WO2023075099A1 - 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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WO2023075099A1
WO2023075099A1 PCT/KR2022/011932 KR2022011932W WO2023075099A1 WO 2023075099 A1 WO2023075099 A1 WO 2023075099A1 KR 2022011932 W KR2022011932 W KR 2022011932W WO 2023075099 A1 WO2023075099 A1 WO 2023075099A1
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light emitting
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refractive
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김대식
김경형
김종일
니시다야스히로
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삼성전자주식회사
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    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs

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 workplaces.
  • a monitor device connected to a personal computer or server computer, a portable computer device, a navigation terminal device, a general television device, an Internet Protocol television (IPTV) device, a smart phone, a tablet PC, Personal Digital Assistant (PDA) or portable terminal devices such as cellular phones, various display devices used to reproduce images such as advertisements or movies in industrial settings, or various other audio/video systems etc.
  • IPTV Internet Protocol television
  • PDA Personal Digital Assistant
  • the display device may include a back light unit (BLU) providing 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.
  • Display devices are getting thinner and thinner. As a result, an optical distance (OD) for converting a point light source into a planar light source is reduced. Even if the optical distance decreases, it is required to maintain the luminance of the display device and the uniformity of the luminance.
  • OD optical distance
  • One aspect of the disclosed invention protects a light emitting diode (Light Emitting Diode, LED) having a distributed Bragg Reflector (DBR) layer provided on an upper surface thereof to have a light emitting distribution with a high beam angle, and covers the light emitting diode, thereby protecting the light emitting diode and emitting light. It is intended to provide a display device including a refraction cover capable of improving light extraction efficiency and light diffusion performance of a diode.
  • DBR distributed Bragg Reflector
  • One aspect of the disclosed invention is to provide a display device capable of reducing material costs and improving productivity by dispensing a transparent material in a liquid state at a plurality of points and forming a refractive cover by curing the dispensed transparent material. .
  • One aspect of the disclosed invention is to provide a display device including a backlight unit that provides a uniform backlight without mura even at a short optical distance (OD) by using a refraction cover.
  • a display device includes a liquid crystal panel and a backlight unit configured to provide light to the liquid crystal panel, wherein the backlight unit includes a substrate, a light emitting diode mounted on the substrate and outputting light, and spaced apart from each other. It is formed by dispensing at a plurality of points, and may include a refractive cover surrounding the light emitting diode.
  • the refractive cover may be formed by dispensing and curing a transparent material in a liquid state at the plurality of points.
  • the backlight unit may further include a reflector disposed on the substrate along an edge of the refraction cover.
  • the reflector may include a first reflective pattern formed by applying photo solder resist (PSR) on the substrate and a second reflective pattern formed by applying the PSR on the first reflective pattern.
  • PSR photo solder resist
  • the reflector may include an inclined surface that decreases in height as it approaches the light emitting diode so as to reflect light emitted from the light emitting diode and having an angle of view equal to or greater than a predetermined angle toward the front of the substrate.
  • a maximum height of the reflector may be less than 1/10 of a height of the light emitting diode of the refracting cover at a central axis.
  • the transparent material may have a higher refractive index than air.
  • the light emitting diodes may be provided in plurality on the upper surface of the substrate to form an array.
  • the refraction cover may be provided in plurality to correspond to each of the light emitting diodes provided in plurality.
  • An interval between the plurality of light emitting diodes adjacent to each other may be different from an interval in a first direction and an interval in a second direction perpendicular to the first direction.
  • the refraction cover may be rotationally asymmetric such that a diffusion ratio of light emitted from the light emitting diode in a first direction and a diffusion ratio in a second direction perpendicular to the first direction are different.
  • the refractive cover includes a first refractive surface whose height increases as the distance from the central axis of the light emitting diode increases, and a second refractive surface connected to the first refractive surface and whose height decreases as the distance increases from the central axis of the light emitting diode. It may include a refractive surface.
  • light having a maximum light intensity may pass through the second refractive surface.
  • light having a maximum intensity of half of the light may pass through the first refractive surface.
  • the light emitting diode may include a distributed Bragg reflector (DBR) layer disposed on an upper surface thereof.
  • DBR distributed Bragg reflector
  • a method of manufacturing a display device includes mounting light emitting diodes on a substrate, dispensing a transparent material toward the light emitting diodes at a plurality of points spaced apart from each other, and curing the transparent material to form the light emitting diodes. It may include forming a covering refraction cover and arranging a liquid crystal panel in front of the substrate.
  • Mounting the light emitting diode on the substrate may include forming a reflector on the substrate and mounting the light emitting diode on the substrate so that a center of the reflector and a central axis of the light emitting diode correspond. .
  • Forming the reflector on the substrate may include multi-step patterning of photo solder resist (PSR) on the substrate.
  • PSR photo solder resist
  • the shape of the refraction cover may be determined by a separation distance between the plurality of points, thixotropic properties of the transparent material, and an amount of the transparent material to be dispensed.
  • the reflector may include an inclined surface that decreases in height as it approaches the light emitting diode so as to reflect light emitted from the light emitting diode and having an angle of view equal to or greater than a predetermined angle toward the front of the substrate.
  • the refractive cover includes a first refractive surface whose height increases as the distance from the central axis of the light emitting diode increases, and a second refractive surface connected to the first refractive surface and whose height decreases as the distance increases from the central axis of the light emitting diode. It may include a refractive surface.
  • a Distributed Bragg Reflector (DBR) layer is provided on an upper surface of a light emitting diode (LED) to have a light emitting distribution with a high beam angle, and the light emitting diode is protected by covering the light emitting diode,
  • a display device including a refraction cover capable of improving light extraction efficiency and light diffusion performance of a light emitting diode may be provided.
  • a refractive cover by dispensing a transparent material in a liquid state at a plurality of points and curing the dispensed transparent material, thereby reducing material costs and providing a display device with improved productivity.
  • a display device including a backlight unit providing a uniform backlight without mura even at a short optical distance (OD) by using a refraction cover may be provided.
  • FIG. 1 illustrates an example of an appearance of a display device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 illustrates an example of a structure of a display device according to an embodiment.
  • FIG 3 illustrates an example of a liquid crystal panel included in a display device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 illustrates an example of a backlight unit included in a display device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 schematically illustrates an example of a light source included in a backlight unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 illustrates an example of a light emitting diode included in a backlight unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 shows the intensity of light emitted from the light emitting diode shown in FIG. 6 according to an emission angle.
  • FIG. 8 is a view showing an example of a cross section taken along line A-A of FIG. 6 .
  • FIG. 9 is a view showing an example of a cross section taken along line BB of FIG. 6 .
  • FIG. 10 is the same view as FIG. 8 and is a view for explaining that light emitted from a light emitting diode according to an exemplary embodiment is refracted by a refracting cover.
  • 11 is a table for explaining a change in an emission angle according to an increase in an angle of view of light, which is obtained when light emitted from a light emitting diode is refracted by a refracting cover according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is an enlarged view of a reflector according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating another example of a reflector according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 14 is a plan view of a substrate, a light emitting diode and a reflector mounted on the substrate according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a case in which a first refractive surface of a refractive cover according to an exemplary embodiment is flat.
  • 16 is a diagram illustrating a case where a first refracting surface of a refracting cover according to an exemplary embodiment has a convex shape.
  • 17 is a flowchart of a method of manufacturing a display device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a case of dispensing a transparent material at two points spaced apart from each other to form a refractive cover according to an embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a case in which a transparent material is dispensed at two points spaced apart by P1 such that a first refractive surface of a refractive cover has a concave shape according to an embodiment.
  • 20 is a diagram illustrating a case in which a transparent material is dispensed at two points spaced apart by P2 such that a first refractive surface of a refractive cover becomes a flat surface according to an embodiment.
  • 21 is a diagram illustrating a case in which a transparent material is dispensed at two points spaced apart by P3 such that a first refractive surface of a refractive cover has a convex shape according to an embodiment.
  • FIG. 22 is a view for explaining a case of dispensing a transparent material at four points spaced apart from each other to form a refractive cover according to an embodiment.
  • FIG. 23 is a view for explaining a case of dispensing a transparent material at three points spaced apart from each other to form a refractive cover according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 24 is a view for explaining a case in which a transparent material is dispensed at six points spaced apart from each other to form a refractive cover according to an exemplary embodiment.
  • first and second used herein 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 element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
  • the term “and/or” includes any combination of a plurality of related recited items or any one of a plurality of related recited items.
  • FIG. 1 illustrates an example of an appearance of a display device according to an exemplary embodiment.
  • a display device 10 is a device capable of processing an image signal received from the outside and visually displaying the processed image.
  • the display device 10 is a television (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 an image. .
  • the display device 10 may be a large format display (LFD) installed outdoors, such as on a roof of a building or at a bus stop.
  • LFD large format display
  • the outdoors is not necessarily limited to the outdoors, and the display device 10 according to an embodiment may be installed in any place where a large number of people can come and go, even indoors, such as a subway station, shopping mall, movie theater, company, and store.
  • the display device 10 may receive content including video and audio signals from various content sources, and output video and audio corresponding to the video 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 reproducing device, or receive content data from a content providing server of a content provider.
  • the display device 10 may include a main body 11 and a screen 12 displaying an image I.
  • the main body 11 forms the outer shape of the display device 10, and parts for displaying an image I or performing 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 surface of the main body 11 and can display an image I.
  • the screen 12 may display a still image or a moving image.
  • the screen 12 may display a 2D flat image or a 3D stereoscopic image using the parallax of both eyes of the user.
  • the screen 12 may include a non-light emitting panel (eg, a liquid crystal panel) capable of passing or blocking light emitted by a back light unit (BLU) or the like.
  • a non-light emitting panel eg, a liquid crystal panel
  • BLU back light unit
  • a plurality of pixels P are formed on the screen 12, and an image I displayed on the screen 12 may be formed by light emitted from each of the plurality of pixels P.
  • an image I may be formed on the screen 12 by combining light emitted from each of the plurality of pixels P in a mosaic-like manner.
  • 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 sub-pixels PR, PG, and PB.
  • the subpixels PR, PG, and PB include a red subpixel PR capable of emitting red light, a green subpixel PG capable of emitting green light, and a blue subpixel capable of emitting blue light. It may include a pixel PB.
  • red light may represent light having a wavelength from approximately 620 nm (nanometer, one billionth of a meter) to 750 nm.
  • Green light may refer to light having a wavelength of approximately 495 nm to 570 nm.
  • Blue light may refer to light having a wavelength of approximately 450 nm to 495 nm.
  • red light from the red sub-pixel PR By combining the red light from the red sub-pixel PR, the green light from the green sub-pixel PG, and the blue light from the blue sub-pixel PB, light of various brightnesses and colors is emitted from each of the plurality of pixels P. can do.
  • FIG. 2 illustrates an example of a structure of a display device 10 according to an embodiment
  • FIG. 3 illustrates an example of a liquid crystal panel included in the display device 10 according to an embodiment.
  • various components 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 that is a surface light source and a liquid crystal panel 20 that blocks or passes light emitted from the backlight unit 100. And, a control assembly 50 that controls operations 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 are provided.
  • the body 11 includes a bezel 13, a frame middle mold 14, and a bottom chassis 15 for supporting the liquid crystal panel 20, the backlight unit 100, the control assembly 50, and the power assembly 60. and a rear cover 16.
  • the backlight unit 100 may include a point light source emitting monochromatic light or white light. Also, the backlight unit 100 may refract, reflect, and scatter light in order to convert light emitted from a point light source into uniform surface light. As such, the backlight unit 100 may emit uniform surface light toward the front by refracting, reflecting, and scattering the light emitted from the 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.
  • each of the plurality of pixels P may independently block or pass the light of the backlight unit 100 .
  • the 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. , a common electrode 26, a color filter 27, a second transparent substrate 28, and a second polarizing film 29.
  • the first transparent substrate 22 and the second transparent substrate 28 may fix and support the pixel electrode 23, the thin film transistor 24, the liquid crystal layer 25, the common electrode 26 and the color filter 27. there is.
  • These first and second transparent substrates 22 and 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 and second transparent substrates 22 and 28 .
  • the first polarization film 21 and the second polarization film 29 may transmit specific polarized light and block (reflect or absorb) other polarized light.
  • the first polarization film 21 may pass polarized light in a first direction and block (reflect or absorb) other polarized light.
