WO2024043452A1 - 디스플레이 장치 및 광원 장치 - Google Patents

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WO2024043452A1
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light
light source
diffuse reflection
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substrate
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PCT/KR2023/007497
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박천순
김형석
김성열
김태연
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • the disclosed invention relates to a display device and a light source device having an improved optical structure.
  • 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, etc.
  • 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.
  • 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 to independently emit light.
  • Each of the plurality of light sources includes, for example, a light emitting diode (LED) or an organic light emitting diode (OLED).
  • a light emitting diode or organic light emitting diode may be mounted on a circuit board or substrate.
  • the disclosed invention provides a display device and a light source device having an optical structure capable of improving uniformity of blue light.
  • a light source device includes a substrate; a reflective sheet provided on the substrate and including a through hole; a light source including a light emitting diode, provided on the substrate, and exposed through the through hole of the reflective sheet; A quantum dot sheet that converts the color of light emitted by the light source, wherein the substrate is exposed through the through hole of the reflective sheet and diffusely reflects the light emitted from the light source and the light reflected from the quantum dot sheet. It includes a diffuse reflection layer.
  • the diffuse reflection layer may include at least one first unevenness and protrusion formed in an area exposed through the through hole.
  • the light source further includes an optical dome that at least partially covers the light emitting diode and is spaced apart from the reflective sheet, wherein the at least one first irregularity may be in a first region of the diffuse reflection layer located inside the optical dome. there is.
  • the diffuse reflection layer may further include at least one second irregularity in a second region of the diffuse reflection layer located between the optical dome and the reflective sheet.
  • a first amount of the at least one first irregularity in the first area may be greater than a second amount of the at least one second irregularity in the second area.
  • the at least one first unevenness may protrude from the rear surface of the diffuse reflection layer to a first height that is lower than the second height of the light emitting diode.
  • the at least one first irregularity may have a hemispherical shape, a cone shape, a triangular pyramid shape, or a square pyramid shape.
  • the diffuse reflection layer includes a plurality of beads and may be formed of ink applied on the conductive layer of the substrate.
  • the diffuse reflection layer includes a cover layer provided on the conductive layer of the substrate; and an uneven pattern provided on the cover layer.
  • a display device includes a liquid crystal panel; and a light source device that emits light to the liquid crystal panel, wherein the light source device includes: a substrate; a reflective sheet provided on the substrate and having a through hole; a light source including a light emitting diode, provided on the substrate, and exposed through the through hole of the reflective sheet; A quantum dot sheet that converts the color of light emitted from the light source; wherein the substrate is exposed through the through hole of the reflective sheet, and diffusely reflects the light emitted from the light source and the light reflected from the quantum dot sheet. Includes a layer;
  • the disclosed display device and light source device can improve the uniformity of blue light by including a diffuse reflection layer that diffusely reflects light emitted to the side of the light emitting diode or light reflected toward the light source module. Since blue light can spread over a wider area through diffuse reflection of blue light, RGB color balance can be improved.
  • Figure 1 shows the appearance of a display device according to one embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded view of the display device shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a cross section of the liquid crystal panel shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is an exploded view of the light source device shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 shows the combination of a light source module and a reflective sheet included in the light source device shown in FIG. 4.
  • Figure 6 shows a cross-section of a quantum dot sheet included in the light source device.
  • Figure 7 is an enlarged perspective view of the light source included in the light source module shown in Figure 5.
  • FIG. 8 is an exploded view of the light source module shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 shows a cross-section of the light source module cut vertically along the line L-L' shown in FIG. 7.
  • FIG. 10 is an enlarged view of an example of the diffuse reflection layer shown in FIG. 9.
  • FIG. 11 is an enlarged view of another example of the diffuse reflection layer shown in FIG. 9.
  • FIG. 12 is a plan view of the light source module according to FIG. 10 viewed from the front.
  • FIG. 13 is a plan view of the light source module according to FIG. 11 viewed from the front.
  • first and second are used to distinguish one component from another component, and the components are not limited by the above-mentioned terms.
  • the identification code for each step is used for convenience of explanation.
  • the identification code does not explain 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. there is.
  • Figure 1 shows the appearance of a display device according to one 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 display device 10 is limited in form as long as it is a device that visually displays images. It doesn't work.
  • 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. Outdoors is not necessarily limited to the outdoors.
  • the display device 10 may be installed in a place where many people can come and go, such as a subway station, shopping mall, movie theater, company, or store.
  • the display device 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 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 includes a main body 11, a screen 12 that displays an image (I), and a support 19 provided at the lower part of the main body 11 to support the main body 11. It can be included.
  • the main body 11 forms the exterior of the display device 10, and various parts may be disposed inside the main body 11 to enable the display device 10 to display an image (I) or perform various functions.
  • the main body 11 is illustrated as having a flat plate shape, but is not limited thereto.
  • 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 parallax between both eyes of the user.
  • 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.
  • an image I may be formed on the screen 12 by combining light emitted from a plurality of pixels P like a mosaic.
  • Each of the plurality of pixels P may emit light of various brightnesses and colors.
  • each of the plurality of pixels P includes a self-luminous panel (e.g., a light-emitting diode panel) capable of directly emitting light, or a non-luminous panel capable of passing or blocking light emitted by a light source device, etc. (For example, a liquid crystal panel) may be included.
  • a self-luminous panel e.g., a light-emitting diode panel
  • a non-luminous panel capable of passing or blocking light emitted by a light source device, etc.
  • a liquid crystal panel may be included.
  • 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 (billionth of a meter) to 750 nm
  • green light can represent light with a wavelength of approximately 495 nm to 570 nm
  • blue light can represent light with a wavelength of approximately 495 nm to 570 nm. It can represent light with a wavelength ranging from approximately 450 nm to 495 nm.
  • FIG. 2 is an exploded view of the display device shown in FIG. 1.
  • 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, the light source device 100, and the liquid crystal.
  • a control assembly 50 that controls the operation of the panel 20 and a power assembly 60 that supplies power to the light source device 100 and the liquid crystal panel 20 may be provided.
  • the main body 11 includes a bezel 13, a frame middle mold 14, and a bottom chassis for supporting and fixing the liquid crystal panel 20, the light source device 100, the control assembly 50, and the power assembly 60. It may include (15) and a rear cover (16).
  • the light source device 100 may include a point light source that emits monochromatic light or white light, and may refract, reflect, and scatter the light to convert the light emitted from the point light source into uniform surface light.
  • the light source device 100 includes a plurality of light sources that emit monochromatic light or white light, a diffusion plate that diffuses light incident from the plurality of light sources, and a plurality of light sources that reflect light emitted from the back of the diffusion plate. It may include a reflective sheet that refracts and scatters light emitted from the front 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 light source device 100 may be referred to as a ‘backlight unit.’
  • the configuration of the light source device 100 is described in more detail below.
  • FIG. 3 shows a cross section of the liquid crystal panel 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 an image I.
  • the front surface of the liquid crystal panel 20 forms the screen 12 of the display device 10, and the liquid crystal panel 20 may form a plurality of pixels P.
  • Each of the plurality of pixels P may independently block or pass light emitted from the light source device 100 .
  • Light passing through the plurality of pixels (P) may form an image (I) displayed on the screen (12).
  • 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, a liquid crystal layer 25, a common electrode 26, and 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 formed of tempered glass or transparent resin.
  • a first polarizing film 21 and a 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 respectively pass specific light and block other light.
  • the first polarizing film 21 passes light having a magnetic field oscillating in the first direction and blocks other light.
  • the second polarizing film 29 passes light having a magnetic field oscillating in the second direction and blocks other light.
  • the first direction and the second direction may be perpendicular to each other. That is, the polarization direction of the light transmitted by the first polarizing film 21 and the vibration direction of the light transmitted by the second polarizing film 29 are orthogonal to each other. As a result, 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 a red filter 27R that passes red light, a green filter 27G that passes green light, and a blue filter 27G that passes blue light.
  • the red filter 27R, green filter 27G, and blue filter 27B may be arranged side by side with each other.
  • the area where the color filter 27 is formed corresponds to the pixel P described above.
  • the area where the red filter 27R is formed corresponds to the red subpixel P R
  • the area where the green filter 27G is formed corresponds to the green subpixel P G
  • the area where the blue filter 27B is formed corresponds to the blue subpixel.
  • 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 to change the arrangement of the liquid crystal molecules 25a constituting the liquid crystal layer 25, which will be described below. there is.
