JP2009181955A - 波長変換部材、これを含む光源アセンブリおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い色純度を実現することができ、環境の変化に応じて色温度を最適化できる波長変換部材、これを含む光源アセンブリおよび液晶表示装置を提供する。
【解決手段】光源アセンブリは光を発生する発光チップと、光の波長を特定波長に変換する波長変換パターンを含む複数の波長変換部材とを含み、複数の波長変換部材は互いに重なるように配置され、波長変換パターンのオーバーラップ領域を調節することにより光の色を調節する。
【選択図】図１

Description

本発明は波長変換部材、これを含む光源アセンブリおよび液晶表示装置に関するものであって、高い色純度を実現することができ、周囲の環境の変化に応じて色温度を最適化できる波長変換部材、これを含む光源アセンブリおよび液晶表示装置に関するものである。

現代社会が高度に情報化されて行くに伴い、表示装置は大型化および薄型化に対する市場の要求に直面している。従来のＣＲＴ装置ではこのような要求を十分に満足させることができないため、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）装置、ＰＡＬＣ（Ｐｌａｓｍａ Ａｄｄｒｅｓｓ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）装置、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）装置などに代表されるフラットパネル表示装置に対する需要が爆発的に増えている。

液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）は現在最も広く使用されているフラットパネル表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）のうち一つであって、電極が形成されている２枚の基板とその間に挿入されている液晶層とで構成され、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過する光の量を調節して映像を表示する装置である。

このような液晶表示装置は受動発光装置であるため、液晶層を通過する光を提供するバックライトアセンブリを必要とする。バックライトアセンブリに利用される光源として、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）、ＥＥＦＬ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などが主に使用されており、最近では高鮮明、高輝度の特性を有する光源が要求される。

これに伴い、より一層鮮明で輝度が高い光源の開発が必要であるだけでなく、長時間使用するときにも常に高鮮明で高輝度を維持できる信頼性が要求され、使用条件に応じて光の色温度を調節できる構造が必要である。
韓国特許公開２００４−０２１９５１号公報

本発明が解決しようとする課題は、高い色純度を再現することができ、環境の変化に応じて色温度を最適化できる波長変換部材を提供することである。

本発明が解決しようとする他の課題は、高い色純度を実現することができ、環境の変化に応じて色温度を最適化できる光源アセンブリを提供することである。

本発明が解決しようとするさらに他の課題は、高い色純度を実現することができ、環境の変化に応じて色温度を最適化できる光源アセンブリを含む液晶表示装置を提供することである。

本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

前記課題を達成するための本発明の一実施形態による波長変換部材は波長変換粒子を含み、変換波長粒子は自身のサイズに応じて光の波長を定められる特定の波長に変換する。

前記課題を達成するための本発明の一実施形態による光源アセンブリは、光を発生する発光チップと、波長変換粒子を含む波長変換部材とを含み、波長変換粒子は自身のサイズに応じて光の波長を定められる特定の波長に変換する。

前記課題を達成するための本発明の他の実施形態による光源アセンブリは、光を発生する発光チップおよび発光チップ上部に形成されて光の色を変換する波長変換層を含む光源ユニットと、光源ユニットから発生する光の波長を特定波長に変換する波長変換パターンを含む波長変換部材とを含み、波長変換層と波長変換パターンとのオーバーラップ領域を調節して、光の色を調節する。

前記他の課題を達成するための本発明の一実施形態による液晶表示装置は、映像を表示する表示パネルと、光を発生する発光チップおよび光の波長を特定波長に変換する波長変換パターンを含む複数の波長変換部材を含み、複数の波長変換部材は互いにオーバーラップするように配置され、波長変換パターンのオーバーラップ領域を調節して光の色を調節して表示パネルに光を提供する光源アセンブリとを含む。

その他実施形態の具体的な事項は詳細な説明および図に含まれる。

前述したように本発明による波長変換部材、これを含む光源アセンブリおよび液晶表示装置によれば、高い色純度を実現することができ、環境の変化に応じて色温度を最適化することができる。

本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になるであろう。しかし本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現されるものである。単に本実施形態は本発明の開示を完全なものにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範囲によってのみ定義される。

素子（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）あるいは層が異なる素子あるいは層の「上（ｏｎ）」と指称されるものは、他の素子あるいは層の真上だけでなく中間に他の層あるいは他の素子を介在した場合をすべて含む。一方、素子が「直接上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」あるいは「真上」と指称されるものは、中間に他の素子あるいは層を介在しないものを示す。明細書全体にかけて同一参照符号は同一構成要素を指称する。「および／または」は、言及されたアイテムの各々および一つ以上のすべての組合せを含む。

空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは、図面に図示されているように一つの素子あるいは構成要素と異なる素子あるいは構成要素との相関関係を容易に記述するために使用されてもよい。空間的に相対的な用語は図面に図示されている方向に加えて、使用時あるいは動作時の素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されなければならない。明細書全体にかけて同一参照符号は同一構成要素を指称する。

