WO2023195605A1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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WO2023195605A1
WO2023195605A1 PCT/KR2023/000484 KR2023000484W WO2023195605A1 WO 2023195605 A1 WO2023195605 A1 WO 2023195605A1 KR 2023000484 W KR2023000484 W KR 2023000484W WO 2023195605 A1 WO2023195605 A1 WO 2023195605A1
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WO
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light
cover
reflector
quantum dot
display device
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PCT/KR2023/000484
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English (en)
French (fr)
Inventor
김대식
니시다야스히로
김경형
김종일
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삼성전자주식회사
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Publication date
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    • G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors

Definitions

  • the present disclosure relates to a display device including a backlight unit and a liquid crystal panel.
  • 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.
  • Display devices include monitor devices connected to personal computers or server computers, portable computer devices, navigation terminal devices, general television devices, Internet Protocol television (IPTV) devices, smart phones, tablet PCs, Portable terminal devices such as personal digital assistants (PDAs) or cellular phones, various display devices used to play images such as advertisements or movies in industrial settings, or various types of audio/video systems etc.
  • IPTV Internet Protocol television
  • PDAs personal digital assistants
  • Display devices include monitor devices connected to personal computers or server computers, portable computer devices, navigation terminal devices, general television devices, Internet Protocol television (IPTV) devices, smart phones, tablet PCs, Portable terminal devices such as personal digital assistants (PDAs) or cellular phones, various display devices used to play images such as advertisements or movies in industrial settings, or various types of audio/video systems etc.
  • IPTV Internet Protocol television
  • PDAs personal digital assistants
  • cellular phones various display devices used to play images such as advertisements or movies in industrial settings, or various types of audio/video systems etc.
  • the display device may include a back light unit (BLU) that provides light to the liquid crystal panel.
  • BLU back light unit
  • the backlight unit may include a plurality of point light sources capable of independently emitting light.
  • a display device including a backlight unit with improved productivity and reduced costs is provided.
  • a display device that includes a backlight unit that reduces production costs by reducing the amount of quantum dot resin used.
  • a display device including a light source having a high beam angle light profile is provided.
  • a display device includes a liquid crystal panel and a backlight unit that provides light to the liquid crystal panel, wherein the backlight unit includes a substrate, a light emitting diode provided on the substrate, and a light emitting diode emitting light from the light emitting diode.
  • a quantum dot cover provided to convert the wavelength of light, a refractive cover that covers the light emitting diode and the quantum dot cover, and a refractive cover provided with a recessed portion on the upper surface of the refractive cover toward the quantum dot cover.
  • the recessed portion it may include a reflector disposed on the upper side of the quantum dot cover and having a lower diameter smaller than the upper surface diameter.
  • the refractive cover may have a maximum height at a point spaced a predetermined distance in the horizontal direction from the center of the light emitting diode.
  • the refractive cover may be convex upward at the maximum height.
  • the refractive cover may be rotationally symmetric.
  • the lower surface of the reflector may be convex upward.
  • the diameter of the lower surface of the reflector may be larger than the diameter of the lower surface of the quantum dot cover.
  • It may further include a glass bead array provided on the lower surface of the reflector or a microprism array provided on the lower surface of the reflector.
  • the backlight unit may further include a lower reflector provided on the substrate and including a photo solder resist (PSR).
  • PSR photo solder resist
  • the horizontal distance from the center of the light emitting diode to the outermost point of the reflector where marginal rays passing through the refractive cover contact is Lr
  • the vertical distance between the outermost point of the reflector and the lower reflector is H , 10 ⁇ ⁇ tan -1 (H/Lr) ⁇ 70 ⁇ .
  • the light emitting diode may be mounted on the substrate using a chip on board (COB) method.
  • COB chip on board
  • the light emitting diode may be configured to emit blue light.
  • the quantum dot cover may be provided to convert part of the blue light emitted from the light emitting diode into red light and green light.
  • the quantum dot cover may be formed by dispensing and curing liquid quantum dot resin.
  • the refractive cover may be formed by dispensing and curing a transparent material in a liquid state.
  • the reflector may be formed by dispensing and curing a reflective material in a liquid state.
  • a display device including a backlight unit that reduces production costs by reducing the amount of quantum dot resin used.
  • a display device including a light source with a high beam angle light profile.
  • Figure 1 shows an example of the appearance of a display device according to an embodiment.
  • Figure 2 shows an example of the structure of a display device according to an embodiment.
  • Figure 3 shows an example of a liquid crystal panel included in a display device according to an embodiment.
  • Figure 4 shows an example of a backlight unit included in a display device according to an embodiment.
  • Figure 5 schematically shows an example of a light source included in a backlight unit according to an embodiment.
  • Figure 6 shows an example of a light emitting diode included in a backlight unit according to an embodiment.
  • Figure 7 shows an example of a cross section along A-A in Figure 5;
  • Figure 8 shows an example of a light profile emitted from a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • FIG. 9 shows an emission spectrum depending on the presence or absence of a reflector in a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • Figure 10 shows another example of a cross section along A-A in Figure 5.
  • Figure 11 shows another example of a cross section along A-A in Figure 5.
  • Figure 12 shows the light path on the underside of the reflector shown in Figure 11.
  • Figure 13 shows another example of a cross section along A-A in Figure 5.
  • FIG. 14 shows a micro prism array provided on the lower surface of the reflector shown in FIG. 13.
  • Figure 15 shows the light path on the underside of the reflector shown in Figure 13.
  • Figure 16 shows an example of a method of manufacturing a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • Figure 17 shows another example of a method of manufacturing a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • Figure 18 illustrates a method of forming a quantum dot cover in a method of manufacturing a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • FIG. 19 illustrates a method of forming a refractive cover in a method of manufacturing a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • Figure 20 shows a method of forming a reflector in a method of manufacturing a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • first”, “second”, etc. used in this specification may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms It is used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.
  • the term “and/or” includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.
  • Figure 1 shows an example of the appearance of a display device according to an embodiment.
  • the display device 10 is a device that processes image signals received from the outside and visually displays the processed images.
  • the display device 10 is a television (TV) is exemplified, but is not limited thereto.
  • the display device 10 can be implemented in various forms such as a monitor, a portable multimedia device, and a portable communication device, and the form of the display device 10 is not limited as long as it is a device that visually displays images. .
  • 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 may include places where many people can come and go even indoors, such as subway stations, shopping malls, movie theaters, companies, and stores.
  • the display device 10 may receive content including video signals and audio signals from various content sources, and output video and audio corresponding to the video signals and audio signals.
  • the display device 10 may receive content data through a broadcast reception antenna or a wired cable, receive content data from a content playback device, or receive content data from a content provision server of a content provider.
  • the display device 10 may include a main body 11 and a screen 12 that displays an image I.
  • the main body 11 forms the exterior of the display device 10, and parts for the display device 10 to display an image I or perform various functions may be provided inside the main body 11.
  • the main body 11 shown in FIG. 1 has a flat plate shape, but the shape of the main body 11 is not limited to that shown in FIG. 1.
  • the main body 11 may have a curved plate shape.
  • the screen 12 is formed on the front of the main body 11 and can display an image (I).
  • image (I) can display still images or moving images.
  • the screen 12 can display a two-dimensional flat image or a three-dimensional stereoscopic image using the parallax between the user's two eyes.
  • the screen 12 may include a non-emissive panel (eg, a liquid crystal panel) that can pass or block light emitted by a back light unit (BLU).
  • a non-emissive panel eg, a liquid crystal panel
  • BLU back light unit
  • a plurality of pixels P are formed on the screen 12, and the 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 from each of the plurality of pixels P like a mosaic.
  • Each of the plurality of pixels P may emit light of various brightnesses and colors. In order to emit light of various colors, each of the plurality of pixels P may include subpixels P R , P G , and P B .
  • the subpixels ( PR , P G , P B ) include a red subpixel (P R) capable of emitting red light, a green subpixel (P G ) capable of emitting green light, and a blue subpixel (P G ) capable of emitting blue light. It may include a blue subpixel (P B ).
  • red light can represent light with a wavelength of approximately 620 nm (nanometer, one billionth of a meter) to 750 nm.
  • Green light can represent light with a wavelength ranging from approximately 495 nm to 570 nm.
  • Blue light can represent light with a wavelength ranging from approximately 450 nm to 495 nm.
  • each of the plurality of pixels (P) has various brightnesses and various colors. Light can come out.
  • FIG. 2 shows an example of the structure of the display device 10 according to an embodiment
  • FIG. 3 shows an example of a liquid crystal panel included in the display device 10 according to an embodiment.
  • various component parts for generating an image (I) on the screen (S) may be provided inside the main body (11).
  • the main body 11 includes a back light unit (BLU) 100, which is a surface light source, and a liquid crystal panel 20 that blocks or passes the light emitted from the back light unit 100. and a control assembly 50 that controls the operation of the backlight unit 100 and the liquid crystal panel 20, and a power assembly 60 that supplies power to the backlight unit 100 and the liquid crystal panel 20.
  • BLU back light unit
  • the main body 11 includes a bezel 13, a frame middle mold 14, and a bottom chassis 15 to support the liquid crystal panel 20, the backlight unit 100, the control assembly 50, and the power assembly 60. It may include a rear cover (16).
  • the backlight unit 100 may include a point light source that emits white light.
  • the point light source may include a device that emits monochromatic light, and a quantum dot cover that converts the monochromatic light emitted from the device into white light.
  • the point light source may include a light emitting diode (LED) that emits blue light, and a quantum dot cover that converts a portion of the blue light emitted from the light emitting diode into red light and green light.
  • Quantum dot covers can convert part of blue light into red light and green light by converting the wavelength of part of the blue light. Through this, the blue light emitted from the light emitting diode can become white light as it passes through the quantum dot cover.
  • the backlight unit 100 may refract, reflect, and scatter light to convert light emitted from a point light source into uniform surface light. In this way, the backlight unit 100 can emit uniform surface light toward the front by refracting, reflecting, and scattering light emitted from a point light source.
  • the backlight unit 100 is described in more detail below.
  • the liquid crystal panel 20 is provided in front of the backlight unit 100 and blocks or passes light emitted from the backlight unit 100 to form an image I.
  • the front surface of the liquid crystal panel 20 forms the screen S 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 may independently block or pass light from the backlight unit 100. Additionally, light passing through the plurality of pixels (P) may form an image (I) displayed on the screen (S).
  • 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. , it may include 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 can fix and support the pixel electrode 23, thin film transistor 24, liquid crystal layer 25, common electrode 26, and color filter 27. there is.
  • the first transparent substrate 22 and the second transparent substrate 28 may be made of tempered glass or transparent resin.
  • the first polarizing film 21 and the second polarizing film 29 are provided outside the first transparent substrate 22 and the second transparent substrate 28.
  • the first polarizing film 21 and the second polarizing film 29 can each pass certain polarized light and block (reflect or absorb) other polarized light.
  • the first polarizing film 21 may pass polarized light in the first direction and block (reflect or absorb) other polarized light.
  • the second polarizing film 29 may pass polarized light in the second direction and block (reflect or absorb) other polarized light.
  • the first direction and the second direction may be perpendicular to each other. Therefore, the polarized light that has passed through the first polarizing film 21 cannot directly pass through the second polarizing film 29.
  • the color filter 27 may be provided inside the second transparent substrate 28.
  • the color filter 27 may include, for example, a red filter 27R that passes red light, a green filter 27G that passes green light, and a blue filter 27B that passes blue light. Additionally, the red filter 27R, green filter 27G, and blue filter 27B may be arranged in parallel with each other.
  • the area occupied by the color filter 27 corresponds to the pixel P described above.
  • the area occupied by the red filter 27R corresponds to the red subpixel P R
  • the area occupied by the green filter 27G corresponds to the green subpixel P G
  • the area occupied by the blue filter 27B corresponds to the green subpixel P G.
  • the area corresponds to the blue subpixel (P B ).
  • the pixel electrode 23 may be provided inside the first transparent substrate 22, and the 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 to change the arrangement of the liquid crystal molecules 115a constituting the liquid crystal layer 25, which will be described below. there is.
  • a thin film transistor (TFT) 24 is provided inside the second transparent substrate 22.
  • the thin film transistor 24 may be turned on (closed) or turned off (open) by image data provided from the panel driver 30. Additionally, an electric field may be created or removed between the pixel electrode 23 and the common electrode 26 depending on whether the thin film transistor 24 is turned on (closed) or turned off (open).
  • the liquid crystal layer 25 is formed between the pixel electrode 23 and the common electrode 26 and is filled with liquid crystal molecules 25a.
  • Liquid crystals can represent an intermediate state between a solid (crystal) and a liquid.
  • Liquid crystals can exhibit optical properties depending on changes in the electric field. For example, in liquid crystals, the direction of the molecular arrangement that makes up the liquid crystal may change depending on changes in the electric field. Therefore, 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.