  • 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 made of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), silver nanowire (Ag nano wire), and carbon nanotube ( It can be formed from materials such as 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 can pass or block the current flowing through the pixel electrode 23. For example, an electric field may be formed 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 off (open).
  • the thin film transistor 24 may be made of poly-silicon and may be formed through 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 crystals represent an intermediate state between a solid (crystal) and a liquid.
  • Most liquid crystal materials are organic compounds, and their molecular shape is like a long, thin rod. Although the arrangement of the molecules is irregular in some directions, it can have a regular crystal shape in other directions. As a result, liquid crystals have both the fluidity of a liquid and the optical anisotropy of a crystal (solid).
  • liquid crystals exhibit optical properties depending on changes in the electric field.
  • the direction of the molecular arrangement that makes up the liquid crystal may change depending on changes in the electric field.
  • the liquid crystal molecules 25a of the liquid crystal layer 25 are arranged according to the direction of the electric field. If an electric field is not generated in the liquid crystal layer 25, the liquid crystal molecules 25a are arranged irregularly. Alternatively, it may be arranged along an alignment film (not shown). As a result, 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 that transmits image data to the liquid crystal panel 20
  • a display driver integrated circuit (DDI) that processes digital image data and outputs an analog image signal ( 30) (hereinafter referred to as ‘driver IC’) is prepared.
  • the cable 20a may electrically connect the control assembly 50, the power assembly 60, and the driver IC 30. Additionally, the cable 20a can 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 and the power assembly 60 through the cable 20a, and provides 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, chip on film (COF), or tape carrier package (Tape Carrier Packet, TCP).
  • Driver IC 30 may be placed on cable 20b. However, it is not limited to this and the driver IC 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 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 may supply power to the liquid crystal panel 20 and the light source device 100.
  • the light source device 100 outputs surface light, and the liquid crystal panel 20 can block or pass the light emitted from the light source device 100.
  • 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, a coil, a resistor element, a processor, 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.
  • FIG. 4 is an exploded view of the light source device shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 shows the 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 that generates light, a reflective sheet 120 that reflects light, a diffuser plate 130 that uniformly diffuses the light, and It includes an optical sheet 140 that improves the brightness of light and a quantum dot sheet 150 that converts the color of light emitted from the light source module 110.
  • the light source device 100 may be referred to as a backlight unit.
  • 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 luminance.
  • 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.
  • a plurality of light sources 111 may be arranged so that an approximately square is formed by four adjacent light sources. The distance between adjacent light sources may be the same.
  • the plurality of light sources 111 may be arranged in a plurality of rows, and the light source 111 belonging to each row may be arranged in the center of two light sources belonging to adjacent rows.
  • a plurality of light sources may be arranged so that an approximately equilateral triangle is formed by three adjacent light sources.
  • One light source is disposed adjacent to six light sources, and the distance between one light source and six light sources adjacent to it may be approximately the same.
  • the pattern in which the plurality of light sources 111 are arranged is not limited to the example, and the plurality of light sources 111 may be arranged in various patterns.
  • the light source 111 may be provided as an element that can emit monochromatic light (light of a specific wavelength, for example, blue light) when power is supplied.
  • the light source 111 may be provided as a light emitting diode (LED) that emits blue light.
  • the substrate 112 may fix the plurality of light sources 111 so that the positions of the light sources 111 do not change.
  • the substrate 112 may supply power to the light source 111.
  • the substrate 112 may be made of synthetic resin, tempered glass, or a printed circuit board (PCB) on which conductive power supply lines are formed.
  • the reflective sheet 120 includes a plurality of through holes 120a.
  • a plurality of through holes 120a are formed at positions corresponding to each of the plurality of light sources 111 in the reflective sheet 120. Additionally, the light source 111 of the light source module 110 may pass through the through hole 120a and protrude toward the front of the reflective sheet 120. The light source 111 may be located in the through hole 120a.
  • the through hole 120a may be provided in a circular shape.
  • the plurality of light sources 111 of the light source module 110 are connected to the plurality of through holes 120a formed in the reflective sheet 120. is inserted. Accordingly, the substrate 112 of the light source module 110 is located behind the reflective sheet 120, and the plurality of light sources 111 of the light source module 110 may be exposed to the front of the reflective sheet 120. .
  • the light source 111 may emit light in various directions. Light emitted from the light source 111 may pass through the diffusion plate 130, the quantum dot sheet 150, and the optical sheet 140. Some of the light emitted from the light source 111 may be reflected by the diffusion plate 130, the quantum dot sheet 150, and/or the optical sheet 140.
  • the reflective sheet 120 may reflect light reflected from the diffusion plate 130, the quantum dot sheet 150, and/or the optical sheet 140.
  • the reflective sheet 120 may reflect light emitted from the light source 111. Light reflected by the reflective sheet 120 may be re-incident to the diffusion plate 130. Additionally, light reflected from the diffusion plate 130, quantum dot sheet 150, and/or optical sheet 140 may be reflected again from the surface of the substrate 112.
  • the diffusion plate 130 may be provided in front of the reflective sheet 120 and can evenly disperse the light emitted from the light source 111 of the light source module 110.
  • the diffusion plate 130 may diffuse the light emitted from the plurality of light sources 111 within the diffusion plate 130 in order to eliminate uneven luminance due to the plurality of light sources 111 . Accordingly, light emitted from the plurality of light sources 111 may be uniformly emitted forward.
  • the optical sheet 140 may include various sheets to improve 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, and a reflective polarizing sheet 144.
  • the diffusion sheet 141 diffuses light for uniformity of luminance.
  • the light emitted from the light source 111 is diffused by the diffusion plate 130 and may be diffused again by the diffusion sheet 141 included in the optical sheet 140.
  • the first prism sheet 142 and the second prism sheet 143 can increase luminance by concentrating light diffused by the diffusion sheet 141.
  • the first prism sheet 142 and the second prism sheet 143 include a triangular prism-shaped prism pattern, and a plurality of these prism patterns are arranged adjacently to form a plurality of strips.
  • the reflective polarizing sheet 144 is a type of polarizing film and can transmit some of the incident light and reflect the other part to improve brightness. 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 can be improved by this light recycling.
  • the optical sheet 140 may further include various sheets or films other than the illustrated sheets or films.
  • Quantum dot sheet 150 may be provided between the diffusion plate 130 and the optical sheet 140. Inside the quantum dot sheet 150, quantum dots, which are nanometer-sized semiconductor crystals, may be dispersed and arranged. Quantum dots can convert blue light into light of other colors.
  • quantum dots can be made to output light of various wavelengths, from red light to blue light.
  • the quantum dot sheet 150 increases the difference between the brightest and darkest parts of the image, enabling the implementation of a high dynamic range (HDR) display. Additionally, color reproducibility can be improved and power consumption can be reduced by the quantum dot sheet 150.
  • HDR high dynamic range
  • Figure 6 shows a cross-section of a quantum dot sheet included in the light source device.
  • the quantum dot sheet 150 can change the color of light emitted from the light source 111.
  • the quantum dot sheet 150 may include a red light conversion unit 150R, a green light conversion unit 150G, and a light transmission unit 150T.
  • the red light conversion unit 150R, the green light conversion unit 150G, and the light transmission unit 150T may form one pixel.
  • the order in which the conversion unit and the transmission unit are arranged may be different from the example.
  • the red light conversion unit 150R and the green light conversion unit 150G each include quantum dots and can convert the color of incident light.
  • Light incident on the quantum dot sheet 150 may be converted into red light (RL) in the red light conversion unit 150R and converted into green light (GL) in the green light conversion unit 150G.
  • Blue light (BL) is converted into red light (RL) in the red light conversion unit 15R, and converted into green light (GL) in the green light conversion unit 15G.
  • the light incident on the light transmitting portion 150T is transmitted without being converted to color.
  • Blue light (BL) incident on the light transmitting portion 15T is transmitted without being converted to color.
  • the light transmitting portion 150T may be empty to allow incident light to pass through, or may include transparent resin such as acryl-nitrile butadiene styrene (ABS), poly methyl methacrylate (PMMA), or poly carbonate (PC).
  • a partition may be provided to separate each cell forming the red light conversion unit 150R, the green light conversion unit 150G, and the light transmission unit 150T, and the partition wall may be a black matrix.
  • the partition wall can block the movement of light between cells and improve contrast.
