KR20170043727A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20170043727A
KR20170043727A KR1020150143068A KR20150143068A KR20170043727A KR 20170043727 A KR20170043727 A KR 20170043727A KR 1020150143068 A KR1020150143068 A KR 1020150143068A KR 20150143068 A KR20150143068 A KR 20150143068A KR 20170043727 A KR20170043727 A KR 20170043727A
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박세기
김도훈
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

일 실시예의 표시 장치는 표시 패널 및 백라이트 유닛을 포함하고, 백라이트 유닛은, 도광부, 도광부의 입광면에 마주하고, 회로기판 및 회로기판 상에 실장된 제1 발광 소자 패키지 및 제1 발광 소자 패키지와 다른 파장의 광을 생성하는 제2 발광 소자 패키지를 포함하는 광원부, 및 제1 발광 소자 패키지 및 제2 발광 소자 패키지 중 적어도 어느 하나의 발광 소자 패키지 상에 배치되고, 복수 개의 막대형 렌즈들을 포함하는 광학부재를 포함하여, 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 지향각을 조절함으로써 광 효율을 높이고 핫스팟 현상을 개선할 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 소자 패키지 상에 광학부재를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정표시장치와 같은 비발광형 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널이 자체적으로 발광하지 못하기 때문에, 표시 패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛을 구비한다. 이러한 표시 장치에 사용되는 백라이트 유닛은 전력 소모량을 줄이면서 표시 장치의 색 재현성을 향상시키기 위하여 복수 개의 발광 소자 패키지를 포함하는 발광 유닛을 사용하고 있다.
또한 최근에는, 발광 소자 패키지를 사용하는 백라이트 유닛의 광효율을 높이기 위하여 복수의 광학 시트들을 추가하거나, 발광 유닛에 광학층을 추가하는 방법들이 제시되고 있다.
본 발명의 목적은 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 지향각을 조절하여 광원부에서 도광부로 입사되는 광 효율을 개선하고, 핫스팟(hot spot)을 제거하는 것이다.
일 실시예는 표시 패널; 및 상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛; 을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 출광면, 상기 출광면과 마주하는 반사면 및 상기 출광면과 상기 반사면을 연결하는 연결면들을 포함하는 도광부; 회로기판, 상기 회로기판 상에 실장된 제1 발광 소자 패키지, 및 상기 회로 기판에 실장되며 상기 제1 발광 소자 패키지와 다른 파장의 광을 생성하는 제2 발광 소자 패키지를 포함하고, 상기 연결면들 중 입광면에 마주하는 광원부; 및 상기 제1 발광 소자 패키지 및 상기 제2 발광 소자 패키지 중 적어도 어느 하나의 발광 소자 패키지 상에 배치되고, 복수 개의 막대형 렌즈들을 포함하는 광학부재; 를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각은 상기 제1 발광 소자 패키지 및 상기 제2 발광 소자 패키지 중 상기 적어도 어느 하나의 발광 소자 패키지와 마주하는 렌즈 입광면; 및 상기 렌즈 입광면에 대향하고, 곡면 또는 경사면을 포함하는 렌즈 출광면; 을 포함하고, 상기 렌즈 출광면은 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향으로 연장될 수 있다.
상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각의 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향에 수직하는 단면은 반원, 반타원 또는 삼각형 중 어느 하나의 형상일 수 있다.
상기 제2 발광 소자 패키지는 상기 제1 발광 소자 패키지보다 장파장의 광을 생성할 수 있다.
상기 광학부재는 상기 제2 발광 소자 패키지 상에 배치되고, 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향에 수직하는 상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각의 단면은 상기 렌즈 입광면에 평행한 방향으로 최대폭 d와, 상기 렌즈 입광면의 법선방향으로 최대 높이 h를 가지며, h/d ≥1일 수 있다.
상기 광학부재는 상기 제1 발광 소자 패키지 상에 배치되고, 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향에 수직하는 상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각의 단면은 상기 렌즈 입광면에 평행한 방향으로 최대폭 d와, 상기 렌즈 입광면의 법선방향으로 최대 높이 h를 가지며, h/d < 1일 수 있다.
상기 광학부재는 상기 제1 발광 소자 패키지 상에 배치된 제1 광학부재; 및 상기 제2 발광 소자 패키지 상에 배치된 제2 광학부재; 를 포함하고, 상기 광학부재는 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향에 수직하는 상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각의 단면이 상기 렌즈 입광면에 평행한 방향으로 최대폭 d와, 상기 렌즈 입광면의 법선방향으로 최대 높이 h를 가지며, 상기 제1 광학부재는 상기 최대폭 d에 대한 상기 최대 높이 h의 비율 h/d < 1이고, 상기 제2 광학부재는 상기 최대폭 d에 대한 상기 최대 높이 h의 비율 h/d ≥1일 수 있다.
상기 제1 발광 소자 패키지와 상기 제2 발광 소자 패키지는 상기 회로기판 상에서 교대로 배치될 수 있다.
상기 제1 발광 소자 패키지는 청색광을 생성하고, 상기 제2 발광 소자 패키지는 마젠타색광을 생성할 수 있다.
상기 제1 발광 소자 패키지는 청색광을 생성하고, 상기 제2 발광 소자 패키지는 녹색광 또는 적색광을 생성할 수 있다.
상기 제1 발광소자 패키지 및 상기 제2 발광 소자 패키지 각각은 캐비티를 갖는 바디부; 상기 캐비티 내에 배치되는 발광 소자; 및 상기 발광 소자를 감싸고 상기 캐비티에 충전된 몰딩부; 를 포함할 수 있다.
상기 광학부재는 상기 몰딩부, 상기 바디부의 상부면 및 상기 바디부의 측면 상에 배치될 수 있다.
상기 막대형 렌즈들은 서로 이웃하여 배치될 수 있다.
상기 막대형 렌즈들은 서로 이격되어 배치되고, 상기 막대형 렌즈들 각각은 베이스부 및 상기 베이스부 상에 배치된 돌출부를 포함할 수 있다.
다른 실시예는 표시 패널; 및 상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛; 을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 출광면, 상기 출광면과 마주하는 반사면 및 상기 출광면과 상기 반사면을 연결하는 연결면들을 포함하는 도광부; 회로기판, 상기 회로기판의 중앙 영역에서 제1 간격으로 배치된 제3 발광 소자 패키지들 및 상기 회로기판의 외곽 영역에 제2 간격으로 배치된 제4 발광 소자 패키지들을 포함하고, 상기 연결면들 중 입광면에 마주하는 광원부; 및 상기 제3 발광 소자 패키지들 및 상기 제4 발광 소자 패키지들 중 어느 하나의 발광 소자 패키지들 상에 배치되고, 각각이 복수 개의 막대형 렌즈들을 포함하는 광학부재들; 을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 제1 간격은 상기 제2 간격 이하일 수 있다.
상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각은, 상기 어느 하나의 발광 소자 패키지들 중 대응하는 발광 소자 패키지에 마주하는 렌즈 입광면; 및 상기 렌즈 입광면에 대향하고, 곡면 또는 경사면을 포함하는 렌즈 출광면; 을 포함하고, 상기 렌즈 출광면은 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향으로 연장될 수 있다.
상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각은 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향에 수직하는 단면이 반원, 반타원 또는 삼각형 중 어느 하나의 형상일 수 있다.
상기 광학부재들은 상기 제4 발광 소자 패키지들 상에 각각 배치되고, 상기 복수 개의 막대형 렌즈의 상기 단면은 상기 렌즈 입광면에 평행한 방향으로 최대폭 d와, 상기 렌즈 입광면의 법선방향으로 최대높이 h를 가지며, h/d < 1일 수 있다.