  • the liquid crystal layer 25 may rotate the polarization direction of light around the optical axis depending on the presence or absence of an electric field. As a result, the polarization direction of the polarized light passing through the first polarizing film 21 is rotated while passing through the liquid crystal layer 25, and can pass through the second polarizing film 29.
  • a cable 20a that transmits image data to the liquid crystal panel 20, and a display driver integrated circuit (DDI) that processes digital image data and outputs an analog image signal.
  • DPI display driver integrated circuit
  • the cable 20a may electrically connect the control assembly 50 and the power assembly 60 and the panel driver 30, and may also electrically connect the panel driver 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 panel driver 30 may receive image data and power from the control assembly 50 and the power assembly 60 through the cable 20a.
  • the panel driver 30 may provide image data and driving current to the liquid crystal panel 20 through the cable 20a.
  • the cable 20a and the panel driver 30 may be implemented as a film cable, chip on film (COF), tape carrier package (Tape Carrier Packet, TCP), etc.
  • the panel driver 30 may be placed on the cable 20b.
  • the present invention is not limited to this and the panel driver 30 may be disposed on the liquid crystal panel 20 .
  • the control assembly 50 may include a control circuit that controls the operation of the liquid crystal panel 20 and the backlight unit 100.
  • the control circuit may process video signals and/or audio signals received from an external content source.
  • the control circuit can transmit image data to the liquid crystal panel 20 and transmit dimming data to the backlight unit 100.
  • the power assembly 60 may include a power circuit that supplies power to the liquid crystal panel 20 and the backlight unit 100.
  • the power circuit may supply power to the control assembly 50, the backlight unit 100, and the liquid crystal panel 20.
  • the control assembly 50 and the power assembly 60 may be implemented with a printed circuit board and various circuits mounted on the printed circuit board.
  • the power circuit may include a condenser, coil, resistor element, processor, etc., and a power circuit board on which they are mounted.
  • the control circuit may include a memory, a processor, and a control circuit board on which they are mounted.
  • Figure 4 shows an example of a backlight unit included in a display device according to an embodiment.
  • Figure 5 schematically shows an example of a light source included in a backlight unit according to an embodiment.
  • the backlight unit 100 includes a light source module 110 that generates light, a diffuser plate 130 that uniformly diffuses the light, and an optical sheet that improves the brightness of the emitted light. It may include (140).
  • the light source module 110 may include a plurality of light sources 111 that emit light, and a substrate 112 that supports and fixes 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 brightness.
  • the plurality of light sources 111 may be arranged so that the distance between one light source and adjacent light sources is the same.
  • the plurality of light sources 111 may be arranged in rows and columns. Thereby, a plurality of light sources can be arranged so that an approximately square is formed by four adjacent light sources. Additionally, one light source is disposed adjacent to four light sources, and the distance between one light source and the four light sources adjacent to it may be approximately the same.
  • a plurality of light sources may be arranged so that an approximately equilateral triangle is formed by three adjacent light sources. At this time, one light source may be placed adjacent to six light sources. Additionally, the distance between one light source and six light sources adjacent to it may be approximately the same.
  • the arrangement of the plurality of light sources 111 is not limited to the arrangement described above, and the plurality of light sources 111 may be arranged in various ways so that light is emitted with uniform luminance.
  • the light source 111 may employ an element that can emit monochromatic light (light with a wavelength in a specific range or light with one peak wavelength, for example, blue light) in various directions when power is supplied.
  • each of the plurality of light sources 111 includes a light emitting diode (LED) 190, a quantum dot cover 160, a refractive cover 170, and a reflector 180. can do.
  • LED light emitting diode
  • quantum dot cover 160 a quantum dot cover 160
  • refractive cover 170 a refractive cover 170
  • reflector 180 can do.
  • the light emitting diode 190 may be directly attached to the substrate 112 using a chip on board (COB) method.
  • the light source 111 may include a light emitting diode 190 in which a light emitting diode chip or light emitting diode die is directly attached to the substrate 112 without separate packaging.
  • the light emitting diode 190 may be manufactured as a flip chip type.
  • the flip chip type light emitting diode 190 does not use an intermediate medium such as a metal lead (wire) or a ball grid array (BGA) when attaching the light emitting diode, which is a semiconductor device, to the substrate 112.
  • the electrode pattern of the semiconductor device can be fused to the substrate 112 as is. In this way, by omitting the metal lead (wire) or ball grid array, it is possible to miniaturize the light source 111 including the flip chip type light emitting diode 190.
  • the light emitting diode 190 may be configured to emit monochromatic light. According to one embodiment, the light emitting diode 190 may be configured to emit blue light. Blue light emitted from the light emitting diode 190 may be converted into white light while passing through the quantum dot cover 160. However, the light emitting diode is not limited to this, and may be provided to emit red light or green light.
  • the quantum dot cover 160 can cover the light emitting diode 190.
  • the quantum dot cover 160 can prevent or suppress damage to the light emitting diode 190 due to external mechanical action and/or damage to the light emitting diode 190 due to chemical action.
  • Quantum dot cover 160 can convert the wavelength of monochromatic light emitted from the light emitting diode 190.
  • the quantum dot cover 160 can convert monochromatic light into white light by converting the wavelength of monochromatic light emitted from the light emitting diode 190.
  • the light emitting diode 190 can emit blue light
  • the quantum dot cover 160 can convert part of the blue light into red light and green light by converting the wavelength of part of the blue light.
  • the light emitted from the quantum dot cover 160 may become white light.
  • the light source module 110 may include a light source 111 that emits white light.
  • the quantum dot cover 160 may be formed by dispensing or jetting liquid quantum dot resin and then curing it. Quantum dot cover 160 can be formed only by curing without additional processing after dispensing or jetting. Expressing this differently, it can be said that the quantum dot cover 160 is self-forming.
  • Quantum dot cover 160 may be provided to surround the top surface and four sides of the light emitting diode 190.
  • the quantum dot cover 160 may be formed by dispensing or jetting liquid quantum dot resin to cover the top surface and all four sides of the light emitting diode 190 and then curing it.
  • the refractive cover 170 may cover the quantum dot cover 160.
  • the refractive cover 170 can prevent or suppress damage to the quantum dot cover 160 due to external mechanical action and/or damage to the quantum dot cover 160 due to chemical action.
  • the refractive cover 170 may be provided in a dome shape including a depression in the center. More specifically, the refractive cover 170 has a circular shape on its lower surface and has a rotationally symmetrical shape with a maximum height (h, see FIG. 7) at a point spaced a predetermined distance in the horizontal direction from the center of the lower surface. It can be provided. The periphery of the point P (see FIG. 7 ) having the maximum height h in the refractive cover 170 may be provided in a shape that is convex upward with respect to the radial direction of the refractive cover 170 .
  • the refractive cover 170 may be made of silicone or epoxy resin.
  • molten silicone or epoxy resin is dispensed in a liquid state on the quantum dot cover 160 through a nozzle, etc., and then the dispensed silicone or epoxy resin is cured to form the refractive cover 170. there is.
  • the refractive cover 170 may be formed by dispensing a transparent material in a liquid state at a plurality of points spaced apart from each other and then hardening it.
  • the refractive cover 170 can be formed only by curing without any additional processing after dispensing. Expressing this differently, it can be said that the refractive cover 170 is self-forming.
  • the refractive cover 170 may be optically transparent or translucent. Light emitted from the light emitting diode 190 may pass through the quantum dot cover 160 and the refractive cover 170 and be emitted to the outside.
  • the refractive cover 170 can refract light like a lens.
  • light emitted from the light emitting diode 190 to the outside of the quantum dot cover 160 may be dispersed by being refracted by the refractive cover 170.
  • the refractive cover 170 can disperse the light emitted to the outside of the quantum dot cover 160 by covering the quantum dot cover 160.
  • the substrate 112 may fix the plurality of light sources 111 so that the positions of the light sources 111 do not change. Additionally, the substrate 112 may supply power to each light source 111 so that the light source 111 emits light.
  • the substrate 112 may fix a plurality of light sources 111 .
  • the substrate 112 may be made of synthetic resin or tempered glass or a printed circuit board (PCB) on which a conductive power supply line is formed to supply power to the light source 111.
  • PCB printed circuit board
  • a lower reflector 113 may be provided on the upper surface of the substrate 112.
  • the lower reflector 113 may include photo solder resist (PSR) coated on the upper surface of the substrate 112.
  • PSR photo solder resist
  • the lower reflector 113 may be provided to reflect forward the light reflected from the reflector 180, which will be described later, toward the lower reflector 113.
  • a plurality of light emitting diodes 190 may be provided on the upper surface of the substrate 112 to form an array.
  • a plurality of quantum dot covers 160 may be provided to correspond to each of the plurality of light emitting diodes 190 provided.
  • a plurality of refractive covers 170 may be provided to correspond to each of the quantum dot covers 160 provided in plurality.
  • a reflector 180 may be provided in the depression formed in the center of the refractive cover 170.
  • the depression is provided in the center of the refractive cover 170 and may be depressed toward the quantum dot cover 160. That is, as shown in FIG. 7, the outline of the recessed portion of the refractive cover 170 is substantially similar to the outline of the quantum dot cover 160.
  • the outer edge of the recessed portion of the refractive cover 170 from the lower reflector 113 may be positioned higher than the outer edge of the quantum dot cover 160 .
  • the reflector 180 may be provided to reflect a portion of the light incident on the reflector 180 from the light emitting diode 190 through the quantum dot cover 160 and the refractive cover 170.
  • the reflector 180 may be located on the upper side of the quantum dot cover 160.
  • the reflector 180 may be arranged to be spaced apart from the quantum dot cover 160 by a predetermined distance in the vertical direction. According to various embodiments, the distance between the reflector 180 and the quantum dot cover 160 may change.
  • the reflector 180 may have an upper or lower surface area larger than that of the quantum dot cover 160.
  • the reflector 180 may have an upper diameter larger than a lower diameter. In other words, the reflector 180 may have a lower diameter smaller than the upper surface diameter.
  • the reflector 180 may be formed by dispensing a liquid reflective material into the recess of the refractive cover 170 and then hardening it. Accordingly, the shape of the reflector 180 may be determined by the shape of the recessed portion of the refractive cover 170. According to various embodiments, the shape of the recessed portion of the refractive cover 170 may be changed in order to change the shape of the reflector 180 within a predetermined range.
  • the substrate may be provided in a bar shape by extending in one direction.
  • a plurality of light emitting diodes may be arranged to be spaced apart in the direction in which the substrate extends, thereby forming an array.
  • a plurality of bar-shaped substrates may be provided.
  • the plurality of substrates may be arranged to be spaced apart from each other along a direction perpendicular to the direction in which the substrate extends.
  • a bar-shaped substrate may extend in the horizontal direction, and a plurality of substrates may be arranged to be spaced apart in the vertical direction.
  • the diffusion plate 130 may be provided in front of the light source module 110.
  • the diffusion plate 130 can evenly disperse the light emitted from the light source 111 of the light source module 110.
  • the diffusion plate 130 may diffuse light emitted from the plurality of light sources 111 within the diffusion plate 130 in order to reduce unevenness of luminance caused by the plurality of light sources 111 .
  • the diffusion plate 130 can diffuse the uneven light emitted from the plurality of light sources 111 and emit it relatively uniformly to the entire surface.
  • the optical sheet 140 may include various sheets to improve luminance and uniformity of luminance.
  • the optical sheet 140 may include a light conversion sheet 141, a diffusion sheet 142, a prism sheet 143, a reflective polarizing sheet 144, etc.
  • 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.
  • Figure 6 shows an example of a light emitting diode included in a backlight unit according to an embodiment.
  • the light emitting diode 190 may include a transparent substrate 195, an n-type semiconductor layer 193, and a p-type semiconductor layer 192. Additionally, a multi quantum well (MQW) layer 194 is formed between the n-type semiconductor layer 193 and the p-type semiconductor layer 192.
  • MQW multi quantum well
  • the transparent substrate 195 may be the base of a pn junction capable of emitting light.
  • the transparent substrate 195 may include, for example, sapphire (Al 2 O 3 ), which has a crystal structure similar to that of the semiconductor layers 193 and 192.
  • a pn junction By bonding the n-type semiconductor layer 193 and the p-type semiconductor layer 192, a pn junction can be implemented.
  • a depletion region may be formed between the n-type semiconductor layer 193 and the p-type semiconductor layer 192. In the depletion layer, electrons of the n-type semiconductor layer 193 and holes of the p-type semiconductor layer 192 may recombine. Light can be emitted by recombination of electrons and holes.
  • the n-type semiconductor layer 193 may include, for example, n-type gallium nitride (n-type GaN). Additionally, the p-type semiconductor layer 192 may also include, for example, p-type gallium nitride (p-type GaN).
  • the energy band gap of gallium nitride (GaN) is approximately 3.4 eV (electronvolt), which can emit light with a wavelength shorter than 400 nm. Accordingly, deep blue or ultraviolet rays may be emitted from the junction of the n-type semiconductor layer 193 and the p-type semiconductor layer 192.