  • Light emitted from the light source 111 passes through the diffusion plate 130, the quantum dot sheet 150, and the optical sheet 140. Some of the light emitted from the light source 111 may be reflected by the diffusion plate 130, the quantum dot sheet 150, and/or the optical sheet 140.
  • the reflective sheet 120 may reflect light reflected from the diffusion plate 130, the quantum dot sheet 150, and/or the optical sheet 140. Additionally, light reflected from the diffusion plate 130, quantum dot sheet 150, and/or optical sheet 140 may be reflected again from the surface of the substrate 112.
  • the range in which blue light BL spreads forward is determined by the characteristics of the light emitting diode 210 (eg, beam angle characteristics and optical characteristics). However, since red light (RL) and green light (GL) are emitted forward from the quantum dot, the range in which red light (RL) and green light (GL) spread forward is relatively wider than the range in which blue light (BL) spreads. Additionally, red light (RL) and green light (GL) emitted from the quantum dots toward the light source module 110 may be reflected from the reflective sheet 120 and may be recycled by being incident on the light transmitting portion 150T.
  • blue light In the case of blue light (BL), it is difficult to be recycled in areas other than the light transmitting portion 150T, so the recycling range of blue light (BL) is relatively narrow. For this reason, the uniformity of blue light (BL) may be relatively lower than that of red light (RL) and green light (GL).
  • the disclosed display device 10 and the light source device 100 include a diffuse reflection layer 270 that diffusely reflects light emitted to the side of the light emitting diode 210 or light reflected toward the light source module 110. ) is provided. Since blue light can spread over a wider area through diffuse reflection of blue light, RGB color balance can be improved.
  • the structure of the diffuse reflection layer 270 is described in detail below.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view of the light source included in the light source module shown in FIG. 5.
  • FIG. 8 is an exploded view of the light source module shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 shows a cross-section of the light source module cut vertically along the line L-L' shown in FIG. 7.
  • the light source 111 of the light source module 110 may pass through the through hole 120a of the reflective sheet 120 and protrude toward the front of the reflective sheet 120. 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 located in an area defined by the through hole 120a of the reflective sheet 120.
  • the light source 111 may include a light emitting diode 210 and an optical dome 220.
  • 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. Additionally, the light emitting diode 210 is provided with a pair of electrodes 210a for supplying electrons and electrons to the P-type semiconductor and the N-type semiconductor, respectively.
  • the light emitting diode 210 can convert electrical energy into light energy. In other words, the light emitting diode 210 can emit light with maximum intensity at a predetermined wavelength to which power is supplied. For example, the light emitting diode 210 may emit blue light with a peak value at a blue wavelength (eg, a wavelength between 430 nm and 495 nm).
  • the light emitting diode 210 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 210 in which a light emitting diode chip or light emitting diode die is directly attached to the substrate 112 without separate packaging.
  • the light source module 110 may be manufactured in which a flip chip type light emitting diode 210 is attached to the substrate 112 in a chip-on-board manner.
  • the substrate 112 is provided with a power supply line 230 and a power supply pad 240 for supplying power to the flip chip type light emitting diode 210.
  • the substrate 112 is provided with a power supply line 230 for supplying electrical signals and/or power from the control assembly 50 and/or power assembly 60 to the light emitting diode 210.
  • the substrate 112 may be formed by alternately stacking non-conductive insulation layers 251 and conductive layers 252.
  • the conductive layer 252 may be disposed between the insulating layer 251 and the diffuse reflection layer 270.
  • the conductive layer 252 may be made of various electrically conductive materials.
  • the conductive layer 252 may be made of various metal materials such as copper (Cu), tin (Sn), aluminum (Al), or alloys thereof.
  • the dielectric of the insulating layer 251 may insulate between lines or patterns of the conductive layer 252.
  • the insulating layer 251 may be made of a dielectric for electrical insulation, such as FR-4.
  • the feed line 230 may be implemented by a line or pattern formed on the conductive layer 252.
  • the feed line 230 may be electrically connected to the light emitting diode 210 through the feed pad 240.
  • the feeding pad 240 may be formed by exposing the feeding line 230 to the outside.
  • a diffuse reflection layer 270 may be disposed in front of the conductive layer 252.
  • the diffuse reflection layer 270 may be disposed at the forefront of the substrate 112 .
  • the diffuse reflection layer 270 may diffusely reflect light (eg, blue light) emitted to the side of the light emitting diode 210.
  • the diffuse reflection layer 270 may diffusely reflect light reflected from the diffusion plate 130, the quantum dot sheet 150, and/or the optical sheet 140.
  • the diffuse reflection layer 270 can prevent the substrate 112 from being damaged by external shock, chemical action, and/or optical action.
  • the diffuse reflection layer 270 may cover the feed line 230 to block the feed line 230 from being exposed to the outside.
  • a window 270a may be formed in the diffuse reflection layer 270 to expose a portion of the feed line 230 to the outside.
  • a portion of the feed line 230 exposed to the outside by the window 270a of the diffuse reflection layer 270 may form the feed pad 240.
  • the power supply pad 240 and the light emitting diode 210 may be electrically contacted through the window 270a.
  • a conductive adhesive material for electrical contact between the externally exposed feed line 230 and the electrode 210a of the light emitting diode 210 is applied to the power supply pad 240.
  • a conductive adhesive material may be applied within the window 270a of the diffuse reflection layer 270.
  • the electrode 210a of the light emitting diode 210 may be electrically connected to the power supply line 230 through a conductive adhesive material.
  • Conductive adhesive materials may include electrically conductive solder. Without being limited thereto, the conductive adhesive material may include electrically conductive epoxy adhesives.
  • Power can be supplied to the light emitting diode 210 through the feed line 230 and the feed pad 240, and when power is supplied, the light emitting diode 210 can emit light.
  • a pair of power feeding pads 240 may be provided corresponding to each pair of electrodes 210a provided in the flip chip type light emitting diode 210.
  • the optical dome 220 may cover the light emitting diode 210.
  • the optical dome 220 can prevent or suppress damage to the light emitting diode 210 due to external mechanical action and/or damage to the light emitting diode 210 due to chemical action.
  • the optical dome 220 may be provided to be spaced apart from the reflective sheet 120.
  • the optical dome 220 may have a dome shape obtained by cutting a sphere into a plane not including its center, or a hemisphere shape obtained by cutting a sphere into a plane including its center.
  • the vertical cross-section of the optical dome 220 may be arcuate or semicircular.
  • the optical dome 220 may be made of silicone or epoxy resin. For example, molten silicon or epoxy resin is discharged onto the light emitting diode 210 through a nozzle, etc., and then the discharged silicon or epoxy resin is cured, thereby forming the optical dome 220.
  • the optical dome 220 may have various shapes depending on the viscosity of liquid silicone or epoxy resin.
  • the optical dome 220 when the optical dome 220 is manufactured using silicon with 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 (of the dome)
  • the optical dome 220 may be formed with a dome ratio (height/base diameter) of approximately 0.25 to 0.31 (preferably 0.28).
  • the optical dome 220 made of silicon with a thixotropic index of approximately 2.7 to 3.3 (preferably 3.0) may have a base diameter of approximately 2.5 mm and a height of approximately 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 can refract light like a lens. For example, light emitted from the light emitting diode 210 may be dispersed by being refracted by the optical dome 220. In this way, the optical dome 220 not only protects the light emitting diode 210 from external mechanical and/or chemical or electrical actions, but also disperses light emitted from the light emitting diode 210.
  • FIG. 10 is an enlarged view of an example of the diffuse reflection layer shown in FIG. 9.
  • FIG. 11 is an enlarged view of another example of the diffuse reflection layer shown in FIG. 9.
  • the substrate 112 is exposed forward through the through hole 120a of the reflective sheet 120, and the light emitted from the light source 111 and the light reflected from the quantum dot sheet 150 It includes a diffuse reflection layer 270 that diffusely reflects. That is, the diffuse reflection layer 270 is disposed at the forefront of the substrate 112.
  • the diffuse reflection layer 270 may include irregularities 272 .
  • the unevenness 272 may be formed in at least a portion of the diffuse reflection layer 270 exposed forward through the through hole 120a. That is, at least a portion of the front surface of the diffuse reflection layer 270 may be uneven or rough rather than smooth.
  • the irregularities 272 may be formed in the first area A of the diffuse reflection layer 270 located inside the optical dome 220.
  • the area of the first area A may be determined by the optical dome 220. That is, the first area A may be determined according to the circumference of the optical dome 220 in contact with the diffuse reflection layer 270.
