JP6957708B2 - バックライトユニット及びこれを含む表示装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施例は、バックライトユニット及びこれを含む表示装置に関する。
情報化社会が発展するにつれて、映像を表示するための表示装置への要求が様々な形態で増加している。表示装置としては、液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)、有機発光表示装置(OLED:Organic Light Emitting Display)、及び量子ドット発光表示装置(QLED:Quantum dot Light Emitting Display)など、様々な表示装置が活用されている。
平板表示装置のうち、液晶表示装置では、バックライトユニットの光源として、発光ダイオード(Light Emitting Diode)、CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)、HCLF(Hot Cathode Fluorescent Lamp)などが用いられる。最近では、光効率に優れ、色再現率の高い発光ダイオードが、バックライトユニットの光源として広く使用されている。
バックライトユニットは、光源の配置及び光の伝達形態に応じて、エッジ型(Edge−Type)又は直下型(Direct−Type)などに分けられる。そのうち、直下型バックライトユニットは、LEDなどの光源が表示装置の背面に配置されることができる。
本発明の実施例は、製造コストを削減できるバックライトユニット及びこれを含む表示装置を提供するものである。
また、本発明の実施例は、画質を向上できるバックライトユニット及びこれを含む表示装置を提供するものである。
一態様において、本発明の実施例は、基板上に配置される複数の発光素子と、複数の発光素子上に配置される光源保護層とを含み、発光素子間で、基板の上面と光源保護層の下面との間に、エアーギャップが配置される発光部と、複数の発光素子と対応する位置に配置される複数の光変換パターンを備える光変換シートと、光変換シートの上部に配置される蛍光体フィルムとを含むバックライトユニットを提供することができる。
他の一態様において、本発明の実施例は、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルの下部に配置され、光をディスプレイパネルに照射するバックライトユニットとを含み、バックライトユニットは、基板上に配置される複数の発光素子と、複数の発光素子上に配置される光源保護層とを含み、発光素子間で、基板の上面と光源保護層の下面との間に、エアーギャップが配置される発光部と、複数の発光素子と対応する位置に配置される複数の光変換パターンを備える光変換シートと、光変換シートの上部に配置される蛍光体フィルムとを含む、表示装置を提供できる。
本発明の実施例によれば、製造コストを削減できるバックライトユニット及びこれを含む表示装置を提供できる。
また、本発明の実施例によれば、画質を向上できるバックライトユニット及びこれを含む表示装置を提供することができる。
以下、本発明の一部実施例を、例示的な図面を参照して詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付け加えるにおいて、同様の構成要素は、たとえ他の図面上に表示されても、可能な限り同一の符号を有し得る。また、本発明を説明するにおいて、係る公知の構成又は機能についての具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にすることがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。本明細書上で言及した「含む」、「有する」、「行われる」などが使用される場合、「〜のみ」が使用されない以上、他の部分が追加され得る。構成要素を単数として表現した場合に、特に明示的な記載事項がない限り、複数が含まれる場合を含む。
なお、本発明の構成要素を説明するにおいて、第1、第2、A、B、(a)、(b)などの用語が使用できる。これらの用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであるだけで、その用語によって当該構成要素の本質、順番、順序又は個数などが限定されない。
構成要素の位置関係についての説明において、二つ以上の構成要素が、「連結」、「結合」又は「接続」など、されると記載されている場合、二つ以上の構成要素が、直接「連結」、「結合」又は「接続」されることができるが、二つ以上の構成要素と他の構成要素が、さらに「介在」され、「連結」、「結合」又は「接続」されることもあると理解されるべきである。ここで、他の構成要素は、互いに「連結」、「結合」、又は「接続」される二つ以上の構成要素のうち一つ以上に含まれてもよい。