  • the second polarization 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 orthogonal to each other. Therefore, polarized light passing 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 for passing red light, a green filter 27G for passing green light, and a blue filter 27G for passing blue light.
  • the red filter 27R, the green filter 27G, and the blue filter 27B may be arranged side by side 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 sub-pixel PR
  • the area occupied by the green filter 27G corresponds to the green sub-pixel PG
  • the area occupied by the blue filter 27B corresponds to It corresponds to the blue sub-pixel PB.
  • the pixel electrode 23 may be provided inside the first transparent substrate 22
  • 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 for changing the arrangement of liquid crystal molecules 115a constituting the liquid crystal layer 25 to 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) according to image data provided from the panel driver 30 . Also, when the thin film transistor 24 is turned on (closed) or turned off (open), an electric field may be formed or removed between the pixel electrode 23 and the common electrode 26 .
  • 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 crystal may represent an intermediate state between a solid (crystal) and a liquid.
  • Liquid crystals can exhibit optical properties according to changes in the electric field. For example, the direction of the arrangement of molecules constituting the liquid crystal may change according to the change of the electric field. Therefore, optical properties of the liquid crystal layer 25 may vary depending on whether an electric field passes through the liquid crystal layer 25 .
  • the liquid crystal layer 25 may rotate the polarization direction of light about an optical axis depending on whether an electric field is present or not. As a result, 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 for transmitting image data to the liquid crystal panel 20 and a display driver integrated circuit (DDI) for outputting an analog image signal by processing digital image data (30) (hereinafter referred to as 'panel driver') is provided.
  • DPI display driver integrated circuit
  • the cable 20a electrically connects the control assembly 50 and power assembly 60 and the panel driver 30, and also can 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. Also, 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 integrally implemented as a film cable, a chip on film (COF), a tape carrier packet (TCP), or the like.
  • the panel driver 30 may be disposed on the cable 20a.
  • the panel driver 30 may be disposed on the liquid crystal panel 20 .
  • the control assembly 50 may include a control circuit that controls operations of the liquid crystal panel 20 and the backlight unit 100 .
  • the control circuitry may process video signals and/or audio signals received from external content sources.
  • the control circuit may 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 supplying 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 supply 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 capacitor, a coil, a resistor element, a processor, and the like, 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 illustrates an example of a backlight unit included in a display device according to an exemplary embodiment.
  • 5 schematically illustrates an example of a light source included in a backlight unit according to an exemplary embodiment.
  • the backlight unit 100 includes a light source module 110 generating light, a reflective sheet 120 reflecting light, and a diffuser plate 130 uniformly diffusing light. , may include an optical sheet 140 to improve the luminance of emitted light.
  • the light source module 110 may include a plurality of light sources 111 emitting light and a substrate 112 supporting and fixing the plurality of light sources 111 .
  • the plurality of light sources 111 may be arranged in a predetermined pattern so that light is emitted with uniform luminance.
  • the plurality of light sources 111 may be arranged such that a distance between one light source and light sources adjacent thereto is the same.
  • the plurality of light sources 111 may be aligned in rows and columns. Accordingly, a plurality of light sources may be arranged so that an approximate square is formed by four adjacent light sources. In addition, any one light source is disposed adjacent to four light sources, and the distance between one light source and four light sources adjacent thereto may be substantially the same.
  • a plurality of light sources may be arranged so that an approximately equilateral triangle is formed by three adjacent light sources.
  • one light source may be disposed adjacent to 6 light sources.
  • the distance between one light source and six adjacent light sources may be substantially 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.
  • monochromatic light light having a specific range of wavelengths or light having one peak wavelength, eg, blue light
  • white light light having a plurality of peak wavelengths, eg, red light
  • green light and blue light may be employed.
  • each of the plurality of light sources 111 may include a light emitting diode (LED) 190 and a refraction cover 180 .
  • LED light emitting diode
  • the thickness of the backlight unit 100 may also be reduced so that the thickness of the display device 10 is reduced.
  • Each of the plurality of light sources 111 is thinned so that the thickness of the backlight unit 100 is thinned, and its structure is simplified.
  • the light emitting diode 190 may be directly attached to the substrate 112 in a Chip On Board (COB) method.
  • the light source 111 may include a light emitting diode 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 in 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 a light emitting diode, which is a semiconductor device, to the substrate 112,
  • the electrode pattern of the semiconductor element may be fused to the substrate 112 as it is.
  • the light source 111 including the flip chip type light emitting diode 190 can be miniaturized.
  • the light source 111 is not limited to the flip chip type light emitting diode.
  • the light source 111 may include a package type light emitting diode.
  • the refraction cover 180 may cover the light emitting diode 190 .
  • the refraction cover 180 may prevent or suppress damage to the light emitting diode 190 due to an external mechanical action and/or damage to the light emitting diode 190 caused by a chemical action.
  • the refraction cover 180 may be provided in a substantially dome shape with a concave central portion.
  • the shape of the deflection cover 180 will be described in detail later.
  • the deflection cover 180 may be made of silicone or epoxy resin.
  • the refracting cover 180 may be formed by ejecting molten silicone or epoxy resin onto the light emitting diode 190 through a nozzle and then curing the ejected silicone or epoxy resin.
  • the refractive cover 180 may be formed by dispensing a transparent material in a liquid state at a plurality of points spaced apart from each other and then curing it.
  • the refractive cover 180 may be formed only by curing without additional treatment after dispensing. In other words, it can be said that the refractive cover 180 is self-forming.
  • the refraction cover 180 may be optically transparent or translucent. Light emitted from the light emitting diode 190 may pass through the refraction cover 180 and be emitted to the outside.
  • the dome-shaped refractive cover 180 may refract light like a lens.
  • light emitted from the light emitting diode 190 may be dispersed by being refracted by the refracting cover 180 .
  • the refraction cover 180 may protect the light emitting diode 190 from an external mechanical action, chemical action, or electrical action, and may disperse light emitted from the light emitting diode 190 .
  • the deflection cover 180 may be provided in a rotationally asymmetrical shape.
  • the refraction cover 180 is provided in a rotationally asymmetrical shape such that a diffusion ratio of light emitted from the light emitting diode 190 in a first direction and a diffusion ratio in a second direction perpendicular to the first direction are different. It can be.
  • the substrate 112 may fix the plurality of light sources 111 so that the positions of the light sources 111 are not changed. In addition, the substrate 112 may supply power for the light source 111 to emit light to each light source 111 .
  • the substrate 112 may fix a plurality of light sources 111 .
  • the substrate 112 may be formed of a synthetic resin, tempered glass, or a printed circuit board (PCB) on which a conductive power supply line for supplying power to the light source 111 is formed.
  • PCB printed circuit board
  • a plurality of light emitting diodes 190 may be provided on the upper surface of the substrate 112 to form an array, and a plurality of refractive covers 180 may be provided to correspond to each of the plurality of light emitting diodes 190 provided. .
  • the substrate 112 may be provided in a bar shape by extending in one direction.
  • a plurality of light emitting diodes 190 may form an array by being spaced apart from each other in the direction in which the substrate 112 extends.
  • a plurality of substrates 112 in the form of bars may be provided and spaced apart from each other in a direction perpendicular to the direction in which the substrates 112 extend.
  • a first interval between adjacent light emitting diodes 190 and 190 within the substrate 112 and a second interval between adjacent substrates 112 and the substrate 112 may be different from each other.
  • the distance between the substrate 112 and the distance between the substrates 112 and the distance between the light emitting diodes 190 within the substrate 112 may be different from each other.
  • a direction in which the substrate 112 is separated from each other and a direction in which the light emitting diodes 190 are separated from each other in the substrate 112 may be perpendicular to each other.
  • Each substrate 112 may extend in a first direction, and the plurality of light emitting diodes 190 may be spaced apart from each other by a first distance along the first direction in which the substrate 112 extends.
  • the plurality of substrates 112 may be spaced apart by a second distance in a second direction perpendicular to the first direction. Accordingly, the plurality of light emitting diodes 190 may be disposed to be spaced apart by a first interval in a first direction and may be disposed to be spaced apart by a second interval in a second direction.
  • the first direction may indicate a horizontal direction
  • the second direction may indicate a vertical direction
  • the plurality of light emitting diodes 190 may be spaced apart by a first distance in the horizontal direction and may be spaced apart by a second distance in the vertical direction.
  • the first interval in the horizontal direction and the second interval in the vertical direction between the plurality of light emitting diodes 190 may be different from each other.
  • the light profile of the light emitting diode 190 can be improved by covering the light emitting diode 190 with the refractive cover 180 to be described later. More specifically, a vertical light profile and a vertical light profile of light emitted from the light emitting diode 190 may be implemented differently. A detailed description of this will be described later.
  • the reflective sheet 120 may reflect light emitted from the plurality of light sources 111 forward or in a direction close to the forward direction.
  • a plurality of through holes 120a are formed in the reflective sheet 120 at positions corresponding to each of the plurality of light sources 111 of the light source module 110 .
  • the light source 111 of the light source module 110 may pass through the through hole 120a and protrude forward from the reflective sheet 120 .
  • the plurality of light sources 111 may emit light in front of the reflective sheet 120 .
  • the reflective sheet 120 may reflect light emitted from the plurality of light sources 111 toward the reflective sheet 120 toward the diffusion plate 130 .
  • the diffusion plate 130 may be provided in front of the light source module 110 and the reflective sheet 120 .
  • 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 the light emitted from the plurality of light sources 111 within the diffusion plate 130 in order to reduce unevenness in luminance due to the plurality of light sources 111 .
  • the diffuser plate 130 can relatively uniformly emit non-uniform light emitted from the plurality of light sources 111 to the front surface by diffusing the non-uniform light.
  • the optical sheet 140 may include various sheets for improving 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 , and the like.
  • the optical sheet 140 is not limited to the sheet or film shown in FIG. 4 and may include more various sheets or films such as a protective sheet.
  • FIG. 6 illustrates an example of a light emitting diode included in a backlight unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 shows the intensity of light emitted from the light emitting diode shown in FIG. 6 according to an emission angle.
  • the light emitting diode 190 may include a transparent substrate 195 , an n-type semiconductor layer 193 , and a p-type semiconductor layer 192 .
  • a multi quantum well (MQW) layer 194 is formed between the n-type semiconductor layer 193 and the p-type semiconductor layer 192 .
  • the transparent substrate 195 may be a base of a pn junction capable of emitting light.
  • the transparent substrate 195 may include, for example, sapphire (Al 2 O 3 ) having 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 may be implemented.
  • a depletion region may be formed between the n-type semiconductor layer 193 and the p-type semiconductor layer 192 .
  • electrons of the n-type semiconductor layer 193 and holes of the p-type semiconductor layer 192 may recombine.
  • Light may 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).
  • 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 about 3.4eV (electronvolt), which can emit light with a wavelength shorter than 400nm. Accordingly, deep blue or ultraviolet light 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 may recombine in a depletion layer formed between the p-type semiconductor layer 192 and the n-type semiconductor layer 193 .
  • energy eg, kinetic energy and potential energy
  • light can be emitted.
  • an energy band gap of the quantum well layer 194 is smaller than that of the p-type semiconductor layer 192 and/or the n-type semiconductor layer 193 .
  • holes and electrons may be trapped in the quantum well layer 194, respectively.
  • Light having a wavelength corresponding to an energy gap of the quantum well layer 194 may be emitted from the quantum well layer 194 .
  • the quantum well layer 194 may correspond to a light emitting layer emitting blue light.
  • Light generated by recombination of electrons and holes is not emitted in a specific direction, and as shown in FIG. 6, light may be emitted in all directions. However, in the case of light emitted from a surface such as the quantum well layer 194, the intensity of light emitted in a direction perpendicular to the light emitting surface is greatest and the intensity of light emitted in a direction parallel to the light emitting surface is smallest.
  • a first reflective layer 196 is provided outside the transparent substrate 195 (upper part of the transparent substrate in the drawing). That is, the first reflective layer 196 may be disposed on the light emitting layer 194 .
  • a second reflective layer 197 is provided outside the p-type semiconductor layer 192 (under the p-type semiconductor layer in the drawing). As such, the transparent substrate 195, the n-type semiconductor layer 193, the quantum well layer 194, and the p-type semiconductor layer 192 are disposed between the first reflective layer 196 and the second reflective layer 197.
