KR20070107261A

KR20070107261A - 광출사모듈 및 이를 갖는 표시장치

Info

Publication number: KR20070107261A
Application number: KR1020060039531A
Authority: KR
Inventors: 박세기; 양병춘
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2007-11-07
Also published as: US20070258247A1

Abstract

광확산 기능이 향상된 광출사모듈 및 이를 갖는 표시장치가 개시된다. 광출사모듈은 기판 상에 배치된 점광원 및 광학캡(optical cap)을 포함한다. 광학캡은 점광원과 이격되어, 점광원과 광학캡의 사이는 비어있다. 광학캡은 점광원의 측면 및 상면 둘러싸며, 광학캡의 외측 상면에 제1 요철 패턴이 형성된다. 광학캡은 일체로 형성된 측벽부 및 제1 요철패턴이 형성된 커버부를 포함하거나, 별개의 부재인 측벽 및 제1 요철패턴이 형성된 커버를 포함한다. 커버의 하면에는 제2 요철패턴이 형성되거나, 광학캡은 광확산제를 포함한다. 따라서, 광출사모듈의 출사광의 광분포지름이 증가되어 표시장치에서 광학시트의 개수를 감소시키고, 표시장치를 보다 슬림하게 할 수 있다.

점광원, 광학렌즈, 광학캡, 확산, 광학시트

Description

광출사모듈 및 이를 갖는 표시장치{LIGHT EMITTING MODULE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광출사모듈의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 광출사모듈을 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광출사모듈의 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 광출사모듈의 광분포지름을 도시한 단면도이다.

도 5a 내지 도 5c는 도 3에 도시된 광출사모듈의 광분포지름 및 광지향각을 도시한 그래프이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광출사모듈의 사시도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광출사모듈의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광출사모듈의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광출사모듈의 단면도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광출사모듈의 단면도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광출사모듈의 단면도이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 광출사모듈 10 : 점광원

11 : 절연성 수지 케이스 13 : 발광체

14 : 형광체 15 : 광학렌즈

21 : 공기층 50 : 광학캡

51 : 측벽부 52 : 내측 곡면

54 : 외측 곡면 55 : 커버부

56 : 상면 58 : 하면

651 : 측벽 655 : 커버

656 : 제2 광학층 658 : 제1 광학층

659 : 확산비드 900 : 표시장치

907 : 광출사모듈 950 : 표시패널

970 : 휘도상승시트 980 : 집광시트

본 발명은 광출사모듈 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 출사광의 광분포지름이 증가된 광출사모듈 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시패널은 스스로 발광하지 못하는 수광소자이므로, 액정표시장치는 액정표시패널의 배면에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다. 상기 백라이트 어셈블리는 광원 및 상기 광원으로부터 출사된 광의 광학특성을 향 상시켜 상기 액정표시패널에 제공하는 광학유닛을 포함한다.

상기 백라이트 어셈블리는 상기 광원이 배치되는 위치에 따라 에지(edge)형과 직하형으로 나뉘어 진다. 상기 에지형은 상기 광학유닛의 측면에 상기 광원이 배치되어 광을 제공하는 방식이며, 상기 직하형은 상기 광학유닛의 하부에 상기 광원이 배치되어 직접 상부로 광을 출사하는 방식이다.

상기 광원으로는 비교적 발열량이 적으며 자연광에 가까운 백색광을 발생시키고 수명이 긴 냉음극선관 램프 또는 색재현성이 좋고 저전력이 소비되는 발광다이오드를 주로 사용한다.

상기 발광다이오드는 부피 및 무게가 가벼운 장점을 갖기 때문에, 핸드폰 및 PDP와 같은 중소형 액정표시장치, 특히 모바일(Mobile) 액정표시장치에 주로 사용되지만, 직하형 방식을 채용하는 TV 등 대형 표시장치에도 백라이트 광원으로서 사용되고 있다.

상기 직하형 백라이트 어셈블리에서는 적색, 녹색 및 청색 발광다이오드를 배치하여, 상기 3 색의 간섭색인 백색광을 상기 액정표시패널에 제공하거나, 백색광을 출사하는 백색 발광다이오드를 사용한다.

그런데, 상기 발광다이오드가 출사하는 광은 직진성이 강해, 출사광이 상기 발광다이오드의 정면 방향으로 집중하는 경향이 있다. 따라서, 상기 액정표시패널에 광이 전체로 고르게 입사시키기 위해, 확산판 및 확산시트 등의 광학시트들이 사용한다. 또한, 상기 발광다이오드의 광학렌즈(15)의 형상을 변경시켜 출사광을 보다 확산시키기 위해 노력하고 있다.

한편, 표시장치를 보다 슬림화하고 부피 및 무게를 감소시키려는 최근의 경향에 따라, 상기 광학시트의 개수를 감소시키고, 상기 액정표시패널과 발광다이오드 간의 이격 간격을 감소시킬 필요가 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 상기 발광다이오드가 출사하는 광의 특성으로 인해 상기 확산판 및 확산시트를 삭제하기 어렵고, 상기 액정표시패널과 발광다이오드 간의 이격 간격을 어느 수준 이하로 감소시키기 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 점광원으로부터의 출사광을 확산시키는 광학캡을 포함하는 광출사모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 광출사모듈을 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일 실시예에 따른 광출사모듈은 점광원 및 광학캡(optical cap)을 포함한다. 상기 점광원은 기판 상에 배치된다. 상기 광학캡은 상기 점광원과 이격되어 상기 점광원의 측면 및 상면을 둘러싸며, 상기 광학캡의 외측 상면에 제1 요철 패턴이 형성된다.