構成要素や、動作方法や制作方法などに関する時間的流れの関係についての説明において、例えば、「〜後に」、「〜に続いて」、「〜次に」、「〜前に」などで時間的先後関係又は流れ的前後関係が説明される場合、「すぐに」又は「直接」が使用されていない以上、連続的ではない場合も含み得る。
一方、構成要素についての数値又はその対応情報(例えば、レベルなど)が言及されている場合、別途の明示的記載がなくても、数値又はその対応情報は、各種要因(例えば、工程上の要因、内部又は外部の衝撃、ノイズなど)により発生できる誤差の範囲を含むと解釈され得る。
図1は、本発明の実施例による表示装置を示す構造図である。
図1を参照すると、本発明の実施形態による表示装置10は、アクティブ領域(A/A)と、ノン−アクティブ領域(N/A)とを含むディスプレイパネル100と、ディスプレイパネル100を駆動するためのゲート駆動回路120、データ駆動回路130及びコントローラ140などを含むことができる。
ディスプレイパネル100には、多数のゲートラインGLと、多数のデータライDLとが配置され、ゲートラインGLとデータラインDLとが交差する領域に、サブピクセルSPが配置され得る。また、ディスプレイパネル100は、液晶パネルであり得る。液晶パネルは、画素電極、共通電極、及び、画素電極と共通電極との間に配置される液晶層を含んでもよく、液晶層は、画素電極と共通電極とに印加される電圧に応じて、分子配列が変形されることによって、光を遮断又は透過させ、映像を表示することができる。
ゲート駆動回路120は、コントローラ140により制御され、ディスプレイパネル100に配置された多数のゲートラインGLに、スキャン信号を順次に出力することにより、多数のサブピクセルSPの駆動タイミングを制御することができる。ゲート駆動回路120は、一つ以上のゲートドライバ集積回路(GDIC、Gate Driver Integrated Circuit)を含んでもよく、駆動方式に応じて、ディスプレイパネル100の一側のみに位置してもよく、両側に位置してもよい。
各ゲートドライバ集積回路GDICは、テープオトメテッドボンディング(TAB:Tape Automated Bonding)方式又はチップオンガラス(COG:Chip On Glass)方式で、ディスプレイパネル100のボンディングパッドに連結されてもよく、GIP(Gate In Panel)タイプで実現され、ディスプレイパネル100に直接配置されてもよく、場合によって、ディスプレイパネル100に集積化され配置されてもよい。また、各ゲートドライバ集積回路GDICは、ディスプレイパネル100と連結されたフィルム上に実装されるチップオンフィルム(COF:Chip On Film)方式で実現されてもよい。
データ駆動回路130は、コントローラ140から映像データを受信し、映像データをアナログ形態のデータ電圧に変換することができる。データ駆動回路130は、ゲートラインGLを介して、スキャン信号が印加されるタイミングに合わせて、データ電圧を各々のデータラインDLに出力することで、各々のサブピクセルSPが、映像データに応じた明るさを表現することができる。
データ駆動回路130は、一つ以上のソースドライバ集積回路(SDIC、Source Driver Integrated Circuit)を含んでもよい。各ソースドライバ集積回路SDICは、シフトレジスタ、ラッチ回路、デジタルアナログ変換回路、出力バッファを含んでもよい。しかし、これに限定されることではない。
各ソースドライバ集積回路SDICは、テープオトメテッドボンディング(TAB)方式又はチップオンガラス(COG)方式で、ディスプレイパネル100のボンディングパッドに連結されても、ディスプレイパネル100に直接配置されてもよく、場合によって、ディスプレイパネル100に集積化され配置されてもよい。また、各ソースドライバ集積回路SDICは、チップオンフィルム(COF)方式で実現でき、この場合、各ソースドライバ集積回路SDICは、ディスプレイパネル100に連結されたフィルム上に実装され、フィルム上の配線を介して、電気的にディスプレイパネル100と連結され得る。
