WO2022145575A1 - 디스플레이 장치 및 그 광원 장치 - Google Patents

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WO2022145575A1
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light
pitch
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optical distance
light emitting
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박천순
김성열
이계훈
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삼성전자주식회사
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    • G02F2201/346—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 reflector distributed (Bragg) reflector

Definitions

  • the present invention relates to a display device and a light source device thereof, and more particularly, to a display device having an improved optical structure and a light source device thereof.
  • a display device is a type of output device that converts acquired or stored electrical information into visual information and displays it to a user, and is used in various fields such as homes and businesses.
  • a display device As a display device, a monitor device connected to a personal computer or a server computer, etc., a portable computer device, a navigation terminal device, a general television device, an Internet Protocol television (IPTV) device, a smart phone, a tablet PC, A personal digital assistant (PDA), a portable terminal device such as a cellular phone, various display devices used to reproduce images such as advertisements or movies in an industrial field, or various other audio/video systems etc.
  • IPTV Internet Protocol television
  • PDA personal digital assistant
  • the display device includes a light source module to convert electrical information into visual information, and the light source module includes a plurality of light sources for independently emitting light.
  • Each of the plurality of light sources includes, for example, a Light Emitting Diode (LED) or an Organic Light Emitting Diode (OLED).
  • LED Light Emitting Diode
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • a light emitting diode or an organic light emitting diode may be mounted on a circuit board or substrate.
  • One aspect of the present invention provides a display device capable of reducing cost.
  • Another aspect of the present invention provides a display device capable of reducing the thickness.
  • a light source device includes a diffusion plate and a light source module disposed behind the diffusion plate, wherein the light source module includes a substrate, a plurality of light emitting diodes mounted on the substrate, and a front surface of the plurality of light emitting diodes a plurality of reflective layers respectively provided on a front surface, a distance between the centers of each of the plurality of light emitting diodes is referred to as a pitch, and a distance between the diffusion plate and the substrate is an optical distance , the pitch and the optical distance satisfy the following relational expression.
  • the light source module may include a plurality of optical domes respectively covering the plurality of light emitting diodes.
  • the plurality of reflective layers may be configured such that main optical emitted from each of the plurality of light emitting diodes has an angle of 50° or more and 65° or less with respect to the front-rear direction.
  • the reflective layer may be provided as a distributed Bragg reflector (DBR).
  • DBR distributed Bragg reflector
  • the pitch may be provided in a range of 8 mm or more and 13 mm or less.
  • the optical distance may be provided to be 1.5 mm or more and 4.5 mm or less.
  • the plurality of light emitting diodes are arranged in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction, and the pitch is set to a first interval in the first direction greater than a second interval in the second direction can be
  • the first interval along the first direction and the second interval along the second direction may satisfy the following relational expression.
  • the pitch and the optical distance may satisfy the following relational expression.
  • the pitch and the optical distance may satisfy the following relational expression.
  • the pitch and the optical distance may satisfy the following relational expression.
  • the plurality of optical domes may be made of silicone or epoxy resin.
  • the light emitting diode may be configured to emit blue light.
  • a display device in another aspect, includes a light source device for outputting light, and a liquid crystal panel for blocking or passing the light, wherein the light source device includes a diffusion plate and a light source module disposed behind the diffusion plate including, wherein the light source module includes a substrate, a plurality of light emitting diodes mounted on the substrate and arranged in a first direction and a second direction different from the first direction, and a plurality of light emitting diodes respectively covering the plurality of light emitting diodes.
  • an optical dome wherein a distance between the centers of each of the plurality of light emitting diodes is referred to as a pitch, and a distance between the diffusion plate and the substrate is referred to as an optical distance, the pitch and the optical The distance satisfies the following relation.
  • the light source module may include a plurality of reflective layers respectively provided on a front surface of the plurality of light emitting diodes.
  • the plurality of reflective layers may be configured such that main optical emitted from each of the plurality of light emitting diodes has an angle of 50° or more and 65° or less with respect to the front-rear direction.
  • the pitch is set to a first interval along the first direction that is greater than a second interval along the second direction, and the first interval along the first direction and the second interval along the second direction are expressed by the following relation can be satisfied with
  • the pitch and the optical distance may satisfy the following relational expression.
  • the pitch and the optical distance may satisfy the following relational expression.
  • the pitch and the optical distance may satisfy the following relational expression.
  • the display device can reduce the number of light sources, thereby reducing the cost.
  • the thickness can be reduced.
  • FIG. 1 illustrates an appearance of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded view of the display device shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view of a liquid crystal panel of the display device shown in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is an exploded view of the light source device shown in FIG. 2 .
  • FIG. 5 illustrates a combination of a light source module and a reflective sheet included in the light source device shown in FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a perspective view of a light source included in the light source device shown in FIG. 4 .
  • FIG. 7 is an exploded view of the light source shown in FIG. 6 .
  • FIG. 8 shows a cross-section taken along line A-A' shown in FIG. 6 .
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a path of light emitted from the light emitting diode shown in FIG. 8 .
  • FIG. 10 is a view illustrating a front surface of the light source module shown in FIG. 4 .
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between the light source module and the diffusion plate shown in FIG. 4 .
  • a part when a part is "connected" to another part, it includes not only a direct connection but also an indirect connection, and the indirect connection includes connection through a wireless communication network. do.
  • the identification code is used for convenience of description, and the identification code does not describe the order of each step, and each step may be performed differently from the specified order unless a specific order is clearly stated in the context. have.
  • FIG. 1 illustrates an appearance of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • the display device 10 is a device capable of processing an image signal received from the outside and visually displaying the processed image.
  • the display device 10 is a television (Television, TV)
  • the present invention is not limited thereto.
  • the display device 10 may be implemented in various forms, such as a monitor, a portable multimedia device, a portable communication device, etc., and the display device 10 is not limited as long as it is a device that visually displays an image. .
  • the display device 10 may be a large format display (LFD) installed outdoors, such as on the roof of a building or at a bus stop.
  • LFD large format display
  • the outdoors is not necessarily limited to the outdoors, and the display device 10 according to an embodiment may be installed in any place where a large number of people can enter, even if it is indoors, such as a subway station, a shopping mall, a movie theater, a company, or a store.
  • the display apparatus 10 may receive content data including video data and audio data from various content sources, and output video and audio corresponding to the video data and audio data.
  • the display apparatus 10 may receive content data through a broadcast reception antenna or a wired cable, receive content data from a content reproduction device, or receive content data from a content providing server of a content provider.
  • the display device 10 includes a main body 11 , a screen 12 for displaying an image I, and a support 19 provided under the main body 11 to support the main body 11 .
  • the main body 11 forms the exterior of the display apparatus 10 , and parts for the display apparatus 10 to display the image I or perform various functions may be provided inside the main body 11 .
  • the body 11 shown in FIG. 1 has a flat plate shape, but the shape of the body 11 is not limited to that shown in FIG. 1 .
  • the body 11 may have a curved plate shape.
  • the screen 12 is formed on the front surface of the main body 11, and can display the image (I).
  • the screen 12 may display a still image or a moving image.
  • the screen 12 may display a 2D flat image or a 3D stereoscopic image using the parallax of the user's eyes.
  • a plurality of pixels P are formed on the screen 12 , and an image I displayed on the screen 12 may be formed by light emitted from each of the plurality of pixels P.
  • the image I may be formed on the screen 12 by combining the light emitted by the plurality of pixels P like a mosaic.
  • Each of the plurality of pixels P may emit light of various brightnesses and of various colors.
  • each of the plurality of pixels P includes a self-emitting panel (eg, a light emitting diode panel) capable of emitting light directly, or a non-emitting panel capable of passing or blocking light emitted by a light source device or the like. (eg, a liquid crystal panel).
  • each of the plurality of pixels P may include sub-pixels P R , P G , and P B .
  • the sub-pixels P R , P G , P B are a red sub-pixel P R capable of emitting red light, a green sub-pixel P G capable of emitting green light, and a blue light emitting device. It may include a capable blue sub-pixel P B .
  • red light may refer to light having a wavelength of approximately 620 nm (nanometer, billionths of a meter) to 750 nm
  • green light may refer to light having a wavelength of approximately 495 nm to 570 nm
  • blue light may be It can represent light with a wavelength of approximately 450 nm to 495 nm.
  • FIG. 2 is an exploded view of the display device shown in FIG. 1 .
  • various components for generating the image I on the screen S may be provided inside the body 11 .
  • the main body 11 includes a light source device 100 that is a surface light source, a liquid crystal panel 20 that blocks or passes light emitted from the light source device 100 , and the light source device 100 . and a control assembly 50 for controlling the operation of the liquid crystal panel 20 , and a power supply assembly 60 for supplying power to the light source device 100 and the liquid crystal panel 20 .
  • the main body 11 includes a bezel 13 for supporting and fixing the liquid crystal panel 20 , the light source device 100 , the control assembly 50 , and the power assembly 60 , the frame middle mold 14 , and the bottom chassis. (15) and a rear cover (16).
  • the light source device 100 may include a point light source emitting monochromatic light or white light, and may refract, reflect, and scatter light to convert light emitted from the point light source into uniform surface light.
  • the light source device 100 includes a plurality of light sources emitting monochromatic light or white light, a diffusion plate for diffusing light incident from the plurality of light sources, and a plurality of light sources and reflecting light emitted from the rear surface of the diffusion plate. It may include a reflective sheet and an optical sheet for refracting and scattering light emitted from the front surface of the diffusion plate.
  • the light source device 100 may emit uniform surface light toward the front by refracting, reflecting, and scattering light emitted from the light source.
  • the configuration of the light source device 100 will be described in more detail below.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view of a liquid crystal panel of the display device shown in FIG. 2 .
  • the liquid crystal panel 20 is provided in front of the light source device 100 and blocks or passes light emitted from the light source device 100 to form the image I.