일 실시예에서, 상기 점광원과 광학캡의 사이는 비어있다. 상기 광학캡은 측벽부 및 커버부를 포함한다. 상기 측벽부는 상기 점광원의 측면을 둘러싸는 내측 곡면 및 외측 곡면을 포함한다. 상기 커버부는 상기 측벽부와 일체로 형성되며 상 기 점광원의 상면을 커버한다. 상기 커버부는 상기 상면 및 하면을 포함한다. 상기 상면은 상기 외측 곡면으로부터 연장되며, 상기 하면은 상기 내측 곡면으로부터 연장되어 상기 상면과 대향한다. 상기 외측 곡면과 상면이 연결되는 부분 및 상기 내측 곡면과 하면이 연결되는 부분은 각각 라운드지게 형성된다. 상기 하면에는 제2 요철패턴이 형성된다. 돌출부의 정상을 마루로 정의하고 상기 돌출부와 돌출부의 사이의 기저부를 골로 정의할 때, 상기 제1 요철패턴의 마루와 제2 요철패턴의 골은 서로 대응하고, 상기 제1 요철패턴의 골과 제2 요철패턴의 마루는 서로 대응한다. 상기 제1 요철패턴 및 제2 요철패턴은 스트라이프 타입(stripe type)으로 형성된 프리즘패턴을 포함한다. 상기 점광원은 광을 출사하는 발광체 및 상기 발광체를 커버하는 광학렌즈를 포함한다.

다른 실시예에서, 상기 광학캡은 측벽 및 커버를 포함한다. 상기 측벽은 상기 점광원의 측면을 둘러싸는 내측 곡면 및 외측 곡면을 포함하며, 상기 커버는 상기 측벽의 상단에 배치되어 상기 점광원의 상면을 커버한다. 상기 커버에는 상기 제1 요철패턴이 형성된다. 상기 커버는 제1 광학층 및 상기 제1 광학층의 하부에 배치된 제2 광학층을 포함한다. 상기 제1 광학층에는 상기 제1 요철패턴이 형성되고, 상기 제2 광학층은 상기 점광원이 출사한 광을 확산시킨다. 상기 측벽은 내측 곡면 및 외측 곡면을 포함한다. 상기 점광원과 대향하는 상기 제2 광학층의 하면에는 제2 요철패턴이 형성된다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여, 일 실시예에 따른 표시장치는 전원공급기판, 광출사모듈 및 표시패널을 포함한다. 상기 광출사모듈은 복수 개 의 점광원들 및 광학캡을 포함한다. 상기 점광원들은 상기 전원공급기판 상에 배치된다. 상기 광학캡은 상기 점광원과 이격되어 상기 점광원의 측면 및 상면을 커버한다. 상기 광학캡의 외측 상면에는 요철패턴이 형성된다. 상기 표시패널은 상기 광출사모듈의 상부에 배치된다.

이러한, 광출사모듈 및 이를 갖는 표시장치에 따르면, 점광원으로부터 출사되어 광학캡을 통해 출사되는 광은 충분히 확산되기 때문에, 표시장치에서 확산플레이트 및 확산시트와 같은 부재를 생략할 수 있고, 표시장치를 보다 슬림하게 할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

광출사모듈

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광출사모듈의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 광출사모듈을 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 광출사모듈(1)은 점광원(10) 및 광학캡(optical cap)(50)을 포함한다.

본 실시예에서, 상기 점광원(10)은 발광다이오드(10)이며, 상기 발광다이오드(10)는 반도체의 P-N 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어 내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시킨다. 상기 발광다이오드(10)의 형태는 다양하게 변경될 수 있다. 상기 발광다이오드(10)를 직하형 백라이트 어셈블리를 채용하는 표시장치에 사용하는 경우, 다수 개의 상기 발광다이오드(10)를 효율 적으로 배치할 수 있는 표면 실장형 발광다이오드(10)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 표면 실장형 발광다이오드(10)의 경우, 기판(5) 상에 관통공 등을 형성할 필요가 없고, 직접 용접에 의하여 상기 발광다이오드(10)를 상기 기판(5) 상에 실장이 가능하기 때문에 고밀도 실장이 비교적 용이하다.

본 실시예에서, 상기 발광다이오드(10)는 절연성 수지 케이스(11), 발광체(13), 보호층(14) 및 광학렌즈(15)를 포함한다.

상기 절연성 수지 케이스(11)는 상기 기판(5) 상에 배치되며, 상기 절연성 수지 케이스(11)의 전면에 개구부가 형성된다. 상기 발광체(13)는 상기 개구부에 배치된다. 상기 발광체(13)는 PN 접합을 가지는 화합물 반도체를 퇴적시킨 것으로, P형 도전성을 가지는 반도체 및 N형 도전성을 가지는 반도체의 각각에 전극이 형성되고, 상기 전극은 동일 표면측에 형성된다. 상기 기판(5)에는 상기 발광체(13)에 전력을 공급하는 외부전극이 형성된다. 상기 발광체(13)의 각 전극과 외부전극은 도전성 와이어나 도전성 페이스트를 이용하여 전기적으로 접속되어 있다. 상기 보호층(14)은 상기 개구부를 통해 노출된 상기 발광체(13)를 둘러싸며, 상기 발광체(13)를 보호한다. 상기 광학렌즈(15)는 투광성 수지로 이루어지며. 상기 보호층(14)을 커버한다.