以下、図１ないし図３を参照して本発明の第１実施形態による光源アセンブリについて詳細に説明する。ここで図１は本発明の第１実施形態による光源アセンブリの斜視図であり、図２は図１の光源アセンブリの部分斜視図であり、図３は図２の光源アセンブリをＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。

先に図１を参照すれば、光源アセンブリ１０は液晶パネル３１（図１４）に光を供給する発光装置であって、光源ユニット８１、回路基板８２、第１波長変換シート７１ａ、第２波長変換シート７１ｂおよびシート移動部７０を含む。

本発明の第１実施形態による光源アセンブリは、光源ユニット８１から光を発生させて、この光を第１波長変換シート７１ａと第２波長変換シート７１ｂとを順次に通過させて発生させた白色光を液晶パネル３１に供給する。以下、具体的に説明すれば、光源ユニット８１は内部に発光素子である発光チップＣを含み、光を発生する。このような光源ユニット８１は、回路基板８２に実装されて光を発生させるための駆動電圧を印加される。光源ユニット８１は点光源であって、液晶パネル３１に均一な光を供給することができるように回路基板８２に一定の間隔で配置される。

光源ユニット８１は、光の純度が高い単一波長の光を発生する発光チップＣを使用するのが好ましく、発光チップＣから発せられる光は青色光あるいは青色光より短い波長の光であってもよい。光源ユニット８１の上部に配置される波長変換シートが２枚であり、液晶パネル３１に白色光を供給するために、光源ユニット８１は青色光を発生させる発光チップＣを必要とする。発光チップＣは、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）、レーザ光源、冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ、ＣＣＦＬ）などを使用してもよく、可能ならば光の純度が高い単一波長の光を使用することが好ましい。

ただし、発光チップＣから発生する光はこれに限定されるものではなく、必要によっては可視光線領域の特定波長を利用することもでき、紫外線よりさらに短い波長の光を利用してもよい。

また、波長変換シートはシート形態に限定されるものではなく、必要によっては波長変換プレートなどのように平板（プレート）型で使用されてもよく、その他の多様な形態に変形が可能である。このように波長変換粒子を含み、入射した光の波長を変換する部材を波長変換部材という。図２および図３を参照すれば、第１波長変換シート７１ａは光源ユニット８１の上部に位置して光源ユニット８１から発生する光の波長を変換して光の色相を変更する。このような第１波長変換シート７１ａは、光の波長を変更する第１波長変換パターン７２ａと光をそのまま透過させる第１透過パターン７３ａとを含む。このような第１波長変換シート７１ａは、光が透過する透明材質のシート（ｓｈｅｅｔ）あるいは平板（ｐｌａｔｅ）で形成されてもよい。

第１波長変換パターン７２ａは、発光チップＣから発生した光の波長を転換する第１波長変換粒子Ｐ１を含む。発光チップＣから出射される光は第１波長変換パターン７２ａに含まれた第１波長変換粒子Ｐ１と衝突してエネルギ変換を起こし、光の波長が変わるため、光の色が変わる。すなわち、発光チップＣから出射された光は第１波長変換パターン７２ａを通過し、特定の波長の光に転換されて光の色相が変わる。

第１波長変換シート７１ａは、光が透過できる透明シートあるいは平板（プレート）で形成され、このような透明シートあるいは平板の内部あるいは表面には、光の波長を変換するナノサイズの第１波長変換粒子Ｐ１が含まれる。

波長変換粒子Ｐ１及び後述する波長変換粒子Ｐ２は、光の波長を変換して所望の特定の光を放出できるようにするものであって、粒子のサイズによって変換できる波長が異なる。したがって、波長変換粒子Ｐ１、Ｐ２のサイズを調節すれば所望の色相の光を放出できるようになる。波長変換粒子ＰにはＣｄＳｅ／ＺｎＳなどの物質を使用してもよく、波長変換粒子Ｐ１、Ｐ２の直径は１〜１０ｎｍの領域で必要に応じそのサイズを調節して使用してもよい。このような波長変換粒子Ｐ１、Ｐ２は、サイズが小さくなれば放出される光の波長が短くなり、青色系列の光が出射され、波長変換粒子Ｐ１、Ｐ２のサイズが大きくなれば放出される光の波長が長くなり、赤色系列の光が出射される。

一方、波長変換粒子Ｐ１、Ｐ２は、内部コアと内部コアを覆う外部シェル（ｓｈｅｌｌ）とからなる二重構造で形成されてもよい。具体的にＣｄＳｅ／ＺｎＳ物質から形成される波長変換粒子Ｐの場合には、ＣｄＳｅから成る内部コアとＺｎＳから成る外部シェルとで形成されてもよい。

第１透過パターン７３ａは、第１波長変換シート７１ａにおける第１波長変換パターン７２ａが形成されない領域であり、この部分を通過する光は光の波長が変換されずにそのまま通過する。