상기 제3 발광소자 패키지들 및 상기 제4 발광 소자 패키지들 각각은, 캐비티를 갖는 바디부; 상기 캐비티 내에 배치되는 발광 소자; 및 상기 발광 소자를 감싸고 상기 캐비티를 충전하는 몰딩부; 를 포함하며, 상기 발광 소자는 청색광을 방출하고, 상기 몰딩부는 상기 청색광에 의하여 여기 되어 백색광을 방출하는 적어도 하나의 형광체를 포함할 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 광원부에 배치된 복수의 발광 소자 패키지 중 일부의 발광 소자 패키지 상에 광학부재를 배치할 수 있다. 이에 따라, 발광 소자 패키지에서 방출되는 광이 확산되도록 하여 핫스팟 현상을 개선할 수 있다.
발광 소자 패키지 상에 배치된 광학부재는 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다. 또한, 광학부재는 광원부로부터 도광부로 공급되는 광의 입광 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 일 실시예에서 도광부와 광원부 및 광학부재의 배치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 일 실시예의 광원부 및 광학부재의 측면도이다.
도 4는 일 실시예에 포함되는 발광 소자 패키지의 평면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ`에 대응하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 6은 도 4의 발광 소자 패키지에 포함된 발광 소자의 단면도이다.
도 7a 내지 7c는 발광 소자 패키지 상에 배치된 광학부재의 일 실시예들을 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 8c는 광학부재의 일 실시예들을 나타낸 사시도이다.
도 9a 내지 9b는 광학부재에서의 광 추출의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10a는 도광부와 광원부의 배치의 일 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 10b는 도 10a에서의 발광 소자 패키지와 광학부재의 배치를 나타낸 단면도이다.
도 11은 도광부와 광원부 및 광학부재의 배치의 일 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 12a는 광원부와 광학부재의 배치의 일 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 12b는 도 12a의 광원부와 도광부의 배치의 일 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 13은 도 12b에서 발광 소자 패키지와 광학부재의 배치를 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그리고 어떤 층이 다른 층의 '상에' 형성된다(배치된다)는 것은, 두 층이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 층 사이에 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 어떤 층의 일면이 평평하게 도시되었지만, 반드시 평평할 것을 요구하지 않으며, 적층 공정에서 하부층의 표면 형상에 의해 상부층의 표면에 단차가 발생할 수도 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
일 실시예의 표시 장치(100)는 표시 패널(PNL), 백라이트 유닛(BLU), 탑 커버(TC) 및 바텀 커버(BC)를 포함할 수 있다. 여기서, 설명의 편의를 위해, 표시 장치(100)에서 영상이 제공되는 방향을 상부 방향으로, 상부 방향의 반대 방향을 하부 방향으로 하여 설명하나, 상부 방향이나 하부 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다.
표시 패널(PNL)은 영상을 표시하며, 백라이트 유닛(BLU)은 표시 패널로 광을 제공할 수 있다. 표시 장치(100)의 바텀 커버(BC)는 표시 패널(PNL)과 백라이트 유닛(BLU)을 수납하고, 탑 커버(TC)는 표시 패널을 수납한 바텀 커버와 결합하여 배치될 수 있다.
표시 패널(PNL)은 직사각 형상의 평면을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1의 도시에서 표시 패널(PNL)은 제1 방향(DR1)의 연장 방향을 갖는 장변과, 제2 방향(DR2)으로의 연장 방향을 갖는 단변을 갖는 직사각 형상일 수 있다.
표시 패널(PNL)은 영상이 표시되는 표시 영역(DA)과, 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 제공되며 표시 영역의 외곽에 배치되는 비표시 영역(NDA)을 가질 수 있다. 표시 패널(PNL)의 가장자리는 탑 커버(TC)에 의해 가려질 수 있다. 예를 들어, 표시 패널의 비표시 영역(NDA)은 탑 커버(TC)에 의하여 가려질 수 있다.
일 실시예의 표시 장치에 포함되는 표시 패널(PNL)은 액정표시 패널일 수 있고, 표시 패널(PNL)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 출력되는 광을 이용하여 영상을 표시할 수 있다. 하지만, 일 실시예의 표시 장치에 포함되는 표시 패널의 종류는 이에 한정하지 않으며, 표시 패널(PNL)은 나노 크리스탈(nano-crystal) 표시 패널, 전기영동 표시 패널 및 전기습윤 표시 패널과 같은 다른 종류의 표시 패널일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 액정 표시 패널을 예로서 설명한다. 표시 패널(PNL)은 베이스 기판(BS)과, 베이스 기판(BS)에 대향하여 배치되는 대향 기판(CS), 및 베이스 기판(BS)과 대향 기판(CS) 사이에 형성된 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 포함되는 표시 패널(PNL)의 베이스 기판(BS)은 다수의 화소 전극들(미도시) 및 화소 전극들과 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 다수의 박막 트랜지스터(미도시)들을 포함할 수 있다. 각 박막 트랜지스터는 대응하는 화소 전극 측으로 제공되는 구동 신호를 스위칭한다. 또한, 대향 기판(CS)은 화소 전극들과 함께 액정의 배열을 제어하는 전계를 형성하는 공통전극(미도시) 및 컬러필터(미도시)를 포함할 수 있다. 공통 전극은 다수의 화소 전극들과 함께 액정층(미도시)에 작용하는 전계를 형성하고, 컬러필터는 백라이트 유닛(BLU)으로부터 출력되는 광을 컬러광으로 필터링한다.
하지만, 실시예에서 베이스 기판(BS)과 대향 기판(CS)은 상술한 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시예에서는 대향 기판(CS)을 대신하여 베이스 기판(BS)이 컬러필터 및 공통 전극을 포함할 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(100)는 표시 패널(PNL)의 하부에 백라이트 유닛(BLU)을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(BLU)은 광원부(LU), 도광부(LGP), 반사부(RP) 및 광학 시트들(OPS)을 포함할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(BLU)은 표시 패널(PNL) 및 광학 시트들(OPS)을 지지하는 몰드 프레임(MF)을 더 포함할 수 있다
구체적으로, 백라이트 유닛(BLU)은 광을 생성하는 광원부(LU)와 광원부에서 출사된 광을 표시 패널(PNL)로 가이드 하는 도광부(LGP)를 포함할 수 있다.
한편, 도광부(LGP)는 표시 패널(PNL)과 마주보는 일면과 일면에 대향하는 타면을 포함하고, 반사부(RP)는 도광부(LGP)의 타면 측과 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 반사부(PR)는 도광부(LGP)와 바텀 커버(BC) 사이에 배치될 수 있다. 반사부(RP)는 반사부(RP) 측으로 입사된 빛을 도광부 측으로 다시 반사하여 표시 패널(PNL) 측으로 가이드 할 수 있도록 하여 표시 장치의 광 효율을 증가시킬 수 있다.
광학 시트들(OPS)은 광원부(LU)와 표시 패널(PNL) 사이에 배치될 수 있다. 광학 시트들(OPS)은 광원부(LU)로부터 나온 광을 제어하는 역할을 할 수 있다. 광학 시트들(OPS)은 확산 시트, 프리즘 시트 및 보호 시트 등을 포함할 수 있다.
몰드 프레임(MF)은 표시 패널(PNL) 하부에 배치된 광학 시트들(OPS)을 고정시키는 것일 수도 있다. 또한, 몰드 프레임(MF)은 표시 패널(PNL) 및 광학 시트들(OPS) 또는 그 이외의 구성요소, 예를 들어, 광원부(LU)의 일부를 고정하거나 지지하도록 하는 고정 부재, 예를 들어, 걸림턱(미도시)을 포함할 수 있다.