표면 실장형 발광다이오드(10)에 사용되는 발광체(13)로서는, 그 발광색이나 용도에 의하여 여러 가지 것을 선택할 수 있다. 발광체(13)에 사용되는 발광층의 반도체 재료로서는 GaP, GaAS, GaASP, AlGalnP, lnN, GaN 등을 들 수 있다. 디스플 레이 장치에 있어서는, 반도체층의 재료나 그 혼정에 의하여 발광 파장을 자외광으로부터 적외광까지 여러 가지를 선택할 수 있다.

상기 발광체(13)는, 예를 들어, 청색광을 출사하는 청색 발광다이오드일 수 있고, 백색광을 얻기 위하여 상기 투광성 수지 중에 황색으로 발광하는 형광물질을 함유시킬 수 있다.

상기 점광원(10)의 직상부를 향하는 수직방향을 기준으로, 상기 수직방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 방향에서 상기 점광원(10)을 관측하는 경우, 관측되는 광의 휘도가 상기 수직방향에서 관측한 광의 휘도에 대하여 기준값 이상이 되는 최대각도를 상기 점광원(10)의 출사각으로 정의한다.

상기 점광원(10)의 출사각은 상기 점광원(10)의 형태에 따라, 예를 들어, 상기 절연성 수지 케이스(11)에 형성된 상기 개구부의 형상 등에 따라 달라진다. 통상, 상기 표면 실장형 발광다이오드(10)의 경우, 약 60도의 출사각을 갖는다.

상기 광학캡(50)은 상기 점광원(10)으로부터 출사된 광을 확산시킨다. 상기 광학캡(50)은 광 투과율, 내열성, 내화학성 및 기계적 강도 등이 우수한 고분자 수지(polymer resin)로 이루어진다. 상기 고분자 수지의 예로는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리프로필렌(polypropylene) 및 폴리우레탄(polyurethane) 등을 들 수 있다.

본 실시예에서, 상기 광학캡(50)은 상기 기판(5) 상에 배치된 상기 점광원(10)의 측면 및 상면을 둘러싸는 컵(Cup) 형상을 갖는다. 이때, 상기 점광원(10)과 광학캡(50)의 사이는 비어있다. 따라서, 상기 점광원(10)과 광학캡(50)의 사이 에는 공기층(21)이 개재된다. 상기 공기층(21)의 공기압은 대기압과 동일하거나, 진공압에 가까운 공기압으로 형성될 수 있다. 상기 광학캡(50)은 측벽부(51) 및 커버부(55)를 포함한다.

상기 측벽부(51)는 상기 점광원(10)의 측면을 둘러싸는 내측 곡면(52) 및 외측 곡면(54)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 측벽부(51)는 실린더의 형상을 갖는다. 상기 커버부(55)는 상기 측벽부(51)와 일체로 형성되며, 상면(56) 및 상기 상면과 대향하는 하면(58)을 포함한다. 상기 상면(56)은 상기 외측 곡면(54)으로부터 연장되며, 상기 상면(56)에는 제1 요철패턴이 형성된다.

상기 제1 요철패턴은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스트라이프 타입(stripe type)으로 형성된 프리즘패턴이다. 따라서, 상기 프리즘패턴은 삼각형 형상의 단면을 갖고 일 방향으로 연장된 다수의 돌출부들을 포함한다. 상기 하면(58)은 상기 내측 곡면(52)으로부터 연장된다. 상기 외측 곡면(54)과 상면(56)이 연결되는 부분 및 상기 내측 곡면(52)과 하면(58)이 연결되는 부분은 각각 라운드지게 형성된다.

도 3을 참조하면, 광출사모듈(100)은 점광원(110) 및 광학캡(150)을 포함한다. 상기 광출사모듈(100)은 상기 광학캡(150)을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 광출사모듈(1)과 실질적으로 동일하다.

따라서, 상기 점광원(110)은 기판(105) 상에 실장되며, 상기 광학캡(150)은 상기 점광원(110)의 측면 및 상면을 커버한다. 상기 광학캡(150)은 측벽부(151) 및 커버부(155)를 포함한다. 상기 광학캡(150)은 상기 커버부(155)를 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 광학캡(50)과 실질적으로 동일하다.

상기 커버부(155)는 상면(156) 및 상기 상면(156)과 대향하는 하면(158)을 포함한다. 상기 상면(156)은 상기 측벽부(151)의 외측 곡면(154)으로부터 연장되며, 상기 하면(158)은 상기 측벽부(151)의 내측 곡면(152)으로부터 연장된다.

상기 상면(156)에는 제1 요철패턴이 형성되며, 상기 하면(158)에는 제2 요철패턴이 형성된다. 상기 제1 요철패턴 및 제2 요철패턴은 스트라이프 타입으로 형성된 프리즘패턴을 포함한다. 상기 프리즘패턴은 삼각형 형상의 단면을 갖고 일방향으로 연장된 다수의 돌출부들을 포함한다. 즉, 상기 상면(156) 및 하면(158)에 형성되는 프리즘 형상의 돌출부들은 동일한 방향으로 연장된다.