  • the first reflective layer 196 and the second reflective layer 197 may each reflect a part of the incident light and pass another part of the incident light.
  • the first reflective layer 196 and the second reflective layer 197 may reflect light having a wavelength included in a specific wavelength range and pass light having a wavelength outside the specific wavelength range.
  • the first reflective layer 196 and the second reflective layer 197 may reflect blue light having a wavelength between 420 nm and 480 nm emitted from the quantum well layer 194 .
  • first reflective layer 196 and the second reflective layer 197 may reflect incident light having a specific incident angle and pass light outside the specific incident angle.
  • first reflective layer 196 and the second reflective layer 197 may be Distributed Bragg Reflector (DBR) layers formed by stacking materials having different refractive indices so as to have various reflectivities according to incident angles.
  • DBR Distributed Bragg Reflector
  • the first reflective layer 196 may reflect light incident at a small incident angle and pass light incident at a large incident angle.
  • the second reflective 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 having a wavelength between 420 nm and 480 nm.
  • the intensity of light emitted in a direction perpendicular to the upper surface of the light emitting diode 190 is in a direction inclined with respect to the upper surface of the light emitting diode 190 (eg, approximately in the upward direction in the drawing). It may be less than the intensity of light emitted in a direction inclined by 40 degrees to 60 degrees).
  • the beam angle of light emitted in a direction perpendicular to the upper surface of the light emitting diode 190 may be defined as 0°, and the light emitted in a direction inclined with respect to the upper surface of the light emitting diode 190 may be greater than 0°. It can be defined as an angle of view up to 90 degrees as an angle.
  • the intensity of light emitted at an angle of about 40 degrees to about 60 degrees with respect to the vertical axis of the light emitting diode 190 may be greatest.
  • the light emitting diode 190 may have a peak light intensity at a point where the beam angle is 50 degrees. That is, among light emitted from the light emitting diode 190 , light having an angle of view of 50° may have the greatest intensity.
  • the light emitting diode 190 may have light intensity corresponding to half of the peak light intensity in a region having a beam angle lower than that of the peak light intensity.
  • the light emitting diode 190 may have light intensity (Peak 1/2) corresponding to half of the peak light intensity at a point where the beam angle is 30 degrees.
  • the light emitting diode 190 may have light intensity corresponding to half of the peak light intensity in a region having a beam angle higher than that of the peak light intensity.
  • the light emitting diode 190 may have light intensity (Peak 1/2) corresponding to half of the peak light intensity at a point where the beam angle is 70 degrees.
  • the light emitting diode 190 may have an approximate bat wing shape light profile.
  • the light profile of the bat wing shape has an oblique direction (eg, light emitting surface and A light profile having a high intensity of light emitted in a direction having an angular interval of about 40 to 60 degrees from the vertical axis) may be exhibited.
  • the number of light emitting diodes 190 included in the display device 10 may be reduced.
  • the backlight unit 100 emits surface light having uniform luminance. For example, when the number of light emitting diodes, which are point light sources, is reduced, a deviation between brightness in an area where the light emitting diodes are located and brightness in an area where the light emitting diodes are not located (area between light emitting diodes) may increase. there is. In other words, when the number of light emitting diodes, which are point light sources, is reduced, luminance uniformity of surface light emitted from the backlight unit 100 may deteriorate.
  • the light emitting diode 190 having a light profile of a bat wing shape when used, a deviation between brightness in an area where the light emitting diode is located and brightness in an area between the light emitting diodes may be reduced. Accordingly, the number of light emitting diodes 190 may be reduced.
  • an optical distance (OD) for diffusion of light emitted from a light emitting diode, which is a point light source, to a surface light is shortened.
  • luminance uniformity of surface light emitted from the backlight unit 100 may be deteriorated.
  • the number of light emitting diodes may be increased.
  • the light emitting diode 190 having a light profile of a bat wing shape can improve luminance uniformity of the backlight unit 100 . Accordingly, the number of light emitting diodes may be reduced while maintaining luminance uniformity of the backlight unit 100 .
  • the optical distance is shortened and the luminance uniformity of the backlight unit 100 may deteriorate as the number of light emitting diodes 190 is reduced. Therefore, improvement is required for this.
  • FIG. 8 is a view showing an example of a cross section taken along line A-A of FIG. 6 .
  • FIG. 9 is a view showing an example of a cross section taken along line BB of FIG. 6 .
  • the light source 111 includes a light emitting diode 190 emitting light and a light refracting light emitted from the light emitting diode 190 and covering the light emitting diode 190.
  • a refraction cover 180 may be included.
  • the refraction cover 180 surrounds the light emitting diode 190 with the light emitting diode 190 as the center, and can refract light emitted from the light emitting diode 190 as it is filled with a transparent material having a higher refractive index than air.
  • the refraction cover 180 may surround the light emitting diode 190 so as to cover all four sides and a top surface of the light emitting diode 190 except for the lower surface.
  • the transparent material forming the refractive cover 180 may correspond to, for example, silicone or epoxy resin, and the type is not limited.
  • the refraction cover 180 may protect the light emitting diode 190 from an external mechanical action and/or chemical action or electrical action as it surrounds the light emitting diode 190 .
  • the light emitted from the light emitting diode 190 is refracted so that the light passing through the refracting cover 180 can more uniformly enter the liquid crystal panel 20 .
  • light extraction efficiency and light diffusing performance of the light emitting diode 190 can be increased, and lighting uniformity can be secured without mura even at a short optical distance, thereby reducing the thickness of the backlight unit 100. can be thinned.
  • the refraction cover 180 may have a shape capable of optimally controlling the light intensity distribution of the light emitting diode 190 having a bat wing-shaped light profile for each angular component or region.
  • the refractive cover 180 may be rotationally asymmetrical with respect to the central axis of the light emitting diode 190 .
  • the cross-sectional shape of the refracting cover 180 with respect to the first plane perpendicular to the X-axis and the cross-section of the refracting cover 180 with respect to the second plane perpendicular to the Y-axis The shapes may be different from each other.
  • the cross-sectional shape of the first plane of the refractive cover 180 may include a first refractive surface 181 , a second refractive surface 182 , and a third refractive surface 183 .
  • the first refractive surface 181 may include a point spaced upward from the center of the light emitting diode 190 by a predetermined height H. According to one embodiment, the first refractive surface 181 may be provided to increase in height along a direction horizontally away from the central axis of the light emitting diode 190 from the one point. In other words, the first refractive surface 181 may be provided as a concave curved surface having the lowest height at a point spaced upward by a predetermined height H from the center of the light emitting diode 190 . The first refractive surface 181 may be provided so that the height from the substrate 112 increases at a constant rate from the point to the first inflection point P1.
  • the height of the second refractive surface 182 may be lowered along a direction away from the central axis of the light emitting diode 190 in a horizontal direction from the first inflection point P1 , which is an end of the first refractive surface 181 .
  • the second refractive surface 182 may be provided in a convex curved shape having an inflection point near the middle of the second refractive surface 182 .
  • the second refractive surface 182 may be a curved surface in which an acute angle formed between a tangential line of the second refractive surface 182 and a central axis of the light emitting diode 190 increases as it gets closer to the central axis of the light emitting diode 190 .
  • the third refractive surface 183 may be connected to the upper surface of the substrate 112 from the second inflection point P2 , which is an end of the second refractive surface 182 .
  • the third refractive surface 183 may have a concave curved shape due to the surface tension of the substrate 112 .
  • the central axis of the light emitting diode 190 is greater than the first angle.
  • the second angle which is an acute angle formed between the tangent at the second point close to and the central axis of the light emitting diode 190, may be greater than the first angle.
  • the second refractive surface 182 may be provided such that the height from the substrate 112 increases at a constant rate from the second inflection point P2 to the first inflection point P1.
  • a horizontal distance between a point of the first refractive surface 181 spaced upward from the center of the light emitting diode 190 and the first inflection point P1 may be D1, and the first inflection point ( A horizontal distance between P1) and the second inflection point P2 may be D2.
  • the deflection cover 180 may be provided such that D2 is greater than D1.
  • the reflector 200 may be provided inside the refraction cover 180 .
  • the reflector 200 may convert light having a large beam angle among light emitted from the light emitting diode 190 into effective light.
  • the reflector 200 can convert the background light into effective light by reflecting the background light of the light emitting diode 190 forward.
  • the background light may refer to light having an angle of view close to 90 degrees.
  • FIG. 10 is the same view as FIG. 8 and is a view for explaining that light emitted from a light emitting diode according to an exemplary embodiment is refracted by a refracting cover.
  • 11 is a table for explaining a change in an emission angle according to an increase in an angle of view of light, which is obtained when light emitted from a light emitting diode is refracted by a refracting cover according to an exemplary embodiment.
  • light emitted from the light emitting diode 190 may have an angle of view between -90° and +90° with respect to a vertical axis of an upper surface of the light emitting diode 190 .
  • light with an angle of view of 0° to +90° will be mainly described, but the description below can be equally applied to light with an angle of view of 0° to -90°, except that it is symmetrical.
  • Light emitted vertically from the upper surface of the light emitting diode 190 and having a beam angle of 0° may be emitted to the outside of the refracting cover 180 through a point on the first refractive surface 181 .
  • light passing through the first refractive surface 181 at the one point may not be refracted. That is, light having a beam angle of 0° may have an incident angle and an outgoing angle (refraction angle) equal to 0° on the first refractive surface 181 .
  • the light emitted from the light emitting diode 190 and directed toward the first refractive surface 181 may have an emission angle that increases in proportion to the increase in the beam angle ⁇ a.
  • light having a beam angle of ⁇ 1 may be incident on the boundary region 181a between the first refractive surface 181 and the second refractive surface 182, and the emission angle ⁇ 1′ may be greater than the beam angle ⁇ 1.
  • the emission angle ⁇ 1′ may be the maximum among emission angles of light passing through the first refractive surface 181 .
  • the first refracting surface 181 and the second refracting surface 181 and the second refracting surface 181 allow light having a light intensity corresponding to half of the peak light intensity (eg, beam angle of 30°) to pass through the first refracting surface 181.
  • a boundary area 181a between 182 may be designed.
  • the first refractive surface 181 has half of the maximum intensity of light emitted from the light emitting diode 190 and is inclined at an angle smaller than the viewing angle of light having a peak light intensity from the central axis of the light emitting diode 190. It may include a region through which light passes.
  • the second refractive surface 182 may include a non-refracting point 182b at which an incident angle ⁇ 2 and an exit angle ⁇ 2′ are the same.
  • Light having an incident angle of ⁇ b1 may be incident between the boundary region 181a between the first refractive surface 181 and the second refractive surface 182 and the non-refractive point 182b.
  • Light having an incident angle of ⁇ b1 may have a greater emission angle than the incident angle.
  • the incident light from the end (eg, the boundary region 181a) of the first refracting surface 181 to the non-refracting point 182b will decrease in the amount of increase in the emission angle as the beam angle increases.
  • the incident angle and the exit angle may be the same.
  • Light having an incident angle of ⁇ b2 may be incident from the non-refracting point 182b to the end portion 182a of the second refractive surface 182b.
  • Light having an incident angle of ⁇ b2 may have a greater emission angle than the incident angle.
  • the light incident from the non-refracting point 182b to the end 182a of the second refracting surface 182b may have an emission angle that increases in proportion to the increase in the beam angle as the beam angle increases.
  • An exit angle of light having an incident angle of ⁇ 3 incident on the end portion 182a of the second refractive surface 182 may be ⁇ 3′ greater than the incident angle of ⁇ 3.
  • light incident from the non-refracting point 182b to the end 182a of the second refracting surface 182b may have a maximum emission angle at the end 182a of the second refracting surface 182. .
  • the second refractive surface 182 may include a region through which light having a maximum intensity among light emitted from the light emitting diode 190 passes. That is, light having a peak light intensity may pass through the second refractive surface 182 .
  • light having an angle of view of 50° may pass through the second refractive surface 182 .
  • a point through which light having a peak light intensity according to the curvature of the second refracting surface 182 may be a point where the incident angle ⁇ 2 and the exit angle ⁇ 2' are the same.
  • the third refractive surface 183 may be provided in a concave shape due to surface tension of the substrate 112 .