例えば、第１波長変換シート７１ａは光源ユニット８１から青色光の提供を受けて、第１透過パターン７３ａを通過する光はそのまま青色光で出射させ、第１波長変換パターン７２ａを通過する光は赤色光で出射させる。すなわち、第１波長変換パターン７２ａに含まれる第１波長変換粒子Ｐ１は入射した光を赤色光に変換する。

第２波長変換シート７１ｂは、第１波長変換シート７１ａの上部に位置して、第１波長変換シート７１ａを通過した光の波長を変換する。このような第２波長変換シート７１ｂは、光の波長を変更する第２波長変換パターン７２ｂと光をそのまま透過させる第２透過パターン７３ｂとを含む。このような第２波長変換シート７１ｂは、光が透過する透明材質のシート（ｓｈｅｅｔ）あるいは平板（ｐｌａｔｅ）で形成されてもよい。

第２波長変換パターン７２ｂは、発光チップＣから出射された光の波長を転換する第２波長変換粒子Ｐ２を含む。第２波長変換パターン７２ｂに含まれる第２波長変換粒子Ｐ２は光の波長を変更し、緑色光を出射し、第１波長変換粒子Ｐ１の直径より小さく形成されてもよい。

第２透過パターン７３ｂは、第２波長変換シート７１ｂにおいて第２波長変換パターン７２ｂが形成されない領域であり、この部分を通過する光は光の波長が変換されずにそのまま通過する。

第１波長変換シート７１ａと第２波長変換シート７１ｂとは互いに重なるように配置され、第１波長変換パターン７２ａと第２波長変換パターン７２ｂとのオーバーラップ領域の面積を調節することによって、出射光の色温度を調節してもよい。

光源ユニット８１から出射された光の波長変換経路を説明すれば、光源ユニット８１から出射された青色光が第１透過パターン７３ａおよび第２透過パターン７３ｂを通過する場合、そのまま青色光が出射される。光源ユニット８１から出射された青色光が第１波長変換パターン７２ａを通過して第２透過パターン７３ｂを通過する場合、赤色光が出射される。光源ユニット８１から出射された青色光が第１透過パターン７３ａおよび第２波長変換パターン７２ｂを通過する場合、緑色光が出射される。一方、光源ユニット８１から出射された青色光が第１波長変換パターン７２ａおよび第２波長変換パターン７２ｂを通過する場合、青色光が第１波長変換パターン７２ａを通過し、赤色光に変換され、変換された赤色光は第２波長変換パターン７２ｂを通過しても赤色光で出射される。すなわち、第２波長変換粒子Ｐは少なくとも緑色光の波長より短い光の波長に変換するため、赤色光は第２波長変換パターン７２ｂを通過しても赤色光で出射される。

一方、このように第１波長変換パターン７２ａが赤色光を出射して、第２波長変換パターン７２ｂが緑色光を出射するのは、あくまで波長変換パターンを配置する例示に他ならないものであり、本明細書上で説明する複数の波長変換パターンはその順序を変えて使用されてもよい。

第１波長変換パターン７２ａおよび第２波長変換パターン７２ｂは、第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂにストライプ（ｓｔｒｉｐｅ）形状で形成され、互いに平行になるように形成されてもよい。このとき、各パターンおよび透過領域の幅は必要に応じ調節してもよい。必要であれば、第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂは、第１波長変換パターン７２ａおよび第２波長変換パターン７２ｂのオーバーラップ領域を適切に調節してもよい。第１波長変換パターン７２ａおよび第２波長変換パターン７２ｂのオーバーラップ領域を増大させたり減少させることができるように、第１波長変換パターン７２ａおよび第２波長変換パターン７２ｂの延長方向に対して垂直方向に移動可能であってもよい。第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂは、後述するシート移動部７０によって移動してもよい。シート移動部７０に関しては具体的に後述する。

以下、図４および図５を参照して、光源アセンブリの出射光を調節する過程について詳細に説明する。ここで、図４および図５は図１の光源アセンブリの動作過程を説明するための概略図である。

先に、図４を参照すれば、第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂに、その下部に位置する光源から光が入射されると、入射光は第１波長変換シート７１ａと第２波長変換シート７１ｂとを順に通過して第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂの上部に出射される。以下、入射光および出射光は平行光線と仮定して説明する。

また、一つの第２波長変換パターン７２ｂおよび一つの第２透過パターン７３ｂを含む区間を単位区間Ｓと定義し、一つの単位区間Ｓ内で赤色光が出射される区間を赤色区間Ｒ、緑色光が出射される区間を緑色区間Ｇ、そして青色光が出射される区間を青色区間Ｂと定義する。また、入射光は青色光と仮定して説明する。

青色の入射光は、単位区間Ｓ内で第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂを通過して赤色区間Ｒ、緑色区間Ｇあるいは青色区間Ｂを通過して出射される。

