반사율(단위 %)를 나타낸다. 상기 입사각(θa)은 상기 제1 발광 모듈(210)이 방출하는 상기 제1 광이 상기 제2 면(120)에 입사되는 각도로 정의한다.
도 9를 참조하면, 적외선광은 크게 P 편광 성분, 무편광 성분 및 S 편광 (S-polarized light) 성분의 3종류의 광 성분들을 포함한다. 상기 P 편광 성분은 상기 적외선광이 입사되는 상기 제2 면(120)과 평행하게 편광된 성분이고, 상기 S 편광 성분은 상기 적외선광이 입사되는 상기 제2 면(120)과 수직하게 편광된 성분이다.
상기 P 편광 성분, 상기 무편광 성분 및 상기 S 편광 성분 각각은 상기 입사각(θa)이 약 0°내지 약 60° 범위 에서의 반사율이, 약 70°내지 약 80°범위에서의 반사율에 비해서 상대적으로 낮다. 특히, 상기 P 편광 성분은 약 50°내지 약 60°범위에서 반사율이 약 0%이다. 즉, 상기 P 편광 성분은 상기 입사각(θa)이 약 50°내지 약 60°범위 내라면 상기 제2 면(120)에서 반사율이 최소가 되므로 대부분이 상기 도광판(100)의 내부로 입사될 수 있다.
상기 P 편광 성분의 반사율이 약 0%인 경우의 입사각(θa)이 브루스터 각(Brewsters angle, θB)에 해당한다. 상기 제1 광의 상기 입사각(θa)이 상기 브루스터 각(θB)보다 작은 경우 상기 P 편광 성분을 상기 도광판(100)의 내부로 입사시키는데 효율적일 수 있다. 따라서, 상기 제1 발광 모듈(210)은 상기 제2 면(120)의 광입사부(INP)에 상기 제1 광의 입사각(θa)이 0°＜θa≤θB 이도록 배치됨으로써 상기 제1 광의 효율을 최대화시킬 수 있다.
일례로, 상기 제1 광의 전반사각을 이용하여 정해진 상기 제1 면(110)과 상기 제3 면(130)의 예각(θs)이 약 42.3°이고, 상기 제1 광의 입사각(θa)이 상기 브루스터 각(θB)과 동일한 약 56°일 때, 상기 제2 면(120)을 통과한 상기 제1 광은 상기 제3 면(130)에 약 76.3°의 입사각(θb)을 가지고 입사된 후, 상기 제1 면(110)에서 상기 도광판(100)의 내부를 향해 전반사된다.
상기 도광판(100)과 상기 제2 발광 모듈(220)의 배치 관계는 도 5에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다. 상기 제2 발광 모듈(220)의 제2 인쇄회로기판(224)은 제2 발광 다이오드들(222)이 실장된 실장면이 상기 제3 면(130)과 마주하도록 경사져서 배치된다.
상기 몰드 프레임(400)은 고정부(432)를 제외하고는 도 1 및 도 2에서 설명한 몰드 프레임(400)과 실질적으로 동일하다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다. 상기 고정부(432)는 상기 제1 발광 모듈(210)이 소정 각도 기울어지기 때문에, 상기 제1 인쇄회로기판(214)의 경사 방향을 따라 경사진 경사면을 포함한다. 상기 경사면이 상기 제2 인쇄회로기판(224)의 상기 제1 발광 다이오드들(212)이 실장된 실장면과 대향하는 대향면과 접촉할 수 있다. 상기 고정부(432)에 의해 상기 제1 발광 모듈(210)은 상기 제2 면(120) 상에 안정적으로 고정될 수 있다. 이와 달리, 이미 언급한 바와 같이, 상기 제1 발광 모듈(210)은 몰드 프레임(400) 외의 별도의 고정부재(미도시) 상에 배치될 수 있으며, 이 경우, 상기 고정부재는 상기 제1 인쇄회로기판(214)의 경사 방향을 따른 경사면을 포함할 수 있다. 한편, 상기 몰드 프레임(400)의 고정부(430)의 형상도 도시된 구조로만 한정되는 것은 아니다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 서로 다른 종류의 광을 방출하는 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(210, 220)을 상기 도광판(100)의 네 측부들 중 적어도 어느 하나의 측부에 모두 배치할 수 있어 터치 스크린 패널(PL)로 상기 제1 광과 상기 제2 광 모두를 균일하게 제공할 수 있다. 특히, 상기 제1 발광 모듈(210)이 상기 제1 광을 방출하는 방향을 상기 제2 면(120)에 대해서 경사지도록 배치시킴으로써, 상기 제1 광의 입사 효율을 최대화시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 발광 모듈들(210, 220)은 상기 제2 면(120) 및 상기 제3 면(130)에 배치시킴으로써 상기 표시 장치(600)의 두께를 최소화시키고, 상기 광 공급 어셈블리(BLU)의 소비 전력을 최소화시킬 수 있다.