  • the n-type semiconductor layer 193 and the p-type semiconductor layer 192 are not limited to gallium nitride, and various semiconductor materials may be used depending on the required light.
  • the first electrode 191a of the light emitting diode 190 is in electrical contact with the p-type semiconductor layer 192, and the second electrode 191b is in electrical contact with the n-type semiconductor layer 193.
  • the first electrode 191a and the second electrode 191b may function not only as electrodes but also as reflectors that reflect light.
  • Electrons and holes can recombine in the depletion layer formed between the p-type semiconductor layer 192 and the n-type semiconductor layer 193.
  • the energy of the electrons and holes eg, kinetic energy and potential energy
  • light can be emitted.
  • the energy gap (energy band gap) of the quantum well layer 194 is smaller than the energy gap of the p-type semiconductor layer 192 and/or the n-type semiconductor layer 193. As a result, holes and electrons can each be trapped in the quantum well layer 194.
  • quantum well layer 194 From the quantum well layer 194, light having a wavelength corresponding to the energy gap of the quantum well layer 194 may be emitted.
  • quantum well layer 194 may emit blue light between 420 nm and 480 nm.
  • the quantum well layer 194 may correspond to a light emitting layer that emits blue light.
  • Light generated by recombination of electrons and holes is not emitted in a specific direction, and as shown in FIG. 6, light can be emitted in all directions.
  • the intensity of light emitted in a direction perpendicular to the light-emitting surface is the largest and the intensity of light emitted in a direction parallel to the light-emitting surface is the smallest.
  • a first reflective layer 196 is provided on the outside of the transparent substrate 195 (top of the transparent substrate in the drawing). That is, the first reflective layer 196 may be disposed on top of the light emitting layer 194. Additionally, a second reflection layer 197 is provided outside the p-type semiconductor layer 192 (lower part of the p-type semiconductor layer in the drawing). In this way, the transparent substrate 195, the n-type semiconductor layer 193, the quantum well layer 194, and the p-type semiconductor layer 192 will be disposed between the first reflection layer 196 and the second reflection layer 197. You can.
  • the first reflection layer 196 and the second reflection layer 197 may each reflect a portion of the incident light and allow another portion of the incident light to pass through.
  • the first reflection layer 196 and the second reflection layer 197 may reflect light having a wavelength within a specific wavelength range and may pass light having a wavelength outside the specific wavelength range.
  • the first reflection layer 196 and the second reflection layer 197 may reflect blue light having a wavelength between 420 nm and 480 nm emitted from the quantum well layer 194.
  • first reflection layer 196 and the second reflection layer 197 may reflect incident light having a specific incident angle and may pass light outside the specific incident angle.
  • first reflection layer 196 and the second reflection layer 197 may be DBR (Distributed Bragg Reflector) layers formed by stacking materials with different refractive indices so as to have various reflectances depending on the angle of incidence.
  • DBR Distributed Bragg Reflector
  • the first reflection layer 196 may reflect light incident at a small incident angle and pass light incident at a large incident angle.
  • the second reflection layer 197 may reflect or pass light incident at a small incident angle and reflect light incident at a large incident angle.
  • the incident light may be blue light with a wavelength between 420 nm and 480 nm.
  • Figure 7 shows an example of a cross section along A-A in Figure 6;
  • the blue light emitted from the light emitting diode 190 may be partially converted into red light and green light as it passes through the quantum dot cover 160. However, even if the blue light emitted from the light emitting diode 190 passes through the quantum dot cover 160, the intensity of the blue light is still greater than that of the converted red light and green light. In this case, since the light intensities of blue light, red light, and green light are different, even light that passes through the quantum dot cover 160 is unlikely to become white light.
  • a portion of the light emitted to the outside of the quantum dot cover 160 through the quantum dot cover 160 is reflected backward by the reflector 180, and the backward reflected light is reflected backward by the lower reflector 113. ) can be reflected forward again.
  • the light emitted from the light emitting diode 190 can be reproduced by the reflector 180 and the lower reflector 113.
  • light emitted from the light emitting diode 190 may pass through the quantum dot cover 160 several times. As light passes through the quantum dot cover 160 several times, the intensity of blue light may relatively decrease, and the intensity of red light and green light may increase.
  • the deviation in the intensity of blue light, red light, and green light can be reduced.
  • the desired white light can be obtained.
  • the quantum dot cover 160 is formed by dispensing liquid quantum dot resin to a minimum area to cap the light emitting diode 190, the amount of quantum dot resin used can be dramatically reduced compared to the past.
  • the lower surface 181 of the reflector 180 may be provided to have a convex shape facing upward.
  • the reflector 180 may be formed by dispensing a liquid reflective material on the refractive cover 170 and then hardening it.
  • the liquid reflective material may include, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) or silver (Ag).
  • the central portion of the depression provided in the center of the refractive cover 170 may have a shape that is convex upward so that the lower surface 181 of the reflector 180 has an upwardly convex shape. That is, the recessed portion is recessed toward the substrate 112 rather than the point P having the maximum height h on the refractive cover 170, and the central portion of the recessed portion may be provided in a shape that is convex upward.
  • the upper surface of the reflector 180 may be provided to be flat. That is, the upper surface of the reflector 180 may be provided as a circle-shaped plane.
  • the straight line distance between the center of the lower surface 181 of the reflector 180 and the center of the upper surface of the quantum dot cover 160 may be set to d1.
  • the light emission angle profile of the light source 111 may vary as the distance between the center of the lower surface 181 of the reflector 180 and the center of the upper surface of the quantum dot cover 160 is changed. More specifically, when the distance between the lower surface 181 of the reflector 180 and the upper surface of the quantum dot cover 160 is shortened, the light emission angle of the light source 111 can be increased. Conversely, as the distance between the lower surface 181 of the reflector 180 and the upper surface of the quantum dot cover 160 increases, the light emission angle of the light source 111 may become smaller.
  • the radius of the bottom of the quantum dot cover 160 is referred to as Lq.
  • the horizontal distance from the center of the light emitting diode 190 to the outermost point of the reflector 180 where marginal rays passing through the refractive cover 170 contact is referred to as Lr.
  • the vertical distance between the reflector 180 and the lower reflector 113 that the ambient light touches is referred to as H1.
  • the radius of the lower surface of the refractive cover 170 is referred to as Ls.
  • the angle between the ambient light and the lower reflector 113 is referred to as ⁇ m1. Expressing ⁇ m1 differently, it is as follows.
  • the refractive cover 170 and the reflector 180 may be formed to satisfy 10 ⁇ ⁇ ⁇ m1 ⁇ 70 ⁇ .
  • the light source 111 may be provided at 10 ⁇ ⁇ ⁇ m1 ⁇ 70 ⁇ so that a light profile with a high directivity angle can be obtained.
  • Lr may be set to be greater than Lq so that the light emitted upward from the quantum dot cover 160 can be reflected by the reflector 180. In other words, it can be arranged to satisfy Lr > Lq. With this structure, light emitted from the quantum dot cover 160 at an angle higher than ⁇ m1 can be reflected backward by the reflector 180, and the light reflected by the reflector 180 is reflected at the lower reflector 113. It can be reflected back to the front.
  • the diameter of the lower surface 181 of the reflector 180 may be larger than the diameter of the lower surface of the quantum dot cover 160.
  • Figure 8 shows an example of a light profile emitted from a light source according to one embodiment.
  • the light source 111 may have a light profile approximately in the shape of a bat wing.
  • the light source 111 may have a light profile with a high directivity angle. Since the reflector 180 is provided on the upper side of the light emitting diode 190 and the quantum dot cover 160, the light emitted upward from the light emitting diode 190 is reflected downward by the reflector 180, and the light reflected downward is reflected downward. As the light goes through a process of being re-reflected by the lower reflector 113, the light may be emitted to the outside of the refractive cover 170. By going through the above process, the light emitted outside the refractive cover 170 can have a light profile with a high directivity angle.
  • the light source 190 may have a light profile roughly shaped like a bat wing.
  • the batwing-shaped light profile has an intensity of light emitted from the light source 111 in a direction perpendicular to the substrate 112 in an oblique direction (for example, approximately 30 to 70 degrees from the vertical axis perpendicular to the substrate 112).
  • a light profile in which the intensity of light emitted in an angular interval (direction having a peak 1/2 point) is high can be displayed.
  • the light profile shown in FIG. 8 is an example of the light profile of the light source 111, and according to various embodiments, the light profile of the light source 111 may have a light profile similar to that of FIG. 8.
  • the number of light emitting diodes 190 included in the display device 10 can be reduced.
  • the backlight unit 100 In order to improve the image quality of the display device 10, it is important for the backlight unit 100 to emit surface light with uniform brightness. For example, if the number of light emitting diodes, which are point light sources, is reduced, the deviation between the brightness in the area where the light emitting diode is located and the brightness in the area where the light emitting diode is not located (the area between light emitting diodes) may increase. there is. In other words, if the number of light emitting diodes, which are point light sources, is reduced, the luminance uniformity of surface light emitted from the backlight unit 100 may deteriorate.
  • the light source 111 having a batwing-shaped light profile is used, the difference between the brightness in the area where each light source 111 is located and the brightness in the area between two adjacent light sources can be reduced. As a result, the number of light emitting diodes 190 can be reduced.
  • the optical distance (OD) for the light emitted from the light emitting diode, which is a point light source, to diffuse into the surface light becomes shorter.
  • the luminance uniformity of the surface light emitted from the backlight unit 100 may deteriorate.
  • the number of light emitting diodes may be increased.
  • the light source 111 can have a batwing-shaped optical profile. By having , the increase in the number of light sources 111 can be minimized.
  • FIG. 9 shows an emission spectrum depending on the presence or absence of a reflector in a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • the light source 111 may include a reflector and thus have different emission spectrum characteristics.
  • the intensity of blue light emitted from the light source is relatively greater than the intensity of green light and red light.
  • the intensity of blue light is greater than that of green light, and the intensity of green light is greater than that of red light, so the imbalance between blue light, green light, and red light is relatively large. Due to this imbalance, the light source may not emit white light. To overcome imbalance, a relatively large amount of quantum dot resin is required.
  • the light source 111 includes a reflector 180 so that blue light, green light, and red light can be balanced.
  • the intensities of blue light and green light may become similar.
  • the intensity difference between blue light and red light may be reduced, and similarly, the intensity difference between green light and red light may be reduced.
  • the light source 111 can emit white light with only a relatively small amount of quantum dot resin. In other words, the amount of expensive quantum dot resin used can be minimized. Through this, the production cost of the light source 111 can be reduced, and further, the production cost of the display device 10 can be reduced.
  • Figure 10 shows another example of a cross section along A-A in Figure 5.
  • the light source 111 may be provided with a distance d2 between the center of the lower surface 181 of the reflector 180 and the center of the upper surface of the quantum dot cover 160.
  • d2 may be made smaller than d1 shown in FIG. 7. That is, it can be provided to satisfy d2 ⁇ d1.
  • the vertical distance H2 between the reflector 180 and the lower reflector 113, which the ambient light touches, may be set to be smaller than H1. In other words, it can be arranged to satisfy H2 ⁇ H1.
  • the included angle between the reflectors 113, ⁇ m2 may become smaller. That is, if d2 ⁇ d1, ⁇ m2 ⁇ ⁇ m1. If ⁇ m2 becomes smaller, the beam angle of the light source 111 may become larger than when ⁇ m1. That is, if the distance between the reflector 180 and the quantum dot cover 160 is shortened, an optical profile with a relatively high beam angle can be obtained.
  • the beam angle of the light source 111 can be adjusted by adjusting the distance between the lower surface 181 of the reflector 180 and the quantum dot cover 160.
  • Figure 11 shows another example of a cross section along A-A in Figure 5.
  • Figure 12 shows the light path on the underside of the reflector shown in Figure 11.
  • the light source 111 may have a glass bead array 282 provided on the lower surface 281 of the reflector 280.
  • the lower surface 281 of the reflector 280 may be provided to be flat.
  • the lower surface 281 of the reflector 280 may be provided as a circle-shaped plane.
  • the central portion of the refractive cover 270 may be depressed to correspond to the reflector 280 .
  • the vertical distance between the reflector 280 and the lower reflector 113 that the ambient light touches may be H. H > H1.
  • it can be provided to satisfy 10 ⁇ ⁇ tan -1 (H/Lr) ⁇ 70 ⁇ . In other words, 10 ⁇ ⁇ ⁇ m ⁇ 70 ⁇ can be satisfied.
  • the diameter of the lower surface 281 of the reflector 280 may be larger than the diameter of the lower surface of the quantum dot cover 160.
  • the reflector 280 can reflect light emitted upward from the quantum dot cover 160 backward from its lower surface.