  • the front surface of the liquid crystal panel 20 forms the screen 12 of the display device 10 described above, and the liquid crystal panel 20 may form a plurality of pixels P.
  • the plurality of pixels P can each independently block or pass the light of the light source device 100 , and the light passed by the plurality of pixels P is transmitted to the screen 12 .
  • the displayed image I may be formed.
  • the liquid crystal panel 20 includes a first polarizing film 21 , a first transparent substrate 22 , a pixel electrode 23 , a thin film transistor 24 , and a liquid crystal layer 25 . , a common electrode 26 , a color filter 27 , a second transparent substrate 28 , and a second polarizing film 29 .
  • the first transparent substrate 22 and the second transparent substrate 28 may fixedly support the pixel electrode 23 , the thin film transistor 24 , the liquid crystal layer 25 , the common electrode 26 , and the color filter 27 . have.
  • the first and second transparent substrates 22 and 28 may be made of tempered glass or transparent resin.
  • a first polarizing film 21 and a second polarizing film 29 are provided outside the first and second transparent substrates 22 and 28 .
  • the first polarizing film 21 and the second polarizing film 29 may pass a specific light and block other light, respectively.
  • the first polarizing film 21 transmits light having a magnetic field oscillating in the first direction and blocks other light.
  • the second polarizing film 29 transmits light having a magnetic field oscillating in the second direction and blocks other light.
  • the first direction and the second direction may be orthogonal to each other. Accordingly, the polarization direction of the light passing through the first polarizing film 21 and the vibration direction of the light passing through the second polarizing film 29 are orthogonal to each other. As a result, in general, light cannot pass through the first polarizing film 21 and the second polarizing film 29 at the same time.
  • a color filter 27 may be provided inside the second transparent substrate 28 .
  • the color filter 27 may include, for example, a red filter 27R for passing red light, a green filter 27G for passing green light, and a blue filter 27G for passing blue light.
  • the filter 27R, the green filter 27G, and the blue filter 27B may be arranged side by side.
  • the region in which the color filter 27 is formed corresponds to the pixel P described above.
  • the area in which the red filter 27R is formed corresponds to the red sub-pixel P R
  • the area in which the green filter 27G is formed corresponds to the green sub-pixel P G
  • the area in which the blue filter 27B is formed corresponds to the blue color. It corresponds to the sub-pixel P B .
  • a pixel electrode 23 may be provided inside the first transparent substrate 22 , and a common electrode 26 may be provided inside the second transparent substrate 28 .
  • the pixel electrode 23 and the common electrode 26 are made of a metal material that conducts electricity, and can generate an electric field for changing the arrangement of the liquid crystal molecules 25a constituting the liquid crystal layer 25 to be described below. have.
  • the pixel electrode 23 and the common electrode 26 are made of a transparent material, and can pass light incident from the outside.
  • the pixel electrode 23 and the common electrode 26 are indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), silver nanowire (Ag nano wire), carbon nanotube ( It may be composed of carbon nano tube: CNT), graphene, or PEDOT (3,4-ethylenedioxythiophene).
  • a thin film transistor (TFT) 24 is provided inside the second transparent substrate 22 .
  • the thin film transistor 24 may pass or block a current flowing through the pixel electrode 23 .
  • an electric field may be formed or removed between the pixel electrode 23 and the common electrode 26 according to the turn-on (closed) or turn-off (open) of the thin film transistor 24 .
  • the thin film transistor 24 may be made of poly-silicon, and may be formed by a semiconductor process such as lithography, deposition, or ion implantation.
  • a liquid crystal layer 25 is formed between the pixel electrode 23 and the common electrode 26 , and the liquid crystal layer 25 is filled with liquid crystal molecules 25a.
  • Liquid crystal represents an intermediate state between a solid (crystal) and a liquid.
  • Most of the liquid crystal materials are organic compounds, and their molecular shape is in the shape of a long and thin rod, and the arrangement of molecules is the same as an irregular state in one direction, but it may have a regular crystal form in another direction.
  • the liquid crystal has both the fluidity of a liquid and the optical anisotropy of a crystal (solid).
  • the liquid crystal exhibits optical properties according to the change of the electric field.
  • the direction of the arrangement of molecules constituting the liquid crystal may change according to a change in an electric field.
  • the liquid crystal molecules 25a of the liquid crystal layer 25 are arranged according to the direction of the electric field, and when the electric field is not generated in the liquid crystal layer 25, the liquid crystal molecules 25a are irregularly arranged. or may be disposed along an alignment layer (not shown).
  • the optical properties of the liquid crystal layer 25 may vary depending on the presence or absence of an electric field passing through the liquid crystal layer 25 .
  • a cable 20a for transmitting image data to the liquid crystal panel 20 and a display driver integrated circuit (DDI) for processing digital image data and outputting an analog image signal ( 30) (hereinafter referred to as 'driver IC') is provided.
  • DPI display driver integrated circuit
  • the cable 20a may electrically connect the control assembly 50/power assembly 60 and the driver IC 30 , and also electrically connect the driver IC 30 and the liquid crystal panel 20 .
  • the cable 20a may include a flexible flat cable or a film cable that can be bent.
  • the driver IC 30 receives image data and power from the control assembly 50/power assembly 60 through the cable 20a, and supplies the image data and driving current to the liquid crystal panel 20 through the cable 20a. can be transmitted
  • the cable 20a and the driver IC 30 may be integrally implemented as a film cable, a chip on film (COF), a tape carrier package (TCP), or the like.
  • the driver IC 30 may be disposed on the cable 20b.
  • the present invention is not limited thereto, and the driver IC 30 may be disposed on the liquid crystal panel 20 .
  • the control assembly 50 may include a control circuit for controlling operations of the liquid crystal panel 20 and the light source device 100 .
  • the control circuit may process image data received from an external content source, transmit image data to the liquid crystal panel 20 , and transmit dimming data to the light source device 100 .
  • the power assembly 60 supplies power to the liquid crystal panel 20 and the light source device 100 so that the light source device 100 outputs surface light and the liquid crystal panel 20 blocks or passes the light from the light source device 100 .
  • the control assembly 50 and the power assembly 60 may be implemented as a printed circuit board and various circuits mounted on the printed circuit board.
  • the power circuit may include a capacitor, a coil, a resistor, a processor, and the like, and a power circuit board on which these are mounted.
  • the control circuit may include a memory, a processor, and a control circuit board on which they are mounted.
  • the light source device 100 will be described.
  • FIG. 4 is an exploded view of the light source device shown in FIG. 2 .
  • FIG. 5 illustrates a combination of a light source module and a reflective sheet included in the light source device shown in FIG. 4 .
  • the light source device 100 includes a light source module 110 for generating light, a reflective sheet 120 for reflecting light, a diffuser plate 130 for uniformly diffusing light, and optics for improving the luminance of emitted light. sheet 140 .
  • the light source module 110 may include a plurality of light sources 111 emitting light and a substrate 112 supporting/fixing the plurality of light sources 111 .
  • the plurality of light sources 111 may be arranged in a predetermined pattern so that light is emitted with uniform luminance.
  • the plurality of light sources 111 may be arranged such that a distance between one light source and light sources adjacent thereto is the same.
  • the plurality of light sources 111 may be arranged in alignment with rows and columns. Thereby, a plurality of light sources may be arranged such that a substantially square is formed by four adjacent light sources. Also, any one light source may be disposed adjacent to four light sources, and a distance between one light source and four adjacent light sources may be approximately the same.
  • a plurality of light sources may be arranged in a plurality of rows, and a light source belonging to each row may be arranged at the center of two light sources belonging to an adjacent row.
  • the plurality of light sources may be arranged such that an approximately equilateral triangle is formed by the three adjacent light sources.
  • one light source is disposed adjacent to the six light sources, and the distance between the one light source and the six light sources adjacent thereto may be approximately the same.
  • the pattern in which the plurality of light sources 111 are disposed is not limited to the pattern described above, and the plurality of light sources 111 may be disposed in various patterns so that light is emitted with uniform luminance.
  • the light source 111 can emit monochromatic light (light of a specific wavelength, for example, blue light) or white light (for example, a mixture of red light, green light, and blue light) in various directions when power is supplied. element can be employed.
  • the light source 111 may include a light emitting diode (LED).
  • the substrate 112 may fix the plurality of light sources 111 so that the positions of the light sources 111 are not changed. In addition, the substrate 112 may supply power for the light source 111 to emit light to each light source 111 .
  • the substrate 112 is made of a synthetic resin or tempered glass or a printed circuit board (PCB) in which a conductive power supply line for fixing the plurality of light sources 111 and supplying power to the light source 111 is formed.
  • PCB printed circuit board
  • the reflective sheet 120 may reflect the light emitted from the plurality of light sources 111 forward or in a direction close to the front.
  • a plurality of through holes 120a are formed in the reflective sheet 120 at positions corresponding to each of the plurality of light sources 111 of the light source module 110 .
  • the light source 111 of the light source module 110 may pass through the through hole 120a and protrude in front of the reflective sheet 120 .
  • the plurality of light sources 111 of the light source module 110 includes a plurality of light sources 111 formed on the reflective sheet 120 . It is inserted into the through hole 120a.
  • the substrate 112 of the light source module 110 is located behind the reflective sheet 120 , but the plurality of light sources 111 of the light source module 110 is a reflective sheet ( 120) may be located in front.
  • the plurality of light sources 111 may emit light from the front of the reflective sheet 120 .
  • the plurality of light sources 111 may emit light in various directions in front of the reflective sheet 120 . Light may be emitted from the light source 111 toward the diffusion plate 130 as well as emitted from the light source 111 toward the reflective sheet 120 , and the reflective sheet 120 is emitted toward the reflective sheet 120 . The light may be reflected toward the diffusion plate 130 .
  • Light emitted from the light source 111 passes through various objects such as the diffusion plate 130 and the optical sheet 140 .
  • various objects such as the diffusion plate 130 and the optical sheet 140 .
  • the reflective sheet 120 may reflect light reflected by the diffusion plate 130 and the optical sheet 140 .