青色区間Ｂは、青色の入射光が第１透過パターン７３ａおよび第２透過パターン７３ｂを通過する場合に対応し、入射光が色相の変化なしにそのまま出射される領域である。

緑色区間Ｇは、青色の入射光が第１透過パターン７３ａおよび第２波長変換パターン７２ｂを通過する場合に対応し、入射光は第１透過パターン７３ａを色相の変化なしにそのまま通過し、第２波長変換パターン７２ｂによって緑色光に変換される。緑色区間Ｇは、第２波長変換パターン７２ｂが形成された領域で第１波長変換パターン７２ａと第２波長変換パターン７２ｂとのオーバーラップ領域ＯＬを除いた部分となる。

赤色区間Ｒは、青色の入射光が第１波長変換パターン７２ａを通過する場合に対応し、入射光は第１波長変換パターン７２ａを通過することにより赤色光に変換される。このとき、第１波長変換パターン７２ａを通過した赤色光が再び第２波長変換パターン７２ｂあるいは第２透過パターン７３ｂを通過しても光の色相は変わらない。この理由は、波長変換粒子Ｐ１、Ｐ２は粒子のサイズによって特定のバンドギャップを形成しており、特定の波長以上の長波長が入射されると波長の変換なしにそのまま透過させる特性を有しているからである。

各単位区間Ｓ内には、所定の比率で赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇおよび青色領域Ｂが区分されている。このような赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇおよび青色領域Ｂの比率に応じて第２波長変換シート７１ｂから出射される赤色光、緑色光および青色光の比率が決定され、赤色光、緑色光および青色光の比率は光源アセンブリ１０からの出射光の色温度に影響を与える。

続いて、図５を参照すれば、第１波長変換シート７１ａと第２波長変換シート７１ｂとを互いに異なる方向に移動させて、第１波長変換パターン７２ａと第２波長変換パターン７２ｂとのオーバーラップ領域の面積を調節する。

第１波長変換シート７１ａと第２波長変換シート７１ｂとを互いに異なる方向に移動させるにともない、単位区間Ｓ内の赤色区間Ｒ’、緑色区間Ｇ’および青色区間Ｂ’の領域の比率が変わる。具体的に説明すれば、第１波長変換シート７１ａと第２波長変換シート７１ｂとが移動して第１波長変換パターン７２ａと第２波長変換パターン７２ｂとのオーバーラップ領域ＯＬ’が増加するにともない、単位区間Ｓ内で赤色区間Ｒ’の比率は移動前と比べて変動がないが、緑色区間Ｇ’の比率は減り、青色区間Ｂ’の比率は増える。このような赤色区間Ｒ’、緑色区間Ｇ’および青色区間Ｂ’の比率は、第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂの移動方向および移動距離によって多様に変更される。したがって、第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂの移動方向および距離を調節して出射光の色温度を調節できるようになる。

以下、図１および図６を参照して光源アセンブリのシート移動部に関して詳細に説明する。ここで、図６は図１の光源アセンブリをＶＩ−ＶＩ’線に沿って切断した断面図である。

本発明の第１実施形態による光源アセンブリに含まれるシート移動部７０は、第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂを光源ユニット８１に対して平行移動させ、移動ローラ７５ａ、７５ｂおよび移動ベルト７６を含む。

シート移動部７０は、第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂをお互いに異なる方向に同一な距離だけ平行に移動させて、第１波長変換パターン７２ａおよび第２波長変換パターン７２ｂのオーバーラップ領域の面積を調節することができるようにする。

シート移動部７０には、両端部に移動ローラ７５ａ、７５ｂが各々含まれ、二つの移動ローラ７５ａ、７５ｂは移動ベルトに連結される。具体的に、移動ローラ７５ａ、７５ｂは、第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂの両末端部に位置し、二つの移動ローラ７５ａ、７５ｂの間には移動ベルト７６が巻かれている。移動ベルト７６は各移動ローラ７５ａ、７５ｂに一定部分巻かれており、移動ローラ７５ａ、７５ｂの回転によって連動して移動する。移動ベルト７６の直線区間Ｔ１は横方向に平行に移動し、回転区間Ｔ２は回転移動する。

移動ベルト７６の直線区間Ｔ１には、第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂが取り付けられる。移動ベルト７６は柔軟な材質で形成されており、小さい直径を有する移動ローラ７５ａ、７５ｂによっても動けるようにすることができ、移動ベルト７６の直線区間Ｔ１には所定の強度を有するシートあるいはプレートで形成された第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂを取り付けることができる。このような移動ローラ７５ａ、７５ｂはコントローラ（図示せず）によって、非常に精密に制御される。

以上の説明は、光源が液晶パネルの直下部に位置する直下型液晶表示装置に使用される光源アセンブリに使用されるシート移動部について説明したが、これに限定されるものではなく液晶パネルの直下部に導光板を含み光源が導光板の側部に位置するエッジ型液晶表示装置にも使用されてもよい。

また、前述したシート移動部は複数の波長変換シートのオーバーラップ領域を調節するための一実施例に他ならないものであって、これに限定されるものではなく、波長変換シートを移動させて波長変換パターンのオーバーラップ領域を調節することができればいかなる手段を使用しても構わない。