  • the light source 111 may include a glass bead array 282, which is a retro-reflector, on the lower surface 281 of the reflector 280. Depending on the characteristics of the retroreflector, light incident on the glass bead array 282 may be reflected at an exit angle equal to the incident angle.
  • the light source 111 includes a glass bead array 282 on the lower surface of the reflector 280, so that the light incident from the light emitting diode 190 through the quantum dot cover 160 to the reflector 280 is transmitted to the lower surface of the reflector 280. It can be reflected by the reflector 113. As described above, the light reflected by the lower reflector 113 is re-reflected forward by the lower reflector 113, so that the light source 111 can obtain a light profile with a high beam angle.
  • Figure 13 shows another example of a cross section along A-A in Figure 5.
  • FIG. 14 shows a micro prism array provided on the lower surface of the reflector shown in FIG. 13.
  • FIG. 15 schematically shows the light path on the lower surface of the reflector shown in FIG. 13.
  • the light source 111 may have a microprism array 381 provided on the lower surface of the reflector 380.
  • the lower surface of the reflector 380 may be provided to be flat.
  • the lower surface of the reflector 380 may be provided as a circle-shaped plane.
  • the central portion of the refractive cover 370 may be depressed to correspond to the reflector 380 .
  • the vertical distance between the reflector 380 and the lower reflector 113 that the ambient light touches may be H. H > H1.
  • the microprism array 381 may include a tetrahedral-shaped array.
  • the diameter of the lower surface 381 of the reflector 380 may be larger than the diameter of the lower surface of the quantum dot cover 160. With this structure, the reflector 380 can reflect light emitted upward from the quantum dot cover 160 backward from its lower surface.
  • the light source 111 may include a microprism array 381, which is a retro-reflector, on the lower surface of the reflector 380.
  • a microprism array 381 which is a retro-reflector
  • the light source 111 includes a microprism array 381 on the lower surface of the reflector 380, so that the light incident from the light emitting diode 190 through the quantum dot cover 160 to the reflector 380 is transmitted to the lower surface. It can be reflected by the reflector 113.
  • the light reflected by the lower reflector 113 is re-reflected forward by the lower reflector 113, so that the light source 111 can obtain a light profile with a high beam angle.
  • Figure 16 schematically shows an example of a method of manufacturing a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • the light source 111 can be manufactured using an injection molding process.
  • an upper mold ( B2) may be placed, and the lower mold B1 may be placed under the substrate 112.
  • the upper mold (B2) may include a predetermined groove (r) that determines the shape of the refractive cover (170).
  • a predetermined groove r may be prepared to correspond to the positions of the light emitting diode 190 and the quantum dot cover 160.
  • the substrate 112, the light emitting diode 190, and the quantum dot cover 160 are placed on the lower mold (B1), and the upper mold (B2) is moved toward the lower mold to close the cavity. Afterwards, a liquid transparent material forming the refractive cover 170 may be injected through the flow path p1 connected to the groove r. The transparent material injected into the groove r through the flow path p1 may be hardened to form the refractive cover 170. Through this process, the refractive cover 170 can be formed on the substrate 112 to immediately cover the quantum dot cover 160 without the process of bonding the refractive cover 170 to the substrate 112.
  • the refractive cover 170 is formed on the substrate 112 without a bonding process through the above-described injection molding method, and then a reflective material in a liquid state is dispensed on the refractive cover 170, By hardening this, the reflector 180 can be formed.
  • the liquid reflective material may include, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) or silver (Ag).
  • the reflector may be formed by a double injection method along with a refractive cover.
  • Figure 17 schematically shows another example of a method of manufacturing a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • the light source 111 mounts the light emitting diode 190 on the substrate 112 using a COB (Chip On Board) method, and then dispenses and cures quantum dot resin in a liquid state to form a refractive cover ( It can be manufactured by forming 170 and bonding the separately manufactured refractive cover 170 and reflector 180 on the substrate 112.
  • COB Chip On Board
  • the plurality of refractive covers 170 and the reflector 180 are bonded on the substrate 112 to correspond to the plurality of light emitting diodes 190 and the quantum dot cover 160, respectively, to produce the light source 111. ) can be produced.
  • the refractive cover 170 and reflector 180 can be manufactured by various methods. For example, it can be manufactured in a single process using a double injection method, or it can be manufactured by first manufacturing the refractive cover through injection molding and then dispensing and curing the liquid reflective material.
  • Figure 18 schematically shows a method of forming a quantum dot cover in a method of manufacturing a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • Figure 19 schematically shows a method of forming a refractive cover in a method of manufacturing a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • Figure 20 schematically shows a method of forming a reflector in a method of manufacturing a light source of a backlight unit according to an embodiment.
  • a method of manufacturing the light source 111 according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 18 to 20.
  • liquid quantum dot resin (T1) is applied to the first dispenser to cover the light emitting diode 190.
  • Dispensing can be done through (J1).
  • the first dispenser J1 is located above the light emitting diode 190 and can dispense quantum dot resin T1 on the light emitting diode 190.
  • Quantum dot resin (T1) can be dispensed in a liquid state and then hardened to form the quantum dot cover 160.
  • the second dispenser J2 and the plurality of third dispensers J3 can each dispense a transparent substance T2 in a liquid state.
  • the second dispenser (J2) and the third dispenser (J3) may be arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the horizontal direction.
  • the second dispenser (J2) may be located between the plurality of third dispensers (J3).
  • the second dispenser (J2) and the plurality of third dispensers (J3) are each capable of dispensing a transparent substance (T2) in a liquid state, and the liquid is dispensed by the second dispenser (J2) and the plurality of third dispensers (J3).
  • the transparent material dispensed in its original state may be hardened to form the refractive cover 170.
  • the shape of the refractive cover 170 may be determined depending on thixotropic properties.
  • the fourth dispenser J4 dispenses a liquid reflective material T3 into the depression formed in the center of the refractive cover 170, and then hardens the reflective material T3 to form the reflector 180. there is.
  • the quantum dot cover 160, the refractive cover 170, and the reflector 180 can be formed on the substrate 112 only by dispensing or jetting rather than injection molding. .

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Abstract

퀀텀닷 레진의 사용량을 줄임으로써 생산비를 절감한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 개시한다. 디스플레이 장치는, 액정 패널 및 상기 액정 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 기판과, 상기 기판에 마련되는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드에서 방출되는 광의 파장을 변환시키도록 마련되는 퀀텀닷 커버와, 상기 발광 다이오드와 상기 퀀텀닷 커버를 커버하는 굴절 커버로서, 상기 굴절 커버의 상면에 상기 퀀텀닷 커버를 향해 함몰된 함몰부가 마련되는 굴절 커버 및 상기 함몰부에 마련됨으로써 상기 퀀텀닷 커버의 상측에 배치되고, 상면의 직경보다 하면의 직경이 작게 형성되는 반사체를 포함할 수 있다.

Description

디스플레이 장치
본 개시는 백라이트 유닛과 액정 패널을 포함하는 디스플레이 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(Internet Protocol television, IPTV) 장치나, 스마트 폰, 태블릿 PC, 개인용 디지털 보조 장치(Personal Digital Assistant, PDA), 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 액정 패널로 광을 제공하는 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU)을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛은 독립적으로 광을 방출할 수 있는 복수의 점 광원들을 포함할 수 있다.
생산성이 향상되고 원가가 절감된 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
퀀텀닷 레진의 사용량을 줄임으로써 생산비를 절감한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
고 지향각의 광 프로파일을 갖는 광원을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 개시의 일례에 따른 디스플레이 장치는, 액정 패널 및 상기 액정 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 기판과, 상기 기판에 마련되는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드에서 방출되는 광의 파장을 변환시키도록 마련되는 퀀텀닷 커버와, 상기 발광 다이오드와 상기 퀀텀닷 커버를 커버하는 굴절 커버로서, 상기 굴절 커버의 상면에 상기 퀀텀닷 커버를 향해 함몰된 함몰부가 마련되는 굴절 커버 및 상기 함몰부에 마련됨으로써 상기 퀀텀닷 커버의 상측에 배치되고, 상면의 직경보다 하면의 직경이 작게 형성되는 반사체를 포함할 수 있다.
상기 굴절 커버는, 상기 발광 다이오드의 중심으로부터 수평 방향으로 소정 거리 이격된 지점에서 최대 높이를 가질 수 있다.
상기 굴절 커버는 상기 최대 높이에서 상방으로 볼록할 수 있다.
상기 굴절 커버는 회전 대칭일 수 있다.
상기 반사체의 하면은 상방을 향해 볼록할 수 있다.
상기 반사체의 하면의 직경은, 상기 퀀텀닷 커버의 하면의 직경보다 크게 마련될 수 있다.
상기 반사체의 하면에 마련되는 글라스비즈 어레이 또는 상기 반사체의 하면에 마련되는 마이크로프리즘 어레이를 더 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은, 상기 기판 상에 마련되고, PSR(Photo Solder Resist)를 포함하는 하부 반사체를 더 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드의 중심으로부터 상기 굴절 커버를 통과하는 주변광선(marginal ray)이 접하는 상기 반사체의 최 외곽 지점까지의 수평 거리는 Lr이고, 상기 반사체의 상기 최 외곽 지점으로부터 상기 하부 반사체 사이의 수직 거리는 H이고, 10˚ < tan-1(H/Lr) < 70˚ 일 수 있다.
상기 발광 다이오드는 상기 기판에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 실장될 수 있다.
상기 발광 다이오드는 청색 계열의 광을 방출하도록 마련될 수 있다.
상기 퀀텀닷 커버는, 상기 발광 다이오드에서 방출되는 청색 계열의 광 일부를 적색 계열의 광과, 녹색 계열의 광으로 변환시키도록 마련될 수 있다.
상기 퀀텀닷 커버는, 액체 상태의 퀀텀닷 레진이 디스펜싱 및 경화됨으로써 형성될 수 있다.
상기 굴절 커버는, 액체 상태의 투명 물질이 디스펜싱 및 경화됨으로써 형성될 수 있다.
상기 반사체는, 액체 상태의 반사 물질이 디스펜싱 및 경화됨으로써 형성될 수 있다.
본 개시에 따르면, 생산성이 향상되고 원가가 절감된 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 개시에 따르면, 퀀텀닷 레진의 사용량을 줄임으로써 생산비를 절감한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 개시에 따르면, 고 지향각의 광 프로파일을 갖는 광원을 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관의 일 예를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조의 일 예를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함된 액정 패널의 일 예를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함된 백라이트 유닛의 일 예를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛에 포함된 광원의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛에 포함된 발광 다이오드의 일 예를 도시한다.
도 7은 도 5의 A-A에 따른 단면의 일 예를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원에서 방출되는 광 프로파일의 일 예를 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원에서, 반사체의 유무에 따른 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 10은 도 5의 A-A에 따른 단면의 다른 예를 도시한다.
도 11은 도 5의 A-A에 따른 단면의 다른 예를 도시한다.
도 12는 도 11에 도시된 반사체 하면에서의 광 경로를 도시한다.
도 13은 도 5의 A-A에 따른 단면의 다른 예를 도시한다.
도 14는 도 13에 도시된 반사체의 하면에 마련되는 마이크로 프리즘 어레이를 도시한다.
도 15는 도 13에 도시된 반사체 하면에서의 광 경로를 도시한다.
도 16은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원을 제조하는 방법의 일 예를 도시한다.
도 17은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원을 제조하는 방법의 다른 예를 도시한다.
도 18은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원을 제조하는 방법에서, 퀀텀닷 커버를 형성하는 방법을 도시한다.
도 19는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원을 제조하는 방법에서, 굴절 커버를 형성하는 방법을 도시한다.
도 20은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원을 제조하는 방법에서, 반사체를 형성하는 방법을 도시한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관의 일 예를 도시한다.
도 1을 참조하면, 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 곳을 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(10)는 다양한 컨텐츠 소스들로부터 비디오 신호와 오디오 신호를 포함하는 컨텐츠를 수신하고, 비디오 신호와 오디오 신호에 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) 및 영상(I)을 표시하는 스크린(12)을 포함할 수 있다.
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)은 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU) 등에 의하여 방출된 광을 통과하거나 차단할 수 있는 비자발광 패널(예를 들어, 액정 패널)을 포함할 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) 각각이 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. 다양한 색상의 광을 방출하기 위하여, 복수의 픽셀(P) 각각은 서브 픽셀들(PR, PG, PB)을 포함할 수 있다.