도 1의 실시예에서, 표시 패널(PNL)로 광을 가이드하는 도광부(LGP)는 출광면(LGP-a), 출광면과 마주하는 반사면(LGP-b) 및 출광면과 반사면을 연결하는 연결면(LGP-c)들을 포함할 수 있다.
출광면(LGP-a)은 표시 패널(PNL)과 마주보는 면에 해당할 수 있다. 또한, 도면에 도시되지는 않았으나 반사면(LGP-b)에는 도광부로 입사된 광이 표시 패널 측으로 출광될 수 있도록 하는 패턴들이 형성되어 있을 수 있다.
도광부의 연결면(LGP-c)은 도광부의 측면에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 도광부의 연결면(LGP-c)들 중 광원부(LU)와 마주하는 면이 도광부의 입광면(LGP-c1)이고, 광원부(LU)는 도광부의 입광면(LGP-c1)과 인접하여 배치될 수 있다.
일 실시예의 표시 장치에서 광원부(LU)에서 방출된 광이 도광부의 입광면(LGP-c1)으로 입사되고 이후 도광부로 입사된 광은 도광부의 출광면(LGP-a)을 통하여 표시 패널(PNL)측으로 전달될 수 있다.
표시 장치(100)에서 바텀 커버(BC)는 백라이트 유닛(BLU)의 하부에 배치될 수 있다. 바텀 커버(BC)는 상술한 표시 패널(PNL)과 백라이트 유닛(BLU)을 수납하는 것일 수 있다. 바텀 커버(BC)는 스테인레스스틸(SUS), 갈바늄(Galvalume), 알루미늄을 포함하는 금속 물질 또는 플라스틱 등으로 이루질 수 있다.
또한, 탑 커버(TC)는 표시 패널의 표시영역(DA)에 대응하여 개구된 형상을 가져 표시 패널(PNL)의 테두리를 커버하고, 표시영역(DA)은 외부로 노출되도록 할 수 있다.
도 2는 일 실시예의 표시 장치에서 도광부, 광원부 및 광원부 상에 배치되는 광학부재를 포함하는 백라이트 유닛(BLU)의 일부를 나타낸 사시도이다. 또한, 도 3은 도 2에 도시된 광원부(LU)의 측면을 나타낸 도면이다.
도 2의 도시를 참조하면, 광원부(LU)는 회로기판(PB) 및 회로기판 상에 실장된 복수 개의 발광 소자 패키지들(LD)을 포함할 수 있다. 도 2 내지 도 3을 참조하면, 복수의 발광 소자 패키지(LD)는 도광부의 입광면의 연장방향인 제 1방향(DR1)으로 나열되어 배치될 수 있다. 또한, 광원부의 발광 소자 패키지(LD)는 도광부의 입광면(LGP-c1)과 마주하고 배치될 수 있다.
광원부(LU)에서 회로기판(PB)은 실장된 복수 개의 발광 소자 패키지(LD)들 측으로 전원을 제공할 수 있다. 예를 들어, 회로기판(PB)은 실장된 복수 개의 발광 소자 패키지(LD)들 측으로 디밍(Dimming) 신호 및 구동 전압을 제공하는 것일 수 있다.
회로기판(PB)은 적어도 하나의 절연층(미도시)과 적어도 하나의 회로층(미도시)을 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 회로기판(PB)은 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board)일 수 있다.
광원부(LU)에 포함되는 복수 개의 발광 소자 패키지(LD)들은 서로 다른 파장의 광을 생성하는 제1 발광 소자 패키지(LD1)와 제2 발광 소자 패키지(LD2)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 발광 소자 패키지(LD2)는 제1 발광 소자 패키지(LD1)보다 장파장의 광을 생성하는 것일 수 있다.
예를 들어, 제1 발광 소자 패키지(LD1)는 청색광을 방출하는 것이고, 제2 발광 소자 패키지(LD2)는 마젠타색광을 생성하여 방출하는 것일 수 있다. 또한, 또 다른 일 실시예에서 제1 발광 소자 패키지(LD1)는 청색광을 방출하고, 제2 발광 소자 패키지(LD2)는 녹색광 또는 적색광 중 어느 하나를 방출하는 것일 수 있다.
하지만, 실시예는 이에 한정하지 않으며, 광원부의 제1 발광 소자 패키지는 청색광을 생성하여 방출하는 것이고, 제2 발광 소자 패키지는 녹색광을 방출하는 발광 소자 패키지와 적색광을 방출하는 발광 소자 패키지 모두를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 표시 장치는 양자점(Quantum dot) 시트(sheet)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 소자 패키지는 청색광을 방출하고, 제2 발광 소자 패키지는 적색광을 방출하는 경우 양자점 시트는 녹색광을 방출하는 것일 수 있다. 이때, 양자점 시트는 도광부 상에 배치될 수 있다.
하지만, 실시예는 이에 한정하지 않으며, 제1 및 제2 발광 소자 패키지와 양자점 시트의 조합은 최종적으로 표시 패널에 공급되는 광이 백색광이 되는 조합으로 다양하게 이루어질 수 있다.
제1 발광 소자 패키지(LD1)와 제2 발광 소자 패키지(LD2)는 회로기판 상에서 서로 교대로 배치될 수 있다. 하지만, 실시예는 이에 한정되지 않는다.
도 2를 참조하면, 제1 및 제2 발광 소자 패키지(LD1, LD2)들의 광 출사면들 각각은 상술한 도광부의 입광면(LGP-c1)과 마주보는 것일 수 있다.
예를 들어, 도 2의 광원부(LU)와 도광부(LGP)의 배치에서, 복수 개의 발광 소자 패키지들은 제2 방향(DR2)으로 광을 출사할 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지의 광 출사면은 발광 소자 패키지들이 실장되는 회로기판(PB)의 일면과 나란한 면일 수 있다. 즉, 복수 개의 발광 소자 패키지들은 패키지 상부 측으로 광을 방출하는 탑뷰(Top view) 타입일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치에서 광원부의 제1 및 제2 발광 소자 패키지 중 적어도 하나의 발광 소자 패키지 상에 광학부재가 배치될 수 있다. 도 2 내지 도 3에 도시를 참조하면, 일 실시예에서 상대적으로 장파장의 광을 생성하는 제2 발광 소자 패키지(LD2) 상에 광학부재(OL)가 배치될 수 있다.
일 실시예에 포함되는 발광 소자 패키지(LD)와 복수 개의 발광 소자 패키지 상에 선택적으로 배치되는 광학부재(OL)에 대하여는 이하의 도면에 도시된 일 실시예를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4 내지 도 6은 일 실시예의 표시 장치에 포함되는 발광 소자 패키지의 구성을 상세히 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예의 발광 소자 패키지(LD)에 대한 평면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절단한 단면도이다. 또한, 도 6은 발광 소자 패키지에 포함되는 발광 소자(110)의 일 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 발광 소자 패키지(LD)는 발광 소자(110), 한 쌍의 리드 프레임(120, 130) 및 바디부(160)를 포함할 수 있다.