コントローラ140は、ゲート駆動回路120とデータ駆動回路130とに各種制御信号を供給し、ゲート駆動回路120とデータ駆動回路130の動作を制御できる。コントローラ140を、印刷回路基板、可撓性印刷回路などの上に実装し、印刷回路基板、可撓性印刷回路などを介して、電気的にゲート駆動回路120及びデータ駆動回路130と連結できる。コントローラ140は、各フレームで実現するタイミングに応じて、ゲート駆動回路120がスキャン信号を出力するようにし、外部から受信した映像データを、データ駆動回路130で使用されるデータ信号形式に合わせて変換し、変換された映像データを、データ駆動回路130に出力できる。コントローラ140は、映像データと共に、垂直同期信号(VSYNC)、水平同期信号(HSYNC)、入力データイネーブル信号(DE、Data Enable)、クロック信号(CLK)などを含む各種タイミング信号を、外部(例えば、ホストシステム)から受信できる。
コントローラ140は、外部から受信した各種タイミング信号を用いて、各種制御信号を生成し、ゲート駆動回路120及びデータ駆動回路130に出力できる。例えば、コントローラ140は、ゲート駆動回路120を制御するために、ゲートスタートパルス(GSP、Gate Start Pulse)、ゲートシフトクロック(GSC、Gate Shift Clock)、ゲート出力イネーブル信号(GOE、Gate Output Enable)などを含む各種ゲート制御信号(GCS)を出力することができる。ここで、ゲートスタートパルス(GSP)は、ゲート駆動回路120を構成する一つ以上のゲートドライバ集積回路GDICの動作スタートタイミングを制御することができる。
ゲートシフトクロック(GSC)は、一つ以上のゲートドライバ集積回路GDICに共通に入力されるクロック信号であって、スキャン信号のシフトタイミングを制御することができる。ゲート出力イネーブル信号(GOE)は、一つ以上のゲートドライバ集積回路GDICのタイミング情報を指定することができる。
また、コントローラ140は、データ駆動回路130を制御するために、ソーススタートパルス(SSP、Source Start Pulse)、ソースサンプリングクロック(SSC、Source Sampling Clock)、ソース出力イネーブル信号(SOE、Source Output Enable)などを含む各種データ制御信号(DCS)を出力できる。ここで、ソーススタートパルス(SSP)は、データ駆動回路130を構成する一つ以上のソースドライバ集積回路SDICのデータサンプリングスタートタイミングを制御できる。ソースサンプリングクロック(SSC)は、ソースドライバ集積回路SDICの各々において、データのサンプリングタイミングを制御するクロック信号であり得る。ソース出力イネーブル信号(SOE)は、データ駆動回路130の出力タイミングを制御ができる。
このようなディスプレイ表示装置10は、ディスプレイパネル100、ゲート駆動回路120、データ駆動回路130などに各種電圧又は電流を供給するか、又は供給する各種電圧又は電流を制御する電源管理集積回路をさらに含んでもよい。
図2は、本発明の実施例による表示装置を示した断面図である。
図2を参照すると、本発明の実施例による表示装置10は、ディスプレイパネル100と、ディスプレイパネル100の下部に配置され、ディスプレイパネル100に光を供給するバックライトユニット200とを含み得る。
バックライトユニット200とディスプレイパネル100との間には、様々な構造物が配置されてもよく、一例として、ガイドパネル400とフォームパッド500などにより、バックライトユニット200上に、ディスプレイパネル100が配置されてもよいが、これに限定されることではない。
バックライトユニット200は、バックライトユニット200を構成する光学素子などを受納するカバーボタム300を含んでもよい。
カバーボタム300上には、基板210が配置され、基板210上に複数の発光素子211が配置され得る。発光素子211は、一例として、発光ダイオード(LED)であってもよく、小型のミニ発光ダイオード(Mini LED)や超小型のマイクロ発光ダイオード(μLED)であってもよい。そして、発光素子211は、フリップチップ構造であり得る。フリップチップ構造の発光素子211は、基板210上に、チップ形態の発光素子211が実装される形で配置できることで、バックライトユニット200の厚さを減少することができ、かつ照射角が広く、光効率が高い光源を提供することができる。
発光素子211は、白色の波長域の光を発散することができ、場合によって、特定の波長域(例えば、青色の波長域)の光を発散することもできる。基板210は、印刷回路基板であり得る。
そして、複数の発光素子211が配置されている基板210上に、光源保護層215が配置され得る。光源保護層215は、透明部材を含んでもよい。また、光源保護層215は、PET(Polyethylene terephthalate)を含んでもよい。光源保護層215は、複数の発光素子211を保護でき、発光素子211から出射された光を拡散する機能を提供できる。