서브 픽셀들(PR, PG, PB)은 적색 광을 방출할 수 있는 적색 서브 픽셀(PR)과, 녹색 광을 방출할 수 있는 녹색 서브 픽셀(PG)과, 청색 광을 방출할 수 있는 청색 서브 픽셀(PB)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적색 광은 파장이 대략 620nm (nanometer, 10억분의 1미터)에서 750nm까지의 광을 나타낼 수 있다. 녹색 광은 파장이 대략 495nm에서 570nm까지의 광을 나타낼 수 있다. 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 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(10)의 구조의 일 예를 도시하고, 도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(10)에 포함된 액정 패널의 일 예를 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 면 광원(surface light source)인 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU)(100)과, 백라이트 유닛(100)으로부터 방출된 광을 차단하거나 통과하는 액정 패널(20)과, 백라이트 유닛(100) 및 액정 패널(20)의 동작을 제어하는 제어 어셈블리(50)와, 백라이트 유닛(100) 및 액정 패널(20)에 전력을 공급하는 전원 어셈블리(60)가 마련된다. 또한 본체(11)는 액정 패널(20), 백라이트 유닛(100), 제어 어셈블리(50) 및 전원 어셈블리(60)를 지지하기 위한 베젤(13)과 프레임 미들 몰드(14)와 바텀 샤시(15)와 후면 커버(16)를 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(100)은 백색 광을 방출하는 점 광원을 포함할 수 있다. 점 광원은 단색 광을 방출하는 소자와, 상기 소자에서 방출되는 단색 광을 백색 광으로 변환하는 퀀텀닷 커버를 포함할 수 있다. 예를 들면, 점 광원은 청색 광을 방출하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)와, 발광 다이오드에서 방출되는 청색 광의 일부를 적색 광과 녹색 광으로 변환시키는 퀀텀닷 커버를 포함할 수 있다. 퀀텀닷 커버는 청색 광 일부의 파장을 변환시킴으로써 청색 광 일부를 적색 광과 녹색 광으로 변환시킬 수 있다. 이를 통해, 발광 다이오드에서 방출되는 청색 광은 퀀텀닷 커버를 통과하면서 백색 광이 될 수 있다.
백라이트 유닛(100)은 점 광원으로부터 방출되는 광을 균일한 면광으로 변환하기 위하여 광을 굴절, 반사 및 산란시킬 수 있다. 이처럼, 백라이트 유닛(100)은 점 광원으로부터 방출된 광을 굴절, 반사 및 산란시킴으로써 전방을 향하여 균일한 면광을 방출할 수 있다.
백라이트 유닛(100)은 아래에서 더욱 자세하게 설명된다.
액정 패널(20)은 백라이트 유닛(100)의 전방에 마련되며, 영상(I)을 형성하기 위하여 백라이트 유닛(100)으로부터 방출되는 광을 차단하거나 또는 통과시킨다.
액정 패널(20)의 전면은 앞서 설명한 디스플레이 장치(10)의 스크린(S)을 형성하며, 액정 패널(20)은 복수의 픽셀들(P)을 형성할 수 있다. 액정 패널(20)은 복수의 픽셀들(P)은 각각 독립적으로 백라이트 유닛(100)의 광을 차단하거나 통과시킬 수 있다. 또한 복수의 픽셀들(P)에 의하여 통과된 광은 스크린(S)에 표시되는 영상(I)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 액정 패널(20)은 제1편광 필름(21), 제1투명 기판(22), 픽셀 전극(23), 박막 트랜지스터(24), 액정 층(25), 공통 전극(26), 컬러 필터(27), 제2투명 기판(28), 제2편광 필름(29)을 포함할 수 있다.
제1투명 기판(22) 및 제2투명 기판(28)은 픽셀 전극(23), 박막 트랜지스터(24), 액정 층(25), 공통 전극(26) 및 컬러 필터(27)를 고정 지지할 수 있다. 이러한, 제1투명기판(22) 및 제2투명 기판(28)은 강화 유리 또는 투명 수지로 구성될 수 있다.
제1편광 필름(21) 및 제2편광 필름(29)은 제1투명기판(22) 및 제2투명 기판(28)의 외측에 마련된다. 제1편광 필름(21)과 제2편광 필름(29)은 각각 특정한 편광을 통과시키고, 다른 편광을 차단(반사 또는 흡수)할 수 있다. 예를 들어, 제1편광 필름(21)은 제1방향의 편광을 통과시키고, 다른 편광을 차단(반사 또는 흡수)할 수 있다. 또한 제2편광 필름(29)은 제2방향의 편광을 통과시키고, 다른 편광을 차단(반사 또는 흡수)할 수 있다. 이때, 제1방향과 제2방향은 서로 직교할 수 있다. 그로 인하여, 제1편광 필름(21)을 통과한 편광은 제2편광 필름(29)을 직접 통과할 수 없다.
컬러 필터(27)는 제2투명 기판(28)의 내측에 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(27B)를 포함할 수 있다. 또한 적색 필터(27R)와 녹색 필터(27G)와 청색 필터(27B)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 컬러 필터(27)가 점유하는 영역은 앞서 설명한 픽셀(P)에 대응된다. 적색 필터(27R)가 점유하는 영역은 적색 서브 픽셀(PR)에 대응되고, 녹색 필터(27G)가 점유하는 영역은 녹색 서브 픽셀(PG)에 대응되고, 청색 필터(27B)가 점유하는 영역은 청색 서브 픽셀(PB)에 대응된다.
픽셀 전극(23)은 제1투명 기판(22)의 내측에 마련되고, 공통 전극(26)은 제2투명 기판(28)의 내측에 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(115a)의 배치를 변화시키기 위한 전기장을 생성할 수 있다.
박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)(24)는 제2투명 기판(22)의 내측에 마련된다. 박막 트랜지스터(24)는 패널 드라이버(30)로부터 제공되는 영상 데이터에 의하여 턴온(폐쇄) 또는 턴오프(개방)될 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터(24)의 턴온(폐쇄) 또는 턴오프(개방)에 따라 픽셀 전극(23)과 공통 전극(26) 사이에 전기장이 형성되거나 제거될 수 있다.
액정 층(25)은 픽셀 전극(23)과 공통 전극(26) 사이에 형성되며, 액정 분자(25a)에 의하여 채워진다. 액정은 고체(결정)와 액체의 중간 상태를 나타낼 수 있다. 액정은 전기장의 변화에 따라 광학적 성질을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 액정은 전기장의 변화에 따라 액정을 구성하는 분자 배열의 방향이 변화할 수 있다. 그로 인하여, 액정 층(25)을 통과하는 전기장의 존부에 따라 액정 층(25)의 광학적 성질이 달라질 수 있다. 예를 들어, 액정 층(25)은 전기장의 존부에 따라 광의 편광 방향을 광축을 중심으로 회전시킬 수 있다. 그에 의하여, 제1편광 필름(21)을 통과한 편광은 액정 층(25)을 통과하는 동안 편광 방향이 회전되며, 제2편광 필름(29)을 통과할 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 집적 회로(Display Driver Integrated Circuit, DDI)(30) (이하에서는 '패널 드라이버'라 한다)가 마련된다.
케이블(20a)은 제어 어셈블리(50) 및 전원 어셈블리(60)와 패널 드라이버(30) 사이를 전기적으로 연결하고, 또한, 패널 드라이버(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.
패널 드라이버(30)는 케이블(20a)을 통하여 제어 어셈블리(50) 및 전원 어셈블리(60)으로부터 영상 데이터 및 전력을 수신할 수 있다. 패널 드라이버(30)는 케이블(20a)을 통하여 액정 패널(20)에 영상 데이터 및 구동 전류를 제공할 수 있다.
케이블(20a)과 패널 드라이버(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, 패널 드라이버(30)는 케이블(20b) 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 패널 드라이버(30)는 액정 패널(20) 상에 배치될 수 있다.
제어 어셈블리(50)는 액정 패널(20) 및 백라이트 유닛(100)의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로는 외부 컨텐츠 소스로부터 수신된 비디오 신호 및/또는 오디오 신호를 처리할 수 있다. 제어 회로는 액정 패널(20)에 영상 데이터를 전송할 수 있으며, 백라이트 유닛(100)에 디밍(dimming) 데이터를 전송할 수 있다.
전원 어셈블리(60)는 액정 패널(20) 및 백라이트 유닛(100)의 전력을 공급하는 전원 회로를 포함할 수 있다. 전원 회로는 제어 어셈블리(50)와 백라이트 유닛(100)과 액정 패널(20)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.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함된 백라이트 유닛의 일 예를 도시한다. 도 5는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛에 포함된 광원의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(100)은, 광을 생성하는 광원 모듈(110), 광을 균일하게 확산시키는 확산판(diffuser plate)(130), 출사되는 광의 휘도를 향상시키는 광학 시트(140)를 포함할 수 있다.
광원 모듈(110)은 광을 방출하는 복수의 광원(111)과, 복수의 광원(111)을 지지 및 고정하는 기판(112)을 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.
인접한 3개의 광원에 의하여 대략 정삼각형이 형성되도록 복수의 광원이 배치될 수 있다. 이때, 하나의 광원은 6개의 광원과 인접하게 배치될 수 있다. 또한 하나의 광원과 그에 인접한 6개의 광원 사이의 거리는 대략 동일할 수 있다.
다만, 복수의 광원(111)의 배치는 이상에서 설명한 배치에 한정되지 않으며, 광이 균일한 휘도로 방출되도록 복수의 광원(111)은 다양하게 배치될 수 있다.
광원(111)은 전력이 공급되면 단색 광(특정한 범위의 파장을 가지는 광 또는 하나의 피크 파장을 가지는 광, 예를 들어 청색 광)을 다양한 방향으로 방출할 수 있는 소자를 채용할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 광원(111) 각각은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)(190)와, 퀀텀닷 커버(160)와, 굴절 커버(170) 및 반사체(180)를 포함할 수 있다.
발광 다이오드(190)는, 칩 온 보드(Chip On Board, COB) 방식으로, 기판(112)에 직접 부착될 수 있다. 예를 들어, 광원(111)은 별도의 패키징 없이 발광 다이오드 칩(chip) 또는 발광 다이오드 다이(die)가 직접 기판(112)에 부착되는 발광 다이오드(190)를 포함할 수 있다.
발광 다이오드(190)는 플립 칩(flip chip) 타입으로 제작될 수 있다. 플립 칩 타입의 발광 다이오드(190)는 반도체 소자인 발광 다이오드를 기판(112)에 부착할 때, 금속 리드(와이어) 또는 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array, BGA) 등의 중간 매체를 이용하지 아니하고, 반도체 소자의 전극 패턴을 기판(112)에 그대로 융착할 수 있다. 이처럼, 금속 리드(와이어) 또는 볼 그리드 어레이가 생략됨으로 인하여, 플립 칩 타입의 발광 다이오드(190)를 포함하는 광원(111)의 소형화가 가능하다.
발광 다이오드(190)는 단색 광을 방출하도록 마련될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 발광 다이오드(190)는 청색 광을 방출하도록 마련될 수 있다. 발광 다이오드(190)에서 방출되는 청색 광은 퀀텀닷 커버(160)를 통과하면서 백색 광으로 변환될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 발광 다이오드는 적색 광 또는 녹색 광을 방출하도록 마련될 수 있다.
퀀텀닷 커버(160)는 발광 다이오드(190)를 커버할 수 있다. 퀀텀닷 커버(160)는 외부의 기계적 작용에 의한 발광 다이오드(190)의 손상 및/또는 화학 작용에 의한 발광 다이오드(190)의 손상 등을 방지 또는 억제할 수 있다.
퀀텀닷 커버(160)는 발광 다이오드(190)에서 방출되는 단색 광의 파장을 변환시킬 수 있다. 퀀텀닷 커버(160)는 발광 다이오드(190)에서 방출되는 단색 광의 파장을 변환시킴으로써 단색 광을 백색 광으로 변환시킬 수 있다.
예를 들면, 발광 다이오드(190)는 청색 광을 방출할 수 있고, 퀀텀닷 커버(160)는 청색 광 일부의 파장을 변환시킴으로써 청색 광 일부를 적색 광과 녹색 광으로 변환시킬 수 있다. 발광 다이오드(190)에서 방출되는 청색 광의 일부가 퀀텀닷 커버(160)를 통과하면서 적색 광과 녹색 광으로 변환됨에 따라, 퀀텀닷 커버(160)로부터 방출되는 광은 백색 광이 될 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 광원 모듈(110)은 백색 광을 방출하는 광원(111)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 퀀텀닷 커버(160)는 액체 상태의 퀀텀닷 레진이 디스펜싱 또는 제팅된 후 경화됨으로써 형성될 수 있다. 퀀텀닷 커버(160)는 디스펜싱 또는 제팅 후에 별도의 처리 없이 경화만으로 형성될 수 있다. 이를 달리 표현하여, 퀀텀닷 커버(160)가 자가 형성(self-forming)된다고 할 수 있다.
퀀텀닷 커버(160)는 발광 다이오드(190)의 상면과 네 측면을 둘러싸도록 마련될 수 있다. 퀀텀닷 커버(160)는 액체 상태의 퀀텀닷 레진이 발광 다이오드(190)의 상면과 네 측면을 모두 커버하도록 디스펜싱 또는 제팅된 후에 경화됨으로써 형성될 수 있다.