발광 소자(110)는 제1 전극 및 제2 전극을 통하여 인가되는 구동전압에 응답하여 광을 발생한다. 발광 소자(110)는 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖고, 구동전압이 인가되면 전자와 정공이 이동하면서 재결합되어 광을 발생할 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 발광 소자 패키지에 포함되는 하나의 발광 소자를 예시적으로 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 발광 소자(110)는 기판(113)상에 순차적으로 적층된 n형 반도체층(114), 활성층(115), p형 반도체층(116)을 포함할 수 있다. 또한, p형 반도체층(116)에 연결된 p형 전극(111: 제1 전극), n형 반도체층(114)에 연결된 n형 전극(112: 제2 전극)을 포함할 수 있다.
기판(113)은 사파이어를 포함하는 투명한 물질로 구성되며, 사파이어 이외에도 징크 옥사이드(zinc oxide: ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide: SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(aluminium nitride: AlN) 등으로 구성될 수 있다.
n형 반도체층(114)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN 과 같이 n형 질화물 반도체층으로 구성될 수 있다. 또한, p형 반도체층(116)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN과 같이 p형 질화물 반도체층으로 구성될 수 있다. 또한, 활성층(115)은 다중 양자 우물(MQW) 구조의 InGaN/GaN층으로 구성될 수 있다.
p형 반도체층(116) 및 활성층(115)의 일부분을 메사 식각(mesa etching)으로 제거하면, n형 반도체층(114) 상면의 일부가 외부에 노출될 수 있다. 이때, 제1 전극(111)은 p형 반도체층(116) 상에 배치되고, 제2 전극(112)은 메사 식각을 통해 외부에 노출된 n형 반도체층(114)의 상에 배치될 수 있다.
제1 리드프레임(120)은 발광 소자(110)의 제1 전극(111)에 연결되고, 제2 리드프레임(130)은 발광 소자(110)의 제2 전극(112)에 연결될 수 있다. 외부에서 인가된 구동전압은 제1 리드프레임(120)을 통해 발광 소자(110)에 제공되고, 전압이 강하된 구동전압은 제2 리드프레임(130)을 통해 인출될 수 있다. 다시 말해, 발광 소자(110)는 제1 리드프레임(120)을 통해 제1 전압이 제1 전극(111)에 제공되고, 제2 리드프페임(130)을 통해 제1 전압보다 전위가 낮은 제2 전압이 제2 전극(112)을 통해 제공될 수 있다. 이때, 제1 전압과 제2 전압의 전위차는 강하된 구동전압의 레벨과 동일할 수 있다.
바디부(160)는 발광 소자(110)를 실장하고, 제1 리드프레임(120) 및 제2 리드프레임(130)을 고정할 수 있다. 바디부(160)는 고분자 수지 등의 물질로 구성될 수 있다.
바디부(160)는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 발광 소자(110)가 실장되는 실장면(162), 실장면(162)에 대향하는 바닥면(164), 및 바닥면(164)으로부터 절곡되어 연장된 외측면(166)을 포함할 수 있다.
또한, 바디부는 캐비티를 가질 수 있으며, 캐비티는 발광 소자를 둘러싸도록 배치되는 격벽부(160W)와 발광 소자(110)가 실장된 실장면(162)으로 이루어지는 공간일 수 있다. 즉, 바디부에 형성된 캐비티는 실장면과 실장면으로부터 절곡되어 연장된 내측면(168)이 형성하는 공간일 수 있다.
발광 소자(110)는 바디부의 캐비티 내에 배치될 수 있다. 발광 소자(110)는 접착부재(미도시)를 이용하여 바디부의 캐비티 내의 실장면(162)에 고정되어 배치될 수 있다. 이때, 접착부재(미도시)는 수지계 접착시트, 도전성 접착시트, 고분자 수지 접착체 또는 도전성 접착제 등이 사용될 수 있다.
캐비티 내에는 발광 소자를 감싸고 채워지는 몰딩부(150)가 배치될 수 있다. 몰딩부(150)는 발광 소자를 보호하는 역할을 할 수 있다. 또한, 몰딩부는 경우에 따라서 베이스 레진과 함께 형광체 물질을 포함할 수 있다. 베이스 레진은 에폭시 레진 또는 아크릴 레진 등이 사용될 수 있다.
형광체 물질은 적색 형광체, 황색 형광체 또는 녹색 형광체 등이 포함될 수 있으나, 실시예는 이에 한정하지 않고, 발광 소자에서 방출되는 광에 의하여 여기될 수 있는 형광체 물질들이 선택적으로 포함될 수 있다.
또한, 제1 리드프레임(120) 및 제2 리드프레임(130) 각각은 바디부(160)의 일 부분을 관통할 수 있다. 이때, 제1 리드프레임(120) 및 제2 리드프레임(130) 각각은 일단부가 실장면(162)에 노출되고, 일단부로부터 연장된 타단부가 바디부(160)로부터 돌출될 수 있다.
예를 들어 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 리드프레임(120) 및 제2 리드프레임(130) 각각이 격벽부(160W)를 관통하면, 각각의 일단부로부터 연장된 타단부는 외측면(166)으로부터 돌출될 수 있다.
이때, 제1 와이어(w1)에 의하여 제1 전극(111)과 실장면(162)에 노출된 제1 리드프레임(120)의 일단부가 연결되고, 제2 와이어(w2)에 의하여 제2 전극(112)과 제2 리드프레임(130)의 일단부와 연결될 수 있다. 한편, 상술한 연결방법은 하나의 예시에 불과하고, 도 6에 도시된 발광 소자의 구조를 변경하면, 다른 연결방법을 통해 리드프레임들(120, 130)과 전극들(111, 112)을 각각 연결할 수도 있다.
도 7a 내지 도 7c는 일 실시예에서 광학부재(OL)가 배치된 발광 소자 패키지(LD)의 사시도를 나타낸 도면이다. 광학부재(OL)는 복수 개의 막대형 렌즈들(OL-S)을 포함할 수 있다.
도 7a의 도시를 참조하면, 복수 개의 막대형 렌즈(OL-S)들은 발광 소자 패키지(LD)와 마주하는 렌즈 입광면(OL-a), 렌즈 입광면에 대향하는 렌즈 출광면(OL-b)을 포함할 수 있다.
막대형 렌즈들의 렌즈 출광면(OL-b)은 곡면 또는 경사면을 포함할 수 있으며, 렌즈 출광면(OL-b)은 복수 개의 박대형 렌즈들의 연장 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7b에서 렌즈 출광면(OL-b)은 제3 방향(DR)으로 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 도 7a 내지 7b의 실시예에서 각각의 막대형 렌즈(OL-S)들은 제1 방향(DR1)으로 나열되어 배치될 수 있다. 도 7a 내지 7b의 실시예에서는 막대형 렌즈(OL-S)들은 서로 이웃하여 배치될 수 있다.
도 7a를 참조하면, 복수 개의 막대형 렌즈(OL-S)들은 발광 소자 패키지의 상부 면에 배치될 수 있으며, 이와 비교하여 도 7b를 참조하면 복수 개의 막대형 렌즈(OL-S)들은 발광 소자 패키지의 상부면 뿐 아니라 측면을 감싸고 배치될 수 있다. 즉, 광학 부재는 발광 소자 패키지의 몰딩부, 바디부의 상부면 및 바디부의 측면을 감싸고 배치될 수 있다.
또한, 도 7c의 실시예에서, 발광 소자 패키지 상에 배치된 복수 개의 막대형 렌즈들은 도 7a 내지 도 7b의 실시예와 달리 제3 방향(DR3)으로 나열되어 배치될 수 있다.