상기 돌출부들의 정상을 마루로 정의하고, 상기 돌출부들의 사이의 기저부를 골로 정의한다. 본 실시예에서, 상기 제1 요철패턴의 마루는 상기 제2 요철패턴의 골에 대응하고, 상기 제1 요철패턴의 골은 상기 제2 요철패턴의 마루에 대응한다. 따라서, 상기 커버부(155)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 지그재그 형상의 단면을 갖는다.

도 4는 도 3에 도시된 광출사모듈의 광분포지름을 도시한 단면도이다. 도 5a 내지 도 5b는 도 3에 도시된 광출사모듈의 광분포지름 및 광지향각을 도시한 그래프이다.

도 4를 참조하면, 상기 광출사모듈(100)의 직상부를 향하는 방향을 수직방향으로 정의하고, 상기 수직방향과 수직을 이루는 방향을 수평방향으로 정의한다. 또 한, 제1 수직거리(V1) 및 제1 수평거리(H1)에서 상기 수직방향으로 관측하는 경우, 제1 수직거리(V1) 및 영(zero) 수평거리 즉, 상기 점광원(110)의 직상부 방향에서 관측하는 경우의 출사광의 강도(intensity)에 대하여 40%의 출사광의 강도가 되는 수평거리(H)를 2배한 값을 광분포지름으로 정의한다.

또한, 상기 수직방향과 상기 점광원(110)으로부터 상기 제1 수평거리(H) 지점을 향하는 방향이 이루는 각도를 2배한 값을 광지향각으로 정의한다. 또한, 상기 점광원(110)이 출사한 광량에 대하여 상기 제1 수직거리(V1)에서 관측된 광량의 비율을 광출사율로 정의한다.

도 3을 참조하면, 상기 발광체(113)로부터 출사된 광 중 제1 경로를 따라 진행하는 광은 상기 광학렌즈(115)의 표면, 상기 측벽부(151)의 내측 곡면(152) 및 외측 곡면(154)에서 굴절되어 출사된다. 제2 경로를 따라 진행하는 광은 상기 광학렌즈(115)의 표면, 상기 커버부(155)의 하면(상기 제2 요철패턴의 표면)(158) 및 상면(상기 제1 요철패턴의 표면)(156)에서 굴절되어 출사된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 경로를 따라 진행하는 광은 상기 광학캡(150)이 없이 경우에 비하여 상기 수평거리가 증가된 경로를 따라 진행한다. 또한, 상기 제2 경로를 따라 진행하는 광은 상기 제1 요철패턴 및 제2 요철패턴으로 인해 광의 진행 경로가 랜덤하게 변경된다. 그 결과, 상기 점광원(110)으로부터 출사되어 상기 수직방향으로 집중된 광을 분산시킨다.

도 5a는 ASAP(Advanced System Analysis Program)을 사용하여, 상기 수평방향을 따라 이동하면서 상기 광출사모듈(100)을 수직방향에서 관측하는 경우를 시뮬 레이션 하였다. 도 5a에서 좌표축은 상기 광출사모듈(100)의 중심으로부터 상기 수평방향으로의 거리 및 상기 거리에 따른 출사광의 휘도를 표시한다.

구체적으로, 상기 점광원(110)의 폭이 약 6mm, 높이가 약 2mm이고, 상기 광학캡(150)의 상기 측벽부(151)의 내측 폭이 약 6mm, 외측 폭이 약 8mm, 높이가 약 3.5mm이고, 상기 수직거리가 40mm인 경우, 상기 광출사모듈(100)의 출사광의 휘도를 도시한다. 도 5a를 참조하면, 상기 광출사모듈(100)은 약 114mm의 광분포지름(D)을 갖고, 약 76.68%의 광출사율을 갖는다.

도 5b는 상기 수평방향을 따라 이동하면서, 당해 수평거리 지점에서 상기 광출사모듈(100)을 향하는 방향으로 관측한 경우, 상기 광출사모듈(100)의 출사광의 휘도를 시뮬레이션한 결과를 도시한다. 도 5b에서 좌표축은 상기 수직방향과 관측방향이 이루는 각도 및 상기 각도의 방향에서 관측된 출사광의 휘도를 표시한다.

도 5c는 도 5b의 결과를 각도로 표시한 그래프이다.

도 5b 및 도 5c를 참조하면, 상기 광출사모듈(100)의 광지향각은 약 120도이다.

종래 기술을 확인하기 위해, ASAP를 사용하여 종래의 광출사모듈을 시뮬레이션 하였다. 구체적으로, 상기 종래의 광출사모듈을 본 실시예에서의 상기 점광원(110)(발광다이오드)과 동일한 1개의 발광다이오드(110) 및 상기 발광다이오드(110)의 상부에 배치된 확산판으로 정의한다. 상기 확산판을 상기 발광다이오드(110)로부터 40mm 이격시킨 후, 상기 확산판의 수직방향에서 관측하는 경우를 시뮬레이션 하였다. 그 결과, 종래의 광출사모듈의 경우, 약 86mm의 광분포지름(D), 약 82.38%의 광출사율 및 약 120도의 광지향각을 갖는 것을 확인하였다.