  • the diffusion plate 130 may be provided in front of the light source module 110 and the reflective sheet 120 , and may evenly distribute the light emitted from the light source 111 of the light source module 110 .
  • the plurality of light sources 111 are located in various places on the rear surface of the light source device 100 . Although the plurality of light sources 111 are disposed at equal intervals on the rear surface of the light source device 100 , non-uniformity in luminance may occur depending on the positions of the plurality of light sources 111 .
  • the diffusion plate 130 may diffuse the light emitted from the plurality of light sources 111 in the diffusion plate 130 in order to remove non-uniformity in luminance due to the plurality of light sources 111 . In other words, the diffusion plate 130 may uniformly emit the non-uniform light of the plurality of light sources 111 to the front.
  • the optical sheet 140 may include various sheets for improving luminance and uniformity of luminance.
  • the optical sheet 140 may include a diffusion sheet 141 , a first prism sheet 142 , a second prism sheet 143 , a reflective polarizing sheet 144 , and the like.
  • the diffusion sheet 141 diffuses light for uniformity of luminance.
  • the light emitted from the light source 111 may be diffused by the diffusion plate 130 and may be diffused again by the diffusion sheet 141 included in the optical sheet 140 .
  • the first and second prism sheets 142 and 143 may increase luminance by focusing the light diffused by the diffusion sheet 141 .
  • the first and second prism sheets 142 and 143 include a prism pattern having a triangular prism shape, and a plurality of the prism patterns are arranged adjacently to form a plurality of bands.
  • the reflective polarizing sheet 144 is a type of polarizing film and may transmit some of the incident light to improve luminance and reflect the other portion. For example, polarized light in the same direction as the predetermined polarization direction of the reflective polarizing sheet 144 may be transmitted, and polarized light in a direction different from the polarization direction of the reflective polarizing sheet 144 may be reflected. In addition, the light reflected by the reflective polarizing sheet 144 is recycled inside the light source device 100 , and the luminance of the display device 10 may be improved by such light recycling.
  • the optical sheet 140 is not limited to the sheet or film shown in FIG. 4 , and may include more various sheets or films, such as a protective sheet.
  • FIG. 6 is a perspective view of a light source included in the light source device shown in FIG. 4 .
  • FIG. 7 is an exploded view of the light source shown in FIG. 6 .
  • FIG. 8 shows a cross-section taken along line A-A' shown in FIG. 6 .
  • the light source 111 of the light source device 100 will be described with reference to FIGS. 6 to 8 .
  • the light source module 110 includes a plurality of light sources 111 .
  • the plurality of light sources 111 may pass through the through hole 120a at the rear of the reflective sheet 120 to protrude forward of the reflective sheet 120 . Accordingly, as shown in FIGS. 6 and 7 , a portion of the light source 111 and the substrate 112 may be exposed toward the front of the reflective sheet 120 through the through hole 120a.
  • the light source 111 may include an electrical/mechanical structure positioned in a region defined by the through hole 120a of the reflective sheet 120 .
  • Each of the plurality of light sources 111 may include a light emitting diode 210 , an optical dome 220 , and a reflective layer 260 .
  • the light emitting diode 210 may include a P-type semiconductor and an N-type semiconductor for emitting light by recombination of holes and electrons.
  • the light emitting diode 210 is provided with a pair of electrodes 210a for supplying holes and electrons to the P-type semiconductor and the N-type semiconductor, respectively.
  • the light emitting diode 210 may convert electrical energy into light energy.
  • the light emitting diode 210 may emit light having a maximum intensity at a predetermined wavelength to which power is supplied.
  • the light emitting diode 210 may emit blue light having a peak value at a wavelength representing blue (eg, a wavelength between 430 nm and 495 nm).
  • the light emitting diode 210 may be directly attached to the substrate 112 in a chip on board (COB) method.
  • the light source 111 may include a light emitting diode 210 to which a light emitting diode chip or a light emitting diode die is directly attached to the substrate 112 without separate packaging.
  • the light source module 110 in which a flip-chip type light emitting diode 210 is attached to the substrate 112 in a chip-on-board method may be manufactured.
  • a power supply line 230 and a power supply pad 240 are provided on the substrate 112 to supply power to the flip-chip type light emitting diode 210 .
  • the substrate 112 is provided with a feed line 230 for supplying an electrical signal and/or power from the control assembly 50 and/or the power assembly 60 to the light emitting diode 210 .
  • the substrate 112 may be formed by alternately stacking a non-conductive insulation layer 251 and a conductive conductive layer 252 .
  • the conductive layer 252 is formed with a line or pattern through which power and/or electrical signals pass.
  • the conductive layer 252 may be made of various materials having electrical conductivity.
  • the conductive layer 252 may be made of various metal materials such as copper (Cu), tin (Sn), aluminum (Al), or an alloy thereof.
  • the dielectric of the insulating layer 251 may insulate between the lines or patterns of the conductive layer 252 .
  • the insulating layer 251 may be made of a dielectric for electrical insulation, for example, FR-4.
  • the feed line 230 may be implemented by a line or pattern formed in the conductive layer 252 .
  • the feeding line 230 may be electrically connected to the light emitting diode 210 through the feeding pad 240 .
  • the feeding pad 240 may be formed by exposing the feeding line 230 to the outside.
  • a protection layer 253 may be formed.
  • the protective layer 253 may include a photo solder resist (PSR).
  • the protective layer 253 may cover the feed line 230 to block the feed line 230 from being exposed to the outside.
  • a window exposing a portion of the feed line 230 to the outside may be formed in the protective layer 253 .
  • a portion of the feeding line 230 exposed to the outside by the window of the protective layer 253 may form the feeding pad 240 .
  • a conductive adhesive material 240a for electrical contact between the externally exposed feeding line 230 and the electrode 210a of the light emitting diode 210 is applied to the feeding pad 240 .
  • a conductive adhesive material 240a may be applied in the window of the protective layer 253 .
  • the electrode 210a of the light emitting diode 210 may be in contact with the conductive adhesive material 240a, and the light emitting diode 210 may be electrically connected to the power supply line 230 through the conductive adhesive material 240a.
  • the conductive adhesive material 240a may include, for example, solder having electrical conductivity. However, the present invention is not limited thereto, and the conductive adhesive material 240a may include electrically conductive epoxy adhesives.
  • Power may be supplied to the light emitting diode 210 through the feeding line 230 and the feeding pad 240 , and when power is supplied, the light emitting diode 210 may emit light.
  • a pair of feeding pads 240 corresponding to each of the pair of electrodes 210a provided in the flip-chip type light emitting diode 210 may be provided.
  • the optical dome 220 may cover the light emitting diode 210 .
  • the optical dome 220 may prevent or suppress damage to the light emitting diode 210 by an external mechanical action and/or damage to the light emitting diode 210 by a chemical action.
  • the optical dome 220 may have, for example, a dome shape in which a sphere is cut by a surface not including the center, or a hemispherical shape in which a sphere is cut by a surface including the center.
  • the vertical cross-section of the optical dome 220 may be, for example, arcuate or semicircular in shape.
  • the optical dome 220 may be made of silicone or epoxy resin.
  • the molten silicone or epoxy resin is discharged onto the light emitting diode 210 through a nozzle or the like, and then the discharged silicone or epoxy resin is cured to form the optical dome 220 .
  • the shape of the optical dome 220 may vary depending on the viscosity of the liquid silicone or epoxy resin.
  • the optical dome 220 is manufactured using silicon having a thixotropic index of approximately 2.7 to 3.3 (preferably 3.0)
  • the ratio of the height of the dome to the diameter of the bottom of the dome (the An optical dome 220 having a dome ratio representing height/diameter of the base) of approximately 0.25 to 0.31 (preferably 0.28) may be formed.
  • the optical dome 220 made of silicon having a thixotropic index of about 2.7 to 3.3 (preferably 3.0) may have a bottom diameter of about 2.5 mm and a height of about 0.7 mm.
  • Optical dome 220 may be optically transparent or translucent. Light emitted from the light emitting diode 210 may pass through the optical dome 220 and be emitted to the outside.
  • the dome-shaped optical dome 220 may refract light like a lens.
  • light emitted from the light emitting diode 210 may be scattered by being refracted by the optical dome 220 .
  • the optical dome 220 may not only protect the light emitting diode 210 from external mechanical action and/or chemical action or electrical action, but may also disperse light emitted from the light emitting diode 210 .
  • the reflective layer 260 may be positioned in front of the light emitting diode 210 .
  • the reflective layer 260 may be disposed on the front surface of the light emitting diode 210 .
  • the reflective layer 260 may have a multilayer reflective structure in which a plurality of insulating layers having different refractive indices are alternately stacked.
  • the multilayer reflective structure may be a distributed Bragg reflector (DBR) in which a first insulating film having a first refractive index and a second insulating film having a second refractive index are alternately stacked.
  • DBR distributed Bragg reflector
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a path of light emitted from the light emitting diode shown in FIG. 8 .
  • light emitted from the light emitting diode 210 may be diffused and emitted due to the reflection characteristics of the reflective layer 260 .
  • the main light emitted from the light emitting diode 210 may be configured to have an angle a of 50° or more and 65° or less with respect to the front-rear direction. That is, the angle between the main lights emitted from the light emitting diode 210 may be 100° or more and 130° or less.
  • FIG. 10 is a view illustrating a front surface of the light source module shown in FIG. 4 .
  • 11 is a diagram illustrating a relationship between the light source module and the diffusion plate shown in FIG. 4 .
  • the distance between the approximate centers of the plurality of light emitting diodes 210 may be referred to as a pitch (pitch, x, y), and the distance between the diffusion plate 130 and the substrate 112 is an optical distance. , OD, h).
  • the pitch (x) in the left and right directions of the plurality of light sources 111 may be 8 mm or more and 13 mm or less. Specifically, the pitch (x) along the left and right directions of the centers of each of the plurality of light sources 111 may be provided to be 8 mm or more and 13 mm or less.