도 7a 내지 7c에 도시된 실시예들의 광학부재와 광원부의 배치는 상술한 도 2의 실시예에서 선택적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 도광부의 입광면의 연장 방향으로 광을 분산시키거나 또는 집광하기 위하여서는 도 7a 내지 도 7b의 광학부재와 광원부의 배치가 사용될 수 있다. 즉, 광학부재의 막대형 렌즈들이 도광부의 입광면의 연장 방향인 제1 방향(DR1)으로 나열되도록 함으로써, 막대형 렌즈들의 형상에 의하여 발광 소자 패키지에서 방출된 광을 제1 방향으로 분산하거나 또는 집광할 수 있다.
또한, 발광 소자 패키지에서 방출된 광이 도광부의 입광면 상부 또는 하부가 아닌 도광부의 입광면에 대응하여 입사되도록 하기 위하여는 도 7c에 도시된 광학부재와 광원부의 배치를 포함하는 표시 장치가 더 바람직할 수 있다. 즉, 도 7c에 도시된 광학부재의 배치를 사용할 경우 입광면의 높이 방향 즉, 제3 방향(DR3)으로의 빛의 집광을 용이하게 할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c에서 복수 개의 막대형 렌즈(OL-S)들이 발광 소자 패키지(LD) 상에 배치된 실시예들을 도시하고 있으나, 실시예는 도시된 실시예에 한정하지 않으며 발광 소자 패키지 상에는 도시된 막대형 렌즈보다 더 많은 개수의 막대형 렌즈를 포함하는 광학부재가 배치될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 광학부재의 일 실시예들(OL-1, OL-2, OL-3)을 나타낸 도면이다. 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 광학부재는 일 방향으로의 길이가 타 방향으로의 길이보다 긴 막대형의 렌즈(OL-S)들을 복수 개 포함할 수 있다.
도 8a에 도시된 일 실시예의 광학부재(OL-1)에서 막대형 렌즈(OL-S)들 각각은 연장 방향에 수직하는 단면이 반원 또는 반타원 형태일 수 있다. 예를 들어, 도 8a의 실시예에서 막대형 렌즈(OL-S)의 단면은 폭이 d이고, 높이가 h인 반타원형일 수 있다.
도 8a의 실시예에서 막대형 렌즈의 폭(d)과 높이(h)의 비를 조절하여 광학부재의 광 특성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 폭(d)에 비하여 높이(h)가 상대적으로 높을 경우 광학부재는 광을 집광하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 이와 달리 폭(d)에 비하여 높이(h)가 상대적으로 낮을 경우 광학부재는 광을 확산하는 효과를 가질 수 있다.
한편, 도 8b에서는 광학부재(OL-2)는 복수 개의 막대형 렌즈(OL-S)들을 포함하고, 각각의 막대형 렌즈(OL-S)들은 베이스부(OL-Sb)와 베이스부 상에 배치되는 돌출부(OL-Sa)를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 도 8b의 실시예에서 복수 개의 막대형 렌즈의 돌출부(OL-Sa)들은 베이스부(OL-Sb) 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 8b의 실시예에서 베이스부(OL-Sb)와 돌출부(OL-Sa)를 포함하여 형성된 막대형 렌즈(OL-S)의 경우 집광 효과를 높일 수 있으며, 베이스부(OL-Sb)만으로 형성된 광학부재 부분은 상대적으로 광의 집광도가 낮아질 수 있다.
도 8c를 참조하면, 막대형 렌즈(OL-S)들의 절단면은 삼각형 형상일 수 있다. 삼각형 형상의 경우 프리즘 패턴과 유사하게 막대형 렌즈(OL-S)들은 광을 집광하는 효과를 가질 수 있다.
즉, 일 실시예에서 광원부의 발광 소자 패키지 상에 배치되는 광학부재는 절단면의 형상이 반원형, 반타원형 또는 삼각형인 막대형 렌즈를 복수 개 배치하여 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 진행 방향을 변화시킬 수 있다. 하지만, 실시예는 이에 한정하지 않으며, 광학부재의 절단면은 다각형, 렌즈 출광면의 일부에 곡면을 포함하는 형상 등이 될 수 있다.
광학부재의 막대형 렌즈들은 발광 소자 패키지 상에 직접 형성될 수 있다. 예를 들어, 막대형 렌즈들은 발광 소자 패키지 상에 직접 레진을 디스펜싱(dispensing)하여 형성될 수 있다. 이때, 사용되는 레진은 렌즈의 형상을 유지하기 위하여 칙소성(Thixotropic) 레진이 사용될 수 있다. 예를 들어, 레진의 점도는 50,000 cp 이상일 수 있다. 광학부재는 아크릴 수지 또는 에폭시 수지 레진 등을 이용하여 형성될 수 있다.
막대형 렌즈의 패턴은 디스펜싱에 의하여 형성될 경우 레진의 점도뿐 아니라, 레진을 디스펜싱하는 레진 공급장치의 압력이나 속도에 의하여 조절될 수 있다. 또한, 레진 디스펜싱에 사용되는 노즐(nozzle)의 형상 및 크기에 따라 막대형 렌즈의 패턴이 달라질 수 있다.
예를 들어, 막대형 렌즈의 절단면이 반원 또는 반타원형일 경우 발광 소자 패키지에 접하는 렌즈 입광면의 최대 폭(d)은 10㎛ 이상 200㎛ 이하일 수 있다. 예를 들어, 막대형 렌즈의 패턴에서 렌즈 입광면의 최대 폭(d)이 10㎛ 보다 작은 경우 노즐을 통해 직접 렌즈 패턴을 형성하는 것이 어려울 수 있다. 또한, 렌즈 입광면의 최대 폭(d)이 200㎛ 보다 큰 경우 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 지향각 조절 효과가 작을 수 있다.
막대형 렌즈의 패턴의 크기는 사용되는 발광 소자 패키지의 형상 및 크기에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 7a에 도시된 실시예에서 발광 소자 패키지는 제1 방향(DR1)으로 7mm이고, 제3 방향(DR3)으로 2mm의 크기를 가지는 직사각형의 평면을 가질 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지 상에는 절단면에서 최대폭 d가 50㎛인 막대형 렌즈가 제1 방향으로 140개가 나열되어 배치될 수 있다.
일 실시예에서 광학부재의 막대형 렌즈를 직접 발광 소자 패키지 상에 디스펜싱하여 형성함으로써, 별도의 광학부재를 제조하여 부착하는 경우에 야기될 수 있는 이물 유입 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 직접 디스펜싱하여 렌즈 패턴을 형성함으로써, 광학적 용도에 맞는 적절한 형상을 선택적으로 형성할 수 있는 장점을 가진다.
도 9a 내지 도 9b는 반타원형의 절단면을 갖는 도 8a의 광학부재의 막대형 렌즈에서의 광 출사 방향을 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 9a의 경우, 광학부재는 발광 소자 패키지로부터 막대형 렌즈의 렌즈 입광면(OL-a)로 입사되는 광(Rin) 보다 막대형 렌즈의 렌즈 출광면(OL-b)에서 출광되는 광(Rout)의 지향각이 작아지도록 조절할 수 있다.
예를 들어, 도 9a의 도시를 참조하면, 광학부재의 렌즈 입광면(OL-a)으로 입사되는 광(Rin)의 입사각이 a1이고, 렌즈 출광면(OL-b)에서 출사되는 광(Rout)의 출사각이 b1 일 때, a1<b1 일 수 있다. 한편, 도 9a와 같은 광 출사 방향은 막대형 렌즈의 절단면에서 렌즈 입광면에 평행한 방향으로의 최대폭이 d이고, 렌즈 입광면의 법선방향으로의 높이가 h일 때, h/d≥1 인 경우에 해당하는 것일 수 있다.