본 실시예에 따른 상기 광출사모듈(100)과 상기 종래의 광출사모듈을 비교하면, 상기 광출사모듈(100)은 종래의 광출사모듈에 비하여 광출사율이 약 5.7% 감소하지만, 광분포지름(D)이 약 33% 증가하고 광지향각은 대등한 값을 갖는다. 전술한 바와 같은 약 5.7% 정도의 광출사율의 감소는 상기 발광체(113)의 발광효율이 보다 향상되고 있음을 고려하면, 상기 광출사모듈(100)의 광학적 성능에 큰 영향을 미치는 요소는 아니다.

한편, 상기 광출사모듈(100)을 포함하는 광학계가 보다 적은 개수의 상기 광출사모듈(100)을 포함하고, 보다 슬림하게 되기 위해서는 상기 광분포지름(D)은 클수록 바람직하며, 이때, 상기 수직거리는 작은 것이 바람직하다.

따라서, 다시 도 4를 참조하면, 상기 광출사모듈(100)로부터 제1 수직거리(V1)가 40mm일 때, 상기 광출사모듈(100)은 제1 수평거리(H1)가 약 114mm인 광분포지름(D)을 갖고, 상기 종래의 광출사모듈의 광분포지름(D)은 86mm이다. 따라서, 본 실시예에 따른 상기 광출사모듈(100)에서 광분포지름(D)을 86mm으로 설정하는 경우, 이 때의 제2 수직거리(V2)는 114/40 = 86/V2 의 관계식으로부터 약 V2 = 30.17mm 임을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 광출사모듈(1)의 광분포지름(D)을 종래의 광출사모듈과 동일하게 두는 경우, 광출사율에서 거의 대등한 성능을 가지면서 광학계의 두께를 감소시킬 수 있다. 즉, 도 4에서 광학계의 감소되는 두께(T)는 약 10mm이다.

도 6을 참조하면, 광출사모듈(200)은 점광원 및 광학캡(250)을 포함한다. 상기 광출사모듈(200)은 상기 광학캡(250)을 제외하고는 도 3에 도시된 광출사모듈(100)과 실질적으로 동일하다.

따라서, 상기 점광원은 기판 상에 실장되며, 상기 광학캡(250)은 상기 점광원의 측면 및 상면을 커버한다. 상기 광학캡(250)은 측벽부(251) 및 커버부(255)를 포함한다. 상기 광학캡(250)은 상기 커버부(255)를 제외하고는 도 3에 도시된 광학캡(100)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 커버부(255)의 상면에는 제1 요철패턴이 형성되고, 상기 커버부(255)의 하면에는 상기 제1 요철패턴을 따라 제2 요철패턴이 형성된다.

본 실시예에서, 상기 제1 요철패턴 및 제2 요철패턴은 피라미드패턴을 포함한다. 따라서, 상기 제1 요철패턴 및 제2 요철패턴은 피라미드 형상의 다수의 돌출부들을 포함한다. 상기 돌출부들의 정상을 마루로 정의하고, 상기 돌출부들의 사이의 기저부를 골로 정의한다. 상기 제1 요철패턴의 마루는 상기 제2 요철패턴의 골에 대응하고, 상기 제1 요철패턴의 골은 상기 제2 요철패턴의 마루에 대응한다. 상기 피라미드 형상의 돌출부들은 상기 커버부의 상면 및 하면 상에서 다수의 동심원들을 따라 배열된다.

이와 다른 실시예에서, 상기 피라미드 형상의 다수의 돌출부들은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.

도 7을 참조하면, 광출사모듈(300)은 점광원(310) 및 광학캡(350)을 포함한다. 상기 광출사모듈(300)은 상기 광학캡(350)을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 광출사모듈(1)과 실질적으로 동일하다.

따라서, 상기 점광원(310)은 기판(305) 상에 실장되며, 상기 광학캡(350)은 상기 점광원(310)의 측면 및 상면을 커버한다. 상기 광학캡(350)은 측벽부(351) 및 커버부(355)를 포함한다. 상기 광학캡(350)은 광확산제를 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 광학캡(50)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 커버부(355)의 상면(356)에는 프리즘패턴인 제1 요철패턴이 형성된다.

상기 광확산제는 상기 광학캡(350)의 내부에 포함되거나, 상기 커버부(355)의 하면에 하나의 광학층을 형성하고 상기 광학층에 포함시킬 수 있다. 본 실시예에서, 상기 광확산제는 확산비드(359)이다. 상기 확산비드(359)는 상기 광학캡(350)과 동일한 고분자 수지로 이루어지거나 굴절율이 다른 고분자 수지로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 측벽부(351)에 상기 확산비드(359)를 포함시키는 경우, 상기 점광원(310)으로부터 출사되어 상기 측벽부(351)에 입사한 광이 확산되어 하부, 즉 상기 기판(305)을 향하는 방향으로 진행할 수 있다. 이 경우, 상기 기판(305)을 향하는 광은 상기 광출사모듈(300)의 광이용효율을 저하시킨다. 따라서, 상기 확산비드(359)는, 본 실시예에서와 같이, 상기 커버부(355)에만 포함되는 것이 바람직하다.