  • the irregularities 272 may also be formed in the second region B of the diffuse reflection layer 270 located between the optical dome 220 and the reflective sheet 120.
  • the density of the irregularities 272 provided on the diffuse reflection layer 270 may vary depending on the design.
  • the first density of the irregularities 272 in the first area A may be the same as the second density of the irregularities 272 in the second area B.
  • the unevenness 272 may not be formed between the windows 270a of the diffuse reflection layer 270.
  • the first density of the irregularities 272 in the first area (A) is the second density of the irregularities 272 in the second area (B) (i.e., the amount of bumps in the first area is may be higher than the amount of irregularities in the area. In other words, a greater number of irregularities 272 may be formed in the first area A. The unevenness 272 may not be formed in the second area B.
  • the density of the irregularities 272 in the first area A the light emitted to the side of the light emitting diode 210 may be more diffusely reflected. Light spread can be increased by allowing more diffuse reflection to occur in areas adjacent to the light emitting diode 210.
  • the first height h1 of the irregularities 272 protruding from the rear of the diffuse reflection layer 270 is the second height h2 of the light emitting diode 210. lower than By forming the unevenness 272 at a relatively low height, diffuse reflection of light emitted to the side of the light emitting diode 210 can easily occur. Additionally, the first height h1 of the unevenness 272 is lower than the height of the reflective sheet 120.
  • the protruding portion of the unevenness 272 is shown in a hemispherical shape, but the unevenness 272 may be provided in various shapes that can diffusely reflect light.
  • the unevenness 272 may have a hemispherical shape, a cone shape, a triangular pyramid shape, or a square pyramid shape.
  • the diffuse reflection layer 270 may be formed using various manufacturing processes.
  • the diffuse reflection layer 270 includes a plurality of beads and may be formed of ink applied on the conductive layer 252 of the substrate 112. That is, the diffuse reflection layer 270 may be formed by applying ink containing beads to the conductive layer 252. Beads may form irregularities 272 on the front surface of the diffuse reflection layer 270.
  • the diffuse reflection layer 270 may be formed by printing an uneven pattern on a cover layer disposed on the conductive layer 252 of the substrate 112. The printed uneven pattern may form irregularities 272 on the front surface of the diffuse reflection layer 270.
  • the diffuse reflection layer 270 may include a plurality of layers 270b and 270c.
  • the first diffuse reflection layer 270b may be disposed on the conductive layer 252 first, and the second diffuse reflection layer 270c may be disposed in the first area A located inside the optical dome 220.
  • the area of the second diffuse reflection layer 270c may correspond to the area of the first area A.
  • the first diffuse reflection layer 270b is in the second region B between the optical dome 220 and the reflective sheet 120. It may be exposed forward.
  • the first density of the irregularities 272 included in the second diffuse reflection layer 270c (i.e., the amount of bumps included in the second diffuse reflection layer 270c) is the irregularities 272 included in the first diffuse reflection layer 270b. It may be higher than the second density (that is, the amount of bumps included in the first diffuse reflection layer 270b).
  • the third height h3 of the unevenness 272 protruding toward the front of the second diffuse reflection layer 270c with respect to the back of the first diffuse reflection layer 270b is the second height of the light emitting diode 210. lower than (h2). Additionally, the third height h3 of the unevenness 272 is lower than the height of the reflective sheet 120.
  • FIG. 12 is a plan view of the light source module according to FIG. 10 viewed from the front.
  • FIG. 13 is a plan view of the light source module according to FIG. 11 viewed from the front.
  • the diffuse reflection layer 270 of the substrate 112 is exposed to the front through the through hole 120a of the reflective sheet 120.
  • Irregularities 272 may be formed on the front surface of the diffuse reflection layer 270 exposed to the front. That is, the front surface of the diffuse reflection layer 270 may not be smooth but may be uneven or rough.
  • the unevenness 272 is a first area (A) of the diffuse reflection layer 270 located inside the optical dome 220 and a second area of the diffuse reflection layer 270 located between the optical dome 220 and the reflective sheet 120. All can be formed in (B).
  • FIG. 12 it is illustrated that the first density of the irregularities 272 in the first area (A) and the second density of the irregularities 272 in the second area (B) are the same.
  • the first density of the irregularities 272 in the first area (A) may be higher than the second density of the irregularities 272 in the second area (B). In other words, a greater number of irregularities 272 may be formed in the first area A.
  • the irregularities 272 may not be formed in the second region B of the diffuse reflection layer 270.
  • the first diffuse reflection layer 270b is first disposed on the conductive layer 252 and in the first region (A).
  • a second diffuse reflection layer 270c may be disposed. The first diffuse reflection layer 270b may be exposed forward in the second area B between the optical dome 220 and the reflective sheet 120.
  • the disclosed display device and light source device can improve the uniformity of blue light by including a diffuse reflection layer that diffusely reflects light emitted to the side of the light emitting diode or light reflected toward the light source module. Since blue light can spread over a wider area through diffuse reflection of blue light, RGB color balance can be improved.

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Abstract

개시된 광원 장치는 기판; 상기 기판 상에 마련되고 관통 홀을 포함하는 반사 시트; 상기 기판 상에서 상기 반사 시트의 상기 관통 홀을 통해 노출되고 발광 다이오드를 포함하는 광원; 상기 광원으로부터 방출되는 광의 색상을 변환하는 양자점 시트;를 포함하고, 상기 기판은 상기 반사 시트의 상기 관통 홀을 통해 노출되고, 상기 광원으로부터 방출되는 광과 상기 양자점 시트로부터 반사되는 광을 난반사하는 난반사층;을 포함한다.

Description

디스플레이 장치 및 광원 장치
개시된 발명은 개선된 광학 구조를 갖는 디스플레이 장치 및 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.
개시된 발명은 청색 광의 균일도를 향상시킬 수 있는 광학 구조를 갖는 디스플레이 장치 및 광원 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 광원 장치는 기판; 상기 기판 상에 마련되고 관통 홀을 포함하는 반사 시트; 발광 다이오드를 포함하고, 상기 기판 상에 마련되며 상기 반사 시트의 상기 관통 홀을 통해 노출되는 광원; 상기 광원에 의해 방출되는 광의 색상을 변환하는 양자점 시트;를 포함하고, 상기 기판은 상기 반사 시트의 상기 관통 홀을 통해 노출되고, 상기 광원으로부터 방출되는 광과 상기 양자점 시트로부터 반사되는 광을 난반사하는 난반사층;을 포함한다.
상기 난반사층은 상기 관통 홀을 통해 노출되는 영역에 형성되는 적어도 하나의 제1 요철;을 포함할 수 있다.
상기 광원은 상기 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 커버하고 상기 반사 시트와 이격되는 광학 돔;을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 요철은 상기 광학 돔 내부에 위치한 상기 난반사층의 제1 영역에 있을 수 있다.
상기 난반사층은 상기 광학 돔과 상기 반사 시트의 사이에 위치한 상기 난반사층의 제2 영역에 있는 적어도 하나의 제2 요철;을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 영역에서 상기 적어도 하나의 제1 요철의 제1 양은 상기 제2 영역에서 상기 적어도 하나의 제2 요철의 제2 양보다 많을 수 있다.
상기 적어도 하나의 제1 요철은 상기 난반사층의 후면으로부터 상기 발광 다이오드의 제2 높이보다 낮은 제1 높이로 돌출될 수 있다.
상기 적어도 하나의 제1 요철은 반구 형상, 원뿔 형상, 삼각뿔 형상 또는 사각뿔 형상을 가질 수 있다.
상기 난반사층은 복수의 비드(Bead)를 포함하고 상기 기판의 전도층 상에 도포되는 잉크로 형성될 수 있다.
상기 난반사층은 상기 기판의 전도층 상에 마련되는 커버층; 및 상기 커버층에 마련되는 요철 패턴;을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 액정 패널; 및 상기 액정 패널로 광을 방출하는 광원 장치;를 포함하고, 상기 광원 장치는, 기판; 상기 기판 상에 마련되고 관통 홀을 갖는 반사 시트; 발광 다이오드를 포함하고, 상기 기판 상에 마련되며 상기 반사 시트의 상기 관통 홀을 통해 노출되는 광원; 상기 광원으로부터 방출되는 광의 색상을 변환하는 양자점 시트;를 포함하며, 상기 기판은 상기 반사 시트의 상기 관통 홀을 통해 노출되고, 상기 광원으로부터 방출되는 광과 상기 양자점 시트로부터 반사되는 광을 난반사하는 난반사층;을 포함한다.