또한, 도 9b를 참조하면, 발광 소자 패키지로부터 막대형 렌즈로 입사된 광(Rin)이 막대형 렌즈를 통과하여 렌즈 출광면(OL-b)에서 출광될 때, 출광되는 광(Rout)의 지향각이 입사된 광((Rin)의 지향각 보다 커지도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 9b의 도시를 참조하면, 광학부재의 렌즈 입광면(OL-a)으로 입사되는 광(Rin)의 입사각이 a2이고, 렌즈 출광면(OL-b)에서 출사되는 광(Rout)의 출사각이 b2 일 때, a2 > b2일 수 있다. 이때, 막대형 렌즈의 절단면에서 렌즈 입광면에 평행한 방향으로의 최대폭이 d이고, 렌즈 입광면의 법선 방향으로의 높이가 h일 때, 도 9b의 경우 h/d<1 일 수 있다.
따라서, 일 실시예의 표시 장치에서 광원부에서 도광부로 전달되는 광의 지향각을 조절하기 위하여 광원부의 발광 소자 패키지 상에 광학부재가 배치될 수 있다. 이때, 광학부재의 막대형 렌즈의 형상에 따라 광원부의 발광 소자 패키지에서 방출되는 빛의 지향각이 조절될 수 있다.
도 10a는 일 실시예에서 도광부(LGP)와 광원부(LU) 및 광학부재(OL)의 배치를 나타낸 도면이고, 도 10b는 도 10a에서 광학부재(OL)가 배치된 제2 발광 소자 패키지(LD2)에서의 광 추출 경로를 나타낸 도면이다.
도 10a의 일 실시예에서 광원부(LU)는 도광부의 입광면(LGP-c1)과 마주하여 배치되며, 광원부는 회로기판(PB) 상에 서로 다른 파장의 광을 생성하여 방출하는 제1 발광 소자 패키지(LD1)와 제2 발광 소자 패키지(LD2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 발광 소자 패키지(LD2)는 제1 발광 소자 패키지(LD1)에 비하여 장파장의 광을 생성하는 것일 수 있다.
도 10a 내지 도 10b를 참조하면, 복수 개의 막대형 렌즈들을 포함하는 광학부재(OL)는 제2 발광 소자 패키지(LD2) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광학부재(OL)는 제2 발광 소자 패키지(LD2)의 몰딩부, 바디부의 상부면 및 바디부의 측면을 감싸고 발광 소자 패키지 상에 배치될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 발광 소자(110)에서 생성된 광은 몰딩부를 통과하여 광학부재의 렌즈 입광면(OL-a)에 입사(Rin)되고, 막대형 렌즈의 내부를 투과(Rt)하여 렌즈 출광면(OL-b)에서 출사(Rout)될 수 있다. 광학부재를 통과한 빛은 입사된 빛의 각도보다 발광 소자 패키지의 상부 방향으로 더 집광되어 출사될 수 있다.
도 10a 내지 도 10b에 도시된 실시예에서 제2 발광 소자 패키지(LD2)는 제1 발광 소자 패키지(LD1)와 비교하여 장파장의 빛을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 소자 패키지는 청색광을 생성하고, 제2 발광 소자 패키지는 마젠타색광을 생성하는 것일 수 있다. 이때, 광학부재는 마젠타색광을 생성하는 제2 발광 소자 패키지 상에 배치될 수 있다. 광학부재는 제2 발광 소자 패키지에서 방출되는 마젠타색광이 광학부재에 입사되는 각보다 더 큰 각도로 굴절되도록 하여, 도광부로 입사되는 광의 분산 각도를 줄일 수 있다. 즉, 광의 분산 각도를 줄여 광학부재를 통과하기 전의 발광 소자 패키지에서 출사된 광보다 집광된 광이 도광부로 입사되도록 할 수 있다.
따라서, 일 실시예의 표시 장치에 있어서, 상대적으로 광이 분산되어 출사되는 제2 발광 소자 패키지 상에만 선택적으로 광학부재를 배치할 수 있다. 제2 발광 소자 패키지 상에만 광학부재를 배치함으로써, 제1 발광 소자 패키지에서 출사된 빛과 광학부재를 통하여 출사되는 제2 발광 소자 패키지의 광이 서로 유사한 지향각도를 가지고 도광부에 입사되도록 할 수 있다. 따라서, 서로 다른 파장을 갖는 제1 발광 소자 패키지와 제2 발광 소자 패키지의 광이 유사한 지향각을 갖고 도광부에 입사됨으로써, 도광부를 통하여 표시 패널에 공급되는 광은 균일한 백색광으로 공급될 수 있다.
즉, 일 실시예의 표시 장치는 상대적으로 장파장의 광을 방출하는 제2 발광 소자 패키지 상에 광학부재를 배치하여 제2 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 지향각을 좁게할 수 있다. 이는 상대적으로 장파장의 빛을 방출하는 발광 소자 패키지의 경우, 굴절률이 다른 매질을 통과할 때 입사각과 굴절각이 단파장의 빛을 방출하는 발광 소자 패키지의 경우보다 작으므로, 장파장의 빛을 방출하는 발광 소자 패키지 상에만 광학부재를 배치함으로써 출사되는 광의 굴절각을 더 크게 변경할 수 있기 때문이다.
한편, 제2 발광 소자 패키지가 마젠타색광을 생성하는 것인 경우, 예를 들어 제2 발광 소자 패키지는 청색광을 발광하는 발광 소자와 청색광에 의하여 여기되는 적색 형광체를 몰딩부에 포함하도록 형성될 수 있다.
또 다른 실시예로 제1 발광 소자 패키지는 청색광을 방출하고, 제2 발광 소자 패키지는 적색광을 방출하는 것일 수 있다. 이 경우, 백라이트 유닛이 백색광을 표시 패널에 공급하기 위하여 녹색광을 방출하는 양자점 시트를 도광부 상에 더 배치할 수 있다.
도 11은 광학부재가 제1 및 제2 발광 소자 패키지 상에 배치된 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 11의 실시예에서는 제1 발광 소자 패키지(LD1)와 제2 발광 소자 패키지(LD2) 상에 각각 서로 다른 광학부재(OL)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 소자 패키지 상에는 제1 광학부재를 배치하고, 제2 발광 소자 패키지 상에는 제2 광학부재를 배치할 수 있다.
제2 발광 소자 패키지(LD2)가 제1 발광 소자 패키지(LD1)와 비교하여 상대적으로 장파장의 광을 방출하는 경우, 제2 발광 소자 패키지 상에 배치된 제2 광학부재는 광학부재로 입사된 광의 지향각을 좁혀주는 것일 수 있다. 또한, 제1 발광 소자 패키지 상에 배치된 제1 광학부재는 광학부재로 입사된 광의 지향각을 넓게 해주는 것일 수 있다.
따라서, 일 실시예에서는 발광 소자 패키지에서 방출되는 빛의 파장에 따라 광학부재를 선택적으로 배치함으로써 광학부재를 통과하여 도광부로 공급되는 광이 균일한 지향각을 가지도록 조정할 수 있다.
예를 들어, 도 11에 도시된 일 실시예에서 광학부재에 포함되는 복수 개의 막대형 렌즈의 렌즈 입광면의 최대폭을 d, 렌즈 입광면의 법선 방향으로의 최대 높이를 h라고 하면, 제1 발광 소자 패키지 상에는 h/d<1 인 막대형 렌즈들이 배치될 수 있다. 또한, 제2 발광 소자 패키지 상에는 h/d≥1 인 복수 개의 막대형 렌즈들이 배치될 수 있다.