  • the third refractive surface 183 has such a shape, light of a high directivity angle incident on the third refractive surface 183 is not refracted forward where the liquid crystal panel 20 is located, but may be refracted backward or emitted laterally. . As a result, light extraction efficiency of the light emitting diode 190 may decrease.
  • the reflector 200 may be provided on the substrate 112 to reduce the beam angle of light incident on the third refractive surface 183 .
  • the reflector 200 may be formed along the edge of the refracting cover 180 and may be provided in an elliptical band shape when viewed from the upper surface of the substrate 112 .
  • the reflector 200 may be provided to have an inclined surface inclined upward in a direction away from the light emitting diode 190 in a horizontal direction.
  • Light having a beam angle of ⁇ c may not be directly incident to the third refractive surface 183 .
  • Light having a beam angle of ⁇ c may be reflected by the reflector 200 .
  • Light having a beam angle of ⁇ c may be incident to the third refracting surface 183 or the second refracting surface 182 at a beam angle lower than ⁇ c by the reflector 200 .
  • Light reflected by the reflector 200 and incident on the second refractive surface 182 or the third refractive surface 183 may be refracted forward toward the liquid crystal panel 20 . Accordingly, light having a beam angle of ⁇ c may be converted into effective light, and light extraction efficiency of the light emitting diode 190 may be improved.
  • the table shown in FIG. 11 summarizes the change in the emission angle according to the increase in the beam angle incident on the first refractive surface 181, the second refractive surface 182, and the third refractive surface 183.
  • light of a high directivity angle emitted from the light emitting diode 190 may not be incident to the third refractive surface 183 after being reflected by the reflector 200 .
  • light emitted from the light emitting diode 190 may not be incident to the third refractive surface 183 depending on the shapes of the reflector 200 and the refractive cover 180 .
  • light having a beam angle of ⁇ c emitted from the light emitting diode 190 may be refracted by the reflector 200 and may be incident to the second refracting surface 182 .
  • the position having the peak light intensity is spaced apart from the central axis of the light emitting diode 190, and a dark spot occurs near the center of the light emitting diode 190. and a full width at half maximum may be relatively narrow.
  • the light profile of the light source 111 has a shape in which the light intensity gradually decreases as the distance from the center of the light emitting diode 190 increases.
  • the dark spots in the vicinity are eliminated, and the luminance uniformity can be improved by increasing the full width at half maximum (eg, 130% increase).
  • 12 is an enlarged view of a reflector according to an exemplary embodiment.
  • 13 is a diagram illustrating another example of a reflector according to an exemplary embodiment.
  • 14 is a plan view of a substrate, a light emitting diode and a reflector mounted on the substrate according to an exemplary embodiment.
  • the reflector 200 according to an exemplary embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 12 to 14 .
  • a reflector 200 may include a reflector 210 .
  • the reflector 210 may be formed by forming a plurality of reflective patterns on the substrate 112 .
  • the reflector 210 may include a first reflective pattern 211 and a second reflective pattern 212 .
  • the first reflective pattern 211 may be formed by coating photo solder resist (PSR) having high reflectance on the substrate 112 .
  • the second reflective pattern 211 may be formed by coating photo solder resist (PSR) having high reflectivity on the first reflective pattern 211 .
  • the second reflective pattern 212 may be formed to have a smaller area than the first reflective pattern 211 . Through this, the upper surface of the first reflective pattern 211 and the upper surface of the second reflective pattern 212 may be positioned at different heights.
  • the reflector 210 may include a reflective cover 213 covering both the first reflective pattern 211 and the second reflective pattern 212 by coating the entire mounting surface of the board 112 with PSR (Photo Solder Resist).
  • PSR Photo Solder Resist
  • the reflector 210 having the above structure includes a first inclined surface 214 formed on one end of the first reflective pattern 211 and a second inclined surface 215 formed on one end of the second reflective pattern 212. ) may be included.
  • One end of the first reflective pattern 211 and one end of the second reflective pattern 212 are one end of the first reflective pattern 211 and one end of the second reflective pattern 212 close to the light emitting diode 190, respectively. can point to
  • Each of the first inclined surface 214 and the second inclined surface 215 may be inclined upward in a direction away from the light emitting diode 190 in a horizontal direction. Accordingly, light incident on the first inclined surface 214 and the second inclined surface 215 may be reflected to become light having a lower beam angle. As a result, light extraction efficiency of the light emitting diode 190 may be improved. In other words, the background light emitted from the light emitting diode 190 can be converted into effective light.
  • the reflector 210 may include three or more reflective patterns and a reflective cover covering the three or more reflective patterns.
  • the maximum height h1 of the reflector 210 may be less than 1/10 of the height H (see FIG. 8 ) of the light emitting diode of the refractive cover 180 .
  • h1 may be less than or equal to 0.1H. Expressing this as a formula, h1 ⁇ H may be expressed.
  • a reflector 200 may include a reflector 220 .
  • the reflector 220 may be made of a material with high reflectivity.
  • the reflector 220 may be provided in various ways.
  • reflector 220 may be injection molded.
  • the reflector 220 prepared separately through injection molding or the like may be bonded on the substrate 112 .
  • a transparent material is dispensed at a plurality of points to form a light emitting diode 190 and a refractive cover 180 covering the reflector 220.
  • the reflector 220 may include an inclined surface 221 inclined upward in a direction away from the light emitting diode 190 in a horizontal direction. Light incident toward the reflector 220 may be reflected forward from the inclined surface. As a result, as described above, light extraction efficiency of the light emitting diode 190 may be improved. In other words, the background light emitted from the light emitting diode 190 can be converted into effective light.
  • the maximum height h2 of the reflector 220 may be 1/10 or less of the height H (see FIG. 8 ) of the light emitting diode of the refractive cover 180 .
  • h2 may be less than or equal to 0.1H. Expressing this as a formula, h2 ⁇ H may be expressed.
  • the reflector 200 may form a closed loop along the circumference of the light emitting diode 190 .
  • the reflector 200 may be provided in a substantially elliptical band shape.
  • the reflector 200 may be formed along the inner circumference of the refraction cover 180 . From another point of view, the reflector 200 may roughly define an edge of the refraction cover 180 . Since the reflector 200 serves as a dam, it is possible to prevent the transparent material in a liquid state from spreading unrestrictedly in a horizontal direction on the substrate 112 .
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a case in which a first refractive surface of a refractive cover according to an exemplary embodiment is flat.
  • the first refracting surface 181 of the refracting cover 180a may be provided flat. That is, the first refractive surface 181 may be provided as a plane.
  • 16 is a diagram illustrating a case where a first refracting surface of a refracting cover according to an exemplary embodiment has a convex shape.
  • the first refractive surface 181 of the refractive cover 180b may be provided in a convex shape. In this case, the distance from the center of the first refractive surface 181 to the substrate 112 or the light emitting diode 190 may be the greatest.
  • the display device 10 according to the above-described embodiment may be manufactured based on the method of manufacturing the display device 10 . Accordingly, the contents described above with reference to FIGS. 1 to 16 may be equally applied to the manufacturing method of the display device 10 .
  • 17 is a flowchart of a method of manufacturing a display device according to an exemplary embodiment.
  • 18 is a diagram illustrating a case of dispensing a transparent material at two points spaced apart from each other to form a refractive cover according to an embodiment.
  • a reflector 200 may be formed on a substrate 112 .
  • the reflector 200 may be formed by multi-step patterning the PSR on the substrate 112 as described above, or alternatively, it may be formed by bonding a prefabricated structure to the substrate 112 . (S1)
  • the reflector 200 may be formed on the upper surface or mounting surface of the substrate 112 according to an embodiment.
  • Forming the reflector 200 on the substrate 112 may include coating the entire mounting surface of the substrate 112 with PSR.
  • an array of light emitting diodes 190 may be mounted on the substrate 112 .
  • Mounting the light emitting diodes 190 in an array on the mounting surface of the board 112 may include directly attaching the light emitting diodes 190 to the board 112 in a COB (Chip on Board) 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 substrate 112 may include a substrate 112 elongated in a bar shape.
  • a transparent material may be dispensed on the light emitting diode 190 at a plurality of points spaced apart from each other.
  • the transparent material may be dispensed on the light emitting diode 190 in a liquid state.
  • the transparent material may be a material having a higher refractive index than air.
  • the transparent material may correspond to, for example, silicone or epoxy resin, and the type is not limited.
  • the first dispenser J1 and the second dispenser J2 may dispense liquid transparent substances T1 and T2, respectively.
  • the first dispenser J1 and the second dispenser J2 may be spaced apart from each other by a first distance P in the horizontal direction.
  • the first transparent material T1 dispensed from the first dispenser J1 may form a dome shape having a maximum height H and a maximum width W.
  • the second transparent material T2 dispensed from the second dispenser J2 may form a dome shape having a maximum height H and a maximum width W.
  • the shape of the refractive cover 180 formed by the transparent materials T1 and T2 dispensed from the first dispenser J1 and the second dispenser J2 is the same as that of the first dispenser J1 when there are two dispensers. It may be determined according to the distance P between the two dispensers (J2). In addition, it may be determined according to the thixotropic properties of the transparent materials T1 and T2 dispensed by the first dispenser J1 and the second dispenser J2. In addition, it may be determined according to the amount of the transparent materials T1 and T2 dispensed by the first dispenser J1 and the second dispenser J2. In other words, the shape of the refractive cover 180 may be determined by the distance between the dispensers spaced apart from each other, the thixotropy of the transparent material, and the amount of the transparent material dispensed from the dispenser.
  • the transparent materials T1 and T2 dispensed from the dispensers J1 and J2 may be cured.
  • a separate process may not be required.
  • the refractive cover 180 according to an embodiment may be formed only by dispensing and curing. In other words, the refractive cover 180 according to an embodiment may be self-formed.
  • the liquid crystal panel 20 may be disposed in front of the substrate 112 (S5), and the display device 10 may be manufactured through this.
  • the refractive cover may be formed only by spraying a liquid transparent material using a dispenser and then curing the transparent material. Through this, productivity of the display device may be increased. In addition, by reducing the material cost, the price competitiveness of the display device can be increased.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a case in which a transparent material is dispensed at two points spaced apart by P1 such that a first refractive surface of a refractive cover has a concave shape according to an embodiment.
  • the refractive cover 180 having a concave first refractive surface may be formed by curing a liquid transparent material dispensed from a first dispenser and a second dispenser spaced apart by P1. At this time, the thixotropy of the transparent material and the dispensed amount may be adjusted together with the P1 to form the refractive cover 180 shown in FIG. 19 .
  • 20 is a diagram illustrating a case in which a transparent material is dispensed at two points spaced apart by P2 such that a first refractive surface of a refractive cover becomes a flat surface according to an embodiment.
  • the refractive cover 180a having a flat first refractive surface may be formed by curing a liquid transparent material dispensed from a first dispenser and a second dispenser spaced apart by P2. At this time, the thixotropy of the transparent material and the dispensed amount may be adjusted together with the P2 to form the refractive cover 180a shown in FIG. 20 .
  • P2 may be smaller than P1.
  • 21 is a diagram illustrating a case in which a transparent material is dispensed at two points spaced apart by P3 such that a first refractive surface of a refractive cover has a convex shape according to an embodiment.
  • the refractive cover 180b having a convex first refractive surface may be formed by curing liquid transparent materials dispensed from the first and second dispensers spaced apart by P3. At this time, the thixotropy of the transparent material and the dispensed amount can be adjusted together with the P3 to form the refractive cover 180b shown in FIG. 21 .
  • P3 may be smaller than P2.
  • FIG. 22 is a view for explaining a case of dispensing a transparent material at four points spaced apart from each other to form a refractive cover according to an embodiment.
  • the refraction cover when dispensing a transparent material at four points spaced equally apart from each other, the refraction cover may be rotationally symmetric about a central axis.
  • 23 is a view for explaining a case of dispensing a transparent material at three points spaced apart from each other to form a refractive cover according to an exemplary embodiment.
  • 24 is a view for explaining a case in which a transparent material is dispensed at six points spaced apart from each other to form a refractive cover according to an exemplary embodiment.
  • the number and arrangement of dispensers for dispensing a transparent material may be variously provided. As shown in FIG. 23, 3 dispensers may be arranged spaced apart in a row at equal intervals, and as shown in FIG. 24, 6 dispensers may be arranged in 2 rows to have the same distance from each other. What is shown in the drawings is only an example, and the number and arrangement of the dispensers can be variously changed according to the designer's intention and the shape of the refraction cover to be implemented.