  • the pitch y of the plurality of light sources 111 in the vertical direction may be 8 mm or more and 13 mm or less.
  • the pitch y along the vertical direction of the centers of each of the plurality of light sources 111 may be provided to be 8 mm or more and 13 mm or less.
  • the pitch x along the left and right directions of the centers of each of the plurality of light sources 111 may be provided to be different from the pitch y along the vertical direction of the centers of each of the plurality of light sources 111 .
  • the pitch (x) along the left and right of the centers of each of the plurality of light sources 111 is greater than the pitch (y) along the vertical direction of the respective centers of the plurality of light sources 111, and the pitch (x) along the vertical direction of the respective centers ( It may be provided to be less than or equal to 1.06 times of y).
  • the pitch x along the left and right directions of the centers of each of the plurality of light sources 111 may be approximately equal to the pitch y along the vertical direction of the centers of the plurality of light sources 111 .
  • the pitch (x) along the left and right direction and the pitch (y) along the vertical direction may satisfy the following relational expression.
  • the optical distance h between the substrate 112 and the diffusion plate 130 may be 1.5 mm or more and 4.5 mm or less. Specifically, the distance from the front surface of the substrate 112 to the rear surface of the diffusion plate 130 through the air layer may be 1.5 mm or more and 4.5 mm or less.
  • the pitch (x) along the left and right directions of the centers of each of the plurality of light sources 111 is the optical distance h between the substrate 112 and the diffusion plate 130 . and can be prepared to satisfy the following relational expression. That is, in the light source device 100 according to an embodiment of the present invention, the pitch (x) in the left and right directions of the centers of each of the plurality of light sources 111 within a range satisfying the following relational expression is 8 mm or more and 13 mm or less. may be provided, and the optical distance h between the substrate 112 and the diffusion plate 130 may be provided in a range of 1.5 mm or more and 4.5 mm or less.
  • the pitch (x) along the left and right directions of the centers of each of the plurality of light sources 111 is 1.06 times the pitch (y) along the vertical direction
  • the optical distance ( When h) is 1.5 mm or more and 2.5 mm or less
  • the pitch (x) and the optical distance (h) may satisfy the following relational expression.
  • the pitch (x) in the left and right directions of the centers of each of the plurality of light sources 111 is 1.06 times the pitch (y) in the vertical direction
  • the optical distance (h) between the substrate 112 and the diffusion plate 130 . ) is 2.5 mm or more and 3.5 mm or less
  • the pitch (x) and the optical distance (h) may satisfy the following relational expression.
  • the pitch (x) in the left and right directions of the centers of each of the plurality of light sources 111 is 1.06 times the pitch (y) in the vertical direction
  • the optical distance (h) between the substrate 112 and the diffusion plate 130 . ) is 3.5 mm or more and 4.5 mm or less
  • the pitch (x) and the optical distance (h) may satisfy the following relational expression.
  • the light source device 100 and the display device 10 having the same according to an embodiment of the present invention can reduce the number of light sources, thereby securing cost competitiveness.
  • the light source device 100 and the display device 10 having the same according to an embodiment of the present invention can reduce the optical distance h, thereby reducing the thickness.

Abstract

개시된 광원 장치는 확산판, 및 상기 확산판의 후방에 배치되는 광원 모듈을 포함하고, 상기 광원 모듈은 기판, 상기 기판에 실장되는 복수의 발광 다이오드, 및 상기 복수의 발광 다이오드 전면(front surface)에 각각 마련되는 복수의 반사층을 포함하며, 상기 복수의 발광 다이오드 각각의 중심 사이의 간격을 피치(pitch)라 하고, 상기 확산판과 상기 기판 사이의 간격을 광학 거리(optical distance)라고 하였을 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족한다. 2.2 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 4.5

Description

디스플레이 장치 및 그 광원 장치
본 발명은 디스플레이 장치 및 그 광원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학 구조가 개선된 디스플레이 장치 및 그 광원 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 디스플레이 장치는, 획득 또는 저장된 전기적 정보를 시각적 정보로 변환하여 사용자에게 표시하는 출력 장치의 일종으로, 가정이나 사업장 등 다양한 분야에서 이용되고 있다.
디스플레이 장치로는, 개인용 컴퓨터 또는 서버용 컴퓨터 등에 연결된 모니터 장치나, 휴대용 컴퓨터 장치나, 내비게이션 단말 장치나, 일반 텔레비전 장치나, 인터넷 프로토콜 텔레비전(IPTV, Internet Protocol television) 장치나, 스마트 폰, 태블릿 피씨, 개인용 디지털 보조 장치(PDA, Personal Digital Assistant), 또는 셀룰러 폰 등의 휴대용 단말 장치나, 산업 현장에서 광고나 영화 같은 화상을 재생하기 위해 이용되는 각종 디스플레이 장치나, 또는 이외 다양한 종류의 오디오/비디오 시스템 등이 있다.
디스플레이 장치는, 전기적 정보를 시각적 정보로 변환하기 위하여, 광원 모듈을 포함하며, 광원 모듈은 독립적으로 광을 방출하기 위한 복수의 광원들을 포함한다.
복수의 광원들 각각은 예를 들어 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한다. 예를 들어, 발광 다이오드 또는 유기 발광 다이오드는 기판(circuit board 또는 substrate) 상에 실장될 수 있다.
본 발명의 일 측면은 원가를 절감할 수 있는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은 두께를 줄일 수 있는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 광원 장치는 확산판, 및 상기 확산판의 후방에 배치되는 광원 모듈을 포함하고, 상기 광원 모듈은 기판, 상기 기판에 실장되는 복수의 발광 다이오드, 및 상기 복수의 발광 다이오드 전면(front surface)에 각각 마련되는 복수의 반사층을 포함하며, 상기 복수의 발광 다이오드 각각의 중심 사이의 간격을 피치(pitch)라 하고, 상기 확산판과 상기 기판 사이의 간격을 광학 거리(optical distance)라고 하였을 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족한다.
2.2 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 4.5
상기 광원 모듈은 상기 복수의 발광 다이오드를 각각 커버하는 복수의 광학 돔을 포함할 수 있다.
상기 복수의 반사층은 상기 복수의 발광 다이오드 각각에서 방출되는 메인 광(main optical)이 전후 방향에 대하여 50° 이상 65° 이하의 각도를 갖도록 구성될 수 있다.
상기 반사층은 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector; DBR)로 마련될 수 있다.
상기 피치는 8mm 이상 13mm 이하로 마련될 수 있다.
상기 광학 거리는 1.5mm 이상 4.5mm 이하로 마련될 수 있다.
상기 복수의 발광 다이오드는 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 배열되며, 상기 피치는 상기 제2 방향에 따른 제2 간격보다 큰 상기 제1 방향에 따른 제1 간격으로 설정될 수 있다.
상기 제1 방향에 따른 제1 간격과 상기 제2 방향에 따른 제2 간격은 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
제1 간격 ≤ 1.06*(제2 간격)
상기 피치가 최대값이며 상기 광학 거리가 1.5mm 이상 2.5mm 이하로 마련될 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
3.8 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 4.5
상기 피치가 최대값이며 상기 광학 거리가 2.5mm 이상 3.5mm 이하로 마련될 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
2.9 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 3.8
상기 피치가 최대값이며 상기 광학 거리가 3.5mm 이상 4.5mm 이하로 마련될 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
2.2 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 2.9
상기 복수의 광학 돔은 실리콘 또는 에폭시 수지로 구성될 수 있다.
상기 발광 다이오드는 청색 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
다른 측면에서 본 발명의 사상에 따른 디스플레이 장치는 광을 출력하는 광원 장치, 및 상기 광을 차단하거나 통과시키는 액정 패널을 포함하고, 상기 광원 장치는 확산판 및 상기 확산판의 후방에 배치되는 광원 모듈을 포함하며, 상기 광원 모듈은 기판, 상기 기판에 실장되며, 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 발광 다이오드, 및 상기 복수의 발광 다이오드를 각각 커버하는 복수의 광학 돔을 포함하며, 상기 복수의 발광 다이오드 각각의 중심 사이의 간격을 피치(pitch)라 하고, 상기 확산판과 상기 기판 사이의 간격을 광학 거리(optical distance)라고 하였을 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족한다.
2.2 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 4.5
상기 광원 모듈은 상기 복수의 발광 다이오드 전면(front surface)에 각각 마련되는 복수의 반사층을 포함할 수 있다.
상기 복수의 반사층은 상기 복수의 발광 다이오드 각각에서 방출되는 메인 광(main optical)이 전후 방향에 대하여 50° 이상 65° 이하의 각도를 갖도록 구성될 수 있다.
상기 피치는 상기 제2 방향에 따른 제2 간격보다 큰 상기 제1 방향에 따른 제1 간격으로 설정되며, 상기 제1 방향에 따른 제1 간격과 상기 제2 방향에 따른 제2 간격은 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
제1 간격 ≤ 1.06*(제2 간격)
상기 피치가 최대값이며 상기 광학 거리가 1.5mm 이상 2.5mm 이하로 마련될 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
3.8 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 4.5
상기 피치가 최대값이며 상기 광학 거리가 2.5mm 이상 3.5mm 이하로 마련될 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
2.9 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 3.8
상기 피치가 최대값이며 상기 광학 거리가 3.5mm 이상 4.5mm 이하로 마련될 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
2.2 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 2.9
본 발명의 사상에 따르면 디스플레이 장치는 광원의 개수를 줄일 수 있으므로, 원가를 절감할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면 디스플레이 장치는 광학 거리를 줄일 수 있으므로, 두께를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치를 분해하여 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 장치의 액정 패널의 측단면을 도시한다.
도 4는 도 2에 도시된 광원 장치를 분해하여 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 광원 장치에 포함된 광원 모듈과 반사 시트의 결합을 도시한다.