도 11의 실시예에서, 제1 발광 소자 패키지(LD1)에서 생성된 광이 광학부재(OL)를 통과하여 도광부로 입사되는 광(R1)의 입사각과 제2 발광 소자 패키지(LD2)에서 생성된 광이 광학부재(OL)를 통과하여 도광부로 입사되는 광(R2)의 입사각은 동일할 수 있다.
즉, 상대적으로 단파장의 광을 방출하는 제1 발광 소자 패키지에는 광확산 기능을 할 수 있는 광학부재를 배치하고, 상대적으로 장파장의 광을 방출하는 제2 발광 소자 패키지에는 집광 기능을 할 수 있는 광학부재를 배치할 수 있다. 따라서, 이러한 선택적인 광학부재의 배치에 의하여 도광부에는 제1 발광 소자 패키지와 제2 발광 소자 패키지로부터 균일한 지향각의 광이 공급될 수 있다.
이하의 도 12a 내지 도 13 에서는 다른 실시예의 표시 장치에 대하여 설명한다. 이하의 일 실시예의 표시 장치에 대하여는 상술한 도 2 내지 도 11에서 설명한 표시 장치와 동일한 구성에 대하여는 다시 설명하지 않으며, 차이점을 위주로 설명한다.
다른 실시예의 표시 장치는 표시 패널, 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛은 도광부, 광원부 및 광학부재를 포함할 수 있다. 도광부는 출광면, 출광면과 마주하는 반사면 및 출광면과 반사면을 연결하는 연결면들을 포함할 수 있다.
광원부는 도광부의 입광면과 마주하고 배치될 수 있다. 광원부는 회로기판 및 회로기판의 중앙 영역에 배치되는 제3 발광 소자 패키지와 회로기판의 외곽 영역에 배치되는 제4 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다.
도 12a는 일 실시예의 표시 장치에 포함되는 광원부 및 광학부재를 나타낸 도면이다. 도 12b는 도 12a에 도시된 광원부와 도광부 및 광학부재의 배치를 나타낸 도면이다.
도 12a 내지 도 12b에 도시된 일 실시예에서, 광원부(LU)는 회로기판(PB)의 중앙 영역(PB-C)에서 제1 간격(P1)으로 배치되는 제3 발광 소자 패키지(LD3)와 회로기판의 외곽 영역(PB-E)에서 제2 간격(P2)으로 배치되는 제4 발광 소자 패키지(LD4)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 간격(P1)은 제2 간격(P2) 이상일 수 있다.
즉, 광원부에서 복수 개의 발광 소자 패키지(LD3, LD4)는 제1 방향(DR1)으로 나열되어 배치되며, 회로기판의 중앙 영역에서는 발광 소자 패키지 사이의 이격 간격이 회로기판의 외곽영역에서의 발광 소자 패키지 사이의 이격 간격보다 좁게 배치될 수 있다.
일 실시예에서 광학부재(OL)는 회로기판의 외곽 영역(PB-E)에 배치된 제4 발광 소자 패키지(LD4) 상에 배치될 수 있다. 회로기판의 중앙 영역(PB-C)에 배치되는 제3 발광 소자 패키지(LD3)와 회로기판의 외곽 영역(PB-E)에 배치되는 제 4 발광 소자 패키지(LD4)는 동일한 파장의 광을 방출하는 발광 소자 패키지일 수 있다. 예를 들어, 제3 및 제4 발광 소자 패키지는 백색광을 방출하는 발광 소자 패키지일 수 있다.
한편, 제3 및 제4 발광 소자 패키지는 도 4 내지 도 6에서 설명한 구조를 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 제3 및 제4 발광 소자 패키지는 캐비티를 갖는 바디부, 캐비티 내에 배치되는 발광 소자 및 캐비티를 채우고 배치되는 몰딩부를 포함할 수 있다.
발광 소자는 바디부의 실장면 즉, 캐비티의 바닥면에 고정되어 배치될 수 있다. 몰딩부는 발광 소자를 감싸고 캐비티를 채우며 배치될 수 있다.
일 실시예에서 발광 소자는 청색광을 방출할 수 있다. 또한, 몰딩부는 발광 소자에서 방출되는 청색광에 의하여 백색광을 방출하는 적어도 하나의 형광체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 몰딩부는 베이스 레진과 베이스 레진에 분산되어 포함되는 적어도 1종 이상의 형광체를 포함하여 구성될 수 있다. 형광체는 황색 형광체일 수 있고, 또는 적색 및 녹색 형광체가 혼합된 것일 수 있다.
도 12a 내지 도 12b의 일 실시예에서 광학부재는 제4 발광 소자 패키지 상에 배치되며, 광학부재의 상부면에 배치되거나 발광 소자 패키지의 상부면을 포함하고 측면을 감싸고 배치될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 광학부재는 복수 개의 막대형 렌즈들을 포함할 수 있다. 복수 개의 막대형 렌즈들은 도 7a 내지 도 7c에서 상술한 바와 같이 발광 소자 패키지 상에 배치될 수 있다. 또한, 광학부재는 도 8a 내지 도 8c에 도시된 실시예 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.
도 12b를 참조할 때, 제3 발광 소자 패키지에서 방출된 광 (R3)과 제4 발광 소자 패키지에서 방출된 광(R4)은 광원부와 마주하는 도광부의 입광면으로 입사될 수 있다. 이때, 제4 발광 소자 패키지에서 방출된 광은 광학부재(OL)를 통과하여 도광부로 입광되는 광일 수 있다.
예를 들어, 도 12b의 일 실시예에서 동일한 파장 영역의 광을 방출하는 제3 및 제4 발광 소자 패키지들(LD3, LD4) 중, 제4 발광 소자 패키지(LD4) 상에 광학부재(OL)를 더 배치하여 제4 발광 소자 패키지(LD4)에서 방출되는 광의 지향각을 광학부재를 포함하지 않는 제3 발광 소자 패키지(LD3)에서 방출되는 광의 지향각보다 크게 할 수 있다.
즉, 도 12b의 일 실시예에서, 제3 발광 소자 패키지(LD3)로부터 도광부(LGP)로 입사되는 광(R3-in)의 입사각이 a이고, 제4 발광 소자 패키지(LD4)로부터 도광부(LGP)로 입사되는 광(R4-in)의 입사각이 b일 때, a>b 일 수 있다.
따라서, 회로기판 상에서 상대적으로 이격 거리가 크게 이격되어 배치된 제4 발광 소자 패키지의 경우 광학부재를 더 포함함으로써 제4 발광 소자 패키지에서 생성되어 방출된 광을 확산시켜 지향각을 크게 할 수 있다.
즉, 이격 거리를 좁게 하여 회로기판의 중앙 영역에 배치한 제3 발광 소자 패키지에 비하여 광학부재를 포함하는 제4 발광 소자 패키지의 경우 넓은 영역으로 광을 공급할 수 있어, 상대적으로 표시 장치의 외곽 영역에 대응하는 광원부에서는 작은 개수의 발광 소자 패키지를 이용하여서도 넓은 영역의 도광부로 입광면으로 광을 공급할 수 있다.
이는, 표시 패널의 외곽 영역에 대응하여 광원부에서 외곽 영역에 중앙 영역보다 작은 개수의 발광 소자 패키지를 배치하는 경우에 있어서, 광학부재에 의하여 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 지향각을 크게 하여 상대적으로 이격되어 있는 발광 소자 패키지에 의하여 야기되는 핫스팟 현상을 줄이고, 균일하게 도광부로 광이 공급되도록 할 수 있다.