以下、図７ａないし図７ｃを参照し、本発明の一実施形態による光源アセンブリに含まれる波長変換シートに形成された多様な形の波長変換パターンを説明する。ここで、図７ａないし図７ｃは本発明の様々な実施形態による光源アセンブリに含まれる波長変換層の平面図である。

先に図７ａおよび図７ｂを参照すれば、波長変換シート１７１、１７１’に形成される波長変換パターン１７２、１７２’は、円形あるいは四角形の点形状で形成されてもよい。円形あるいは四角形の点形状で形成される場合、波長変換パターン１７２、１７２’のサイズおよび密度の調節が容易であり、波長変換シート１７１、１７１’のなかの領域別に色温度の比率を調節することができる。すなわち、波長変換パターン１７２、１７２’が大型の光源アセンブリに含まれる場合、各領域別に様々な補正値が必要となるが、点形状の波長変換パターン１７２、１７２’はこのような補正値を容易に調節することができる。

点形状の波長変換パターンは円形あるいは四角形以外にも楕円、三角形など多様な形状で形成され、そのサイズおよび密度を異なるようにして多様な方式で配置されてもよい。

次に、図７ｃを参照すれば、波長変換シート２７１に形成される波長変換パターン２７２は格子型で形成される。２つの波長変換シート２７１が互いにオーバーラップして配置されて水平方向に移動する場合、波長変換シート２７１が移動する方向のパターンは常にオーバーラップされており、波長変換シート２７１が移動する方向に対して垂直方向のパターン同士のオーバーラップ領域は、波長変換シートの移動に応じて変化する。すなわち、波長変換パターン２７２を格子型で形成する場合、常にオーバーラップしているパターンの領域からは一定の色温度を有する光が放出され、オーバーラップ領域が変動するパターンの領域からは変動する色温度を有する光が放出される。このように、色温度変動領域によって、微細な色温度の調節が可能である。また、光源アセンブリの長時間の使用によって、劣化あるいは誤差が発生する場合にも変動誤差が大幅に減る。このとき、格子の横ライン及び縦ラインの厚さを互いに異なるように形成してもよく、各格子の間隔も異なるように形成してもよい。

以下、図８および図９を参照して、本発明の第２実施形態による光源アセンブリを詳細に説明する。ここで、図８は本発明の第２実施形態による光源アセンブリの部分斜視図であり、図９は図８の光源アセンブリをＩＸ−ＩＸ’線に沿って切断した断面図である。

本発明の第２実施形態による光源アセンブリ１０ａは、光源ユニット８１、回路基板８２、第１波長変換シート３７１ａ、第２波長変換シート３７１ｂ、および第３波長変換シート３７１ｃを含む。

本発明の第２実施形態による光源アセンブリは、光源ユニット８１から光を発生させて、この光を第１波長変換シート３７１ａ、第２波長変換シート３７１ｂおよび第３波長変換シート３７１ｃを順次に通過させて、白色光を出射する。

光源ユニット８１は、青色光より短い波長の光を発生させてもよく、特に紫外線光を発生してもよい。

第１波長変換シート３７１ａは光源ユニット８１の上部に位置し、光の波長を変更する第１波長変換パターン３７２ａと光をそのまま透過させる第１透過パターン３７３ａとを含む。このような第１波長変換シート３７１ａは光が透過する透明材質のシート（ｓｈｅｅｔ）あるいは平板（ｐｌａｔｅ）形状で形成されてもよい。第１波長変換パターン３７２ａは入射光を赤色光に転換する波長変換粒子を含んでいる。

第２波長変換シート３７１ｂは第１波長変換シーツ３７１ａの上部に位置し、光の波長を変更する第２波長変換パターン３７２ｂと光をそのまま透過させる第２透過パターン３７３ｂとを含む。第２波長変換パターン３７２ｂは入射光を緑色光に転換する波長変換粒子を含んでいる。

第３波長変換シート３７１ｃは第２波長変換シート３７１ｂの上部に位置し、光の波長を変更する第３波長変換パターン３７２ｃと光をそのまま透過させる第３透過パターン３７３ｃとを含む。第３波長変換パターン３７２ｃは入射光を青色光に転換する波長変換粒子を含んでいる。

第１波長変換シート３７１ａ、第２波長変換シート３７１ｂおよび第３波長変換シート３７１ｃのうち少なくとも一つを光源ユニット８１に対して平行に移動させると、第１波長変換パターン３７２ａ、第２波長変換パターン３７２ｂおよび第３波長変換パターン３７２ｃのオーバーラップ領域の面積が変わる。したがって、赤色光、緑色光および青色光の比率が調節されることによって、光源アセンブリからの出射光の色温度が変わる。

以下、図１０および図１１を参照して本発明の第３実施形態による光源アセンブリを詳細に説明する。ここで、図１０は本発明の第３実施形態による光源アセンブリの部分斜視図であり、図１１は図１０の光源アセンブリをＸＩ−ＸＩ’線に沿って切断した断面図である。