굴절 커버(170)는 퀀텀닷 커버(160)를 커버할 수 있다. 굴절 커버(170)는 외부의 기계적 작용에 의한 퀀텀닷 커버(160)의 손상 및/또는 화학 작용에 의한 퀀텀닷 커버(160)의 손상 등을 방지 또는 억제할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 굴절 커버(170)는 중앙에 함몰부를 포함하는 돔(dome) 형상으로 마련될 수 있다. 보다 구체적으로, 굴절 커버(170)는 그 하면이 원(circle) 형상을 가지고, 상기 하면의 중심으로부터 수평 방향으로 소정 거리 이격된 지점에서 최대 높이(h, 도 7 참조)를 갖는 회전 대칭 형상으로 마련될 수 있다. 굴절 커버(170)에서 최대 높이(h)를 갖는 지점(P, 도 7 참조)의 주변은, 굴절 커버(170)의 반경 방향에 대해 상방으로 볼록한 형상으로 마련될 수 있다.
굴절 커버(170)는 실리콘 또는 에폭시 수지로 구성될 수 있다. 예를 들어, 용융된 실리콘 또는 에폭시 수지는 노즐 등을 통하여 퀀텀닷 커버(160) 상에 액체 상태로 디스펜싱되고, 이후 디스펜싱된 실리콘 또는 에폭시 수지가 경화됨으로써 굴절 커버(170)가 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 굴절 커버(170)는 서로 이격된 복수의 지점에서 액체 상태의 투명 물질이 디스펜싱된 후 경화됨으로써 형성될 수 있다. 굴절 커버(170)는 디스펜싱 후에 별도의 처리 없이 경화만으로 형성될 수 있다. 이를 달리 표현하여, 굴절 커버(170)가 자가 형성(self-forming)된다고 할 수 있다.
굴절 커버(170)는 광학적으로 투명하거나 또는 반투명하게 마련될 수 있다. 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광은 퀀텀닷 커버(160) 및 굴절 커버(170)를 통과하여 외부로 방출될 수 있다.
이때, 굴절 커버(170)는 렌즈와 같이 광을 굴절시킬 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(190)로부터 퀀텀닷 커버(160) 외부로 방출된 광은, 굴절 커버(170)에 의하여 굴절됨으로써, 분산될 수 있다.
이처럼, 굴절 커버(170)는 퀀텀닷 커버(160)를 커버함으로써, 퀀텀닷 커버(160) 외부로 방출된 광을 분산시킬 수 있다.
기판(112)은 광원(111)의 위치가 변경되지 않도록 복수의 광원(111)을 고정할 수 있다. 또한 기판(112)은 광원(111)이 광을 방출하기 위한 전력을 각각의 광원(111)에 공급할 수 있다.
기판(112)은 복수의 광원(111)을 고정할 수 있다. 기판(112)은 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.
기판(112)의 상면에는 하부 반사체(113)가 마련될 수 있다. 하부 반사체(113)는 기판(112)의 상면에 코팅되는 PSR(Photo Solder Resist)을 포함할 수 있다. 하부 반사체(113)는 후술할 반사체(180)에서 하부 반사체(113)를 향해 반사되는 광을 전방으로 반사시키도록 마련될 수 있다.
발광 다이오드(190)는 기판(112)의 상면에 복수로 마련되어 어레이를 형성할 수 있다. 퀀텀닷 커버(160)는 복수로 마련되는 발광 다이오드(190) 각각에 대응하도록 복수로 마련될 수 있다. 마찬가지로, 굴절 커버(170)는 복수로 마련되는 퀀텀닷 커버(160) 각각에 대응하도록 복수로 마련될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 굴절 커버(170)의 중앙에 형성되는 함몰부에는 반사체(180)가 마련될 수 있다. 함몰부는 굴절 커버(170)의 중앙부에 마련되고, 퀀텀닷 커버(160)를 향해 함몰될 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 굴절 커버(170)의 함몰부의 외곽은 퀀텀닷 커버(160)의 외곽과 실질적으로 유사하다. 도 7에서, 하부 반사체(113)로부터 굴절 커버(170)의 함몰부의 외곽은 퀀텀닷 커버(160)의 외곽보다 높게 위치할 수 있다.
반사체(180)는, 발광 다이오드(190)로부터 퀀텀닷 커버(160) 및 굴절 커버(170)를 거쳐 반사체(180)로 입사된 광의 일부를 반사시키도록 마련될 수 있다. 반사체(180)는 퀀텀닷 커버(160)의 상측에 위치할 수 있다. 반사체(180)는 퀀텀닷 커버(160)와 수직 방향으로 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 반사체(180)와 퀀텀닷 커버(160) 사이의 거리는 변경될 수 있다. 반사체(180)는 그 상면 또는 하면의 면적이 퀀텀닷 커버(160)의 하면의 면적보다 크게 마련될 수 있다. 반사체(180)는 상면의 직경이 하면의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 달리 표현하면, 반사체(180)는 상면의 직경보다 하면의 직경이 작게 형성될 수 있다. 반사체(180)는 굴절 커버(170)의 함몰부에 액체 상태의 반사 물질이 디스펜싱된 후 경화됨으로써 형성될 수 있다. 따라서, 반사체(180)의 형상은 굴절 커버(170)의 함몰부의 형상에 의해 정해질 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 반사체(180)의 형상을 소정 범위 내에서 변경하기 위해 굴절 커버(170)의 함몰부의 형상을 변경할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 것과 달리, 기판은 일 방향으로 연장됨으로써 바(Bar) 형태로 마련될 수 있다. 이 경우, 복수의 발광 다이오드는 기판이 연장되는 방향으로 이격되게 배치됨으로써 어레이를 형성할 수 있다. 바(Bar) 형태의 기판은 복수로 마련될 수 있다. 복수의 기판은, 기판이 연장되는 방향과 수직한 방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다. 예를 들면, 바(Bar) 형태의 기판은 가로 방향을 따라 연장될 수 있고, 복수의 기판은 세로 방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다.
확산판(130)은 광원 모듈(110)의 전방에 마련될 수 있다. 확산판(130)은 광원 모듈(110)의 광원(111)으로부터 방출된 광을 고르게 분산시킬 수 있다.
확산판(130)은 복수의 광원(111)으로 인한 휘도의 불균일을 줄이기 위하여 복수의 광원(111)으로부터 방출된 광을 확산판(130) 내에서 확산시킬 수 있다. 다시 말해, 확산판(130)은 복수의 광원(111)에서 방출된 불균일한 광을 확산시킴으로써 상대적으로 균일하게 전면으로 방출할 수 있다.
광학 시트(140)는 휘도를 향상시키고 또한 휘도의 균일성을 향상시키기 위한 다양한 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(140)는 광 변환 시트(141), 확산 시트(142), 프리즘 시트(143), 반사형 편광 시트(144) 등을 포함할 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 일 실시예에 따른 백라이트 유닛에 포함된 발광 다이오드의 일 예를 도시한다.
도 6를 참조하면, 발광 다이오드(190)는 투명 기판(195)과, n형 반도체 층(193)과, p형 반도체 층(192)을 포함할 수 있다. 또한, n형 반도체 층(193)과 p형 반도체 층(192) 사이에는 다중 양자 우물(Multi Quantum Wells, MQW) 층 (194)이 형성된다.
투명 기판(195)은 광을 방출할 수 있는 pn접합의 기저(base)가 될 수 있다. 투명 기판(195)은 예를 들어 반도체 층(193, 192)과 결정 구조가 유사한 사파이어(Al2O3)를 포함할 수 있다.
n형 반도체 층(193)과 p형 반도체 층(192)이 접합됨으로써, pn 접합이 구현될 수 있다. n형 반도체 층(193)과 p형 반도체 층(192) 사이에는 공핍 층(depletion region)이 형성될 수 있다. 공핍 층에서 n형 반도체 층(193)의 전자와 p형 반도체 층(192)의 정공이 재결합할 수 있다. 전자와 정공의 재결합에 의하여 광이 방출될 수 있다.
n형 반도체 층(193)은 예를 들어 n형 질화갈륨(n-type GaN)을 포함할 수 있다. 또한, p형 반도체 층(192) 역시 예를 들어, p형 질화갈륨(p-type GaN)을 포함할 수 있다. 질화갈륨(GaN)의 에너지 밴드 갭은 대략 400nm 보다 짧은 파장의 광을 방출할 수 있는 3.4eV (electronvolt) 이다. 따라서, n형 반도체 층(193)과 p형 반도체 층(192)의 접합에서, 청색 광(deep blue) 또는 자외선이 방출될 수 있다.
n형 반도체 층(193)과 p형 반도체 층(192)은 질화갈륨에 한정되지 아니하며, 필요한 광에 따라 다양한 반도체 재료가 이용될 수 있다.
발광 다이오드(190)의 제1전극(191a)은 p형 반도체 층(192)과 전기적으로 접촉되며, 제2전극(191b)은 n형 반도체 층(193)과 전기적으로 접촉된다. 제1전극(191a)과 제2전극(191b)은 전극으로 기능할 뿐만 아니라 광을 반사하는 반사체로써 기능할 수 있다.
발광 다이오드(190)에 전압이 인가되면, 제1전극(191a)을 통하여 p형 반도체 층(192)에 정공이 공급되고, 제2전극(191b)을 통하여 n형 반도체 층(193)에 전자가 공급될 수 있다. 전자와 정공은 p형 반도체 층(192)과 n형 반도체 층(193)의 사이에 형성되는 공핍 층에서 재결합할 수 있다. 이때, 전자와 정공이 재결합하는 중에 전자와 정공의 에너지(예를 들어, 운동 에너지 및 위치 에너지)는 광 에너지로 변환될 수 있다. 다시 말해, 전자와 정공이 재결합하면, 광이 방출될 수 있다.
이때, 양자 우물 층(194)의 에너지 갭(energy band gap)은 p형 반도체 층(192) 및/또는 n형 반도체 층(193)의 에너지 갭보다 작다. 그로 인하여, 정공과 전자는 각각 양자 우물 층(194)에 포획될 수 있다.
양자 우물 층(194)에 포획된 정공과 전자는 양자 우물 층(194)에서 서로 쉽게 재결합할 수 있다. 그로 인하여, 발광 다이오드(190)의 광 생성 효율이 향상될 수 있다.
양자 우물 층(194)에서는, 양자 우물 층(194)의 에너지 갭에 대응하는 파장을 가지는 광이 방출될 수 있다. 예를 들어, 양자 우물 층(194)에서는, 420nm 내지 480nm 사이의 청색 광이 방출될 수 있다. 이처럼, 양자 우물 층(194)은 청색 광을 방출하는 발광 층에 해당할 수 있다.
전자와 정공의 재결합에 의하여 생성된 광은 특정한 방향으로 방출되는 것이 아니며 도 6에 도시된 바와 같이 광은 사방으로 방출될 수 있다. 다만, 통상으로 양자 우물 층(194)과 같이 면에서 방출되는 광의 경우, 발광 면과 수직한 방향으로 방출되는 광의 세기가 가장 크고 발광 면과 평행한 방향으로 방출되는 광의 세기가 가장 작다.
투명 기판(195)의 외측(도면 상으로 투명 기판의 상부)에는 제1반사 층(196)이 마련된다. 즉, 제1반사 층(196)은 발광 층(194)의 상부에 배치될 수 있다. 또한, p형 반도체 층(192)의 외측(도면 상으로 p형 반도체 층의 하부)에는 제2반사 층(197)이 마련된다. 이처럼, 투명 기판(195)과 n형 반도체 층(193)과 양자 우물 층(194)과 p형 반도체 층(192)은 제1반사 층(196)과 제2반사 층(197) 사이에 배치될 수 있다.
제1반사 층(196)과 제2반사 층(197)은 각각 입사된 광의 어느 일부를 반사시키고, 입사된 광의 다른 일부를 통과시킬 수 있다.
예를 들어, 제1반사 층(196)과 제2반사 층(197)은 특정한 파장 범위에 포함된 파장을 가지는 광을 반사시키고, 특정한 파장 범위를 벗어난 파장을 가지는 광을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1반사 층(196)과 제2반사 층(197)은 양자 우물 층(194)에서 방출되는 420nm 내지 480nm 사이의 파장을 가지는 청색 광을 반사시킬 수 있다.
또한, 제1반사 층(196)과 제2반사 층(197)은 특정한 입사 각을 가지는 입사 광을 반사시키고, 특정한 입사 각을 벗어난 광을 통과시킬 수 있다. 이처럼, 제1반사 층(196) 및 제2반사 층(197)은 입사각에 따라 다양한 반사율을 가지도록 굴절률이 상이한 물질을 적층함으로써 형성된 DBR(Distributed Bragg Reflector)층일 수 있다.
예를 들어, 제1반사 층(196)은 작은 입사 각으로 입사되는 광을 반사시키고 큰 입사각으로 입사되는 광을 통과시킬 수 있다. 또한, 제2반사 층(197)은 작은 입사 각으로 입사되는 광을 반사 또는 통과시키고 큰 입사각으로 입사되는 광을 반사시킬 수 있다. 여기서, 입사되는 광은 420nm 내지 480nm 사이의 파장을 가지는 청색 광일 수 있다.