상술한 일 실시예의 표시 장치의 경우, 광원부에 포함되는 발광 소자 패키지 상에 선택적으로 광학부재를 배치하여 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다.
예를 들어, 광학부재의 막대형 렌즈의 형상을 변형하여 발광 소자 패키지에서 방출되는 광을 집광하거나 확산되도록 할 수 있다. 또한, 광원부에서 공급되는 광이 광원부와 마주하는 도광부의 입광면 내로 입사되도록 광원부의 발광 소자 패키지 상에 광학부재를 선택적으로 배치할 수 있다. 이때, 광학부재가 도광부의 입광부로 발광 소자 패키지에서 방출된 광이 입사될 수 있도록 조절하여 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 서로 다른 파장 영역의 광을 방출하는 발광 소자 패키지의 광을 고르게 도광부로 입광되도록 하여 도광부에서 혼색을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 도광부를 통하여 최종적으로 표시 패널로 공급되는 백색광의 균일도가 개선될 수 있다.
따라서, 막대형 렌즈를 포함하는 광학부재를 발광 소자 패키지 상에 배치함으로써, 광의 지향각을 조절할 수 있으며, 발광 소자 패키지에서 방출되는 광에 의한 핫스팟 현상을 개선할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 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.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100 : 표시 장치 PNL : 표시 패널
BLU : 백라이트 유닛 BC : 바텀 커버
LU : 광원부 LGP : 도광부
OL : 광학부재 OL-S : 막대형 렌즈

Claims (20)

  1. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛; 을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    출광면, 상기 출광면과 마주하는 반사면 및 상기 출광면과 상기 반사면을 연결하는 연결면들을 포함하는 도광부;
    회로기판, 상기 회로기판 상에 실장된 제1 발광 소자 패키지, 및 상기 회로 기판에 실장되며 상기 제1 발광 소자 패키지와 다른 파장의 광을 생성하는 제2 발광 소자 패키지를 포함하고, 상기 연결면들 중 입광면에 마주하는 광원부; 및
    상기 제1 발광 소자 패키지 및 상기 제2 발광 소자 패키지 중 적어도 어느 하나의 발광 소자 패키지 상에 배치되고, 복수 개의 막대형 렌즈들을 포함하는 광학부재; 를 포함하는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각은 상기 제1 발광 소자 패키지 및 상기 제2 발광 소자 패키지 중 상기 적어도 어느 하나의 발광 소자 패키지와 마주하는 렌즈 입광면; 및
    상기 렌즈 입광면에 대향하고, 곡면 또는 경사면을 포함하는 렌즈 출광면; 을 포함하고,
    상기 렌즈 출광면은 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향으로 연장된 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각의 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향에 수직하는 단면은 반원, 반타원 또는 삼각형 중 어느 하나의 형상인 표시 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 발광 소자 패키지는 상기 제1 발광 소자 패키지보다 장파장의 광을 생성하는 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 광학부재는 상기 제2 발광 소자 패키지 상에 배치되고,
    상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향에 수직하는 상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각의 단면은 상기 렌즈 입광면에 평행한 방향으로 최대폭 d와, 상기 렌즈 입광면의 법선방향으로 최대 높이 h를 가지며,
    h/d ≥ 1인 표시 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 광학부재는 상기 제1 발광 소자 패키지 상에 배치되고,
    상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향에 수직하는 상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각의 단면은 상기 렌즈 입광면에 평행한 방향으로 최대폭 d와, 상기 렌즈 입광면의 법선방향으로 최대 높이 h를 가지며,
    h/d < 1인 표시 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 광학부재는
    상기 제1 발광 소자 패키지 상에 배치된 제1 광학부재; 및
    상기 제2 발광 소자 패키지 상에 배치된 제2 광학부재; 를 포함하고,
    상기 광학부재는
    상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향에 수직하는 상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각의 단면이 상기 렌즈 입광면에 평행한 방향으로 최대폭 d와, 상기 렌즈 입광면의 법선방향으로 최대 높이 h를 가지며,
    상기 제1 광학부재는 상기 최대폭 d에 대한 상기 최대 높이 h의 비율 h/d < 1이고,
    상기 제2 광학부재는 상기 최대폭 d에 대한 상기 최대 높이 h의 비율 h/d ≥ 1인 표시 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자 패키지와 상기 제2 발광 소자 패키지는 상기 회로기판 상에서 교대로 배치되는 표시 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자 패키지는 청색광을 생성하고,
    상기 제2 발광 소자 패키지는 마젠타색광을 생성하는 표시 장치.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자 패키지는 청색광을 생성하고,
    상기 제2 발광 소자 패키지는 녹색광 또는 적색광을 생성하는 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 발광소자 패키지 및 상기 제2 발광 소자 패키지 각각은
    캐비티를 갖는 바디부;
    상기 캐비티 내에 배치되는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자를 감싸고 상기 캐비티에 충전된 몰딩부; 를 포함하는 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 광학부재는 상기 몰딩부, 상기 바디부의 상부면 및 상기 바디부의 측면 상에 배치된 표시 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 막대형 렌즈들은 서로 이웃하여 배치된 표시 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 막대형 렌즈들은 서로 이격되어 배치되고,
    상기 막대형 렌즈들 각각은 베이스부 및 상기 베이스부 상에 배치된 돌출부를 포함하는 표시 장치.
  15. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛; 을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    출광면, 상기 출광면과 마주하는 반사면 및 상기 출광면과 상기 반사면을 연결하는 연결면들을 포함하는 도광부;
    회로기판, 상기 회로기판의 중앙 영역에서 제1 간격으로 배치된 제3 발광 소자 패키지들 및 상기 회로기판의 외곽 영역에 제2 간격으로 배치된 제4 발광 소자 패키지들을 포함하고, 상기 연결면들 중 입광면에 마주하는 광원부; 및
    상기 제3 발광 소자 패키지들 및 상기 제4 발광 소자 패키지들 중 어느 하나의 발광 소자 패키지들 상에 배치되고, 각각이 복수 개의 막대형 렌즈들을 포함하는 광학부재들; 을 포함하는 표시 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제1 간격은 상기 제2 간격 이하인 표시 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각은,
    상기 어느 하나의 발광 소자 패키지들 중 대응하는 발광 소자 패키지에 마주하는 렌즈 입광면; 및
    상기 렌즈 입광면에 대향하고, 곡면 또는 경사면을 포함하는 렌즈 출광면; 을 포함하고,
    상기 렌즈 출광면은 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향으로 연장된 표시 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 복수 개의 막대형 렌즈들 각각은 상기 복수 개의 막대형 렌즈들의 연장 방향에 수직하는 단면이 반원, 반타원 또는 삼각형 중 어느 하나의 형상인 표시 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 광학부재들은 상기 제4 발광 소자 패키지들 상에 각각 배치되고,
    상기 복수 개의 막대형 렌즈의 상기 단면은 상기 렌즈 입광면에 평행한 방향으로 최대폭 d와, 상기 렌즈 입광면의 법선방향으로 최대높이 h를 가지며,
    h/d < 1인 표시 장치.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 제3 발광소자 패키지들 및 상기 제4 발광 소자 패키지들 각각은,
    캐비티를 갖는 바디부;
    상기 캐비티 내에 배치되는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자를 감싸고 상기 캐비티를 충전하는 몰딩부; 를 포함하며,
    상기 발광 소자는 청색광을 방출하고,
    상기 몰딩부는 상기 청색광에 의하여 여기 되어 백색광을 방출하는 적어도 하나의 형광체를 포함하는 표시 장치.
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