本発明の第３実施形態による光源アセンブリ１０ｂは、波長変換層１８２を含む光源ユニット８１、回路基板８２および波長変換シート４７１を含む。

光源ユニット８１は、発光チップＣおよび波長変換層１８２を含む。発光チップＣは青色光あるいは青色光より短い波長を有する光を発生させ、波長変換層１８２は青色光を緑色あるいは赤色に変換させる波長変換領域１８３ａと青色光をそのまま透過させる透過領域１８３ｂとを含む。このような波長変換層１８２は、光源ユニット８１の開口領域に形成され、一部の領域に形成される波長変換領域１８３ａと残りの領域に形成される透過領域１８３ｂとを含む。波長変換領域１８３ａは発光チップＣから発生した光を通過させながら光の波長を変換し、透過領域１８３ｂは発光チップＣから発生した光をそのまま透過させる。

波長変換層１８２を通過した光は、波長変換シート４７１の波長変換パターン４７２あるいは透過パターン４７３を通って出射される。

波長変換シート４７１あるいは光源ユニット８１は、相対的に平行移動してもよい。すなわち、波長変換シート４７１を光源ユニット８１上部で平行移動させてもよく、波長変換シート４７１下部の光源ユニット８１を平行移動させてもよい。このように波長変換シート４７１と光源ユニット８１とを相対的な平行移動させると、波長変換領域１８３ａと波長変換パターン４７１とのオーバーラップ領域を調節することによって出射される光の色温度が調節される。

以下、図１２および図１３を参照して本発明の第４実施形態による光源アセンブリを詳細に説明する。ここで、図１２は本発明の第４実施形態による光源アセンブリの部分斜視図であり、図１３は図１２の光源アセンブリをＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。

本発明の第４実施形態による光源アセンブリ１０ｃは、波長変換層２８２を含む光源ユニット８１、回路基板８２および波長変換シート４７１を含む。

光源ユニット８１は、発光チップＣおよび波長変換層２８２を含む。発光チップＣは紫外線のような青色光よりも短い波長を有する光を発生させ、波長変換層２８２は入射光を青色光に変換する第１波長変換領域２８３ａと緑色光に変換する第２波長変換領域２８３ｂとを含む。このような波長変換層２８２は、光源ユニット８１の開口領域のうち一部領域に形成される第１波長変換領域２８３ａと残りの領域に形成される第２波長変換領域２８３ｂとを含む。光源ユニット８１は第１波長変換領域２８３ａおよび第２波長変換領域２８３ｂを通して二つの光を放出する。具体的には、光源ユニット８１から放出された光は波長変換シート２８２の波長変換パターン２８３ａ、２８３ｂを通過する際に波長を変換されて、二つの異なる色相を有する光として出射される。これらの光と透過領域４７３を通過した光とを混合して白色光を生成する。

ここで、第１波長変換領域２８３ａ、第２波長変換領域２８３ｂおよび波長変換パターン４７２は赤色、緑色および青色のうち何れか一つの色に光を変換してもよい。

以下、図１４を参照して本発明の一実施形態による液晶表示装置を詳細に説明する。ここで、図１４は本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。

図１４を参照すれば、本発明の一実施形態による液晶表示装置１は液晶パネルアセンブリ３０、上部収納容器２０およびバックライトアセンブリ５を含む。

液晶パネルアセンブリ３０は、薄膜トランジスタ表示板３２、共通電極表示板３３および二つの表示板の間に介在した液晶層（図示せず）を含む液晶パネル３１、ゲートテープキャリアパッケージ３５、データテープキャリアパッケージ３４および統合印刷回路基板３６を含む。

液晶パネル３１は、ゲートライン（図示せず）およびデータライン（図示せず）と薄膜トランジスタアレイ、画素電極などを含む薄膜トランジスタ表示板３２と、ブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）、共通電極などを含み薄膜トランジスタ表示板３２に対向するように配置された共通電極表示板３３とを含む。このような液晶パネル３１は映像情報を表示する。

そして、ゲートテープキャリアパッケージ３５は、薄膜トランジスタ表示板３２に形成された各ゲートライン（図示せず）に接続されて、データテープキャリアパッケージ３４は薄膜トランジスタ表示板３２に形成された各データライン（図示せず）に接続される。ここで、ゲートテープキャリアパッケージ３５およびデータテープキャリアパッケージ３４はタブテープ（ＴＡＢ ｔａｐｅ）を含み、半導体チップとベースフィルム上に形成された配線パターンとがタブ（ＴＡＢ、Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）技術によって接合される。

印刷回路基板３６には、ゲートテープキャリアパッケージ３５にゲート駆動信号を入力し、データテープキャリアパッケージ３４にデータ駆動信号を入力する様々な駆動部品が実装される。

上部収納容器２０は液晶表示装置１の外観を形成し、内部に液晶パネルアセンブリ３０が収納される空間が形成されている。このような上部収納容器２０の中央部には、液晶パネル３１を外部に露出させる開放窓が形成されている。