개시된 디스플레이 장치 및 광원 장치는 발광 다이오드의 측방으로 방출되는 광 또는 광원 모듈을 향해 반사되는 광을 난반사 하는 난반사층을 포함함으로써 청색 광의 균일도를 향상시킬 수 있다. 청색 광의 난반사를 통해 청색 광이 더 넓은 영역으로 퍼질 수 있으므로, RGB 색 균형이 향상될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 분해도이다.
도 3은 도 2에 도시된 액정 패널의 단면을 도시한다.
도 4는 도 2에 도시된 광원 장치를 분해 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 광원 장치에 포함된 광원 모듈과 반사 시트의 결합을 도시한다.
도 6은 광원 장치에 포함된 양자점 시트의 단면을 도시한다.
도 7은 도 5에 도시된 광원 모듈에 포함된 광원을 확대한 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 광원 모듈을 분해 도시한다.
도 9는 도 7에 표시된 L-L'선을 따라 수직으로 자른 광원 모듈의 단면을 도시한다.
도 10은 도 9에 도시된 난반사층의 일 예를 확대 도시한다.
도 11은 도 9에 도시된 난반사층의 다른 예를 확대 도시한다.
도 12는 도 10에 따른 광원 모듈을 전방에서 바라본 평면도이다.
도 13은 도 11에 따른 광원 모듈을 전방에서 바라본 평면도이다.
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 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 통신 장치와 같은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 디스플레이 장치(10)는 영상을 시각적으로 표시하는 장치라면 그 형태가 한정되지 않는다.
디스플레이 장치(10)는 건물 옥상이나 버스 정류장과 같은 옥외에 설치되는 대형 디스플레이 장치(Large Format Display, LFD)일 수도 있다. 옥외는 반드시 야외로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 디스플레이 장치(10)는 지하철역, 쇼핑몰, 영화관, 회사, 상점과 같이 실내이더라도 다수의 사람들이 드나들 수 있는 곳에 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 1을 참조하면, 디스플레이 장치(10)는 본체(11), 영상(I)을 표시하는 스크린(12), 및 본체(11)의 하부에 마련되어 본체(11)를 지지하는 지지대(19)를 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 다양한 부품들이 배치될 수 있다. 본체(11)는 평평한 판 형상으로 예시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본체(11)는 휘어진 판 형상을 가질 수도 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(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 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 2를 참조하면, 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), 광원 장치(100)으로부터 방출된 광을 차단하거나 통과하는 액정 패널(20), 광원 장치(100)와 액정 패널(20)의 동작을 제어하는 제어 어셈블리(50), 광원 장치(100)와 액정 패널(20)에 전력을 공급하는 전원 어셈블리(60)가 마련될 수 있다. 또한, 본체(11)는 액정 패널(20), 광원 장치(100), 제어 어셈블리(50) 및 전원 어셈블리(60)를 지지하고 고정하기 위한 베젤(13)과 프레임 미들 몰드(14)와 바텀 샤시(15)와 후면 커버(16)를 포함할 수 있다.
광원 장치(100)는 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)는 단색광 또는 백색광을 방출하는 복수의 광원들, 복수의 광원들로부터 입사된 광을 확산시키는 확산판, 복수의 광원들과 확산판의 후면으로부터 방출된 광을 반사하는 반사 시트, 확산판의 전면으로부터 방출된 광을 굴절 및 산란시키는 광학 시트를 포함할 수 있다. 광원 장치(100)는 광원으로부터 방출된 광을 굴절, 반사 및 산란시킴으로써 전방을 향하여 균일한 면광을 방출할 수 있다. 광원 장치(100)는 '백라이트 유닛'으로 호칭될 수 있다. 광원 장치(100)의 구성은 아래에서 더욱 자세하게 설명된다.
도 3은 도 2에 도시된 액정 패널의 단면을 도시한다.
도 3을 참조하면, 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 디스플레이 장치(10)의 스크린(12)을 형성하며, 액정 패널(20)은 복수의 픽셀들(P)을 형성할 수 있다. 복수의 픽셀들(P)은 각각 독립적으로 광원 장치(100)로부터 방출된 광을 차단하거나 통과시킬 수 있다. 복수의 픽셀들(P)을 통과한 광은 스크린(12)에 표시되는 영상(I)을 형성할 수 있다.
액정 패널(20)은 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) 및 제2 편광 필름(29)을 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)를 고정 지지할 수 있다. 제1 투명 기판(22) 및 제2 투명 기판(28)은 강화 유리 또는 투명 수지로 형성될 수 있다.
제1 투명 기판(22) 및 제2 투명 기판(28)의 외측에는 제1 편광 필름(21) 및 제2 편광 필름(29)이 마련된다. 제1 편광 필름(21)과 제2 편광 필름(29)은 각각 특정한 광을 통과시키고, 다른 광을 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 필름(21)은 제1 방향으로 진동하는 자기장을 갖는 광을 통과시키고, 다른 광을 차단한다. 또한, 제2 편광 필름(29)은 제2 방향으로 진동하는 자기장을 갖는 광을 통과시키고, 다른 광을 차단한다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 직교할 수 있다. 즉, 제1 편광 필름(21)이 통과시키는 광의 편광 방향과 제2 편광 필름(29)이 통과시키는 광의 진동 방향은 서로 직교한다. 그 결과, 광은 제1 편광 필름(21)과 제2 편광 필름(29)을 동시에 통과할 수 없다.
제2 투명 기판(28)의 내측에는 컬러 필터(27)가 마련될 수 있다. 컬러 필터(27)는 적색 광을 통과시키는 적색 필터(27R), 녹색 광을 통과시키는 녹색 필터(27G), 및 청색 광을 통과시키는 청색 필터(27G)를 포함할 수 있다. 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(PR)에 대응되고, 녹색 필터(27G)가 형성된 영역은 녹색 서브 픽셀(PG)에 대응되고, 청색 필터(27B)가 형성된 영역은 청색 서브 픽셀(PB)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 마련되며, 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)과 물질로 형성될 수 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 온(폐쇄) 또는 오프(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 마련될 수 있으며, 리소그래피(lithography), 증착(deposition), 이온 주입(ion implantation) 공정과 같은 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)와 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 일 측에는 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) 및 드라이버 IC (30)를 전기적으로 연결할 수 있다. 또한 케이블(20a)은 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)을 포함할 수 있다.
드라이버 IC(30)는 케이블(20a)을 통하여 제어 어셈블리(50) 및 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.
케이블(20a)과 드라이버 IC(30)는 일체로 필름 케이블, 칩 온 필름(chip on film, COF) 또는 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Packet, TCP)로 구현될 수 있다. 드라이버 IC(30)는 케이블(20b) 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 드라이버 IC(30)는 액정 패널(20) 상에 배치될 수도 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 액정 패널(20) 및 광원 장치(100)에 전력을 공급할 수 있다. 광원 장치(100)는 면광을 출력하고, 액정 패널(20)은 광원 장치(100)로 방출된 광을 차단 또는 통과시킬 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 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)가 설명된다.
도 4는 도 2에 도시된 광원 장치를 분해 도시한다. 도 5는 도 4에 도시된 광원 장치에 포함된 광원 모듈과 반사 시트의 결합을 도시한다.
도 4를 참조하면, 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) 및 광원 모듈(110)로부터 방출된 광의 색을 변환하는 양자점 시트(150)를 포함한다. 광원 장치(100)는 백라이트 유닛으로 호칭될 수 있다.
광원 모듈(110)은 광을 방출하는 복수의 광원들(111)과, 복수의 광원들(111)을 지지 및 고정하는 기판(112)을 포함할 수 있다. 복수의 광원들(111)은 광이 균일한 휘도로 방출되도록 미리 정해진 패턴으로 배치될 수 있다. 복수의 광원들(111)은 하나의 광원과 그에 인접한 광원들 사이의 거리가 동일해지도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 복수의 광원들(111)은 행과 열을 맞추어 배치될 수 있다. 인접한 4개의 광원들에 의해 대략 정사각형이 형성되도록 복수의 광원들(111)이 배치될 수 있다. 인접한 광원들 사이의 거리는 동일할 수 있다.