도 7은 도 6의 A-A에 따른 단면의 일 예를 도시한다.
도 7을 참조하면, 발광 다이오드(190)에서 방출되는 청색 광은 퀀텀닷 커버(160)을 통과하면서 일부가 적색 광과 녹색 광으로 변환될 수 있다. 다만, 발광 다이오드(190)에서 방출되는 청색 광이 퀀텀닷 커버(160)를 통과하더라도 여전히 청색 광의 세기가 변환된 적색 광과 녹색 광 대비 크다. 이러한 경우, 청색 광과 적색 광 및 녹색 광의 광 세기가 상이하기 때문에 퀀텀닷 커버(160)를 통과한 광일지라도 백색 광이 되기 어렵다.
종래에는 발광 다이오드에서 방출되는 단색 광으로부터 백색 광을 얻기 위해 퀀텀닷 레진을 사용하는 경우, 그 사용량이 상대적으로 컸다. 퀀텀닷 층의 두께가 충분히 확보되어야 했기 때문에 퀀텀닷 층을 형성하기 위해 필요한 퀀텀닷 레진의 양이 많았기 때문이다.
일 실시예에 따르면, 퀀텀닷 커버(160)를 통과하여 퀀텀닷 커버(160)의 외부로 방출된 광의 일부는 반사체(180)에 의해 후방으로 반사되고, 후방으로 반사된 광은 하부 반사체(113)에 의해 다시 전방으로 반사될 수 있다. 달리 표현하면, 발광 다이오드(190)에서 방출된 광은 반사체(180)와 하부 반사체(113)에 의해 재생될 수 있다. 상기한 재생 과정을 통해, 발광 다이오드(190)에 방출된 광은 퀀텀닷 커버(160)를 여러 번 통과할 수 있다. 광이 퀀텀닷 커버(160)를 여러 번 통과함에 따라 상대적으로 청색 광의 세기는 작아지고, 적색 광과 녹색 광의 세기는 커질 수 있다. 이를 통해, 청색 광과 적색 광과 녹색 광의 세기의 편차가 줄어들 수 있다. 청색 광과 적색 광과 녹색 광의 세기의 편차가 줄어듦으로써 원하는 백색 광을 얻을 수 있다. 또한, 발광 다이오드(190)를 캡핑하도록 액체 상태의 퀀텀닷 레진을 최소 영역으로 디스펜싱함으로써 퀀텀닷 커버(160)를 형성하기 때문에, 종래 대비 퀀텀닷 레진의 사용량을 획기적으로 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 반사체(180)의 하면(181)은 상방을 향해 볼록한 형상을 갖도록 마련될 수 있다. 반사체(180)는 액체 상태의 반사 물질을 굴절 커버(170) 상에 디스펜싱한 후, 이를 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 액체 상태의 반사 물질은, 예를 들면, 이산화규소(SiO2) 또는 은(Ag)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 반사체(180)의 하면(181)이 상방으로 볼록한 형상을 가질 수 있도록, 굴절 커버(170)의 중앙에 마련되는 함몰부는 그 중앙부가 상방으로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 즉, 함몰부는 굴절 커버(170)에서 최대 높이(h)를 갖는 지점(P)보다 기판(112)을 향해 함몰되되 함몰부의 중앙부는 상방으로 볼록한 형상으로 마련될 수 있다. 반사체(180)의 상면은 편평하게 마련될 수 있다. 즉, 반사체(180)의 상면은 원(circle) 모양의 평면으로 마련될 수 있다.
반사체(180)의 하면(181)의 중심부와 퀀텀닷 커버(160)의 상면의 중심부 사이의 직선 거리는 d1으로 마련될 수 있다. 후술할 바와 같이, 반사체(180)의 하면(181)의 중심부와 퀀텀닷 커버(160)의 상면의 중심부 사이의 거리를 변화시킴에 따라 광원(111)의 발광 지향각 프로파일이 달라질 수 있다. 보다 구체적으로, 반사체(180)의 하면(181)과 퀀텀닷 커버(160)의 상면 사이의 거리가 짧아지면, 광원(111)의 발광 지향각은 더 커질 수 있다. 반대로, 반사체(180)의 하면(181)과 퀀텀닷 커버(160)의 상면 사이의 거리가 길어지면, 광원(111)의 발광 지향각은 더 작아질 수 있다.
이하에서, 퀀텀닷 커버(160) 하면의 반경을 Lq라 한다. 발광 다이오드(190)의 중심으로부터 굴절 커버(170)를 통과하는 주변광선(marginal ray)이 접하는 반사체(180)의 최 외곽 지점까지의 수평 거리를 Lr이라 한다. 주변광선이 접하는 반사체(180)와 하부 반사체(113) 사이의 수직 거리를 H1이라 한다. 굴절 커버(170)의 하면의 반경을 Ls라 한다. 또한, 상기 주변광선과 하부 반사체(113)의 사이각을 θm1이라 한다. θm1을 달리 표현하면 아래와 같다.
θm1 = tan-1(H1/Lr)
일 실시예에 따르면, 10˚ < θm1 < 70˚를 만족하도록 굴절 커버(170)와 반사체(180)가 형성될 수 있다. 광원(111)이 고지향각의 광 프로파일을 얻을 수 있도록 10˚ < θm1 < 70˚ 로 마련될 수 있다.
또한, 퀀텀닷 커버(160)에서 상방으로 출사되는 광을 반사체(180)에서 반사시킬 수 있도록 Lr은 Lq보다 크게 마련될 수 있다. 즉, Lr > Lq 를 만족하도록 마련될 수 있다. 이러한 구조에 의해, 퀀텀닷 커버(160)로부터 θm1 보다 높은 각도로 출사되는 광은 반사체(180)에 의해 후방으로 반사될 수 있으며, 반사체(180)에 의해 반사된 광은 하부 반사체(113)에서 전방으로 재반사될 수 있다.
또한, 반사체(180)의 하면(181)의 직경은, 퀀텀닷 커버(160)의 하면의 직경보다 크게 마련될 수 있다. 이러한 구조에 의해, 반사체(180)는 그 하면에서 퀀텀닷 커버(160)의 상방으로 출사되는 광을 후방으로 반사시킬 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 광원에서 방출되는 광 프로파일의 일 예를 도시한다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 광원(111)은 대략 배트 윙(bat wing) 형상의 광 프로파일을 가질 수 있다. 달리 표현하면, 광원(111)은 고지향각의 광 프로파일을 가질 수 있다. 발광 다이오드(190) 및 퀀텀닷 커버(160)의 상측에 반사체(180)가 마련되므로, 발광 다이오드(190)의 상방으로 방출되는 광은 반사체(180)에 의해 하방으로 반사되고, 하방으로 반사된 광은 하부 반사체(113)에서 재반사되는 과정을 거치면서 광은 굴절 커버(170)의 외부로 출사될 수 있다. 상기한 과정을 거침으로써, 굴절 커버(170) 외부로 출사되는 광은 고지향각의 광 프로파일을 가질 수 있다.
광원(190)은 대략 배트 윙(bat wing) 형상의 광 프로파일을 가질 수 있다. 여기서, 배트 윙 형상의 광 프로파일은 광원(111)으로부터 기판(112)과 수직한 방향으로 출사되는 광의 세기보다 비스듬한 방향(예를 들어, 기판(112)과 수직한 수직 축으로부터 대략 30에서 70도의 각도 간격(피크1/2지점)을 가지는 방향)으로 출사되는 광의 세기가 큰 광 프로파일을 나타낼 수 있다.
도 8에 도시된 광 프로파일은 광원(111)의 광 프로파일의 일 예로서, 다양한 실시예에 따라 광원(111)의 광 프로파일은 도 8과 유사한 광 프로파일을 가질 수 있다.
배트 윙 형상의 광 프로파일을 가지는 광원(111)으로 인하여, 디스플레이 장치(10)에 포함되는 발광 다이오드(190)의 개수가 감소될 수 있다.
디스플레이 장치(10)의 영상 품질을 향상시키기 위해서는, 백라이트 유닛(100)이 균일한 휘도를 가지는 면광을 출사하는 것이 중요하다. 예를 들어, 점 광원인 발광 다이오드의 개수가 감소되면, 발광 다이오드가 위치하는 영역에서의 밝기와 발광 다이오드가 위치하지 않는 영역(발광 다이오드들 사이의 영역)에서의 밝기 사이의 편차가 증가할 수 있다. 다시 말해, 점 광원인 발광 다이오드의 개수가 감소되면, 백라이트 유닛(100)가 출사하는 면광의 휘도 균일성이 악화될 수 있다.
이때, 배트 윙 형상의 광 프로파일을 가지는 광원(111)이 이용되면, 각 광원(111)이 위치하는 영역에서의 밝기와 서로 인접한 두 광원들 사이 영역에서의 밝기의 편차가 감소할 수 있다. 그로 인하여, 발광 다이오드(190)의 개수를 감소시킬 수 있다.
더욱이, 디스플레이 장치(10)의 두께가 얇아지면, 점 광원인 발광 다이오드로부터 방출된 광이 면광으로 확산되기 위한 광학 거리(Optical Distance, OD)가 짧아진다. 그로 인하여, 백라이트 유닛(100)가 출사하는 면광의 휘도 균일성이 악화될 수 있다. 휘도 균일성을 유지하기 위하여, 발광 다이오드의 개수가 증가될 수 있다.
발광 다이오드(190)와, 퀀텀닷 커버(160)와, 굴절 커버(170) 및 반사체(180)를 포함함으로써 광원(111)은 배트 윙 형상의 광 프로파일을 가질 수 있고, 배트 윙 형상의 광 프로파일을 가짐으로써 광원(111)의 개수 증가를 최소화할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원에서, 반사체의 유무에 따른 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 광원(111)은 반사체를 포함함으로써 발광 스펙트럼의 특성이 상이해질 수 있다.
구체적으로, 반사체(180)를 포함하지 않는 경우, 광원에서 방출되는 광은 청색 광의 세기가 녹색 광과 적색 광의 세기보다 상대적으로 크다. 청색 광의 세기는 녹색 광의 세기보다 크고, 녹색 광의 세기는 적색 광의 세기보다 크기 때문에 청색 광과 녹색 광 및 적색 광의 불균형이 상대적으로 크다. 이러한 불균형으로 인해, 광원이 백색 광을 방출하지 못할 수 있다. 불균형의 극복을 위해서는 상대적으로 많은 양의 퀀텀닷 레진이 필요하다.
일 실시예에 따른 광원(111)은 반사체(180)를 포함함으로써 청색 광과 녹색 광 및 적색 광이 균형을 이룰 수 있다. 특히, 청색 광과 녹색 광의 세기가 유사해질 수 있다. 또한, 청색 광과 적색 광의 세기 차이가 줄어들 수 있고, 마찬가지로 녹색 광과 적색 광의 세기 차이가 줄어들 수 있다. 이와 같이, 청색 광과 녹색 광 및 적색 광의 세기 차이가 줄어듦으로써 광원(111)은 상대적으로 적은 양의 퀀텀닷 레진 만으로도 백색 광을 방출할 수 있다. 즉, 고가의 퀀텀닷 레진의 사용량을 최소화할 수 있다. 이를 통해, 광원(111)의 생산비를 절감할 수 있고, 나아가 디스플레이 장치(10)의 생산비용을 절감할 수 있다.
도 10은 도 5의 A-A에 따른 단면의 다른 예를 도시한다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 광원(111)은 반사체(180)의 하면(181)의 중심과 퀀텀닷 커버(160)의 상면의 중심 사이의 거리가 d2로 마련될 수 있다. d2는 도 7에 도시된 d1보다 작게 마련될 수 있다. 즉, d2 < d1 을 만족하도록 마련될 수 있다. 주변광선이 접하는 반사체(180)와 하부 반사체(113) 사이의 수직 거리 H2는 H1보다 작게 마련될 수 있다. 즉, H2 < H1 을 만족하도록 마련될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 반사체(180)와 퀀텀닷 커버(160) 사이의 거리가 짧아지면, 발광 다이오드(190)의 중심으로부터 굴절 커버(170)를 통과하는 주변광선(marginal ray)과 하부 반사체(113) 사이의 사이각인 θm2가 작아질 수 있다. 즉, d2 < d1 이면, θm2 < θm1 일 수 있다. θm2가 작아지면, 광원(111)의 지향각은 θm1일 때보다 더 커질 수 있다. 즉, 반사체(180)와 퀀텀닷 커버(160 사이의 거리가 짧아지면, 상대적으로 고 지향각의 광 프로파일을 얻을 수 있다.
한편, d2가 d1보다 작아지더라도, 10˚ < θm2 < 70˚를 만족하도록 마련될 수 있다. 즉, 10˚ < tan-1(H2/Lr) < 70˚ 를 만족할 수 있다.