上部収納容器２０は、中間フレーム４０を間に置いて下部収納容器９０と結合される。

バックライトアセンブリ５は、中間フレーム４０、光学シート５０、拡散板６０、光源アセンブリ１０および下部収納容器９０を含む。

中間フレーム４０は、内部に光学シート５０、拡散板６０および光源アセンブリ１０を収納して、下部収納容器９０に固定される。このような中間フレーム４０は、長方形形状の概観を形成する側壁を含み、中央部には拡散板６０および光学シート５０を通過した光が透過できるように開放窓を有する。

光学シート５０は、拡散板６０から伝達される光を拡散して集光する役割をするものであって、拡散板６０の上部に配置されて中間フレーム４０内部に収納される。このような光学シート５０は、第１プリズムシート、第２プリズムシート、保護シートなどを含む。

第１および第２プリズムシートは、拡散板６０を通過した光を屈折させて低い角度で入射する光を液晶表示装置の正面に集中させて有効視野角範囲で液晶表示装置の明るさを向上させる役割をする。

第１および第２プリズムシートの上に形成される保護シートはプリズムシートの表面を保護する役割をするだけでなく、光の分布を均一にするために光を拡散させる役割をする。このような光学シート５０の構成は上述の例に限定されず、液晶表示装置１の仕様によって多様に変更されてもよい。

拡散板６０は、光源から出た光を各方向に拡散させる役割をするものであって、点光源である光源ユニット８１の形状によって生じる明るく現れる輝点が液晶表示装置１の前面から見えないようにする。

光源アセンブリ１０は、拡散板６０に光を供給する発光装置であり、光源ユニット８１、回路基板８２、第１波長変換シート７１ａ、第２波長変換シート７１ｂおよびシート移動部７０を含む。光源ユニット８１は回路基板８２に実装されて駆動電圧の印加を受けて、青色光または紫外線ＵＶを放出する。光源ユニット８１から放出される光は第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂを通過して、これにより白色光を拡散板６０に供給される。このとき、シート移動部７０は第１波長変換シート７１ａおよび第２波長変換シート７１ｂのそれぞれの変換パターンのオーバーラップ領域の面積を調節することにより、液晶パネル３１に供給される光の色温度を調節する。光源アセンブリ１０についての具体的な構造および動作に関しては前述のとおりであり、ここでは省略する。

回路基板８２には、光源ユニット８１から放出される光を反射する反射物質が塗布されてもよい。

以上説明した液晶表示装置は、光源ユニットが液晶パネルの直下部に位置した直下型液晶表示装置を例にあげて説明したが、液晶パネル下部に導光板をさらに含み光源アセンブリを導光板の側部に配置して、光が導光板を通じて液晶パネルに供給されるエッジ型液晶表示装置に対しても適用されてもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施され得るということを理解できるであろう。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないものとして理解しなければならない。

本発明の波長変換部材、これを含む光源アセンブリおよび液晶表示装置は高鮮明、高輝度の特性が要求される各種光源や各種表示装置に広く使用され得るものあろう。前記言及した波長変換部材、これを含む光源アセンブリおよび液晶表示装置は例示的なものに他ならず、多様な応用分野で活用され得るものであろう。

本発明の第１実施形態による光源アセンブリの斜視図である。 図１の光源アセンブリの部分斜視図である。 図２の光源アセンブリをＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。 図１の光源アセンブリの動作過程を説明するための概略図である。 図１の光源アセンブリの動作過程を説明するための概略図である。 図１の光源アセンブリをＶＩ−ＶＩ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の他の実施形態による光源アセンブリに含まれる波長変換層の平面図である。 本発明の他の実施形態による光源アセンブリに含まれる波長変換層の平面図である。 本発明の他の実施形態による光源アセンブリに含まれる波長変換層の平面図である。 本発明の第２実施形態による光源アセンブリの部分斜視図である。 図８の光源アセンブリをＩＸ−ＩＸ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第３実施形態による光源アセンブリの部分斜視図である。 図１０の光源アセンブリをＸＩ−ＸＩ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の第４実施形態による光源アセンブリの部分斜視図である。 図１２の光源アセンブリをＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
５ バックライトアセンブリ
１０ 光源アセンブリ
２０ 上部収納容器
３０ 液晶パネルアセンブリ
３１ 液晶パネル
４０ 中間フレーム
５０ 光学シート
６０ 拡散板
７０ シート移動部
７１ａ 第１波長変換シート
７１ｂ 第２波長変換シート
７２ａ 第１波長変換パターン
７２ｂ 第２波長変換パターン
７３ａ 第１透過パターン
７３ｂ 第２透過パターン
７５ 移動ローラ
７６ 移動ベルト
８１ 光源ユニット
８２ 回路基板
１７１、１７１’、２７１ 波長変換シート
１７２、１７２’、２７２ 波長変換パターン

Claims (25)