다른 예로, 복수의 광원들(111)은 복수의 행들로 배치될 수 있으며, 각각의 행에 속하는 광원(111)은 인접한 행에 속하는 2개의 광원의 중앙에 배치될 수 있다. 인접한 3개의 광원에 의하여 대략 정삼각형이 형성되도록 복수의 광원이 배치될 수 있다. 하나의 광원은 6개의 광원과 인접하게 배치되며, 하나의 광원과 그에 인접한 6개의 광원 사이의 거리는 대략 동일할 수 있다.
복수의 광원들(111)이 배치되는 패턴은 예시된 것으로 한정되지 않으며, 복수의 광원들(111)은 다양한 패턴으로 배치될 수 있다.
광원(111)은 전력이 공급되면 단색 광(특정한 파장의 광, 예를 들어 청색 광)을 방출할 수 있는 소자로 마련될 수 있다. 예를 들어, 광원(111)은 청색 광을 방출하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)로 마련될 수 있다.
기판(112)은 광원(111)의 위치가 변경되지 않도록 복수의 광원들(111)을 고정할 수 있다. 기판(112)은 광원(111)에 전력을 공급할 수 있다. 기판(112)은 전도성 전력 공급 라인이 형성된 합성 수지, 강화 유리 또는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 마련될 수 있다.
반사 시트(120)는 복수의 관통 홀들(120a)을 포함한다. 복수의 관통 홀들(120a)은 반사 시트(120)에서 복수의 광원들(111) 각각에 대응하는 위치에 형성된다. 또한, 광원 모듈(110)의 광원(111)은 관통 홀(120a)을 통과하여, 반사 시트(120)의 전방으로 돌출될 수 있다. 광원(111)은 관통 홀(120a)에 위치할 수 있다. 관통 홀(120a)은 원형으로 마련될 수 있다.
도 5를 참조하면, 반사 시트(120)와 광원 모듈(110)의 조립 과정에서 광원 모듈(110)의 복수의 광원들(111)은 반사 시트(120)에 형성된 복수의 관통 홀들(120a)에 삽입된다. 그에 따라, 광원 모듈(110)의 기판(112)은 반사 시트(120)의 후방에 위치하고, 광원 모듈(110)의 복수의 광원들(111)은 반사 시트(120)의 전방으로 노출될 수 있다.
광원(111)은 다양한 방향으로 광을 방출할 수 있다. 광원(111)으부터 방출된 광은 확산판(130), 양자점 시트(150) 및 광학 시트(140)를 통과할 수 있다. 광원(111)으부터 방출된 광의 일부는 확산판(130), 양자점 시트(150) 및/또는 광학 시트(140)에서 반사될 수 있다.
반사 시트(120)는 확산판(130), 양자점 시트(150) 및/또는 광학 시트(140)에서 반사된 광을 다시 반사할 수 있다. 반사 시트(120)는 광원(111)으로부터 방출되는 광을 반사할 수도 있다. 반사 시트(120)에 의해 반사된 광은 확산판(130)으로 다시 입사될 수 있다. 또한, 확산판(130), 양자점 시트(150) 및/또는 광학 시트(140)에서 반사된 광은 기판(112)의 표면에서 다시 반사될 수 있다.
확산판(130)은 반사 시트(120)의 전방에 마련될 수 있으며, 광원 모듈(110)의 광원(111)으로부터 방출된 광을 고르게 분산시킬 수 있다. 확산판(130)은 복수의 광원들(111)으로 인한 휘도의 불균일을 제거하기 위하여 복수의 광원들(111)으로부터 방출된 광을 확산판(130) 내에서 확산시킬 수 있다. 따라서 복수의 광원들(111)로부터 방출되는 광이 전방으로 균일하게 방출될 수 있다.
광학 시트(140)는 휘도 및 휘도의 균일성을 향상시키기 위한 다양한 시트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(140)는 확산 시트(141), 제1 프리즘 시트(142), 제2 프리즘 시트(143) 및 반사형 편광 시트(144)를 포함할 수 있다.
확산 시트(141)는 휘도의 균일성을 위하여 광을 확산시킨다. 광원(111)으로부터 방출된 광은 확산판(130)에 의해 확산되고, 광학 시트(140)에 포함된 확산 시트(141)에 의하여 다시 확산될 수 있다.
제1 프리즘 시트(142) 및 제2 프리즘 시트(143)는 확산 시트(141)에 의하여 확산된 광을 집광시킴으로써 휘도를 증가시킬 수 있다. 제1 프리즘 시트(142) 및 제2 프리즘 시트(143)는 삼각 프리즘 형상의 프리즘 패턴을 포함하고, 이 프리즘 패턴은 복수 개가 인접 배열되어 복수 개의 띠 모양을 이룬다.
반사형 편광 시트(144)는 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 예시된 시트 또는 필름 외의 다른 다양한 시트 또는 필름을 더 포함할 수도 있다.
양자점 시트(150)는 확산판(130)과 광학 시트(140) 사이에 마련될 수 있다. 양자점 시트(150)의 내부에는 나노미터 크기를 갖는 반도체 결정체인 양자점(Quantum Dot)이 분산 배치될 수 있다. 양자점은 청색 광을 다른 색을 갖는 광으로 변환할 수 있다.
양자점은 크기가 작을수록 짧은 파장의 광을 방출하고, 크기가 클수록 긴 파장의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 직경이 2나노 미터[nm]인 양자점은 청색의 광을 방출할 수 있고, 직경이 대략 10나노 미터[nm]인 양자점은 적색의 광을 방출할 수 있다. 다양한 크기의 양자점을 이용하면 양자점이 적색광으로부터 청색광에 이르기까지 다양한 파장의 광을 출력하도록 할 수 있다.
양자점 시트(150)는 영상의 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분의 차이를 크게 하여, HDR(High Dynamic Range) 디스플레이의 구현을 가능하게 한다. 또한, 양자점 시트(150)에 의해 색 재현성이 향상될 수 있고, 전력 소비가 절감될 수 있다.
도 6은 광원 장치에 포함된 양자점 시트의 단면을 도시한다.
도 6을 참조하면, 양자점 시트(150)는 광원(111)으로부터 방출되는 광의 색상을 변환할 수 있다. 양자점 시트(150)는 적색광 변환부(150R), 녹색광 변환부(150G) 및 광 투과부(150T)를 포함할 수 있다. 적색광 변환부(150R), 녹색광 변환부(150G) 및 광 투과부(150T)는 하나의 픽셀을 구성할 수 있다. 변환부 및 투과부가 배열되는 순서는 예시된 것과 다를 수 있다.
적색광 변환부(150R)와 녹색광 변환부(150G)는 각각 양자점(Quantum Dot)을 포함하고, 입사된 광의 색상을 변환할 수 있다. 양자점 시트(150)에 입사된 광은 적색광 변환부(150R)에서 적색광(RL)으로 변환되고, 녹색광 변환부(150G)에서 녹색광(GL)으로 변환될 수 있다. 청색광(BL)은 적색광 변환부(15R)에서 적색광(RL)으로 변환되고, 녹색광 변환부(15G)에서 녹색광(GL)으로 변환된다.
광 투과부(150T)로 입사된 광은 색 변환되지 않고 투과된다. 광 투과부(15T)로 입사된 청색광(BL)은 색 변환되지 않고 투과된다. 광 투과부(150T)는 입사광이 그대로 통과하도록 비어 있거나, ABS(Acryl-nitrile butadiene styrene), PMMA(Poly methyl methacrylate), PC(Poly carbonate)과 같은 투명한 수지를 포함할 수도 있다.
양자점 시트(150)를 투과하거나, 양자점 시트(150)에서 색 변환된 광은 양자점 시트(150)의 전면에 배치된 광학 시트(140)에 입사된다.
적색광 변환부(150R), 녹색광 변환부(150G) 및 광 투과부(150T)를 형성하는 각 셀을 구분하기 위해, 격벽이 마련될 수 있고, 격벽은 블랙 매트릭스일 수 있다. 격벽은 셀들 사이에서의 광의 이동을 차단할 수 있으며, 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
광원(111)으부터 방출된 광은 확산판(130), 양자점 시트(150) 및 광학 시트(140)를 통과한다. 광원(111)으부터 방출된 광의 일부는 확산판(130), 양자점 시트(150) 및/또는 광학 시트(140)에서 반사될 수 있다. 반사 시트(120)는 확산판(130), 양자점 시트(150) 및/또는 광학 시트(140)에서 반사된 광을 다시 반사할 수 있다. 또한, 확산판(130), 양자점 시트(150) 및/또는 광학 시트(140)에서 반사된 광은 기판(112)의 표면에서 다시 반사될 수 있다.