도 5a 내지 5c에서의 실험방법과 동일한 방법으로 ASAP를 사용하여 수직거리 40mm에서 본 실시예에 따른 광출사모듈(300)을 관측한 결과, 약 116mm의 광분포지름, 117도의 광지향각 및 약 71.54%의 광출사율을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 상기 광출사모듈(300)은 도 1 및 도 2에 도시된 광출사모듈(1)보다 광지향각 및 광출사율은 약간 감소하지만 광분포지름은 향상됨을 확인할 수 있다.

도 8을 참조하면, 광출사모듈(500)은 점광원(510) 및 광학캡(550)을 포함한다. 상기 광출사모듈(500)은 상기 광학캡(550)을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 광출사모듈(1)과 실질적으로 동일하다.

따라서, 상기 점광원(510)은 기판(505) 상에 실장되며, 상기 광학캡(550)은 상기 점광원(510)의 측면 및 상면을 커버한다. 상기 광학캡(550)은 측벽부(551) 및 커버부(555)를 포함한다. 상기 광학캡(550)은 상기 커버부(555)를 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 광학캡(50)과 실질적으로 동일하다.

따라서, 상기 측벽부(551)는 실린더 형상으로 형성되며, 상기 점광원(510)의 측면을 둘러싸는 내측 곡면(552) 및 외측 곡면(554)을 포함한다. 상기 커버부(555)는 상면(556) 및 상기 상면(556)과 대향하는 하면(558)을 포함한다. 상기 상면(556)은 상기 측벽부(551)의 외측 곡면(554)으로부터 연장되며, 상기 하면(558)은 상기 측벽부(551)의 내측 곡면(552)으로부터 연장된다.

상기 외측 곡면(554)과 상면(556)이 연결되는 부분 및 상기 내측 곡면(552)과 하면(558)이 연결되는 부분은 각각 라운드지게 형성된다. 상기 하면(558)은 평탄하게 형성되며, 상기 상면(556)은 상기 점광원(510)의 직상부로부터 상기 점광 원(510)을 향하여 오목하게 형성된다. 즉, 상기 상면(556)은 상기 점광원(510)의 중심으로 이동할수록 상기 점광원(510)에 근접하도록 형성된다.

상기 상면(556)에는 제1 요철패턴이 형성된다. 이와 다른 실시예에서, 상기 제1 요철패턴은 삭제되어 상기 상면(556)은 오목 거울과 같이 매끄럽게 형성될 수 있다.

상기 점광원(510)으로부터 출사되어 상기 하면(558)에 입사한 광은 수직방향에 근접하도록 굴절된다. 그러나, 상기 제1 요철패턴 및 오목한 상기 상면(556)의 형상으로 인해 상기 상면(556)(상기 제1 요철패턴의 표면)에 도달한 광은 보다 수평방향에 근접하는 방향으로 굴절된다.

도 5a 내지 5c에서의 실험방법과 동일한 방법으로 ASAP를 사용하여 수직거리 40mm에서 본 실시예에 따른 광출사모듈(500)을 관측한 결과, 약 115mm의 광분포지름, 123도의 광지향각 및 약 76.27%의 광출사율을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 상기 광출사모듈(500)은 도 1 및 도 2에 도시된 광출사모듈(1)보다 광출사율은 약간 감소하지만 광분포지름 및 광지향각은 향상됨을 확인할 수 있다.

도 9를 참조하면, 광출사모듈(600)은 점광원(610) 및 광학캡(650)을 포함한다. 상기 광출사모듈(600)은 상기 광학캡(650)을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 광출사모듈(1)과 실질적으로 동일하다.

따라서, 상기 점광원(610)은 기판(605) 상에 실장되며, 상기 광학캡(650)은 상기 점광원(610)의 측면 및 상면을 커버한다. 상기 광학캡(650)은 측벽(651) 및 커버(655)를 포함한다. 상기 광학캡(650)은 도 1 내지 도 8에 도시된 광학캡들과는 달리 상기 측벽(651)과 커버(655)가 일체로 형성되지 않고, 별개의 부재로 이루어진다. 상기 측벽(651) 및 커버(655)는 도 1 내지 도 8에 도시된 광학캡들과 같이 고분자 수지로 이루어진다.

상기 측벽(651)은 상기 점광원(610)의 측면을 둘러싸며, 곡면으로 형성된 내측 곡면 및 외측 곡면을 포함한다. 상기 측벽(651)은 실린더 형상을 갖는다. 상기 측벽(651)의 상단은 수평방향으로 절곡된다. 이에 따라, 절곡된 상기 측벽(651)의 상단은 상기 점광원(610)의 상부에 대응하는 개구를 정의한다. 절곡된 상기 측벽(651)의 상단에는 상기 커버(655)가 배치되는 홈이 형성된다.

상기 커버(655)는 상기 측벽(651)의 상단에 형성된 상기 홈에 배치되어, 상기 개구를 폐쇄시킨다. 상기 커버(655)는 제1 광학층(658) 및 상기 제1 광학층(658)의 하면에 형성된 제2 광학층(656)을 포함한다. 상기 제1 광학층(658)의 상면에는 제1 요철패턴이 형성된다. 상기 제1 요철패턴은 프리즘패턴을 포함한다. 상기 제2 광학층(656)은 광확산제, 예를 들어, 확산비드(659)를 포함한다.