1. 光を発生する発光チップと、
   前記光の波長を特定の波長に変換する波長変換粒子を含む波長変換部材と、
   を含み、
   前記特定の波長は、前記波長変換粒子のサイズに応じて決定されることを特徴とする光源アセンブリ。
2. 前記波長変換部材は、前記波長変換粒子を含む波長変換パターンを含み、複数個形成されてそれぞれ重なるように配置され、前記波長変換パターン間のオーバーラップ領域を調節することにより前記光の色を調節することを特徴とする請求項１に記載の光源アセンブリ。
3. 前記波長変換部材は、前記光を緑色に変換する緑色波長変換部材と前記光を赤色に変換する赤色波長変換部材とを含み、
   前記発光チップは、青色光を放出することを特徴とする請求項２に記載の光源アセンブリ。
4. 前記波長変換部材は、前記光を青色に変換する青色波長変換部材と前記光を緑色に変換する緑色波長変換部材と前記光を赤色に変換する赤色波長変換部材とを含み、
   前記発光チップは、青色光より短い波長の光を放出することを特徴とする請求項２に記載の光源アセンブリ。
5. 前記波長変換粒子は、直径が１〜１０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の光源アセンブリ。
6. 前記発光チップが実装される回路基板をさらに含み、
   前記波長変換部材のうち少なくとも一つは、前記回路基板に平行に移動することを特徴とする請求項２に記載の光源アセンブリ。
7. 前記発光チップが実装される回路基板をさらに含み、
   前記回路基板は、前記波長変換部材に平行に移動することを特徴とする請求項１に記載の光源アセンブリ。
8. 前記波長変換パターン間のオーバーラップ領域を調節する部材移動部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の光源アセンブリ。
9. 前記部材移動部は、前記波長変換部材あるいは前記発光チップを互いに平行に移動させることを特徴とする請求項８に記載の光源アセンブリ。
10. 前記部材移動部は、少なくとも一側部に移動ローラを含み、前記移動ローラの回転によって前記波長変換部材を平行移動させることを特徴とする請求項８に記載の光源アセンブリ。
11. 前記波長変換パターンは、前記波長変換部材にストライプ形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の光源アセンブリ。
12. 前記波長変換パターンは、前記波長変換部材に格子状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の光源アセンブリ。
13. 前記波長変換パターンは、前記波長変換部材に円あるいは四角形の点形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の光源アセンブリ。
14. 前記波長変換部材は、波長変換シート状および波長変換プレート状のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の光源アセンブリ。
15. 光を発生する発光チップおよび前記発光チップ上部に形成されて前記光の色を変換する波長変換層を含む光源ユニットと、
    前記光源ユニットから発生する光の波長を特定波長に変換する波長変換パターンを含む波長変換部材と、
    を含み、
    前記波長変換層と前記波長変換パターンとのオーバーラップ領域を調節することにより前記光の色を調節することを特徴とする光源アセンブリ。
16. 前記光源ユニットは前記発光チップが固定されて上部に開口部が形成された収納フォームをさらに含み、前記波長変換層は前記開口部の少なくとも一部に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の光源アセンブリ。
17. 前記波長変換層は、一つ以上の領域に分割されて各領域別に互いに異なる色の光を放出することを特徴とする請求項１５に記載の光源アセンブリ。
18. 前記波長変換層は、前記光の波長を特定の波長に変換する波長変換粒子を含み、前記特定の波長は前記波長変換粒子のサイズに応じて決定されることを特徴とする請求項１５に記載の光源アセンブリ。
19. 前記波長変換パターンは、前記光の波長を特定の波長に変換する波長変換粒子を含み、前記特定の波長は前記波長変換粒子のサイズに応じて決定されることを特徴とする請求項１５に記載の光源アセンブリ。
20. 映像を表示する液晶パネルと、
    光を発生する発光チップ、および前記光の波長を特定の波長に変換する波長変換パターンを含む複数の波長変換部材を含み、
    前記複数の波長変換部材は互いに重なるように配置され、前記波長変換パターン間のオーバーラップ領域を調節することにより前記光の色を調節して前記液晶パネルに光を提供する光源アセンブリと、
    を含む液晶表示装置。
21. 前記液晶表示装置は、前記液晶パネル下部に導光板をさらに含み、前記光源アセンブリは前記導光板の側部に配置されることを特徴とする請求項２０に記載の液晶表示装置。
22. 前記波長変換部材のうち少なくとも一つをお互いに対して平行に移動する移動部をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の液晶表示装置。
23. 光の波長を特定の波長に変換する波長変換粒子を含み、
    前記特定の波長は前記波長変換粒子のサイズに応じて決定されることを特徴とする波長変換部材。
24. 前記波長変換部材は、前記波長変換粒子を含む波長変換パターンを含み、複数個形成されてそれぞれ重なるように配置され、前記波長変換パターン間のオーバーラップ領域を調節することにより前記光の色を調節することを特徴とする請求項２３に記載の波長変換部材。
25. 前記波長変換粒子は直径が１〜１０ｎｍであることを特徴とする請求項２３に記載の波長変換部材。

Images