도 10a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 공급 어셈블리의 도광판과 발광 모듈을 도시한 사시도이다. 도 10b는 도 10a의 II-II라인을 따라 절단한 단면도이고, 도 10c는 도 10a의 III-III라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c에 도시된 광 공급 어셈블리는 제3 및 제4 발광 모듈들(230, 240)을 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 3에서 설명한 광 공급 어셈블리(BLU)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c를 참조하면, 도광판(101)은 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 면(110, 120, 130, 140, 150, 160)을 포함한다. 상기 도광판(101)은 상기 제4 면(140)을 제외하고는 도 1 내지 도 3에 도시된 도광판(100)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
제1 발광 모듈(210) 및 제2 발광 모듈(220) 각각이 상기 제1 면(110)과 상기 제2 면(120)과 마주하도록 배치되고, 제3 발광 모듈(230)은 상기 제1 발광 모듈(210)이 배치된 상기 제2 면(120)의 일측부와 마주하는 타측부에 배치된다. 상기 제2 면(120)의 서로 마주하는 양측 단부들 각각에 상기 제1 발광 모듈(210) 및 상기 제3 발광 모듈(230)이 배치된다.
상기 제4 면(140)과 마주하여 제4 발광 모듈(240)이 배치될 수 있다. 상기 제4 면(140)은 상기 제3 면(130)과 마주하는 면으로서, 상기 제4 면(140)도 상기 제3 면(130)과 같이 상기 제1 면(110)을 기준으로 경사를 갖는다. 상기 제4 면(140)의 경사 방향은 상기 제3 면(130)의 경사 방향과 수직할 수 있다. 상기 제5 면(150) 및 상기 제6 면(160)은 상기 제1 및 제2 면들(110, 120) 각각과 수직한 면들이다.
상기 제3 발광 모듈(230)은 상기 제1 발광 모듈(210)과 실질적으로 동일한 파장의 광을 생성할 수 있다. 또한, 상기 제4 발광 모듈(240)은 상기 제2 발광 모듈(220)과 실질적으로 동일한 파장의 광을 생성할 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 및 제4 발광 모듈들(210, 240)이 서로 동일한 파장의 광을 방출하고, 상기 제2 및 제3 발광 모듈들(220, 230)이 서로 동일한 파장의 광을 방출할 수 있다.
도 11a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 공급 어셈블리의 도광판과 발광 모듈을 도시한 사시도이다. 도 11b는 도 11a의 IV-IV'라인을 따라 절단한 단면도이고, 도 11c는 도 11a의 V-V'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c에 도시된 광 공급 어셈블리는 제5, 제6, 제7 및 제8 발광 모듈들(250, 260, 270, 280)을 더 포함하는 것과 도광판(102)의 제5 및 제6 면들(150, 160)의 형상을 제외하고는 도 10a, 도 10b 및 도 10c에서 설명한 광 공급 어셈블리와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 11a, 도 11b 및 도 11c를 참조하면, 도광판(102)은 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 면(110, 120, 130, 140, 150, 160)을 포함한다. 상기 제3 면(130)과 상기 제4 면(140) 각각은 상기 제1 면(110)을 기준으로 소정 각도 기울어진 경사면이고, 서로 다른 방향으로 경사각을 갖는다. 또한, 상기 제5 면(150)과 상기 제6 면(160) 각각도 상기 제1 면(110)을 기준으로 소정 각도 기울어진 경사면이고, 서로 다른 방향으로 경사각을 갖는다.