이와 같이, 반사체(180)의 하면(181)과 퀀텀닷 커버(160) 사이의 거리를 조절함으로써 광원(111)의 지향각을 조절할 수 있다.
도 11은 도 5의 A-A에 따른 단면의 다른 예를 도시한다. 도 12는 도 11에 도시된 반사체 하면에서의 광 경로를 도시한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 광원(111)은 반사체(280)의 하면(281)에 글라스비즈 어레이(282)가 마련될 수 있다. 반사체(280)의 하면(281)은 편평하게 마련될 수 있다. 반사체(280)의 하면(281)은 원(circle) 모양의 평면으로 마련될 수 있다. 굴절 커버(270)는 반사체(280)과 대응되도록 중앙부가 함몰될 수 있다. 주변광선이 접하는 반사체(280)과 하부 반사체(113) 사이의 수직 거리는 H 일 수 있다. H > H1 일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 10˚ < tan-1(H/Lr) < 70˚ 을 만족하도록 마련될 수 있다. 즉, 10˚ < θm < 70˚를 만족할 수 있다.
도 11을 참조하면, 반사체(280)의 하면(281)의 직경은, 퀀텀닷 커버(160)의 하면의 직경보다 크게 마련될 수 있다. 이러한 구조에 의해, 반사체(280)은 그 하면에서 퀀텀닷 커버(160)의 상방으로 출사되는 광을 후방으로 반사시킬 수 있다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 광원(111)은 반사체(280)의 하면(281)에 재귀 반사체(Retro-reflector)인 글라스비즈 어레이(282)를 포함할 수 있다. 재귀 반사체의 특성에 따라, 글라스비즈 어레이(282)로 입사된 광은 입사각과 같은 출사각으로 반사될 수 있다. 일 실시예에 따른 광원(111)은 반사체(280)의 하면에 글라스비즈 어레이(282)를 포함함으로써 발광 다이오드(190)로부터 퀀텀닷 커버(160)를 거쳐 반사체(280)로 입사된 광을 하부 반사체(113)로 반사시킬 수 있다. 상기한 바와 같이, 하부 반사체(113)로 반사된 광은 하부 반사체(113)에 의해 전방으로 재반사되어 광원(111)은 고 지향각의 광 프로파일을 얻을 수 있다.
도 13은 도 5의 A-A에 따른 단면의 다른 예를 도시한다. 도 14는 도 13에 도시된 반사체의 하면에 마련되는 마이크로 프리즘 어레이를 도시한다. 도 15는 도 13에 도시된 반사체 하면에서의 광 경로를 개략적으로 도시한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 광원(111)은 반사체(380)의 하면에 마이크로프리즘 어레이(381)가 마련될 수 있다. 반사체(380)의 하면은 편평하게 마련될 수 있다. 반사체(380)의 하면은 원(circle) 모양의 평면으로 마련될 수 있다. 굴절 커버(370)는 반사체(380)와 대응되도록 중앙부가 함몰될 수 있다. 주변광선이 접하는 반사체(380)과 하부 반사체(113) 사이의 수직 거리는 H 일 수 있다. H > H1 일 수 있다. 마이크로프리즘 어레이(381)는 도 14에 도시된 바와 같이, 마이크로프리즘 어레이(381)는 정사면체 형상의 어레이를 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면, 반사체(380)의 하면(381)의 직경은, 퀀텀닷 커버(160)의 하면의 직경보다 크게 마련될 수 있다. 이러한 구조에 의해, 반사체(380)는 그 하면에서 퀀텀닷 커버(160)의 상방으로 출사되는 광을 후방으로 반사시킬 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 광원(111)은 반사체(380)의 하면에 재귀 반사체(Retro-reflector)인 마이크로프리즘 어레이(381)를 포함할 수 있다. 재귀 반사체의 특성에 따라, 마이크로프리즘 어레이(381)로 입사된 광은 입사각과 같은 출사각으로 반사될 수 있다. 일 실시예에 따른 광원(111)은 반사체(380)의 하면에 마이크로프리즘 어레이(381)를 포함함으로써 발광 다이오드(190)로부터 퀀텀닷 커버(160)를 거쳐 반사체(380)로 입사된 광을 하부 반사체(113)로 반사시킬 수 있다. 상기한 바와 같이, 하부 반사체(113)로 반사된 광은 하부 반사체(113)에 의해 전방으로 재반사되어 광원(111)은 고 지향각의 광 프로파일을 얻을 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원을 제조하는 방법의 일 예를 개략적으로 도시한다.
이하에서는 도 16을 참조하여 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 제조 방법의 일 예를 설명한다.
도 16을 참조하면, 사출 성형 공정을 이용해 일 실시예에 따른 광원(111)을 제조할 수 있다.
구체적으로, 기판(112) 상에 COB(Chip On Board) 방식으로 실장된 발광 다이오드(190)와, 발광 다이오드(190)를 커버하도록 디스펜싱 및 경화된 퀀텀닷 커버(160) 상에 상부 금형(B2)이 배치되고, 기판(112) 아래에 하부 금형(B1)이 배치될 수 있다.
상부 금형(B2)은 굴절 커버(170)의 형상을 결정하는 소정의 홈(r)을 포함할 수 있다. 소정의 홈(r)은 발광 다이오드(190) 및 퀀텀닷 커버(160)의 위치와 대응되도록 마련될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하부 금형(B1) 상에 기판(112)과 발광 다이오드(190) 및 퀀텀닷 커버(160)를 위치시키고, 상부 금형(B2)을 하부 금형을 향해 이동시켜 캐비티를 폐쇄시킨 후, 상기 홈(r)과 연결되는 유로(p1)를 통해 굴절 커버(170)를 형성하는 액체 상태의 투명 물질이 주입될 수 있다. 유로(p1)를 통해 홈(r)에 주입된 투명 물질은 경화되어 굴절 커버(170)를 형성할 수 있다. 이러한 과정을 통해, 굴절 커버(170)를 기판(112) 상에 본딩하는 과정 없이 곧바로 퀀텀닷 커버(160)를 커버하도록 기판(112) 상에 굴절 커버(170)를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기한 사출 성형 공법을 통해 굴절 커버(170)를 본딩 과정 없이 기판(112) 상에 형성한 후, 액체 상태의 반사 물질을 굴절 커버(170) 상에 디스펜싱한 후, 이를 경화시킴으로써 반사체(180)를 형성할 수 있다. 액체 상태의 반사 물질은, 예를 들면, 이산화규소(SiO2) 또는 은(Ag)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 반사체는 굴절 커버와 함께 이중 사출 공법에 의해 형성될 수도 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원을 제조하는 방법의 다른 예를 개략적으로 도시한다.
도 17을 참조하면, 광원(111)은 기판(112) 상에 발광 다이오드(190)를 COB(Chip On Board) 방식으로 실장한 후, 액체 상태의 퀀텀닷 레진을 디스펜싱 및 경화하여 굴절 커버(170)를 형성하고, 별도로 제작된 굴절 커버(170) 및 반사체(180)를 기판(112) 상에 본딩함으로써 제조될 수 있다.
즉, 복수의 굴절 커버(170) 및 반사체(180)를 따로 제작한 후, 이들을 각각 복수의 발광 다이오드(190) 및 퀀텀닷 커버(160)와 대응되도록 기판(112) 상에 본딩하여 광원(111)을 제작할 수 있다.
굴절 커버(170) 및 반사체(180)는 다양한 방법으로 제작할 수 있다. 예를 들면, 이중 사출 공법을 통해 단일 공정으로 제작하거나, 사출 성형을 통해 굴절 커버를 먼저 제작한 후, 액체 상태의 반사 물질을 디스펜싱 및 경화함으로써 제작할 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원을 제조하는 방법에서, 퀀텀닷 커버를 형성하는 방법을 개략적으로 도시한다. 도 19는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원을 제조하는 방법에서, 굴절 커버를 형성하는 방법을 개략적으로 도시한다. 도 20은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원을 제조하는 방법에서, 반사체를 형성하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 18 내지 도 20을 참조하여 일 실시예에 따른 광원(111)의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 18을 참조하면, 기판(112)에 COB(Chip On Board) 방식으로 발광 다이오드(190)를 실장한 후, 발광 다이오드(190)를 커버하도록 액체 상태의 퀀텀닷 레진(T1)을 제1디스펜서(J1)를 통해 디스펜싱할 수 있다. 제1디스펜서(J1)는 발광 다이오드(190)의 상측에 위치함으로써 퀀텀닷 레진(T1)을 발광 다이오드(190) 상에 디스펜싱할 수 있다. 퀀텀닷 레진(T1)은 액체 상태로 디스펜싱된 후, 경화됨으로써 퀀텀닷 커버(160)를 형성할 수 있다.
도 19를 참조하면, 제2디스펜서(J2)와 복수의 제3디스펜서(J3)는 각각 액체 상태의 투명 물질(T2)을 디스펜싱할 수 있다. 제2디스펜서(J2)와 제3디스펜서(J3)는 수평 방향으로 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 제2디스펜서(J2)는 복수의 제3디스펜서(J3) 사이에 위치할 수 있다.
제2디스펜서(J2)와 복수의 제3디스펜서(J3)는 각각 액체 상태의 투명 물질(T2)을 디스펜싱할 수 있고, 제2디스펜서(J2)와 복수의 제3디스펜서(J3)에 의해 액체 상태로 디스펜싱된 투명 물질은 경화됨으로써 굴절 커버(170)를 형성할 수 있다.
제2디스펜서(J2)와 복수의 제3디스펜서(J3) 각각에서 디스펜싱되는 투명 물질의 양과, 제2디스펜서(J2)와 복수의 제3디스펜서(J3) 사이의 거리 및 투명 물질(T2)의 칙소성(thixotropic)에 따라 굴절 커버(170)의 형상이 정해질 수 있다.
도 20을 참조하면, 굴절 커버(170)의 중앙부에 형성된 함몰부에 제4디스펜서(J4)가 액체 상태의 반사 물질(T3)을 디스펜싱한 후, 이를 경화함으로써 반사체(180)를 형성할 수 있다.
도 18 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 사출 성형이 아닌 디스펜싱 또는 제팅 공법만으로 퀀텀닷 커버(160)와, 굴절 커버(170) 및 반사체(180)를 기판(112) 상에 형성할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 액정 패널; 및
    상기 액정 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛; 을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    기판;
    상기 기판에 마련되는 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드를 커버하고, 상기 발광 다이오드에서 방출되는 광의 파장을 변환시키도록 마련되는 퀀텀닷 커버;
    상기 퀀텀닷 커버를 커버하는 굴절 커버로서, 상기 굴절 커버의 상면에 상기 퀀텀닷 커버를 향해 함몰된 함몰부가 마련되는 굴절 커버; 및
    상기 함몰부에 마련됨으로써 상기 퀀텀닷 커버의 상측에 배치되고, 상면의 직경보다 하면의 직경이 작게 형성되는 반사체; 을 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 굴절 커버는,
    상기 발광 다이오드의 중심으로부터 수평 방향으로 소정 거리 이격된 지점에서 최대 높이를 갖는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 굴절 커버는 상기 최대 높이에서 상방으로 볼록한 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 굴절 커버는 회전 대칭인 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사체의 하면은 상방을 향해 볼록한 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사체의 하면의 직경은, 상기 퀀텀닷 커버의 하면의 직경보다 크게 마련되는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사체의 하면에 마련되는 글라스비즈 어레이 또는 상기 반사체의 하면에 마련되는 마이크로프리즘 어레이를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 기판 상에 마련되고, PSR(Photo Solder Resist)를 포함하는 하부 반사체를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 중심으로부터 상기 굴절 커버를 통과하는 주변광선(marginal ray)이 접하는 상기 반사체의 최 외곽 지점까지의 수평 거리는 Lr이고,
    상기 반사체의 상기 최 외곽 지점으로부터 상기 하부 반사체 사이의 수직 거리는 H 이고,
    10˚ < tan-1(H/Lr) < 70˚ 인 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 상기 기판에 칩온보드(Chip On Board, COB) 방식으로 실장되는 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 청색 계열의 광을 방출하도록 마련되는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 퀀텀닷 커버는,
    상기 발광 다이오드에서 방출되는 청색 계열의 광 일부를 적색 계열의 광과, 녹색 계열의 광으로 변환시키도록 마련되는 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 퀀텀닷 커버는, 액체 상태의 퀀텀닷 레진이 디스펜싱 및 경화됨으로써 형성되는 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 굴절 커버는, 액체 상태의 투명 물질이 디스펜싱 및 경화됨으로써 형성되는 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 반사체는, 액체 상태의 반사 물질이 디스펜싱 및 경화됨으로써 형성되는 디스플레이 장치.
PCT/KR2023/000484 2022-04-05 2023-01-11 디스플레이 장치 WO2023195605A1 (ko)

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