일반적으로, 청색광(BL)이 전방으로 퍼지는 범위는 발광 다이오드(210)의 특성(예를 들면, 지향각 특성 및 광학 특성)에 의해 결정된다. 그런데 적색광(RL)과 녹색광(GL)은 양자점으로부터 전방으로 발산되기 때문에, 적색광(RL)과 녹색광(GL)이 전방으로 퍼지는 범위는 청색광(BL)이 퍼지는 범위보다 상대적으로 넓다. 또한, 양자점으로부터 광원 모듈(110)을 향해 방출되는 적색광(RL)과 녹색광(GL)은 반사 시트(120)에서 반사될 수 있고, 광투과부(150T)로 입사됨으로써 재활용될 수도 있다. 반면에, 청색광(BL)의 경우, 광투과부(150T) 외의 다른 영역에서 재활용 되기 어려우므로, 청색광(BL)의 재활용 범위가 상대적으로 좁다. 이로 인해, 청색광(BL)의 균일도는 적색광(RL)의 균일도 및 녹색광(GL)의 균일도보다 상대적으로 낮을 수 있다.
개시된 디스플레이 장치(10) 및 광원 장치(100)는 청색광의 균일도를 향상시키기 위해, 발광 다이오드(210)의 측방으로 방출되는 광 또는 광원 모듈(110)을 향해 반사되는 광을 난반사 하는 난반사층(270)을 제공한다. 청색광의 난반사를 통해 청색광이 더 넓은 영역으로 퍼질 수 있으므로, RGB 색 균형이 향상될 수 있다. 난반사층(270)의 구조는 아래에서 상세히 설명된다.
도 7은 도 5에 도시된 광원 모듈에 포함된 광원을 확대한 사시도이다. 도 8은 도 7에 도시된 광원 모듈을 분해 도시한다. 도 9는 도 7에 표시된 L-L'선을 따라 수직으로 자른 광원 모듈의 단면을 도시한다.
도 7, 도 8 및 도 9를 참조하면, 광원 모듈(110)의 광원(111)은 반사 시트(120)의 관통 홀(120a)을 통과하여 반사 시트(120)의 전방으로 돌출될 수 있다. 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. 광원(111)은 발광 다이오드(210) 및 광학 돔(220)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.
기판(112)은 비전도성의 절연층(insulation layer)(251)과 전도층(conduction layer)(252)이 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 전도층(252)은 절연층(251)과 난반사층(270) 사이에 배치될 수 있다.
전도층(252)에는 전력 및/또는 전기적 신호가 통과하는 선로 또는 패턴이 형성된다. 전도층(252)은 전기 전도성을 가지는 다양한 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전도층(252)은 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 또는 알루미늄(Al) 또는 그 합금 등 다양한 금속 재질로 구성될 수 있다.
절연층(251)의 유전체는 전도층(252)의 선로 또는 패턴 사이를 절연시킬 수 있다. 절연층(251)은 전기적 절연을 위한 유전체 예를 들어 FR-4로 구성될 수 있다.
급전 선로(230)는 전도층(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.
전도층(252)의 전방에는 난반사층(270)이 배치될 수 있다. 난반사층(270)은 기판(112)의 최전방에 배치될 수 있다. 난반사층(270)은 발광 다이오드(210)의 측방으로 방출되는 광(예: 청색 광)을 난반사 할 수 있다. 난반사층(270)은 확산판(130), 양자점 시트(150) 및/또는 광학 시트(140)에서 반사된 광을 난반사 할 수도 있다.
또한, 난반사층(270)은 외부 충격, 화학 작용 및/또는 광학 작용에 의해 기판(112)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 난반사층(270)은 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, 난반사층(270)에는 급전 선로(230)의 일부를 외부로 노출하는 윈도우(270a)가 형성될 수 있다. 난반사층(270)의 윈도우(270a)에 의하여 외부로 노출된 급전 선로(230)의 일부는 급전 패드(240)를 형성할 수 있다. 윈도우(270a)를 통해 급전 패드(240)와 발광 다이오드(210)가 전기적으로 접촉될 수 있다.
급전 패드(240)에는, 외부로 노출된 급전 선로(230)와 발광 다이오드(210)의 전극(210a) 사이의 전기적 접촉을 위한 전도성 접착 물질이 도포된다. 전도성 접착 물질은 난반사층(270)의 윈도우(270a) 내에 도포될 수 있다. 발광 다이오드(210)의 전극(210a)은 전도성 접착 물질를 통하여 급전 선로(230)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전도성 접착 물질은 전기 전도성을 가지는 납땝(solder)을 포함할 수 있다. 이에 한정되지 아니하며, 전도성 접착 물질은 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 반사 시트(120)와 이격되도록 마련될 수 있다.
광학 돔(220)은 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 활꼴이거나 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.
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 반투명할 수 있다. 발광 다이오드(210)로부터 방출된 광은 광학 돔(220)을 통과하여 외부로 방출될 수 있다. 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.
도 10은 도 9에 도시된 난반사층의 일 예를 확대 도시한다. 도 11은 도 9에 도시된 난반사층의 다른 예를 확대 도시한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 기판(112)은 반사 시트(120)의 관통 홀(120a)을 통해 전방으로 노출되고, 광원(111)으로부터 방출되는 광과 양자점 시트(150)로부터 반사되는 광을 난반사하는 난반사층(270)을 포함한다. 즉, 난반사층(270)은 기판(112)의 최전방에 배치된다.
광의 난반사를 위해, 난반사층(270)은 요철(272)을 포함할 수 있다. 요철(272)은 관통 홀(120a)을 통해 전방으로 노출되는 난반사층(270)의 적어도 일부 영역에 형성될 수 있다. 즉, 난반사층(270)의 전면의 적어도 일부는 매끈하지 않고 울퉁불퉁하거나 거칠게 마련될 수 있다. 발광 다이오드(210)와 반사 시트(120) 사이의 영역에서 청색광(BL)의 난반사가 발생하도록 함으로써, 청색광(BL)이 퍼지는 범위가 늘어날 수 있다. 따라서 청색광(BL)의 균일도가 향상될 수 있다.
요철(272)은 광학 돔(220) 내부에 위치한 난반사층(270)의 제1 영역(A)에 형성될 수 있다. 제1 영역(A)의 면적은 광학 돔(220)에 의해 정해질 수 있다. 즉, 난반사층(270)에 접한 광학 돔(220)의 원주에 따라 제1 영역(A)이 정해질 수 있다.
또한, 요철(272)은 광학 돔(220)과 반사 시트(120)의 사이에 위치한 난반사층(270)의 제2 영역(B)에도 형성될 수 있다. 난반사층(270)에 마련되는 요철(272)의 밀도는 설계에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 제1 영역(A)에서 요철(272)의 제1 밀도는 제2 영역(B)에서 요철(272)의 제2 밀도와 같을 수 있다. 난반사층(270)의 윈도우들(270a) 사이에는 요철(272)이 형성되지 않을 수 있다.
다른 예로, 제1 영역(A)에서 요철(272)의 제1 밀도(즉, 제1 영역에서 범프의 양)는 제2 영역(B)에서 요철(272)의 제2 밀도(즉, 제2 영역에서 요철의 양)보다 높을 수 있다. 다시 말해, 제1 영역(A)에 더 많은 수의 요철(272)이 형성될 수 있다. 제2 영역(B)에는 요철(272)이 형성되지 않을 수도 있다. 제1 영역(A)에서 요철(272)의 밀도를 높임으로써 발광 다이오드(210)의 측방으로 방출되는 광의 난반사가 더 일어날 수 있다. 발광 다이오드(210)와 인접한 영역에서 난반사가 더 많이 일어나도록 함으로써 광 퍼짐이 증가할 수 있다.
난반사층(270)의 후면으로부터(예: 난반사층(270)의 후면을 기준으로 전방으로) 돌출되는 요철(272)의 제1 높이(h1)는 발광 다이오드(210)의 제2 높이(h2)보다 낮다. 요철(272)의 높이를 상대적으로 낮게 형성함으로써 발광 다이오드(210)의 측방으로 방출되는 광의 난반사가 잘 일어날 수 있다. 또한, 요철(272)의 제1 높이(h1)는 반사 시트(120)의 높이보다 낮다.