도 6은 도 4에 도시된 광원 장치에 포함된 광원의 사시도를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 광원을 분해하여 도시한다.
도 8은 도 6에 표시된 A-A' 선에 따른 단면을 도시한다.
도 9는 도 8에 도시된 발광 다이오드에서 방출되는 광의 경로를 도시한 도면이다.
도 10은 도 4에 도시된 광원 모듈의 전면을 도시한 도면이다.
도 11은 도 4에 도시된 광원 모듈과 확산판 사이의 관계를 도시한 도면이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별 부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별 부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한다.
디스플레이 장치(10)는 외부로부터 수신되는 영상 신호를 처리하고, 처리된 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 장치이다. 이하에서는 디스플레이 장치(10)가 텔레비전(Television, TV)인 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 디스플레이 장치(10)는 모니터(Monitor), 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 통신장치 등 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 디스플레이 장치(10)는 영상을 시각적으로 표시하는 장치라면 그 형태가 한정되지 않는다.
뿐만 아니라, 디스플레이 장치(10)는 건물 옥상이나 버스 정류장과 같은 옥외에 설치되는 대형 디스플레이 장치(Large Format Display, LFD)일 수 있다. 여기서, 옥외는 반드시 야외로 한정되는 것은 아니며, 지하철역, 쇼핑몰, 영화관, 회사, 상점 등 실내이더라도 다수의 사람들이 드나들 수 있는 곳이면 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(10)가 설치될 수 있다.
디스플레이 장치(10)는 다양한 컨텐츠 소스들로부터 비디오 데이터와 오디오 데이터를 포함하는 컨텐츠 데이터를 수신하고, 비디오 데이터와 오디오 데이터에 대응하는 비디오와 오디오를 출력할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(10)는 방송 수신 안테나 또는 유선 케이블을 통하여 컨텐츠 데이터를 수신하거나, 컨텐츠 재생 장치로부터 컨텐츠 데이터를 수신하거나, 컨텐츠 제공자의 컨텐츠 제공 서버로부터 컨텐츠 데이터를 수신할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 디스플레이 장치(10)는 본체(11), 영상(I)을 표시하는 스크린(12), 본체(11)의 하부에 마련되어 본체(11)를 지지하는 지지대(19)를 포함한다.
본체(11)는 디스플레이 장치(10)의 외형을 형성하며, 본체(11)의 내부에는 디스플레이 장치(10)가 영상(I)을 표시하거나 각종 기능을 수행하기 위한 부품이 마련될 수 있다. 도 1에 도시된 본체(11)는 평평한 판 형상이나, 본체(11)의 형상이 도 1에 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본체(11)는 휘어진 판 형상일 수 있다.
스크린(12)은 본체(11)의 전면에 형성되며, 영상(I)을 표시할 수 있다. 예를 들어, 스크린(12)은 정지 영상 또는 동영상을 표시할 수 있다. 또한, 스크린(12)은 2차원 평면 영상 또는 사용자의 양안의 시차를 이용한 3차원 입체 영상을 표시할 수 있다.
스크린(12)에는 복수의 픽셀(P)이 형성되며, 스크린(12)에 표시되는 영상(I)은 복수의 픽셀(P) 각각이 방출하는 광에 의하여 형성될 수 있다. 예들 들어, 복수의 픽셀(P)이 방출하는 광이 마치 모자이크(mosaic)와 같이 조합됨으로써, 스크린(12) 상에 영상(I)이 형성될 수 있다.
복수의 픽셀(P) 각각은 다양한 밝기 및 다양한 색상의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 복수의 픽셀(P) 각각은 직접 광을 방출할 수 있는 자발광 패널(예를 들어, 발광 다이오드 패널)을 포함하거나 광원 장치 등에 의하여 방출된 광을 통과하거나 차단할 수 있는 비자발광 패널(예를 들어, 액정 패널)을 포함할 수 있다.
다양한 색상의 광을 방출하기 위하여, 복수의 픽셀(P) 각각은 서브 픽셀들(P R, P G, P B)을 포함할 수 있다.
서브 픽셀들(P R, P G, P B)은 적색 광을 방출할 수 있는 적색 서브 픽셀(P R)과, 녹색 광을 방출할 수 있는 녹색 서브 픽셀(P G)과, 청색 광을 방출할 수 있는 청색 서브 픽셀(P B)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적색 광은 파장이 대략 620nm (nanometer, 10억분의 1미터)에서 750nm까지의 광을 나타낼 수 있고, 녹색 광은 파장이 대략 495nm에서 570nm까지의 광을 나타낼 수 있으며, 청색 광은 파장이 대략 450nm에서 495nm까지의 광을 나타낼 수 있다.
적색 서브 픽셀(PR)의 적색 광, 녹색 서브 픽셀(PG)의 녹색 광 및 청색 서브 픽셀(PB)의 청색 광의 조합에 의하여, 복수의 픽셀(P) 각각에서 다양한 밝기와 다양한 색상의 광이 출사할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치를 분해하여 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본체(11) 내부에는 스크린(S)에 영상(I)을 생성하기 위한 각종 구성 부품들이 마련될 수 있다.
예를 들어, 본체(11)에는 면광원(surface light source)인 광원 장치(100)과, 광원 장치(100)으로부터 방출된 광을 차단하거나 통과하는 액정 패널(20)과, 광원 장치(100) 및 액정 패널(20)의 동작을 제어하는 제어 어셈블리(50)와, 광원 장치(100) 및 액정 패널(20)에 전력을 공급하는 전원 어셈블리(60)가 마련된다. 또한, 본체(11)는 액정 패널(20), 광원 장치(100), 제어 어셈블리(50) 및 전원 어셈블리(60)을 지지하고 고정하기 위한 베젤(13)과 프레임 미들 몰드(14)와 바텀 샤시(15)와 후면 커버(16)를 포함한다.
광원 장치(100)은 단색광 또는 백색광을 방출하는 점 광원을 포함할 수 있으며, 점 광원으로부터 방출되는 광을 균일한 면광으로 변환하기 위하여 광을 굴절, 반사 및 산란시킬 수 있다. 예를 들어, 광원 장치(100)은 단색광 또는 백색광을 방출하는 복수의 광원과, 복수의 광원으로부터 입사된 광을 확산시키는 확산판과, 복수의 광원 및 확산판의 후면으로부터 방출된 광을 반사하는 반사 시트와, 확산판의 전면으로부터 방출된 광을 굴절 및 산란시키는 광학 시트를 포함할 수 있다.
이처럼, 광원 장치(100)은 광원으로부터 방출된 광을 굴절, 반사 및 산란시킴으로써 전방을 향하여 균일한 면광을 방출할 수 있다.
광원 장치(100)의 구성은 아래에서 더욱 자세하게 설명된다.
도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 장치의 액정 패널의 측단면을 도시한다.
액정 패널(20)은 광원 장치(100)의 전방에 마련되며, 영상(I)을 형성하기 위하여 광원 장치(100)으로부터 방출되는 광을 차단하거나 또는 통과시킨다.
액정 패널(20)의 전면은 앞서 설명한 디스플레이 장치(10)의 스크린(12)을 형성하며, 액정 패널(20)은 복수의 픽셀들(P)을 형성할 수 있다. 액정 패널(20)은 복수의 픽셀들(P)은 각각 독립적으로 광원 장치(100)의 광을 차단하거나 통과시킬 수 있으며, 복수의 픽셀들(P)에 의하여 통과된 광은 스크린(12)에 표시되는 영상(I)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 액정 패널(20)는 제1 편광 필름(21), 제1 투명 기판(22), 픽셀 전극(23), 박막 트랜지스터(24), 액정 층(25), 공통 전극(26), 컬러 필터(27), 제2 투명 기판(28), 제2 편광 필름(29)를 포함할 수 있다.
제1 투명 기판(22) 및 제2 투명 기판(28)은 픽셀 전극(23), 박막 트랜지스터(24), 액정 층(25), 공통 전극(26) 및 컬러 필터(27)을 고정 지지할 수 있다. 이러한, 제1 및 제2 투명 기판(22, 28)은 강화 유리 또는 투명 수지로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 투명 기판(22, 28)의 외측에는 제1 편광 필름(21) 및 제2 편광 필름(29)이 마련된다.
제1 편광 필름(21)와 제2 편광 필름(29)은 각각 특정한 광을 통과시키고, 다른 광을 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 필름(21)는 제1 방향으로 진동하는 자기장을 갖는 광을 통과시키고, 다른 광을 차단한다. 또한, 제2 편광 필름(29)는 제2 방향으로 진동하는 자기장을 갖는 광을 통과시키고, 다른 광을 차단한다. 이때, 제1 방향과 제2 방향은 서로 직교할 수 있다. 그에 의하여, 제1 편광 필름(21)가 통과시키는 광의 편광 방향과 제2 편광 필름(29)가 통과시키는 광의 진동 방향은 서로 직교한다. 그 결과, 일반적으로 광은 제1 편광 필름(21)와 제2 편광 필름(29)를 동시에 통과할 수 없다.
제2 투명 기판(28)의 내측에는 컬러 필터(27)가 마련될 수 있다.
컬러 필터(27)는 예를 들어 적색 광을 통과시키는 적색 필터(27R)와, 녹색 광을 통과시키는 녹색 필터(27G)와, 청색 광을 통과시키는 청색 필터(27G)를 포함할 수 있으며, 적색 필터(27R)와 녹색 필터(27G)와 청색 필터(27B)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 컬러 필터(27)가 형성된 영역은 앞서 설명한 픽셀(P)에 대응된다. 적색 필터(27R)가 형성된 영역은 적색 서브 픽셀(P R)에 대응되고, 녹색 필터(27G)가 형성된 영역은 녹색 서브 픽셀(P G)에 대응되고, 청색 필터(27B)가 형성된 영역은 청색 서브 픽셀(P B)에 대응된다.
제1 투명 기판(22)의 내측에는 픽셀 전극(23)이 마련되고, 제2 투명 기판(28)의 내측에는 공통 전극(26)이 마련될 수 있다.