상기 도광판(102)의 상기 제1 면(110)을 제외한 모든 면들이 외부로부터 광을 제공받는다. 구체적으로, 제1 발광 모듈(210)이 상기 제2 면(120)의 제1 측에 배치되고 제2 발광 모듈(220)이 상기 제3 면(130)과 마주하여 배치된다. 제3 발광 모듈(230)은 상기 제2 면(120)의 상기 제1 측과 마주하는 제2 측에 배치되고 제4 발광 모듈(240)은 상기 제4 면(140)과 마주하여 배치된다. 제5 발광 모듈(250)은 상기 제1 및 제2 측들과 다른 상기 제2 면(120)의 제3 측에 배치되고 제6 발광 모듈(260)은 상기 제6 면(160)과 마주하여 배치된다. 제7 발광 모듈(270)은 상기 제3 측의 타측인 상기 제2 면(120)의 제4 측에 배치되고 제8 발광 모듈(280)은 상기 제8 면(280)과 마주하여 배치된다. 상기 제2 면(120)의 상부에서 볼 때, 상기 제2 면(120)의 상기 제1 내지 제4 측부들 각각으로부터 광을 제공을 수 있다.
상기 제1 및 제2 발광 모듈들(210, 220)이 발광하는 광의 파장이 서로 다르고, 상기 제3 및 제4 발광 모듈들(230, 240)이 발광하는 광의 파장이 서로 다르며, 상기 제5 및 제6 발광 모듈들(250, 260)이 발광하는 광의 파장이 서로 다르다. 또한, 상기 제7 및 제8 발광 모듈들(270, 280)이 발광하는 광의 파장이 서로 다르다.
일례로, 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 발광 모듈들(210, 230, 250, 270)은 서로 동일한 파장의 광을 방출할 수 있고, 상기 제2, 제4, 제6 및 제8 발광 모듈들(220, 240, 260, 280)이 서로 동일한 파장의 광을 방출할 수 있다. 이와 달리, 상기 제1, 제4, 제5 및 제8 발광 모듈들(210, 240, 250, 280)이 서로 동일한 파장의 광을 방출할 수 있고, 상기 제2, 제3, 제6 및 제7 발광 모듈들(220, 230, 260, 270)이 서로 동일한 파장의 광을 방출할 수 있다.
이하, 도 10a 및 도 10b를 참조하여 입광 효율의 평가를 위한 실험 방법 및 그 결과를 설명하기로 한다.
입광 효율 평가
도 12a 및 도 12b는 제1 발광 모듈의 위치에 따른 입광 효율을 설명하기 위한 개념 단면도들이다.
실험 방법
제1 면의 제1 방향의 길이가 약 300mm이고, 상기 제1 면과 마주하는 제2 면의 상기 제1 방향의 길이가 302.19mm이며, 상기 제1 면과 이루는 예각이 약 42.3°인 PMMA로 형성된 도광판을 준비하였다. 상기 제1 면과 상기 제3 면이 연결된 모서리로부터 약 15mm가 되는 지점에 광센서(DET)를 배치시켰다.
실험예 1
상기 제2 면 상에 적외선광을 방출하는 광원 모듈(LM)을 배치시키고 상기 적외선광이 상기 제2 면에 수직한 방향으로 입사되도록 제어한 후, 상기 광센서(DET)에 도달하는 광량을 측정하였다.
실험예 2
상기 제2 면 상에 적외선광을 방출하는 광원 모듈(LM)을 배치시키고, 상기 적외선광이 상기 제2 면에 입사되는 입사각이 약 24°가 되도록 조정하고 상기 실험예 1의 광원 모듈에 비해 상기 도광판의 외측으로 약 0.6mm 이동시킨 후 상기 광센서(DET)에 도달하는 광량을 측정하였다.