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Abstract

디스플레이 장치는, 액정 패널 및 상기 액정 패널로 광을 방출하도록 구성되는 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 백라이트 유닛은, 기판과, 상기 기판에 마련되어 광을 방출하도록 마련되고, 그 상면에 배치되는 DBR(Distributed Bragg reflector)층을 포함하는 엘이디 칩 및 서로 이격된 복수의 지점에서 디스펜싱됨으로써 형성되고, 상기 엘이디 칩을 둘러싸도록 마련되는 굴절 커버를 포함할 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 그 제조 방법
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.
디스플레이 장치는 두께가 점점 얇아지고 있다. 그로 인하여, 점 광원을 면 광원으로 변환하기 위한 광학 거리(Optical Distance, OD)가 감소하고 있다. 광학 거리가 감소하더라도 디스플레이 장치의 휘도 및 휘도의 균일성을 유지하는 것이 요구된다.
개시된 발명의 일 측면은, 높은 지향각의 발광 분포를 갖도록 DBR(Distributed Bragg Reflector)층이 상면에 마련되는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)와, 발광 다이오드를 커버함으로써 발광 다이오드를 보호하고, 발광 다이오드의 광추출 효율(light extraction efficiency) 및 광 확산 성능을 개선할 수 있는 굴절 커버를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은, 투명 물질을 액체 상태로 복수의 지점에서 디스펜싱하고, 디스펜싱된 투명 물질을 경화시킴으로써 굴절 커버를 형성할 수 있어, 재료비가 절감되고 생산성이 향상된 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은, 굴절 커버를 사용함으로써 짧은 OD(Optical Distance)에서도 무라(mura) 없이 균일한 백라이트를 제공하는 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 액정 패널 및 상기 액정 패널에 광을 제공하도록 구성되는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 기판과, 상기 기판에 마운트되어 광을 출력하는 발광 다이오드 및 서로 이격된 복수의 지점에서 디스펜싱됨으로써 형성되고, 상기 발광 다이오드를 둘러싸는 굴절 커버를 포함할 수 있다.
상기 굴절 커버는, 상기 복수의 지점에서 액체 상태의 투명 물질이 디스펜싱 및 경화됨으로써 형성될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은, 상기 기판 상에서 상기 굴절 커버의 테두리를 따라 배치되는 반사체를 더 포함할 수 있다.
상기 반사체는, 상기 기판 상에 PSR(Photo Solder Resist)을 도포하여 형성되는 제1반사패턴과, 상기 제1반사패턴 상에 상기 PSR을 도포하여 형성되는 제2반사패턴을 포함할 수 있다.
상기 반사체는, 상기 발광 다이오드로부터 방출되고 소정 각도 이상의 지향각을 갖는 광을 상기 기판의 전방으로 반사시키도록, 상기 발광 다이오드와 가까워질수록 높이가 낮아지는 경사면을 포함할 수 있다.
상기 반사체의 최대 높이는, 상기 굴절 커버의 상기 발광 다이오드의 중심축에서의 높이의 1/10 이하일 수 있다.
상기 투명 물질은 공기 보다 큰 굴절률을 가질 수 있다.
상기 발광 다이오드는, 상기 기판의 상면에 복수로 마련되어 어레이를 형성할 수 있다.
상기 굴절 커버는, 복수로 마련되는 상기 발광 다이오드 각각과 대응하도록 복수로 마련될 수 있다.
서로 인접한 상기 복수의 발광 다이오드 사이의 간격은, 제1방향으로의 간격과, 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로의 간격이 서로 상이할 수 있다.
상기 굴절 커버는, 상기 발광 다이오드에서 방출되는 광의 제1방향으로의 확산비와, 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로의 확산비가 상이하도록 회전 비대칭될 수 있다.
상기 굴절 커버는, 상기 발광 다이오드의 중심축으로부터 멀어질수록 그 높이가 증가하는 제1굴절면과, 상기 제1굴절면과 연결되고, 상기 발광 다이오드의 중심축으로부터 멀어질수록 그 높이가 감소하는 제2굴절면을 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드로부터 방출되는 광 중 광의 세기가 최대인 광은 상기 제2굴절면을 통과할 수 있다.
상기 발광 다이오드로부터 방출되는 광 중 광의 세기가 최대의 절반인 광은 상기 제1굴절면을 통과할 수 있다.
상기 발광 다이오드는, 그 상면에 배치되는 DBR(Distributed Bragg reflector)층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법은, 기판 상에 발광 다이오드를 마운트하고, 서로 이격된 복수의 지점에서 상기 발광 다이오드를 향해 투명 물질을 디스펜싱하고, 상기 투명 물질을 경화시킴으로써 상기 발광 다이오드를 덮는 굴절 커버를 형성하고, 상기 기판의 전방에 액정 패널을 배치하는 것을 포함할 수 있다.
상기 기판 상에 상기 발광 다이오드를 마운트하는 것은, 상기 기판 상에 반사체를 형성하고, 상기 반사체의 중심과 상기 발광 다이오드의 중심축이 대응하도록 상기 발광 다이오드를 상기 기판 상에 마운트하는 것을 포함할 수 있다.
상기 기판 상에 상기 반사체를 형성하는 것은, 상기 기판 상에 PSR(Photo Solder Resist)을 다단계 패터닝하는 것을 포함할 수 있다.
상기 굴절 커버의 형상은, 상기 복수의 지점 사이의 이격 거리와, 상기 투명 물질의 칙소성(thixotropic)과, 디스펜싱되는 상기 투명 물질의 양에 의해 정해질 수 있다.
상기 반사체는, 상기 발광 다이오드로부터 방출되고 소정 각도 이상의 지향각을 갖는 광을 상기 기판의 전방으로 반사시키도록, 상기 발광 다이오드와 가까워질수록 높이가 낮아지는 경사면을 포함할 수 있다.
상기 굴절 커버는, 상기 발광 다이오드의 중심축으로부터 멀어질수록 그 높이가 증가하는 제1굴절면과, 상기 제1굴절면과 연결되고, 상기 발광 다이오드의 중심축으로부터 멀어질수록 그 높이가 감소하는 제2굴절면을 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 높은 지향각의 발광 분포를 갖도록 DBR(Distributed Bragg Reflector)층이 상면에 마련되는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)와, 발광 다이오드를 커버함으로써 발광 다이오드를 보호하고, 발광 다이오드의 광추출 효율(light extraction efficiency) 및 광 확산 성능을 개선할 수 있는 굴절 커버를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 투명 물질을 액체 상태로 복수의 지점에서 디스펜싱하고, 디스펜싱된 투명 물질을 경화시킴으로써 굴절 커버를 형성할 수 있어, 재료비가 절감되고 생산성이 향상된 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 굴절 커버를 사용함으로써 짧은 OD(Optical Distance)에서도 무라(mura) 없이 균일한 백라이트를 제공하는 백라이트 유닛을 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 6에 도시된 발광 다이오드에서 방출되는 광의 세기를 출사 각도에 따라 도시한다.
도 8은 도 6의 A-A에 따른 단면의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 6의 B-B에 따른 단면의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10은 도 8과 동일한 도면으로서, 일 실시예에 따른 발광 다이오드에서 방출된 광이 굴절 커버에 의해 굴절되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 발광 다이오드에서 방출된 광이 굴절 커버에 의해 굴절됨으로써 나타나는 광의 지향각 증가에 따른 출사각의 변화를 설명하기 위한 표이다.
도 12는 일 실시예에 따른 반사체를 확대하여 도시한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 반사체의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 기판과, 기판에 실장된 발광 다이오드 및 반사체의 평면도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 굴절 커버의 제1굴절면이 평면인 경우를 도시한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 굴절 커버의 제1굴절면이 볼록 형상인 경우를 도시한 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 굴절 커버를 형성하도록 서로 이격된 두 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 도시한 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 굴절 커버의 제1굴절면이 오목 형상이 되도록 P1만큼 이격된 두 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 도시한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 굴절 커버의 제1굴절면이 평면이 되도록 P2만큼 이격된 두 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 도시한 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 굴절 커버의 제1굴절면이 볼록 형상이 되도록 P3만큼 이격된 두 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 도시한 도면이다.
도 22는 일 실시예에 따른 굴절 커버를 형성하도록 서로 이격된 네 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 일 실시예에 따른 굴절 커버를 형성하도록 서로 이격된 세 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 일 실시예에 따른 굴절 커버를 형성하도록 서로 이격된 여섯 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
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 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는”이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
한편, 하기의 설명에서 사용된 용어 "전방", "후방", "좌측" 및 "우측"등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.
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 곳이면 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(10)가 설치될 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) 각가에서 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 단색광 또는 백색광을 방출하는 점 광원을 포함할 수 있다. 또한 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, 제1 및 제2투명 기판(22, 28)은 강화 유리 또는 투명 수지로 구성될 수 있다.
제1편광 필름(21) 및 제2편광 필름(29)은 제1 및 제2투명 기판(22, 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(27G)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. 또한 패널 드라이버(30)는 케이블(20a)을 통하여 액정 패널(20)에 영상 데이터 및 구동 전류를 제공할 수 있다.
또한 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(20a) 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 반사시키는 반사 시트(120), 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 단색광(특정한 범위의 파장을 가지는 광 또는 하나의 피크 파장을 가지는 광, 예를 들어 청색 광) 또는 백색광(복수의 피크 파장을 가지는 광, 예를 들어, 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 혼합된 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, 굴절 커버(180)를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(10)의 두께가 얇아지도록 백라이트 유닛(100)의 두께 역시 얇아질 수 있다. 백라이트 유닛(100)의 두께가 얇아지도록 복수의 광원(111) 각각이 얇아지고, 그 구조가 단순화된다.
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.
이상에서는, 칩 온 보드 방식으로 기판(112)에 직접 융착되는 플립 칩 타입의 발광 다이오드(190)가 설명되었으나, 광원(111)은 플립 칩 타입의 발광 다이오드에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 광원(111)은 패키지 타입의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
굴절 커버(180)는 발광 다이오드(190)를 커버할 수 있다. 굴절 커버(180)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.
일 실시예에 따르면, 굴절 커버(180)는 중앙부가 오목하게 형성된 대략 돔 형상으로 마련될 수 있다. 굴절 커버(180)의 형상에 대해서는 뒤에서 다시 자세히 설명하도록 한다.
굴절 커버(180)는 실리콘 또는 에폭시 수지로 구성될 수 있다. 예를 들어, 용융된 실리콘 또는 에폭시 수지는 노즐 등을 통하여 발광 다이오드(190) 상에 토출되고 이후 토출된 실리콘 또는 에폭시 수지가 경화됨으로써, 굴절 커버(180)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 굴절 커버(180)는 서로 이격된 복수의 지점에서 액체 상태의 투명 물질이 디스펜싱된 후 경화됨으로써 형성될 수 있다. 굴절 커버(180)는 디스펜싱 후에 별도의 처리 없이 경화만으로 형성될 수 있다. 이를 달리 표현하여, 굴절 커버(180)가 자가 형성(self-forming)된다고 할 수 있다.
굴절 커버(180)는 광학적으로 투명하거나 또는 반투명하게 마련될 수 있다. 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광은 굴절 커버(180)를 통과하여 외부로 방출될 수 있다.
이때, 돔 형상의 굴절 커버(180)는 렌즈와 같이 광을 굴절시킬 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광은, 굴절 커버(180)에 의하여 굴절됨으로써, 분산될 수 있다.
이처럼, 굴절 커버(180)는 발광 다이오드(190)를 외부의 기계적 작용 및/또는 화학적 작용 또는 전기적 작용으로부터 보호할 뿐만 아니라, 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광을 분산시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 굴절 커버(180)는 회전 비대칭 형상으로 마련될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 굴절 커버(180)는 발광 다이오드(190)에서 방출되는 광의 제1방향으로의 확산비와, 제1방향과 수직한 제2방향으로의 확산비가 상이하도록 회전 비대칭 형상으로 마련될 수 있다.
굴절 커버(180)의 광 분산에 대하여는 뒤에서 다시 자세히 설명하도록 한다.
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.