픽셀 전극(23)과 공통 전극(26)은 전기가 도통되는 금속 재질로 구성되며, 아래에서 설명할 액정 층(25)을 구성하는 액정 분자(25a)의 배치를 변화시키기 위한 전기장을 생성할 수 있다.
픽셀 전극(23)과 공통 전극(26)은 투명한 재질로 구성되며, 외부로부터 입사되는 광을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 픽셀 전극(23)과 공통 전극(26)은 인듐산화주석(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐산화아연(Indium Zinc Oxide: IZO), 은나노와이어(Ag nano wire), 탄소나노튜브(carbon nano tube: CNT), 그래핀(graphene) 또는 PEDOT(3,4-ethylenedioxythiophene) 등으로 구성될 수도 있다.
제2 투명 기판(22)의 내측에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) (24)가 마련된다.
박막 트랜지스터(24)는 픽셀 전극(23)에 흐르는 전류를 통과시키거나 차단할 수 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(24)의 턴온(폐쇄) 또는 턴오프(개방)에 따라 픽셀 전극(23)과 공통 전극(26) 사이에 전기장이 형성되거나 제거될 수 있다.
박막 트랜지스터(24)는 폴리 실리콘(Poly-Silicon)으로 구성될 수 있으며, 리소그래피(lithography), 증착(deposition), 이온 주입(ion implantation) 공정 등 반도체 공정에 의하여 형성될 수 있다.
픽셀 전극(23)과 공통 전극(26) 사이에는 액정 층(25)이 형성되며, 액정 층(25)은 액정 분자(25a)에 의하여 채워진다.
액정은 고체(결정)과 액체의 중간 상태를 나타낸다. 액정 물질의 대부분은 유기화합물이며 분자형상은 가늘고 긴 막대 모양을 하고 있으며, 분자의 배열이 어떤 방향으로는 불규칙한 상태와 같지만, 다른 방향에서는 규칙적인 결정의 형태를 가질 수 있다. 그 결과, 액정은 액체의 유동성과 결정(고체)의 광학적 이방성을 모두 갖는다.
또한, 액정은 전기장의 변화에 따라 광학적 성질을 나타내기도 한다. 예를 들어, 액정은 전기장의 변화에 따라 액정을 구성하는 분자 배열의 방향이 변화할 수 있다. 액정 층(25)에 전기장이 생성되면 액정 층(25)의 액정 분자(25a)는 전기장의 방향에 따라 배치되고, 액정 층(25)에 전기장이 생성되지 않으면 액정 분자(25a)는 불규칙하게 배치되거나 배향막(미도시)을 따라 배치될 수 있다. 그 결과, 액정 층(25)을 통과하는 전기장의 존부에 따라 액정 층(25)의 광학적 성질이 달라질 수 있다.
액정 패널(20)의 일측에는 영상 데이터를 액정 패널(20)로 전송하는 케이블(20a)과, 디지털 영상 데이터를 처리하여 아날로그 영상 신호를 출력하는 디스플레이 드라이버 직접 회로(Display Driver Integrated Circuit, DDI) (30) (이하에서는 '드라이버 IC'라 한다)가 마련된다.
케이블(20a)은 제어 어셈블리(50)/전원 어셈블리(60)와 드라이버 IC (30) 사이를 전기적으로 연결하고, 또한 드라이버 IC (30)와 액정 패널(20) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 케이블(20a)은 휘어질 수 있는 플렉서블 플랫 케이블(flexible flat cable) 또는 필름 케이블(film cable) 등을 포함할 수 있다.
드라이버 IC(30)는 케이블(20a)을 통하여 제어 어셈블리(50)/전원 어셈블리(60)으로부터 영상 데이터 및 전력을 수신하고, 케이블(20a)을 통하여 액정 패널(20)에 영상 데이터 및 구동 전류를 전송할 수 있다.
또한, 케이블(20a)과 드라이버 IC(30)는 일체로 필름 케이블, 칩 온 필름(chip on film, COF), 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Packet, TCP) 등으로 구현될 수 있다. 다시 말해, 드라이버 IC(30)는 케이블(20b) 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 드라이버 IC(30)는 액정 패널(20) 상에 배치될 수 있다.
제어 어셈블리(50)는 액정 패널(20) 및 광원 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다. 제어 회로는 외부 컨텐츠 소스로부터 수신된 영상 데이터를 처리하고, 액정 패널(20)에 영상 데이터를 전송하고 광원 장치(100)에 디밍(dimming) 데이터를 전송할 수 있다.
전원 어셈블리(60)는 광원 장치(100)이 면광을 출력하고 액정 패널(20)이 광원 장치(100)의 광을 차단 또는 통과시키도록 액정 패널(20) 및 광원 장치(100)에 전력을 공급할 수 있다.
제어 어셈블리(50)와 전원 어셈블리(60)는 인쇄 회로 기판과 인쇄 회로 기판에 실장된 각종 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전원 회로는 콘덴서, 코일, 저항 소자, 프로세서 등 및 이들이 실장된 전원 회로 기판을 포함할 수 있다. 또한, 제어 회로는 메모리, 프로세서 및 이들이 실장된 제어 회로 기판을 포함할 수 있다.
이하에서는 광원 장치(100)이 설명된다.
도 4는 도 2에 도시된 광원 장치를 분해하여 도시한다. 도 5는 도 4에 도시된 광원 장치에 포함된 광원 모듈과 반사 시트의 결합을 도시한다.
광원 장치(100)는 광을 생성하는 광원 모듈(110), 광을 반사시키는 반사 시트(120), 광을 균일하게 확산시키는 확산판(diffuser plate) (130), 출사되는 광의 휘도를 향상시키는 광학 시트(140)를 포함한다.
광원 모듈(110)은 광을 방출하는 복수의 광원(111)과, 복수의 광원(111)을 지지/고정하는 기판(112)를 포함할 수 있다.
복수의 광원(111)은, 광이 균일한 휘도로 방출되도록 미리 정해진 패턴으로 배치될 수 있다. 복수의 광원(111)은 하나의 광원과 그에 인접한 광원들 사이의 거리가 동일해지도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 광원(111)은 행과 열을 맞추어 배치될 수 있다. 그에 의하여, 인접한 4개의 광원에 의하여 대략 정사각형이 형성되도록 복수의 광원이 배치될 수 있다. 또한, 어느 하나의 광원은 4개의 광원과 인접하게 배치되며, 하나의 광원과 그에 인접한 4개의 광원 사이의 거리는 대략 동일할 수 있다.
다른 예로, 복수의 광원은 복수의 행으로 배치될 수 있으며, 각각의 행에 속하는 광원은 인접한 행에 속하는 2개의 광원의 중앙에 배치될 수 있다. 그에 의하여, 인접한 3개의 광원에 의하여 대략 정삼각형이 형성되도록 복수의 광원이 배치될 수 있다. 이때, 하나의 광원은 6개의 광원과 인접하게 배치되며, 하나의 광원과 그에 인접한 6개의 광원 사이의 거리는 대략 동일할 수 있다.
다만, 복수의 광원(111)이 배치되는 패턴은 이상에서 설명한 패턴에 한정되지 않으며, 광이 균일한 휘도로 방출되도록 복수의 광원(111)은 다양한 패턴으로 배치될 수 있다.
광원(111)은 전력이 공급되면 단색광(특정한 파장의 광, 예를 들어 청색 광) 또는 백색광(예를 들어, 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 혼합된 광)을 다양한 방향으로 방출할 수 있는 소자를 채용할 수 있다. 예를 들어, 광원(111)은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)을 포함할 수 있다.
기판(112)는 광원(111)의 위치가 변경되지 않도록 복수의 광원(111)을 고정할 수 있다. 또한, 기판(112)는 광원(111)이 광을 방출하기 위한 전력을 각각의 광원(111)에 공급할 수 있다.
기판(112)는 복수의 광원(111)을 고정하고, 광원(111)에 전력을 공급하기 위한 전도성 전력 공급 라인이 형성된 합성 수지 또는 강화 유리 또는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 구성될 수 있다.
반사 시트(120)는 복수의 광원(111)으로부터 방출된 광을 전방으로 또는 전방과 근사한 방향으로 반사시킬 수 있다.
반사 시트(120)에는 광원 모듈(110)의 복수의 광원(111) 각각에 대응하는 위치에 복수의 관통 홀(120a)이 형성된다. 또한, 광원 모듈(110)의 광원(111)은 관통 홀(120a)을 통과하여, 반사 시트(120)의 앞으로 돌출될 수 있다.
예를 들어, 도 5의 상측에 도시된 바와 같이 반사 시트(120)와 광원 모듈(110)의 조립 과정에서 광원 모듈(110)의 복수의 광원(111)은 반사 시트(120)에 형성된 복수의 관통 홀(120a)에 삽입된다. 그로 인하여, 도 5의 하측에 도시된 바와 같이 광원 모듈(110)의 기판(112)는 반사 시트(120)의 후방에 위치하지만, 광원 모듈(110)의 복수의 광원(111)은 반사 시트(120)의 전방에 위치할 수 있다.
그에 의하여, 복수의 광원(111)은 반사 시트(120)의 전방에서 광을 방출할 수 있다.
복수의 광원(111)은 반사 시트(120)의 전방에서 다양한 방향으로 광을 방출할 수 있다. 광은 광원(111)으로부터 확산판(130)을 향하여 방출될 뿐만 아니라 광원(111)으로부터 반사 시트(120)를 향하여 방출될 수 있으며, 반사 시트(120)는 반사 시트(120)를 향하여 방출된 광을 확산판(130)을 향하여 반사시킬 수 있다.
광원(111)으부터 방출된 광은 확산판(130) 및 광학 시트(140) 등 다양한 물체를 통과한다. 광이 확산판(130) 및 광학 시트(140)를 통과할 때, 입사된 광 중 일부는 확산판(130) 및 광학 시트(140)의 표면에서 반사된다. 반사 시트(120)는 확산판(130) 및 광학 시트(140)에 의하여 반사된 광을 반사시킬 수 있다.