실험 결과
도 12a를 참조하면, 상기 광원 모듈(LM)이 상기 도광판에 제공하는 총 광량 100에 대해서 상기 제3 면을 향해 도달되는 광량이 약 80이고, 상기 제1 면을 향해 도달되는 광량이 약 20이며, 상기 광센서(DET)에서 감지한 광량은 약 35인 것을 알 수 있다.
도 12b를 참조하면, 상기 광원 모듈(LM)이 상기 도광판에 제공하는 총 광량 100에 대해서 상기 제3 면을 향해 도달되는 광량이 약 69이고, 상기 제1 면을 향해 도달되는 광량이 약 31이며, 상기 광센서(DET)에서 감지한 광량은 약 44인 것을 알 수 있다.
상기 실험 결과에 따르면, 상기 제3 면을 이용함으로써 상기 광원 모듈(LM)이 상기 제2 면에서 적외선광을 제공하더라도 상기 도광판의 내부로 입사되는 것을 알 수 있다. 또한, 실험예 1과 같이 적외선광을 상기 제2 면에 수직한 방향으로 입사시키는 경우보다, 실험예 2와 같이 적외선광을 상기 제2 면에 브루스터 각보다 작은 입사각을 갖도록 입사시킴으로써 실험예 1에 비해 상대적으로 상기 도광판의 내부로 입사되는 광량이 많은 것을 알 수 있다. 상기에서 설명한 것과 같이, 상기 적외선광의 P 편광 성분이 실험예 2의 경우, 실험예 1에 비해 상대적으로 상기 도광판으로 많이 입사된 것으로 유추할 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 터치 스크린 패널에 제공되는 서로 다른 2종류의 발광 모듈을 이용하면서도 표시 장치의 두께를 감소시킬 수 있고, 광 공급 어셈블리의 소비 전력 및 생산 원가를 감소시킬 수 있다.
600, 602: 표시 장치 BLU: 광 공급 어셈블리
100: 도광판 210, 220: 제1, 제2 발광 모듈
300: 수납 용기 330: 지지부
400: 몰드 프레임 430, 432: 고정부
PL: 터치 스크린 패널 S1: 표시 기판
S2: 터치 스크린 기판 LS1, LS2: 제1, 제2 센싱부
OTP: 광출사부 INP: 광입사부
212, 222: 제1, 제2 발광 다이오드
214, 224: 제1, 제2 인쇄회로기판
110, 120, 130, 140, 150, 160: 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 면
230, 240, 250, 260: 제3, 제4, 제5, 제6 발광 모듈
EGP1, EGP2: 제1, 제2 모서리

Claims (20)

  1. 제1 면, 상기 제1 면과 마주하고 광입사부 및 광출사부를 포함하는 제2 면, 및 상기 제1 면과 상기 제2 면의 광입사부를 연결하며 경사진 제3 면을 포함하는 도광판;
    상기 제2 면의 광입사부 상에 배치되고, 상기 광입사부로 제1 광을 제공하는 제1 발광 모듈; 및
    상기 제3 면과 마주하고, 상기 제3 면으로 상기 제1 광과 다른 파장의 제2 광을 제공하는 제2 발광 모듈을 포함하고,
    상기 제2 면의 상기 광입사부 및 상기 광출사부는 동일평면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 면의 면적은 상기 제2 면의 면적보다 좁은 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광입사부는 상기 경사진 제3 면을 상기 제2 면 방향으로 정투영한 투영면을 포함하고,
    상기 도광판 내부로 제공되는 상기 제1 광 및 상기 제2 광은 상기 제2 면의 광출사부를 통해 상기 도광판 외부로 출사되는 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 면과 상기 제3 면이 이루는 예각(θs)은 상기 제1 면의 광입사부를 통과하여 상기 제3 면으로 제공되는 상기 제1 광의 전반사각과 동일한 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 예각(θs)은 41°내지 45°인 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 도광판은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA)을 포함하고, 상기 예각(θs)은 42.3°인 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광입사부를 통해 입사된 상기 제1 광은