이때, 발광 다이오드(190)는 기판(112)의 상면에 복수로 마련되어 어레이를 형성할 수 있으며, 굴절 커버(180)는 복수로 마련되는 발광 다이오드(190) 각각에 대응하도록 복수로 마련될 수 있다.
도 4에 도시된 것과 달리, 일 실시예에 따르면, 기판(112)은 일 방향으로 연장됨으로써 바(Bar) 형태로 마련될 수 있다. 복수의 발광 다이오드(190)는 기판(112)이 연장되는 방향으로 이격되게 배치됨으로써 어레이를 형성할 수 있다.
바(Bar) 형태의 기판(112)은 복수로 마련되어 기판(112)이 연장되는 방향과 수직한 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
이때, 기판(112) 내에서 인접한 발광 다이오드(190)와 발광 다이오드(190) 사이의 제1간격과, 인접한 기판(112)과 기판(112) 사이의 제2간격은 서로 다를 수 있다. 달리 표현하면, 기판(112)과 기판(112)이 이격된 거리와, 기판(112) 내에서 발광 다이오드(190)와 발광 다이오드(190)가 이격된 거리가 서로 다를 수 있다. 이때, 기판(112)과 기판(112)이 이격되는 방향과, 기판(112) 내에서 발광 다이오드(190)와 발광 다이오드(190)가 이격되는 방향은 서로 수직할 수 있다.
각각의 기판(112)은 제1방향으로 연장되고, 기판(112) 연장되는 제1방향을 따라 복수의 발광 다이오드(190)들은 제1간격만큼 이격되게 배치될 수 있다. 복수의 기판(112)은 제1방향과 수직한 제2방향으로 제2간격만큼 이격되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 발광 다이오드(190)들은 제1방향으로 제1간격만큼 이격되게 배치될 수 있고, 제2방향으로 제2간격만큼 이격되게 배치될 수 있다.
예를 들면, 제1방향은 가로 방향을 가리킬 수 있고, 제2방향은 세로 방향을 가리킬 수 있다. 이때, 복수의 발광 다이오드(190)들은 가로 방향으로 제1간격만큼 이격될 수 있고, 세로 방향으로 제2간격만큼 이격될 수 있다.
상기한 배치에 의해, 복수의 발광 다이오드(190) 사이의 가로 방향으로의 제1간격과, 세로 방향으로의 제2간격이 서로 상이할 수 있다. 이러한 경우, 발광 다이오드(190)의 가로 방향으로의 발광 분포와 세로 방향으로의 발광 분포가 달라지도록 개선할 필요가 있다. 일 실시예에 따르면, 후술할 굴절 커버(180)가 발광 다이오드(190)를 커버함으로써 발광 다이오드(190)의 광 프로파일을 개선할 수 있다. 보다 구체적으로, 발광 다이오드(190)에서 방출되는 광의 세로 방향 광 프로파일과 세로 방향 광 프로파일을 상이하게 구현할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
반사 시트(120)는 복수의 광원(111)으로부터 방출된 광을 전방으로 또는 전방과 근사한 방향으로 반사시킬 수 있다.
반사 시트(120)에는 광원 모듈(110)의 복수의 광원(111) 각각에 대응하는 위치에 복수의 관통 홀(120a)이 형성된다. 또한 광원 모듈(110)의 광원(111)은 관통 홀(120a)을 통과하여, 반사 시트(120)의 앞으로 돌출될 수 있다. 그에 의하여, 복수의 광원(111)은 반사 시트(120)의 전방에서 광을 방출할 수 있다. 반사 시트(120)는 복수의 광원(111)으로부터 반사 시트(120)를 향하여 방출된 광을 확산판(130)을 향하여 반사시킬 수 있다.
확산판(130)은 광원 모듈(110) 및 반사 시트(120)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 7은 도 6에 도시된 발광 다이오드에서 방출되는 광의 세기를 출사 각도에 따라 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.
발광 다이오드(190)의 상면과 수직한 방향(도면 상으로 발광 다이오드의 상측 방향으로 방출되는 광의 세기는 발광 다이오드(190)의 상면에 대하여 기울어진 방향(예를 들어, 도면 상으로 상측 방향에서 대략 40도 내지 60도 기울어진 방향)으로 방출되는 광의 세기보다 작을 수 있다.
이때, 발광 다이오드(190)의 상면과 수직한 방향으로 방출되는 광의 지향각은 0˚로 정의될 수 있으며, 발광 다이오드(190)의 상면에 대하여 기울어진 방향으로 방출되는 광은, 0˚보다 큰 각도로 90˚까지의 지향각으로 정의될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 발광 다이오드(190)의 수직축을 기준으로 대략 40도 내지 60도로 출사되는 광의 세기가 가장 클 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(190)는 지향각이 50˚인 지점에서 피크(Peak) 광강도를 가질 수 있다. 즉, 발광 다이오드(190)로부터 출사되는 광 중 지향각이 50˚인 광의 세기가 가장 클 수 있다.
또한, 발광 다이오드(190)는 피크 광강도를 갖는 지향각보다 낮은 지향각을 갖는 영역에서 피크 광강도의 절반에 해당하는 광강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(190)는 지향각이 30˚인 지점에서 피크 광강도의 절반에 해당하는 광강도(Peak 1/2)를 가질 수 있다.
또한, 발광 다이오드(190)는 피크 광강도를 갖는 지향각보다 높은 지향각을 갖는 영역에서 피크 광강도의 절반에 해당하는 광강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(190)는 지향각이 70˚인 지점에서 피크 광강도의 절반에 해당하는 광강도(Peak 1/2)를 가질 수 있다.
이처럼, 발광 다이오드(190)는 대략 배트 윙(bat wing) 형상의 광 프로파일을 가질 수 있다. 여기서, 배트 윙 형상의 광 프로파일은 발광 다이오드(190)의 발광 층(194)(예를 들어, 다중 양자 우물 층)과 수직한 방향으로 출사되는 광의 세기보다 비스듬한 방향(예를 들어, 발광 면과 수직한 수직 축으로부터 대략 40에서 60도의 각도 간격을 가지는 방향)으로 출사되는 광의 세기가 큰 광 프로파일을 나타낼 수 있다.
배트 윙 형상의 광 프로파일을 가지는 발광 다이오드(190)로 인하여, 디스플레이 장치(10)의 포함되는 발광 다이오드(190)의 개수가 감소될 수 있다.
디스플레이 장치(10)의 영상 품질을 향상시키기 위해서는, 백라이트 유닛(100)가 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 발광 다이오드(190)가 이용되면, 발광 다이오드가 위치하는 영역에서의 밝기와 발광 다이오드들 사이의 영역에서의 밝기 사이의 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.
이때, 배트 윙 형상의 광 프로파일을 가지는 발광 다이오드(190)가 이용되면 발광 다이오드(190)의 개수의 증가가 최소화될 수 있다.
이처럼, 배트 윙 형상의 광 프로파일을 가지는 발광 다이오드(190)는 백라이트 유닛(100)의 휘도 균일성을 향상시킬 수 있다. 그로 인하여, 백라이트 유닛(100)의 휘도 균일성을 유지한 채로 발광 다이오드의 개수가 감소될 수 있다.
다만, 배트 윙 형상의 광 프로파일을 가지는 발광 다이오드(190)를 포함하더라도 광학 거리가 짧아지고, 발광 다이오드(190)의 개수를 줄임에 따라 백라이트 유닛(100)의 휘도 균일성은 악화될 수 있다. 따라서, 이에 대한 개선이 필요하다.
도 8은 도 6의 A-A에 따른 단면의 일 예를 도시한 도면이다. 도 9는 도 6의 B-B에 따른 단면의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 광원(111)은, 광을 방출하는 발광 다이오드(190)와, 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광을 굴절시키고 발광 다이오드(190)를 덮는 굴절 커버(180)를 포함할 수 있다.
굴절 커버(180)는 발광 다이오드(190)를 중심으로 발광 다이오드(190)를 둘러싸고 있으며, 공기 보다 굴절률이 큰 투명 물질로 채워짐에 따라 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광을 굴절시킬 수 있다. 굴절 커버(180)는 발광 다이오드(190)의 하면을 제외한 상면과 네 측면을 모두 커버하도록 발광 다이오드(190)를 둘러쌀 수 있다. 굴절 커버(180)를 형성하는 투명 물질은, 예를 들어, 실리콘 또는 에폭시 수지에 해당할 수 있으며, 그 유형에 제한은 없다.
굴절 커버(180)는 발광 다이오드(190)를 둘러쌈에 따라 발광 다이오드(190)를 외부의 기계적 작용 및/또는 화학적 작용 또는 전기적 작용으로부터 보호할 수 있다. 또한, 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광을 굴절시켜 굴절 커버(180)를 통과하는 광이 보다 균일하게 액정 패널(20)로 입사될 수 있도록 한다. 이를 통해, 발광 다이오드(190)의 광 추출 효율(light extraction efficiency)과, 광 확산 성능을 높일 수 있으며, 짧은 광학 거리에서도 무라(mura) 없이 조명 균일도를 확보할 수 있어 백라이트 유닛(100)의 두께를 얇게 할 수 있다.
굴절 커버(180)는 배트 윙 형상의 광 프로파일을 갖는 발광 다이오드(190)의 광강도 분포를 각도 성분별 또는 영역별로 최적 제어 가능한 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 굴절 커버(180)는, 발광 다이오드(190)의 중심축을 기준으로 회전 비대칭될 수 있다. 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, X축에 대해 수직인 제1평면에 대한 굴절 커버(180)의 단면 형상과, Y축에 대해 수직인 제2평면에 대한 굴절 커버(180)의 단면 형상은 서로 상이할 수 있다.
도 8을 참조하면, 굴절 커버(180)의 제1평면에 대한 단면 형상은, 제1굴절면(181)과, 제2굴절면(182)과, 제3굴절면(183)을 포함할 수 있다.
제1굴절면(181)은 발광 다이오드(190)의 중심으로부터 상방으로 소정 높이(H)만큼 이격된 일 지점을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1굴절면(181)은 상기 일 지점으로부터 발광 다이오드(190)의 중심축으로부터 수평 방향으로 멀어지는 방향을 따라 그 높이가 높아지도록 마련될 수 있다. 달리 표현하면, 제1굴절면(181)은 발광 다이오드(190)의 중심으로부터 상방으로 소정 높이(H)만큼 이격된 일 지점에서 높이가 가장 낮은 오목 형상의 곡면으로 마련될 수 있다. 제1굴절면(181)은, 상기 일 지점으로부터 제1변곡점(P1)으로 갈수록 기판(112)으로부터의 높이가 일정한 비율로 증가하도록 마련될 수 있다.
제2굴절면(182)은 제1굴절면(181)의 단부인 제1변곡점(P1)으로부터 발광 다이오드(190)의 중심축으로부터 수평 방향으로 멀어지는 방향을 따라 그 높이가 낮아지도록 마련될 수 있다. 제2굴절면(182)은 제2굴절면(182)의 대략 중간 부근에서 변곡점을 갖는 볼록한 곡면 형상으로 마련될 수 있다.
제2굴절면(182)은 발광 다이오드(190)의 중심축과 가까워질수록 제2굴절면(182)의 접선과 발광 다이오드(190)의 중심축 사이에 형성되는 예각이 증가하는 곡면일 수 있다.
제3굴절면(183)은 제2굴절면(182)의 단부인 제2변곡점(P2)으로부터 기판(112)의 상면과 연결될 수 있다. 제3굴절면(183)은 기판(112)의 표면장력에 의해 오목한 곡면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 제2굴절면(182)의 제1지점에서의 접선과 발광 다이오드(190)의 중심축 사이에 형성되는 예각이 제1각도인 경우, 제1지점보다 발광 다이오드(190)의 중심축에 가까운 제2지점에서의 접선과 발광 다이오드(190)의 중심축 사이에 형성되는 예각인 제2각도는 제1각도보다 클 수 있다. 다시 말해, 제2굴절면(182)은, 제2변곡점(P2)으로부터 제1변곡점(P1)으로 갈수록 기판(112)으로부터의 높이가 일정한 비율로 증가하도록 마련될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1굴절면(181)의 발광 다이오드(190)의 중심으로부터 상방으로 이격된 일 지점과 제1변곡점(P1) 사이의 수평 방향으로의 거리는 D1일 수 있고, 제1변곡점(P1)과 제2변곡점(P2) 사이의 수평 방향으로의 거리는 D2일 수 있다. 굴절 커버(180)는 D1보다 D2가 크도록 마련될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 굴절 커버(180)의 내측에는 반사체(200)가 마련될 수 있다. 반사체(200)는 발광 다이오드(190)에서 방출되는 광 중 지향각이 큰 광을 유효광으로 변환시킬 수 있다. 달리 표현하면, 반사체(200)는 발광 다이오드(190)의 배경광을 전방으로 반사시킴으로써 상기 배경광을 유효광으로 변환시킬 수 있다. 배경광은 지향각이 대략 90도에 가까운 광을 가리킬 수 있다.