상기 점광원(610)으로부터 출사되어 상기 측벽(651)에 입사하는 광은 굴절되어 수평거리가 증가된 경로를 따라 출사된다. 상기 제2 광학층(656)에 입사하는 광은 상기 확산비드(659)에 의해 확산되며, 상기 제1 광학층(658)에 형성된 상기 제1 요철패턴에 의해 출사광의 경로가 방향성을 갖도록 변경된다.

도 5a 내지 5c에서의 실험방법과 동일한 방법으로 ASAP를 사용하여 수직거리 40mm에서 본 실시예에 따른 광출사모듈(600)을 관측한 결과, 광분포지름, 광출사율 및 광지향각이 거의 대등함을 확인할 수 있다.

도 10을 참조하면, 광출사모듈(700)은 점광원(710) 및 광학캡(750)을 포함한다. 상기 광출사모듈(700)은 상기 광학캡(750)을 제외하고는 도 9에 도시된 광출사모듈(600)과 실질적으로 동일하다.

따라서, 상기 점광원(710)은 기판(705) 상에 실장되며, 상기 광학캡(750)은 상기 점광원(710)의 측면 및 상면을 커버한다. 상기 광학캡(750)은 측벽(751) 및 커버(755)를 포함한다. 상기 광학캡(750)은 상기 커버(755)를 제외하고는 도 9에 도시된 광학캡(650)과 동일하다.

상기 커버(755)는 제1 광학층(758) 및 제2 광학층(756)을 포함한다. 상기 제1 광학층(758)은 도 9에 도시된 제1 광학층(658)과 동일하다. 상기 제2 광학층(756)은 광확산제가 삭제되고, 상기 제2 광학층(756)의 하면에 제2 요철패턴이 형성된 점을 제외하고는 도 9에 도시된 제2 광학층(656)과 동일하다.

도 11을 참조하면, 광출사모듈(800)은 절연성 수지 케이스(811), 발광체(813), 보호층(814), 광학렌즈(815) 및 광학캡(850)을 포함한다. 상기 발광체(813)는 기판(805) 상에 배치되며, 상기 보호층(814)은 상기 발광체(813)를 커버하고, 상기 광학렌즈(815)는 상기 보호층(814)을 커버한다.

상기 광학캡(850)은 상기 광학렌즈(815)와 일체로 형성되며, 내측 곡면(851) 및 외측 곡면(853)을 포함한다. 상기 내측 곡면(851)은 상기 광학렌즈(815)의 표면 과 접하며, 상기 외측 곡면(853)은 측면(855) 및 상면(857)을 포함한다. 상기 측면(855)은 상기 광학렌즈(815)의 주변을 둘러싸며, 상기 상면(857)에는 상기 광학렌즈(815)의 상면에 대응하는 위치에 제1 요철패턴이 형성된다.

상기 광출사모듈(800)은 상기 광학캡(850)과 광학렌즈(815)의 사이에 공기층이 개재되지 않고, 상기 내측 곡면(851)과 광학렌즈(815)의 표면이 접하는 점을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 광출사모듈(1)과 실질적으로 동일하다.

표시장치

도 12를 참조하면, 표시장치(900)는 전원공급기판(905), 광출사모듈(907) 및 표시패널(950)을 포함한다. 상기 전원공급기판(905)에는 외부전극들이 형성된다.

상기 광출사모듈(907)은 점광원(910) 및 광학캡(930)을 포함한다. 상기 점광원(910) 및 광학캡(930)은 도 1 및 도 2에 도시된 점광원(10) 및 광학캡(50)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 점광원(910)의 전극은 상기 전원공급기판(905)에 형성된 외부 전극에 전기적으로 연결된다.

상기 표시패널(950)은 상기 광출사모듈(907)로부터 출사된 광을 기초로 영상을 표시한다. 상기 표시패널(950)은 제1 기판(951), 상기 제1 기판(951)과 대향하는 제2 기판(955) 및 상기 제1 및 제2 기판들(951, 955)의 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 액정층은 상기 제1 및 제2 기판들(951, 955)에 형성된 전극들 사이에 형성된 전기장에 의해 재배열된다. 그 결과, 상기 액정층을 투과하는 광량이 제어된다.

상기 표시장치(900)는 휘도상승시트(970) 및 집광시트(980)를 더 포함한다.

상기 집광시트(980)는 상기 광출사모듈(907)로부터 출사된 광을 상기 표시패널(950)에 수직한 방향으로 수렴시킨다. 상기 집광시트(980)는 일면에 프리즘패턴이 형성된 프리즘시트일 수 있다. 상기 집광시트(980)로부터 출사되는 광은 랜덤하게 편광된 광이다.

상기 휘도상승시트(970)는 상기 집광시트(980)로부터 출사된 광의 편광도를 증가시킨다. 상기 휘도상승시트(970)의 일 예로, 듀얼 브라이트 인핸스먼트 필름(Dual Brightness Enhancement film)은 상기 집광시트(980)로부터 출사된 랜덤한 편광의 편광도를 향상시킨다. 상기 휘도상승시트(970)는 굴절율이 서로 다른 다수의 층들을 포함하며, 상기 휘도상승시트(970)에 입사광 중 제1 방향 편광은 굴절 및 투과되며, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향 편광은 반사된다. 이러한 굴절 및 반사가 반복되어 상기 입사광은 상기 층들 간의 계면에서 반사편광된다.