도면에는 요철(272)의 돌출 부분이 반구 형상으로 도시되어 있으나, 요철(272)은 광을 난반사할 수 있는 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들면, 요철(272)은 반구 형상, 원뿔 형상, 삼각뿔 형상 또는 사각뿔 형상을 가질 수 있다.
난반사층(270)은 다양한 제조 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 난반사층(270)은 복수의 비드(Bead)를 포함하고 기판(112)의 전도층(252) 상에 도포되는 잉크로 형성될 수 있다. 즉, 비드(Bead)를 포함하는 잉크가 전도층(252)에 도포됨으로써 난반사층(270)이 형성될 수 있다. 비드(Bead)는 난반사층(270)의 전면에서 요철(272)을 형성할 수 있다. 다른 예로, 난반사층(270)은 기판(112)의 전도층(252) 상에 배치되는 커버층에 요철 패턴을 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 인쇄된 요철 패턴은 난반사층(270)의 전면에서 요철(272)을 형성할 수 있다.
도 11을 참조하면, 난반사층(270)은 복수의 층들(270b, 270c)을 포함할 수도 있다. 제1 난반사층(270b)이 전도층(252) 상에 먼저 배치되고, 광학 돔(220)에 내부에 위치한 제1 영역(A)에 제2 난반사층(270c)이 배치될 수 있다. 제2 난반사층(270c)의 면적은 제1 영역(A)의 면적에 대응할 수 있다. 제2 난반사층(270c)이 제1 난반사층(270b) 상에 배치됨에 따라, 제1 난반사층(270b)은 광학 돔(220)과 반사 시트(120)의 사이의 제2 영역(B)에서 전방으로 노출될 수 있다.
제2 난반사층(270c)에 포함된 요철(272)의 제1 밀도(즉, 제2 난반사층(270c)에 포함된 범프의 양)는 제1 난반사층(270b)에 포함된 요철(272)의 제2 밀도(즉, 제1 난반사층(270b)에 포함된 범프의 양)보다 높을 수 있다. 서로 다른 밀도의 요철을 갖는 제1 난반사층(270b)과 제2 난반사층(270c)을 순차적으로 배치함으로써, 서로 다른 난반사율을 갖는 복수의 영역들을 포함하는 난반사층(270)을 용이하게 만들 수 있다.
도 11에서, 제1 난반사층(270b)의 후면을 기준으로, 제2 난반사층(270c)의 전방으로 돌출되는 요철(272)의 제3 높이(h3)는 발광 다이오드(210)의 제2 높이(h2)보다 낮다. 또한, 요철(272)의 제3 높이(h3)는 반사 시트(120)의 높이보다 낮다.
도 12는 도 10에 따른 광원 모듈을 전방에서 바라본 평면도이다. 도 13은 도 11에 따른 광원 모듈을 전방에서 바라본 평면도이다.
도 12를 참조하면, 기판(112)의 난반사층(270)은 반사 시트(120)의 관통 홀(120a)을 통해 전방으로 노출된다. 전방으로 노출된 난반사층(270)의 전면에는 요철(272)이 형성될 수 있다. 즉, 난반사층(270)의 전면은 매끈하지 않고 울퉁불퉁하거나 거칠게 마련될 수 있다. 요철(272)은 광학 돔(220) 내부에 위치한 난반사층(270)의 제1 영역(A)과 광학 돔(220)과 반사 시트(120)의 사이에 위치한 난반사층(270)의 제2 영역(B)에 모두 형성될 수 있다. 도 12에서는 제1 영역(A)에서 요철(272)의 제1 밀도와 제2 영역(B)에서 요철(272)의 제2 밀도가 동일한 것으로 예시된다.
도 13을 참조하면, 제1 영역(A)에서 요철(272)의 제1 밀도는 제2 영역(B)에서 요철(272)의 제2 밀도보다 높을 수 있다. 다시 말해, 제1 영역(A)에 더 많은 수의 요철(272)이 형성될 수 있다. 난반사층(270)의 제2 영역(B)에는 요철(272)이 형성되지 않을 수도 있다. 또한, 서로 다른 난반사율을 갖는 복수의 영역들을 포함하는 난반사층(270)을 형성하기 위해, 제1 난반사층(270b)이 전도층(252) 상에 먼저 배치되고, 제1 영역(A)에 제2 난반사층(270c)이 배치될 수 있다. 제1 난반사층(270b)은 광학 돔(220)과 반사 시트(120)의 사이의 제2 영역(B)에서 전방으로 노출될 수 있다.
개시된 디스플레이 장치 및 광원 장치는 발광 다이오드의 측방으로 방출되는 광 또는 광원 모듈을 향해 반사되는 광을 난반사 하는 난반사층을 포함함으로써 청색 광의 균일도를 향상시킬 수 있다. 청색 광의 난반사를 통해 청색 광이 더 넓은 영역으로 퍼질 수 있으므로, RGB 색 균형이 향상될 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. 기판;
    상기 기판 상에 마련되고 관통 홀을 갖는 반사 시트;
    발광 다이오드를 포함하고, 상기 기판 상에 마련되며 상기 반사 시트의 상기 관통 홀을 통해 노출되는 광원;
    상기 광원에 의해 방출되는 광의 색상을 변환하는 양자점 시트;를 포함하고,
    상기 기판은
    상기 반사 시트의 상기 관통 홀을 통해 노출되고, 상기 광원에 의해 방출되는 광과 상기 양자점 시트로부터 반사되는 광을 난반사하는 난반사층;을 포함하는 광원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 난반사층은
    상기 관통 홀을 통해 노출되는 상기 난반사층의 영역에 형성되는 적어도 하나의 제1 요철;을 포함하는 광원 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원은
    상기 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 커버하고 상기 반사 시트와 이격되는 광학 돔;을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제1 요철은
    상기 광학 돔 내부에 위치한 상기 난반사층의 제1 영역에 있는 광원 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 난반사층은은
    상기 광학 돔과 상기 반사 시트의 사이에 위치한 상기 난반사층의 제2 영역에 있는 적어도 하나의 제2 요철;을 더 포함하는 광원 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 영역에서 상기 적어도 하나의 제1 요철의 제1 양은 상기 제2 영역에서 상기 적어도 하나의 제2 요철의 제2 양보다 많은 광원 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 요철은
    상기 난반사층의 후면으로부터 상기 발광 다이오드의 제2 높이보다 낮은 제1 높이로 돌출되는 광원 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 요철은
    반구 형상, 원뿔 형상, 삼각뿔 형상 또는 사각뿔 형상을 갖는 광원 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 난반사층은
    복수의 비드(Bead)를 포함하고 상기 기판의 전도층 상에 도포되는 잉크로 형성되는 광원 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 난반사층은
    상기 기판의 전도층 상에 마련되는 커버층; 및
    상기 커버층에 마련되는 요철 패턴;을 포함하는 광원 장치.
  10. 액정 패널; 및
    상기 액정 패널로 광을 방출하는 광원 장치;를 포함하고,
    상기 광원 장치는,
    기판;
    상기 기판 상에 마련되고 관통 홀을 갖는 반사 시트;
    발광 다이오드를 포함하고, 상기 기판 상에 마련되며 상기 반사 시트의 상기 관통 홀을 통해 노출되는 광원;
    상기 광원으로부터 방출되는 광의 색상을 변환하는 양자점 시트;를 포함하며,
    상기 기판은
    상기 반사 시트의 상기 관통 홀을 통해 노출되고, 상기 광원으로부터 방출되는 광과 상기 양자점 시트로부터 반사되는 광을 난반사하는 난반사층;을 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 난반사층은
    상기 관통 홀을 통해 노출되는 상기 난반사층의 영역에 형성되는 적어도 하나의 제1 요철;을 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광원은
    상기 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 커버하고 상기 반사 시트와 이격되는 광학 돔;을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제1 요철은
    상기 광학 돔 내부에 위치한 상기 난반사층의 제1 영역에 있는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 난반사층은
    상기 광학 돔과 상기 반사 시트의 사이에 위치한 상기 난반사층의 제2 영역에 있는 적어도 하나의 제2 요철;을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 영역에서 상기 적어도 하나의 제1 요철의 제1 양은 상기 제2 영역에서 상기 적어도 하나의 제2 요철의 제2 양보다 많은 디스플레이 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 요철은
    상기 난반사층의 후면으로부터 상기 발광 다이오드의 제2 높이보다 낮은 제1 높이로 돌출되는 디스플레이 장치.
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