도 10은 도 8과 동일한 도면으로서, 일 실시예에 따른 발광 다이오드에서 방출된 광이 굴절 커버에 의해 굴절되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 일 실시예에 따른 발광 다이오드에서 방출된 광이 굴절 커버에 의해 굴절됨으로써 나타나는 광의 지향각 증가에 따른 출사각의 변화를 설명하기 위한 표이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 다이오드(190)로부터 방출된 광은, 발광 다이오드(190) 상면의 수직축을 기준으로 -90˚에서 +90˚ 사이의 지향각을 가질 수 있다. 이하에서는 지향각이 0˚에서 +90˚인 광을 중심으로 설명하나, 이하에서의 설명은 0˚에서 -90˚인 광에도 대칭된 점을 제외하면 동일하게 적용될 수 있다.
발광 다이오드(190)의 상면으로부터 수직하게 방출되어 지향각이 0˚가 되는 광은, 제1굴절면(181)의 일 지점을 통하여 굴절 커버(180)의 외부로 방출될 수 있다. 이때, 상기 일 지점에서 제1굴절면(181)을 통과하는 광은 굴절되지 않을 수 있다. 즉, 지향각이 0˚인 광은, 제1굴절면(181)에서 입사각과 출사각(굴절각)이 0˚로 동일할 수 있다.
발광 다이오드(190)로부터 방출되어 제1굴절면(181)을 향하는 광은, 지향각(θa)이 증가할수록 출사각이 지향각 증가에 비례하여 증가할 수 있다. 예를 들어, 지향각이 θ1인 광은 제1굴절면(181)과 제2굴절면(182) 사이의 경계 영역(181a)에 입사될 수 있고, 출사각 θ1'은 지향각 θ1보다 클 수 있다. 이때, 출사각 θ1'은 제1굴절면(181)을 통과하는 광의 출사각 중 최대일 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 피크 광강도의 절반에 해당하는 광강도를 갖는 광(예: 지향각 30˚)이 제1굴절면(181)을 통과할 수 있도록 제1굴절면(181)과 제2굴절면(182) 사이의 경계 영역(181a)이 설계될 수도 있다. 다시 말해, 제1굴절면(181)은 발광 다이오드(190)로부터 방출되는 광 중 광의 세기가 최대의 절반이며 발광 다이오드(190)의 중심축으로부터 피크 광강도를 갖는 광의 지향각보다 작은 각도로 기울어진 광이 통과하는 영역을 포함할 수 있다.
지향각이 θb인 광은 제2굴절면(182)으로 입사되어 굴절 커버(180)의 외부로 방출될 수 있다. 제2굴절면(182)은 입사각(θ2)과 출사각(θ2')이 동일한 비굴절 지점(182b)을 포함할 수 있다.
제1굴절면(181)과 제2굴절면(182) 사이의 경계 영역(181a)과 비굴절 지점(182b) 사이로 입사각이 θb1인 광이 입사될 수 있다. 입사각이 θb1인 광은 출사각이 입사각보다 클 수 있다.
제2굴절면(182)에서, 제1굴절면(181)의 단부(예를 들면, 경계 영역, 181a)로부터 비굴절 지점(182b)까지 입사되는 광은 지향각이 증가할수록 출사각의 증가량이 감소할 수 있다. 상기한 바와 같이, 비굴절 지점(182b)에서는 입사각과 출사각이 동일해질 수 있다.
비굴절 지점(182b)으로부터 제2굴절면(182b)의 단부(182a) 사이로 입사각이 θb2인 광이 입사될 수 있다. 입사각이 θb2인 광은 출사각이 입사각보다 클 수 있다.
제2굴절면(182)에서, 비굴절 지점(182b)으로부터 제2굴절면(182b)의 단부(182a)까지 입사되는 광은 지향각이 증가할수록 출사각이 지향각 증가에 비례하여 증가할 수 있다. 제2굴절면(182)의 단부(182a)로 입사되는 입사각 θ3인 광의 출사각은 입사각인 θ3보다 큰 θ3'일 수 있다. 제2굴절면(182)에서, 비굴절 지점(182b)으로부터 제2굴절면(182b)의 단부(182a)까지 입사되는 광은 제2굴절면(182)의 단부(182a)에서 출사각이 최대일 수 있다.
제2굴절면(182)은 발광 다이오드(190)로부터 방출되는 광 중 광의 세기가 최대인 광이 통과하는 영역을 포함할 수 있다. 즉, 제2굴절면(182)에서는 피크 광강도를 갖는 광이 통과할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드(190)가 도 7에서의 광 프로파일을 갖는 경우, 지향각이 50˚인 광이 제2굴절면(182)을 통과할 수 있다. 제2굴절면(182)의 곡률에 따라 피크 광강도를 갖는 광이 통과하는 지점은, 입사각 θ2과 출사각 θ2'이 동일한 지점일 수 있다.
지향각이 θc인 광은 제3굴절면(183)으로 입사될 수 있다. 제3굴절면(183)은 기판(112)의 표면장력으로 인해 오목한 형상으로 마련될 수 있다. 제3굴절면(183)이 이러한 형상일 경우, 제3굴절면(183)으로 입사되는 고지향각의 광은 액정 패널(20)이 위치하는 전방으로 굴절되지 않고, 후방으로 굴절되거나 측방으로 방출될 수 있다. 이로 인해, 발광 다이오드(190)의 광 추출 효율이 감소할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3굴절면(183)으로 입사되는 광의 지향각을 줄이도록 기판(112)에는 반사체(200)가 마련될 수 있다. 반사체(200)는 굴절 커버(180)의 테두리를 따라 형성될 수 있고, 기판(112)의 상면에서 바라보았을 때, 타원 형상의 띠 형상으로 마련될 수 있다. 반사체(200)는 발광 다이오드(190)로부터 수평 방향으로 멀어지는 방향으로 상향 경사지는 경사면을 갖도록 마련될 수 있다.
지향각이 θc인 광은 제3굴절면(183)으로 곧바로 입사되지 않을 수 있다. 지향각이 θc인 광은 반사체(200)에서 반사될 수 있다. 지향각이 θc인 광은 반사체(200)에 의해 θc보다 낮은 지향각으로 제3굴절면(183) 또는 제2굴절면(182)으로 입사될 수 있다. 반사체(200)에 의해 반사되어 제2굴절면(182) 또는 제3굴절면(183)으로 입사된 광은 액정 패널(20)을 향해 전방으로 굴절될 수 있다. 이에 따라, 지향각이 θc인 광이 유효광으로 변환될 수 있고, 발광 다이오드(190)의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
도 11에 도시된 표에는, 상기한 제1굴절면(181)과 제2굴절면(182) 및 제3굴절면(183)으로 입사되는 지향각의 증가에 따른 출사각의 변화가 요약 기재되어 있다. 한편, 발광 다이오드(190)에서 방출되는 고지향각의 광은 반사체(200)에 의해 반사되어 제3굴절면(183)으로 입사되지 않을 수 있다. 달리 표현하면, 발광 다이오드(190)에서 방출되는 광은, 반사체(200)와 굴절 커버(180)의 형상에 따라, 제3굴절면(183)으로 입사되지 않을 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드(190)에서 방출되는 지향각이 θc인 광은 반사체(200)에 의해 굴절되어 제2굴절면(182)으로 입사될 수 있다.
광원(111)의 광 프로파일은, 굴절 커버(180)를 적용하지 않는 경우, 피크 광강도를 갖는 위치가 발광 다이오드(190)의 중심축으로부터 이격되어 발광 다이오드(190)의 중심 부근에 암점이 발생할 수 있으며, 반치폭(full width at half maximum)이 상대적으로 좁을 수 있다.
이에 반해, 굴절 커버(180)를 적용하는 경우 광원(111)의 광 프로파일은, 발광 다이오드(190)의 중심으로부터 멀어질수록 광강도가 점짐적으로 낮아지는 형상으로, 발광 다이오드(190)의 중심 부근의 암점이 해소되며, 반치폭이 증가하여(예를 들어, 130% 증가) 휘도 균일성을 높일 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 반사체를 확대한 도면이다. 도 13은 일 실시예에 따른 반사체의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 14는 일 실시예에 따른 기판과, 기판에 실장된 발광 다이오드 및 반사체의 평면도이다.
이하에서는 도 12 내지 도 14를 참조하여 일 실시예에 따른 반사체(200)에 대해 자세히 설명한다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 반사체(200)는 반사체(210)를 포함할 수 있다.
반사체(210)는 기판(112) 상에 반사 패턴을 복수로 형성함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사체(210)는 제1반사 패턴(211)과, 제2반사 패턴(212)을 포함할 수 있다. 제1반사 패턴(211)은 기판(112) 상에 고반사율을 갖는 PSR(Photo Solder Resist)을 코팅함으로써 형성될 수 있다. 제2반사 패턴(211)은 제1반사 패턴(211) 상에 고반사율을 갖는 PSR(Photo Solder Resist)을 코팅함으로써 형성될 수 있다. 이때, 제2반사패턴(212)은 제1반사패턴(211)보다 작은 영역을 갖도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 제1반사패턴(211)의 상면과 제2반사패턴(212)의 상면은 서로 다른 높이에 위치할 수 있다.
반사체(210)는 기판(112)의 실장면 전체를 PSR(Photo Solder Resist)로 도포함으로써 제1반사패턴(211)과 제2반사패턴(212)을 모두 커버하는 반사 커버(213)를 포함할 수 있다.
상기한 구조를 갖는 반사체(210)는, 제1반사패턴(211)의 일 단에 형성되는 제1경사면(214)과, 제2반사패턴(212)의 일 단에 형성되는 제2경사면(215)을 포함할 수 있다. 제1반사패턴(211)의 일 단과 제2반사패턴(212)의 일 단은, 각각 발광 다이오드(190)와 가까운 제1반사패턴(211)의 일 단과 제2반사패턴(212)의 일 단을 가리킬 수 있다.
제1경사면(214)과 제2경사면(215)은 각각 발광 다이오드(190)로부터 수평 방향으로 멀어지는 방향으로 상향 경사지게 마련될 수 있다. 이에 따라, 제1경사면(214)과 제2경사면(215)으로 입사되는 광은 보다 낮은 지향각을 갖는 광이 되도록 반사될 수 있다. 이로 인해, 발광 다이오드(190)의 광 추출 효율이 향상될 수 있다. 달리 표현하면, 발광 다이오드(190)에서 방출되는 배경광을 유효광으로 변환시킬 수 있다.
도 12에 도시된 것과 달리, 반사체(210)는 3개 이상의 반사 패턴과, 이를 커버하는 반사 커버를 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 반사체(210)의 최대 높이(h1)는, 굴절 커버(180)의 발광 다이오드의 중심축에서의 높이(H, 도 8 참조)의 1/10 이하일 수 있다. 달리 표현하면, h1은 0.1H 이하일 수 있다. 이를 수식으로 표현하면, h1 ≤ H 일 수 있다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 반사체(200)는 반사체(220)를 포함할 수 있다.
반사체(220)는 반사율이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 반사체(220)는 다양한 방법으로 마련될 수 있다. 예를 들면, 반사체(220)는 사출 성형될 수 있다. 사출 성형 등을 통해 별도로 마련된 반사체(220)는, 기판(112) 상에 본딩될 수 있다. 반사체(220)가 기판(112) 상에 본딩된 후, 후술할 바와 같이, 투명 물질이 복수의 지점에서 디스펜싱되어 발광 다이오드(190)와 반사체(220)를 덮는 굴절 커버(180)가 형성될 수 있다.