    상기 제3 면에서 반사되어 상기 도광판 내부로 가이드되고, 상기 제2 면의 상기 광입사부를 제외한 광출사부를 통해 상기 도광판 외부로 출사되는 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 광이 상기 광입사부에 입사될 때의 상기 제1 광의 브루스터 각(Brewster's angle)을 θB라고 할 때, 상기 제1 광이 상기 광입사부에 입사되는 각(θa)은 0°≤θa≤θB 인 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 광은 상기 제3 면에 수직한 방향으로 상기 도광판의 내부로 입사되는 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제3 면을 통해 입사된 상기 제2 광은
    상기 제2 면에서 반사되어 상기 도광판 내부로 가이드되고, 상기 제2 면의 광출사부를 통해 상기 도광판 외부로 출사되는 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 발광 모듈은
    상기 제1 광을 생성하는 다수의 제1 발광 다이오드들, 및 상기 제1 발광 다이오드들이 일렬로 실장되고 상기 제1 발광 다이오드들의 실장면이 상기 광입사부와 마주하도록 배치된 제1 인쇄회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 발광 모듈은
    상기 제2 광을 생성하는 다수의 제2 발광 다이오드들, 및 상기 제2 발광 다이오드들이 상기 제1 발광 다이오드들의 배열 방향과 동일하게 실장되고 상기 제2 발광 다이오드들의 실장면이 상기 제3 면과 마주하도록 배치된 제2 인쇄회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 광은 적외선광이고, 상기 제2 광은 가시광인 것을 특징으로 하는 광 공급 어셈블리.
  14. (a) 제1 면, 상기 제1 면과 마주하과 광입사부 및 광출사부를 포함하는 제2 면, 및 상기 제1 면과 상기 제2 면의 광입사부를 연결하며 경사진 제3 면을 포함하는 도광판, (b) 상기 제2 면의 상기 광입사부 상에 배치되고, 상기 광입사부로 제1 광을 방출하는 제1 발광 모듈 및 (c) 상기 제3 면과 마주하고, 상기 제3 면으로 상기 제1 광과 다른 파장의 제2 광을 제공하는 제2 발광 모듈을 포함하는 광 공급 어셈블리; 및
    상기 제1 광 및 상기 제2 광을 제공받아, 영상을 표시하고 외부 터치를 센싱하는 터치 스크린 패널을 포함하고,
    상기 제2 면의 상기 광입사부 및 상기 광출사부는 동일평면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 면과 상기 제3 면이 이루는 예각(θs)은 상기 제1 면의 광입사부를 통과하여 상기 제3 면으로 제공되는 상기 제1 광의 전반사각과 동일한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 광이 상기 광입사부에 입사될 때의 상기 제1 광의 브루스터 각(Brewster's angle)을 θB라고 할 때, 상기 제1 광이 상기 광입사부에 입사되는 각(θa)은 0°≤θa≤θB 인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제2 광은 상기 제3 면에 수직한 방향으로 상기 도광판의 내부로 입사되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제14항에 있어서, 상기 광 공급 어셈블리 및 상기 터치 스크린 패널을 수납하는 수납 용기; 및
    상기 수납 용기 내부에 수납되고, 상기 터치 스크린 패널을 지지하며 상기 제1 발광 모듈을 상기 제2 면 상에 고정시키는 고정부를 포함하는 몰드 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 수납 용기는 상기 제3 면과 마주하여 상기 제2 발광 모듈을 지지하는 경사면을 갖는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제14항에 있어서, 상기 터치 스크린 패널은
    상기 제1 광을 센싱하는 제1 센싱부 및 상기 제2 광을 센싱하는 제2 센싱부를 포함하는 터치 스크린 기판; 및
    상기 터치 스크린 기판과 대향하고, 화소 전극 및 상기 화소 전극과 전기적으로 연결된 스위칭 소자를 포함하는 표시 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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