상기 휘도상승시트(970)로부터 출사된 광의 편광도는 완전한 편광이 아니기 때문에 상기 표시장치(900)는 편광판을 더 포함한다. 상기 편광판은 상기 표시패널(950)의 전면(front face) 및 배면(rear face)에 배치된다.

본 실시예에 따른 표시장치(900)에서 상기 광출사모듈(907)은 점광원(910), 확산판 및 확산시트로 구성된 종래의 광출사모듈과 거의 대등한 광출사율 및 광지향각 및 그 이상의 광분포지름을 갖는다. 따라서, 점광원(910), 확산판, 확산시트, 집광시트(980) 및 휘도상승시트(970)와 같은 종래의 광학계와는 달리, 상기 확산판 및 확산시트를 생략하여, 본 실시예에서는 광출사모듈(907), 집광시트(980) 및 휘 도상승시트(970)의 광학계를 채택할 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 점광원 및 상기 점광원을 커버하는 광학캡으로 구성된 광출사모듈에서 광학캡은 상기 점광원으로부터 출사되는 광의 광학특성, 예를 들어, 광분포지름 및 광지향각을 향상시킨다. 그 결과, 상기 광출사모듈은 점광원, 확산판 및 확산시트로 구성된 광학계와 동등한 광지향각 및 그 이상의 광분포지름을 갖는다. 따라서, 확산판 및 확산시트와 같은 광학시트를 삭제할 수 있다. 또한, 상기 광출사모듈은 동일한 수직거리에서 종래의 광출사모듈보다 큰 광분포지름을 갖는다. 따라서, 종래보다 수직거리(즉, 광학계의 두께)를 감소시킬 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 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

기판 상에 배치된 점광원; 및

상기 점광원과 이격되어 상기 점광원의 측면 및 상면을 둘러싸며, 외측 상면에 제1 요철 패턴이 형성된 광학캡(optical cap)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제1항에 있어서, 상기 점광원과 광학캡의 사이는 비어있는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제2항에 있어서, 상기 광학캡은

상기 점광원의 측면을 둘러싸는 내측 곡면 및 외측 곡면을 포함하는 측벽부; 및

상기 측벽부와 일체로 형성되며, 상기 외측 곡면으로부터 연장된 상기 상면 및 상기 내측 곡면으로부터 연장되어 상기 상면과 대향하는 하면을 포함하는 커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제3항에 있어서, 상기 외측 곡면과 상면이 연결되는 부분 및 상기 내측 곡면과 하면이 연결되는 부분은 각각 라운드진 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제4항에 있어서, 상기 하면에는 제2 요철패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제5항에 있어서, 돌출부의 정상을 마루로 정의하고 상기 돌출부와 돌출부의 사이의 기저부를 골로 정의할 때,

상기 제1 요철패턴의 마루와 제2 요철패턴의 골은 서로 대응하고, 상기 제1 요철패턴의 골과 제2 요철패턴의 마루는 서로 대응하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제6항에 있어서, 상기 제1 요철패턴 및 제2 요철패턴은 스트라이프 타입(stripe type)으로 형성된 프리즘패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제4항에 있어서, 상기 제1 요철패턴은 피라미드패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제4항에 있어서, 상기 광학캡은 광확산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제4항에 있어서, 상기 상면은 상기 점광원의 상부로부터 상기 점광원을 향하 여 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제2항에 있어서, 상기 광학캡은

상기 점광원의 측면을 둘러싸는 내측 곡면 및 외측 곡면을 포함하는 측벽; 및

상기 측벽의 상단에 배치되어 상기 점광원의 상면을 커버하며, 상기 제1 요철패턴이 형성된 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제11항에 있어서, 상기 커버는

상기 제1 요철패턴이 형성된 제1 광학층; 및

상기 제1 광학층의 하부에 배치되어 상기 점광원이 출사한 광을 확산시키는 제2 광학층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제12항에 있어서, 상기 점광원과 대향하는 상기 제2 광학층의 하면에는 제2 요철패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제12항에 있어서, 상기 제2 광학층은 광확산제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제2항에 있어서, 상기 점광원은

광을 출사하는 발광체; 및

상기 발광체를 커버하는 광학렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
기판 상에 배치된 발광체;

상기 발광체를 커버하는 광학렌즈; 및

상기 광학렌즈와 일체로 형성되며, 상기 광학렌즈의 표면과 접하는 내측 곡면 및 요철패턴이 형성된 외측 곡면을 포함하는 광학캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
제16항에 있어서, 상기 외측 곡면은

상기 광학렌즈의 주변을 둘러싸는 측면; 및

상기 측면과 라운드지게 연결되어 상기 광학렌즈를 커버하며, 상기 요철패턴이 형성된 상면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광출사모듈.
전원공급기판;

상기 전원공급기판 상에 배치된 점광원들과, 상기 점광원과 이격되어 상기 점광원의 측면 및 상면을 커버하며 외측 상면에 요철패턴이 형성된 광학캡을 포함하는 광출사모듈; 및

상기 광출사모듈의 상부에 배치된 표시패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제18항에 있어서, 상기 광출사모듈과 표시패널의 사이에 배치된 광학시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제19항에 있어서, 상기 광학시트는

제1 방향 편광은 투과시키고, 상기 제1 방향과 수직을 이루는 제2 방향 편광은 반사시키는 휘도상승시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.