반사체(220)는 발광 다이오드(190)로부터 수평 방향으로 멀어지는 방향으로 상향 경사지게 마련되는 경사면(221)을 포함할 수 있다. 반사체(220)를 향해 입사되는 광은 경사면에서 전방으로 반사될 수 있다. 이로 인해, 상기한 바와 같이, 발광 다이오드(190)의 광 추출 효율이 향상될 수 있다. 달리 표현하면, 발광 다이오드(190)에서 방출되는 배경광을 유효광으로 변환시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 반사체(220)의 최대 높이(h2)는, 굴절 커버(180)의 발광 다이오드의 중심축에서의 높이(H, 도 8 참조)의 1/10 이하일 수 있다. 달리 표현하면, h2는 0.1H 이하일 수 있다. 이를 수식으로 표현하면, h2 ≤ H 일 수 있다.
도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 반사체(200)는 발광 다이오드(190)의 둘레를 따라 폐루프를 형성할 수 있다. 달리 표현하면, 기판(112)을 상면에서 바라보았을 때, 반사체(200)는 대략 타원형의 띠 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 반사체(200)는 굴절 커버(180)의 내측 둘레를 따라 형성될 수 있다. 다른 관점에서, 반사체(200)는 굴절 커버(180)의 테두리를 대략적으로 정의할 수 있다. 반사체(200)가 댐 역할을 함으로써 액체 상태의 투명 물질이 기판(112) 상에서 수평 방향으로 제약 없이 퍼져나가는 것을 방지할 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 굴절 커버의 제1굴절면이 평면인 경우를 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 굴절 커버(180a)의 제1굴절면(181)은 편평하게 마련될 수 있다. 즉, 제1굴절면(181)은 평면으로 마련될 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 굴절 커버의 제1굴절면이 볼록 형상인 경우를 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 굴절 커버(180b)의 제1굴절면(181)은 볼록 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 제1굴절면(181)은 그 중심에서 기판(112) 또는 발광 다이오드(190)와의 거리가 가장 클 수 있다.
이하, 일 측면에 따른 디스플레이 장치(10)의 제조 방법에 관한 실시예를 설명하기로 한다. 디스플레이 장치(10)의 제조 방법에 기초하여 전술한 실시예에 따른 디스플레이 장치(10)가 제조될 수 있다. 따라서, 앞서 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한 내용은 디스플레이 장치(10)의 제조 방법에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법에 대한 순서도이다. 도 18은 일 실시예에 따른 굴절 커버를 형성하도록 서로 이격된 두 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 기판(112) 상에 반사체(200)를 형성할 수 있다. 반사체(200)는, 상기한 바와 같이 PSR을 기판(112)에 다단계 패터닝함으로써 형성할 수도 있고, 이와 달리, 미리 제조된 구조물을 기판(112)에 본딩함으로써 형성할 수도 있다. (S1)
즉, 일 실시예에 따른 기판(112)의 상면 또는 실장면에는 상기한 반사체(200)가 형성될 수 있다.
기판(112)에 반사체(200)를 형성하는 것은, 기판(112)의 실장면 전체를 PSR로 도포하는 것을 포함할 수 있다.
이후, 기판(112) 상에 발광 다이오드(190) 어레이(array)를 마운트할 수 있다. (S2)
발광 다이오드(190)를 어레이로 기판(112)의 실장면에 마운트하는 것은, 발광 다이오드(190)를 COB(Chip on Board) 방식으로 기판(112)에 직접 부착하는 것을 포함할 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. 이때, 기판(112)은 바(bar) 형태로 길게 연장되는 기판(112)을 포함할 수 있다.
이후, 발광 다이오드(190) 상에 투명 물질을 서로 이격된 복수의 지점에서 디스펜싱할 수 있다. (S3)
투명 물질은 액체 상태로 발광 다이오드(190) 상에 디스펜싱될 수 있다. 투명 물질은 공기 보다 굴절률이 큰 물질일 수 있다. 투명 물질은, 예를 들어, 실리콘 또는 에폭시 수지에 해당할 수 있으며, 그 유형에 제한은 없다.
도 18을 참조하면, 제1디스펜서(J1)와 제2디스펜서(J2)는 각각 액체 상태의 투명 물질(T1, T2)을 디스펜싱할 수 있다. 이때, 제1디스펜서(J1)와 제2디스펜서(J2)는 수평 방향으로 제1거리(P)만큼 이격되게 배치될 수 있다.
제1디스펜서(J1)에서 디스펜싱된 제1투명 물질(T1)은 최대 높이 H와 최대 폭 W를 갖는 돔(dome) 형상을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 제2디스펜서(J2)에서 디스펜싱된 제2투명 물질(T2)은 최대 높이 H와 최대 폭 W를 갖는 돔(dome) 형상을 형성할 수 있다.
제1디스펜서(J1)와 제2디스펜서(J2)에서 디스펜싱된 투명 물질(T1, T2)이 형성하는 굴절 커버(180)의 형상은, 디스펜서가 2개일 경우, 제1디스펜서(J1)와 제2디스펜서(J2) 사이의 간격 P에 따라 정해질 수 있다. 또한, 제1디스펜서(J1)와 제2디스펜서(J2)에서 디스펜싱하는 투명 물질(T1, T2)의 칙소성(thixotropic)에 따라 정해질 수 있다. 또한, 제1디스펜서(J1)와 제2디스펜서(J2)에서 디스펜싱하는 투명 물질(T1, T2)의 양에 따라 정해질 수 있다. 달리 표현하면, 굴절 커버(180)의 형상은 서로 이격된 디스펜서들 사이의 간격과, 투명 물질의 칙소성과, 디스펜서에서 디스펜싱되는 투명 물질의 양에 의해 정해질 수 있다.
이후, 디스펜서(J1, J2)에서 디스펜싱된 투명 물질(T1, T2)을 경화할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 투명 물질을 경화할 때, 별도의 공정을 필요로 하지 않을 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 굴절 커버(180)는 디스펜싱 및 경화만으로 형성될 수 있다. 이를 달리 표현하면, 일 실시예에 따른 굴절 커버(180)는 자가 형성(self-forming)될 수 있다.
상기한 과정을 거쳐 굴절 커버(180)를 형성한 후, 기판(112)의 전방에 액정 패널(20)을 배치할 수 있고(S5), 이를 통해 디스플레이 장치(10)를 제조할 수 있다.
이처럼, 일 실시예에 따르면, 고가의 비구면 광학 렌즈 형상을 포함하는 발광 다이오드 패키지 대신 디스펜서를 활용한 액상 투명 물질을 분사 후 경화하는 공정만으로 굴절 커버를 형성할 수 있다. 이를 통해, 디스플레이 장치의 생산성을 높일 수 있다. 또한, 재료비를 절감함으로써 디스플레이 장치의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 굴절 커버의 제1굴절면이 오목 형상이 되도록 P1만큼 이격된 두 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 도시한 도면이다.
도 19를 참조하면, 제1굴절면이 오목 형상인 굴절 커버(180)는, P1만큼 이격된 제1디스펜서와 제2디스펜서에서 각각 디스펜싱되는 액체 상태의 투명 물질을 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 이때, 투명 물질의 칙소성과, 디스펜싱되는 양을 상기 P1과 함께 조절함으로써 도 19에 도시된 굴절 커버(180)를 형성할 수 있다.
도 20은 일 실시예에 따른 굴절 커버의 제1굴절면이 평면이 되도록 P2만큼 이격된 두 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 도시한 도면이다.
도 20을 참조하면, 제1굴절면이 평면인 굴절 커버(180a)는, P2만큼 이격된 제1디스펜서와 제2디스펜서에서 각각 디스펜싱되는 액체 상태의 투명 물질을 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 이때, 투명 물질의 칙소성과, 디스펜싱되는 양을 상기 P2과 함께 조절함으로써 도 20에 도시된 굴절 커버(180a)를 형성할 수 있다.
투명 물질의 칙소성과 디스펜싱되는 양이 동일하다고 할 때, P2는 P1보다 작을 수 있다.
도 21은 일 실시예에 따른 굴절 커버의 제1굴절면이 볼록 형상이 되도록 P3만큼 이격된 두 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 도시한 도면이다.
도 21을 참조하면, 제1굴절면이 볼록 형상인 굴절 커버(180b)는, P3만큼 이격된 제1디스펜서와 제2디스펜서에서 각각 디스펜싱되는 액체 상태의 투명 물질을 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 이때, 투명 물질의 칙소성과, 디스펜싱되는 양을 상기 P3과 함께 조절함으로써 도 21에 도시된 굴절 커버(180b)를 형성할 수 있다.
투명 물질의 칙소성과 디스펜싱되는 양이 동일하다고 할 때, P3는 P2보다 작을 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른 굴절 커버를 형성하도록 서로 이격된 네 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 서로 동일한 간격으로 이격된 네 지점에서 투명 물질을 디스펜싱할 경우, 굴절 커버는 중심축을 중심으로 회전 대칭될 수 있다.
도 23은 일 실시예에 따른 굴절 커버를 형성하도록 서로 이격된 세 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 24는 일 실시예에 따른 굴절 커버를 형성하도록 서로 이격된 여섯 지점에서 투명 물질을 디스펜싱하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 투명 물질을 디스펜싱하기 위한 디스펜서의 개수 및 배치는 다양하게 마련될 수 있다. 도 23에 도시된 바와 같이, 3개의 디스펜서가 같은 간격으로 일렬로 이격되게 배치될 수 있고, 도 24에 도시된 바와 같이, 6개의 디스펜서가 서로 같은 간격을 갖도록 2열로 배치될 수도 있다. 도면에 도시된 것은 예시일 뿐이고, 디스펜서의 개수와 그 배치는 설계자의 의도와 구현하고자 하는 굴절 커버의 형상에 따라 다양하게 변경이 가능하다.
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 (14)

  1. 액정 패널; 및
    상기 액정 패널로 광을 방출하도록 구성되는 백라이트 유닛; 을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    기판과,
    상기 기판에 마련되어 광을 방출하도록 마련되는 발광 다이오드 및
    서로 이격된 복수의 지점에서 디스펜싱됨으로써 형성되고, 상기 발광 다이오드를 둘러싸도록 마련되는 굴절 커버를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 굴절 커버는,
    상기 복수의 지점에서 액체 상태의 투명 물질이 디스펜싱 및 경화됨으로써 형성되는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투명 물질은 공기 보다 큰 굴절률을 갖는 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 기판 상에서 상기 굴절 커버의 적어도 하나의 테두리를 따라 마련되는 반사체를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반사체는,
    상기 기판 상에 PSR(Photo Solder Resist)을 도포하여 형성되는 제1반사패턴과,
    상기 제1반사패턴 상에 상기 PSR을 도포하여 형성되는 제2반사패턴을 포함하는 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 반사체는,
    상기 발광 다이오드로부터 방출되고 소정 각도 이상의 지향각을 갖는 광을 상기 기판의 전방으로 반사시키도록, 상기 발광 다이오드와 가까워질수록 높이가 낮아지는 경사면을 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 반사체의 최대 높이는, 상기 굴절 커버의 상기 발광 다이오드의 중심축에서의 높이의 1/10 이하인 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는,
    상기 기판의 상면에 복수로 마련되어 어레이를 형성하고,
    상기 굴절 커버는,
    복수로 마련되는 상기 발광 다이오드 각각과 대응하도록 복수로 마련되는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    서로 인접한 상기 복수의 발광 다이오드 사이의 간격은,
    제1방향으로의 제1간격과, 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로의 제2간격이 서로 상이한 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 굴절 커버는,
    상기 발광 다이오드에서 방출되는 광의 제1방향으로의 확산비와, 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로의 확산비가 상이하도록 회전 비대칭 형상으로 마련되는 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 굴절 커버는,
    상기 발광 다이오드의 중심축으로부터 멀어질수록 그 높이가 증가하는 제1굴절면과,
    상기 제1굴절면과 연결되고, 상기 발광 다이오드의 중심축으로부터 멀어질수록 그 높이가 감소하는 제2굴절면을 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발광 다이오드로부터 방출되는 광 중 광의 세기가 최대인 광은 상기 제2굴절면을 통과하는 디스플레이 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 발광 다이오드로부터 방출되는 광 중 광의 세기가 최대의 절반인 광은 상기 제1굴절면을 통과하는 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는, 그 상면에 배치되는 DBR(Distributed Bragg reflector)층을 포함하는 디스플레이 장치.
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