확산판(130)는 광원 모듈(110) 및 반사 시트(120)의 전방에 마련될 수 있으며, 광원 모듈(110)의 광원(111)으로부터 방출된 광을 고르게 분산시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 복수의 광원(111)은 광원 장치(100)의 후면의 곳곳에 위치한다. 비록, 복수의 광원(111)이 광원 장치(100)의 후면에 등간격으로 배치되나, 복수의 광원(111)의 위치에 따라 휘도의 불균일이 발생할 수 있다.
확산판(130)은 복수의 광원(111)으로 인한 휘도의 불균일을 제거하기 위하여 복수의 광원(111)으로부터 방출된 광을 확산판(130) 내에서 확산시킬 수 있다. 다시 말해, 확산판(130)은 복수의 광원(111)의 불균일한 광을 전면으로 균일하게 방출할 수 있다.
광학 시트(140)는 휘도 및 휘도의 균일성을 향상시키기 위한 다양한 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(140)는 확산 시트(141), 제1 프리즘 시트(142), 제2 프리즘 시트(143), 반사형 편광 시트(144) 등을 포함할 수 있다.
확산 시트(141)는 휘도의 균일성을 위하여 광을 확산시킨다. 광원(111)으로부터 방출된 광은 확산판(130)에 의하여 확산되고, 광학 시트(140)에 포함된 확산 시트(141)에 의하여 다시 확산될 수 있다.
제1 및 제2 프리즘 시트(142, 143)는 확산 시트(141)에 의하여 확산된 광을 집광시킴으로써 휘도를 증가시킬 수 있다. 제1 및 제2 프리즘 시트(142, 143)는 삼각 프리즘 형상의 프리즘 패턴을 포함하고, 이 프리즘 패턴은 복수 개가 인접 배열되어 복수 개의 띠 모양을 이룬다.
반사형 편광 시트(144)은 편광 필름의 일종으로 휘도 향상을 위하여 입사된 광 중 일부를 투과시키고, 다른 일부를 반사할 수 있다. 예를 들어, 반사형 편광 시트(144)의 미리 정해진 편광 방향과 동일한 방향의 편광을 투과시키고, 반사형 편광 시트(144)의 편광 방향과 다른 방향의 편광을 반사할 수 있다. 또한, 반사형 편광 시트(144)에 의하여 반사된 광은 광원 장치(100) 내부에서 재활용되며, 이러한 광 재활용(light recycle)에 의하여 디스플레이 장치(10)의 휘도가 향상될 수 있다.
광학 시트(140)는 도 4에 도시된 시트 또는 필름에 한정되지 않으며, 보호 시트 등 더욱 다양한 시트 또는 필름을 포함할 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 광원 장치에 포함된 광원의 사시도를 도시한다. 도 7은 도 6에 도시된 광원을 분해하여 도시한다. 도 8은 도 6에 표시된 A-A' 선에 따른 단면을 도시한다.
도 6 내지 도 8을 참조하여, 광원 장치(100)의 광원(111)을 설명한다.
앞서 설명된 바와 같이, 광원 모듈(110)은 복수의 광원(111)을 포함한다. 복수의 광원(111)은 반사 시트(120)의 후방에서 관통 홀(120a)을 통과하여 반사 시트(120)의 전방으로 돌출될 수 있다. 그에 의하여, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 광원(111)과 기판(112)의 일부가 관통 홀(120a)을 통하여 반사 시트(120)의 전방을 향하여 노출될 수 있다.
광원(111)은 반사 시트(120)의 관통 홀(120a)에 의하여 정의되는 영역에 위치하는 전기적/기계적 구조물을 포함할 수 있다.
복수의 광원(111) 각각은 발광 다이오드(210)와, 광학 돔(220)과, 반사층(260)을 포함할 수 있다.
발광 다이오드(210)는 정공(hole)과 전자(electron)의 재결합에 의하여 광을 방출하기 위한 P타입 반도체와 N타입 반도체를 포함할 수 있다. 또한, 발광 다이오드(210)에는, P타입 반도체와 N타입 반도체에 각각 전공과 전자를 공급하기 위한 한 쌍의 전극(210a)이 마련된다.
발광 다이오드(210)는 전기 에너지를 광 에너지로 전환할 수 있다. 다시 말해, 발광 다이오드(210)는 전력이 공급되는 미리 정해진 파장에서 최대 세기를 가지는 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(210)는 청색을 나타내는 파장(예를 들어, 430nm에서 495nm 사이의 파장)에서 피크 값을 가지는 청색 광을 방출할 수 있다.
발광 다이오드(210)는, 칩 온 보드(Chip On Board, COB) 방식으로, 기판(112)에 직접 부착될 수 있다. 다시 말해, 광원(111)은 별도의 패키징 없이 발광 다이오드 칩(chip) 또는 발광 다이오드 다이(die)가 직접 기판(112)에 부착되는 발광 다이오드(210)를 포함할 수 있다.
광원(111)의 소형화를 위하여 플립 칩 타입의 발광 다이오드(210)가 칩 온 보드 방식으로 기판(112)에 부착된 광원 모듈(110)이 제작될 수 있다.
기판(112)에는, 플립 칩 타입의 발광 다이오드(210)에 전력을 공급하기 위한, 급전 선로(230)와 급전 패드(240)가 마련된다.
기판(112)에는, 전기적 신호 및/또는 전력을 제어 어셈블리(50) 및/또는 전원 어셈블리(60)로부터 발광 다이오드(210)에 공급하기 위한 급전 선로(230)가 마련된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 기판(112)는 비전도성의 절연 층(insulation layer) (251)과 전도성의 전도 층(conduction layer) (252)이 교대로 적층되어 형성될 수 있다.
전도 층(252)에는 전력 및/또는 전기적 신호가 통과하는 선로 또는 패턴이 형성된다. 전도 층(252)은 전기 전도성을 가지는 다양한 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전도 층(252)은 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 또는 알루미늄(Al) 또는 그 합금 등 다양한 금속 재질로 구성될 수 있다.
절연 층(251)의 유전체는 전도 층(252)의 선로 또는 패턴 사이를 절연시킬 수 있다. 절연 층(251)은 전기적 절연을 위한 유전체 예를 들어 FR-4로 구성될 수 있다.
급전 선로(230)는 전도 층(252)에 형성된 선로 또는 패턴에 의하여 구현될 수 있다.
급전 선로(230)는 급전 패드(240)를 통하여 발광 다이오드(210)와 전기적으로 연결될 수 있다.
급전 패드(240)는 급전 선로(230)가 외부로 노출됨으로써 형성될 수 있다.
기판(112)의 최외각에는, 기판(112)를 외부 충격에 의한 손상 및/또는 화학 작용(예를 들어, 부식 등)에 의한 손상 및/또는 광학 작용에 의한 손상을 방지 또는 억제하기 위한 보호 층(protection layer) (253)이 형성될 수 있다. 보호 층(253)은 포토 솔더 레지스터(Photo Solder Resist, PSR)를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 보호 층(253)는 급전 선로(230)가 외부로 노출되는 것을 차단하도록, 급전 선로(230)를 덮을 수 있다.
급전 선로(230)와 발광 다이오드(210)와의 전기적 접촉을 위하여, 보호 층(253)에는 급전 선로(230)의 일부를 외부로 노출하는 윈도우가 형성될 수 있다. 보호 층(253)의 윈도우에 의하여 외부로 노출된 급전 선로(230)의 일부는 급전 패드(240)를 형성할 수 있다.
급전 패드(240)에는, 외부로 노출된 급전 선로(230)과 발광 다이오드(210)의 전극(210a) 사이의 전기적 접촉을 위한 전도성 접착 물질(240a)이 도포된다. 전도성 접착 물질(240a)은 보호 층(253)의 윈도우 내에 도포될 수 있다.
발광 다이오드(210)의 전극(210a)은 전도성 접착 물질(240a)에 접촉되며 발광 다이오드(210)는 전도성 접착 물질(240a)를 통하여 급전 선로(230)와 전기적으로 연결될 수 있다.
전도성 접착 물질(240a)은 예를 들어 전기 전도성을 가지는 납땝(solder)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 아니하며, 전도성 접착 물질(240a)은 전기 전도성을 가지는 에폭시 접착체(Electrically Conductive Epoxy Adhesives)를 포함할 수 있다.
전력은 급전 선로(230)와 급전 패드(240)를 통하여 발광 다이오드(210)에 공급될 수 있으며, 전력이 공급되면 발광 다이오드(210)는 광을 방출할 수 있다. 플립 칩 타입의 발광 다이오드(210)에 구비된 한 쌍의 전극(210a) 각각에 대응하는 한 쌍의 급전 패드(240)가 마련될 수 있다.
광학 돔(220)은 발광 다이오드(210)를 커버할 수 있다. 광학 돔(220)은 외부의 기계적 작용에 의한 발광 다이오드(210)의 손상 및/또는 화학 작용에 의한 발광 다이오드(210)의 손상 등을 방지 또는 억제할 수 있다.
광학 돔(220)은 예를 들어 구(sphere)를 그 중심을 포함하지 않는 면으로 절단한 돔 형상을 가지거나 또는 구를 그 중심을 포함하는 면으로 절단한 반구 형상을 가질 수 있다. 광학 돔(220)의 수직 단면은 예를 들어 활꼴이거나 또는 반원 형상일 수 있다.
광학 돔(220)은 실리콘 또는 에폭시 수지로 구성될 수 있다. 예를 들어, 용융된 실리콘 또는 에폭시 수지는 노즐 등을 통하여 발광 다이오드(210) 상에 토출되고 이후 토출된 실리콘 또는 에폭시 수지가 경화됨으로써, 광학 돔(220)이 형성될 수 있다.
따라서, 광학 돔(220)은 액상의 실리콘 또는 에폭시 수지의 점도에 따라 그 형상이 다양하게 달라질 수 있다. 예를 들어, 요변 지수(Thixotropic Index)가 대략 2.7 내지 3.3 (바람직하게는 3.0)인 실리콘을 이용하여 광학 돔(220)을 제작하면, 돔의 밑면의 직경에 대한 돔의 높이의 비율(돔의 높이/밑면의 직경)을 나타내는 돔 레이시오(dome ratio)가 대략 0.25 내지 0.31 (바람직하게는 0.28)인 광학 돔(220)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 요변 지수가 대략 2.7 내지 3.3 (바람직하게는 3.0)인 실리콘에 의하여 제작된 광학 돔(220)은 그 밑면의 직경이 대략 2.5mm 이고 그 높이가 대략 0.7mm일 수 있다.
광학 돔(220)은 광학적으로 투명하거나 또는 반투명할 수 있다. 발광 다이오드(210)로부터 방출된 광은 광학 돔(220)을 통과하여 외부로 방출될 수 있다.
이때, 돔 형상의 광학 돔(220)은 렌즈와 같이 광을 굴절시킬 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(210)로부터 방출된 광은, 광학 돔(220)에 의하여 굴절됨으로써, 분산될 수 있다.
이처럼, 광학 돔(220)은 발광 다이오드(210)를 외부의 기계적 작용 및/또는 화학적 작용 또는 전기적 작용으로부터 보호할 뿐만 아니라, 발광 다이오드(210)로부터 방출된 광을 분산시킬 수 있다.
반사층(260)은 발광 다이오드(210)의 전방에 위치할 수 있다. 반사층(260)은 발광 다이오드(210)의 전면에 배치될 수 있다. 반사층(260)은 서로 다른 굴절률을 갖는 복수의 절연막들이 교대로 적층된 다층 반사구조일 수 있다. 예를 들어, 이러한 다층 반사구조는 제1 굴절률을 갖는 제1 절연막과 제2 굴절률을 갖는 제2 절연막이 교대로 적층된 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed　Bragg　Reflector)일 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 발광 다이오드에서 방출되는 광의 경로를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 발광 다이오드(210)에서 방출되는 광은 반사층(260)의 반사 특성에 의해 확산되며 방출될 수 있다. 구체적으로, 발광 다이오드(210)에서 방출되는 메인 광은 전후 방향에 대하여 50° 이상 65° 이하의 각도(a)를 갖도록 구성될 수 있다. 즉, 발광 다이오드(210)로부터 방출되는 메인 광 사이의 각도는 100° 이상 130° 이하가 될 수 있다.
도 10은 도 4에 도시된 광원 모듈의 전면을 도시한 도면이다. 도 11은 도 4에 도시된 광원 모듈과 확산판 사이의 관계를 도시한 도면이다.
이하에서, 복수의 발광 다이오드(210) 각각의 대략 중심 사이의 간격은 피치(pitch, x, y)라 할 수 있고, 확산판(130)과 기판(112) 사이의 간격을 광학 거리(optical distance, OD, h)라고 할 수 있다.
복수의 광원(111)의 좌우 방향에 따른 피치(x)는 8mm 이상 13mm 이하일 수 있다. 구체적으로, 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 좌우 방향에 따른 피치(x)는 8mm 이상 13mm 이하로 마련될 수 있다.
또한, 복수의 광원(111)의 상하 방향에 따른 피치(y)는 8mm 이상 13mm 이하일 수 있다. 구체적으로, 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 상하 방향에 따른 피치(y)는 8mm 이상 13mm 이하로 마련될 수 있다.
복수의 광원(111) 각각의 중심들의 좌우 방향에 따른 피치(x)는 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 상하 방향에 따른 피치(y)와 상이하게 마련될 수 있다. 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 좌우 방향에 따른 피치(x)는 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 상하 방향에 따른 피치(y)보다 크되, 각각의 중심들의 상하 방향에 따른 피치(y)의 1.06배보다 작거나 같도록 마련될 수 있다. 이와 달리, 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 좌우 방향에 따른 피치(x)는 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 상하 방향에 따른 피치(y)와 대략 동일하게 마련될 수도 있다. 좌우 방향에 따른 피치(x)와 상하 방향에 따른 피치(y)는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
(제2 간격) ≤ 제1 간격 ≤ 1.06*(제2 간격)
도 11을 참조하면, 기판(112)과 확산판(130) 사이의 광학 거리(h)는 1.5mm 이상 4.5mm 이하로 마련될 수 있다. 구체적으로, 기판(112)의 전면으로부터 공기층을 지나 확산판(130)의 후면까지의 거리는 1.5mm 이상 4.5mm 이하로 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광원 장치(100)는 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 좌우 방향에 따른 피치(x)가 기판(112)과 확산판(130) 사이의 광학 거리(h)와 아래의 관계식을 만족하도록 마련될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 장치(100)는 아래의 관계식을 만족하는 범위 내에서, 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 좌우 방향에 따른 피치(x)가 8mm 이상 13mm 이하로 마련될 수 있으며, 기판(112)과 확산판(130) 사이의 광학 거리(h)는 1.5mm 이상 4.5mm 이하로 마련될 수 있다.
2.2 ≤ (x)/h ≤ 4.5
구체적으로, 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 좌우 방향에 따른 피치(x)가 상하 방향에 따른 피치(y)의 1.06배이며, 기판(112)과 확산판(130) 사이의 광학 거리(h)가 1.5mm 이상 2.5mm 이하일 때, 피치(x)와 광학 거리(h)는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
3.8 ≤ (x) max/h ≤ 4.5
또한, 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 좌우 방향에 따른 피치(x)가 상하 방향에 따른 피치(y)의 1.06배이며, 기판(112)과 확산판(130) 사이의 광학 거리(h)가 2.5mm 이상 3.5mm 이하일 때, 피치(x)와 광학 거리(h)는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
2.9 ≤ (x) max/h ≤ 3.8
또한, 복수의 광원(111) 각각의 중심들의 좌우 방향에 따른 피치(x)가 상하 방향에 따른 피치(y)의 1.06배이며, 기판(112)과 확산판(130) 사이의 광학 거리(h)가 3.5mm 이상 4.5mm 이하일 때, 피치(x)와 광학 거리(h)는 아래의 관계식을 만족할 수 있다.
2.2 ≤ (x) max/h ≤ 3.8
이러한 구성에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 장치(100) 및 이를 갖는 디스플레이 장치(10)는 광원의 개수를 줄일 수 있어 원가 경쟁력을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 장치(100) 및 이를 갖는 디스플레이 장치(10)는 광학 거리(h)를 줄일 수 있어 두께를 줄일 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 게시된 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 게시된 실시예의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 확산판; 및
    상기 확산판의 후방에 배치되는 광원 모듈;을 포함하고,
    상기 광원 모듈은,
    기판;
    상기 기판에 실장되는 복수의 발광 다이오드; 및
    상기 복수의 발광 다이오드 전면(front surface)에 각각 마련되는 복수의 반사층;을 포함하며,
    상기 복수의 발광 다이오드 각각의 중심 사이의 간격을 피치(pitch)라 하고, 상기 확산판과 상기 기판 사이의 간격을 광학 거리(optical distance)라고 하였을 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족하는 광원 장치.
    2.2 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 4.5
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원 모듈은 상기 복수의 발광 다이오드를 각각 커버하는 복수의 광학 돔을 포함하는 광원 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반사층은 상기 복수의 발광 다이오드 각각에서 방출되는 메인 광(main optical)이 전후 방향에 대하여 50° 이상 65° 이하의 각도를 갖도록 구성되는 광원 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector; DBR)로 마련되는 광원 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피치는 8mm 이상 13mm 이하로 마련되는 광원 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광학 거리는 1.5mm 이상 4.5mm 이하로 마련되는 광원 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드는 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 배열되며,
    상기 피치는 상기 제2 방향에 따른 제2 간격보다 큰 상기 제1 방향에 따른 제1 간격으로 설정되는 광원 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 방향에 따른 제1 간격과 상기 제2 방향에 따른 제2 간격은 아래의 관계식을 만족하는 광원 장치.
    제1 간격 ≤ 1.06*(제2 간격)
  9. 제8항에 있어서,
    상기 피치가 최대값이며 상기 광학 거리가 1.5mm 이상 2.5mm 이하로 마련될 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족하는 광원 장치.
    3.8 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 4.5
  10. 제8항에 있어서,
    상기 피치가 최대값이며 상기 광학 거리가 2.5mm 이상 3.5mm 이하로 마련될 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족하는 광원 장치.
    2.9 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 3.8
  11. 제8항에 있어서,
    상기 피치가 최대값이며 상기 광학 거리가 3.5mm 이상 4.5mm 이하로 마련될 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족하는 광원 장치.
    2.2 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 2.9
  12. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 광학 돔은 실리콘 또는 에폭시 수지로 구성되는 광원 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 청색 광을 방출하도록 구성되는 광원 장치.
  14. 광을 출력하는 광원 장치; 및
    상기 광을 차단하거나 통과시키는 액정 패널;을 포함하고,
    상기 광원 장치는 확산판 및 상기 확산판의 후방에 배치되는 광원 모듈을 포함하며,
    상기 광원 모듈은,
    기판;
    상기 기판에 실장되며, 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 발광 다이오드; 및
    상기 복수의 발광 다이오드를 각각 커버하는 복수의 광학 돔;을 포함하며,
    상기 복수의 발광 다이오드 각각의 중심 사이의 간격을 피치(pitch)라 하고, 상기 확산판과 상기 기판 사이의 간격을 광학 거리(optical distance)라고 하였을 때, 상기 피치와 상기 광학 거리는 아래의 관계식을 만족하는 디스플레이 장치.
    2.2 ≤ 피치/광학 거리 ≤ 4.5
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광원 모듈은 상기 복수의 발광 다이오드 전면(front surface)에 각각 마련되는 복수의 반사층을 포함하는 디스플레이 장치.
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