光源保護層215上には、光変換シート216が配置され得る。光変換シート216は、発光素子211から照射される光を、散乱、反射又は回折することができる。さらに、光変換シート216は、発光素子211から照射される光の一部を透過することができる。光変換シート216は、光の一部を透過できる光制御シートであり得る。光変換シート216は、バックライトユニット200にホットスポットが発生することを防ぐことができる。光変換シート216は、複数の光変換パターン216pを含み、複数の光変換パターン216pは、各々複数の発光素子211と重なるように配置されてもよい。
光変換パターン216pは、発光素子211から出射された光の出射方向を調節できる。例えば、光変換パターン216pは、発光素子211から出射される光の一部を、散乱、反射又は回折することができる。さらに、光変換パターン216pは、発光素子211から出射される光の一部を透過することができる。光変換パターン216pは、光の一部を透過できる光制御パターンであり得る。光変換シート216により、発光素子211から出射される光が、散乱、反射、回折又は透過されることにより、光変換シート216は、バックライトユニット200の輝度を均一にできる。
光変換パターン216pが、発光素子211と重なるように配置されることにより、発光素子211から出射された光の強度が最も強い領域に、光変換パターン216pが配置され得る。これにより、発光素子211の配置された領域(光量が大きい領域)と、発光素子211間の領域(光量が小さい領域)との間の輝度の偏差を減少することができる。光変換パターン216p間には、エアーギャップが形成されていてもよい。
光変換シート216は、光変換物質を含んでもよい。また、光変換シート216の光変換パターン216pは、光変換物質を含んでもよい。光変換物質は、二酸化チタン(TiO2)を含み得る。また、光変換物質は、白色であり得る。しかし、これに限定されない。
なお、光変換シート216により輝度の偏差が減少することによって、バックライトユニット200において、発光素子211の周辺領域に、画面の特性が均一ではなく、まだらになった状態のようなムラ(mura)の発生を抑制することができる。これにより、バックライトユニット200から照射される光の輝度を均一にできる。
光変換シート216上には、蛍光体フィルム217が配置され得る。蛍光体フィルム217は、蛍光体を含み、蛍光体フィルム217に照射された光により、光を発散することができる。蛍光体から発散された光により、蛍光体フィルム217に入射された光が、青色光であると、蛍光体フィルム217を通過した光は、白色光に変換できる。
光変換パターン216pは、光源保護層215と隣接して配置されていると示されているが、これに限定されず、光変換パターン216pは、蛍光体フィルム217と隣接して配置されてもよい。
また、基板210上には、反射膜がコートされていてもよい。反射膜は、白色顔料を含み得る。しかし、これに限定されない。反射膜により、基板210は光を反射させ、バックライトユニット200の光効率が、より高まることができる。また、基板210上には、リフレクター212が配置されてもよい。
リフレクター212は、光源保護層215から拡散された光を反射させ、蛍光体フィルム217の方向に照射されるようにすることにより、バックライトユニット200の輝度を均一にすることができる。
なお、光源保護層215と光変換シート216との間には、接着フィルム219が配置されてもよい。接着フィルム219は、OCA(Optical Clear Adhesive)フィルムであり得る。接着フィルム219は、光変換シート216が、光源保護層215上に固定されるようにすることができる。
図3は、本発明の実施例によるバックライトユニットにおける光の進行経路を示す図である。
図3を参照すると、発光素子211から放出された光のうち一部の光は、光変換シート216の光変換パターン216pを通過し、光変換シート216の上部に配置されている蛍光体フィルム217を通過することができる。また、蛍光体フィルム217を通った光は、光学シート218を通過して、ディスプレイパネル100に均一に照射され得る。
発光素子211から放出された光のうち他の一部の光は、光変換パターン216pで反射又は散乱されて、リフレクター212に進み、リフレクター212で反射されて、蛍光体フィルム217を通過するようになる。発光素子211から垂直に蛍光体フィルム217に照射される光の強度は、相対的に弱くなり、発光素子211と発光素子211との間の領域に照射される光の強度が、相対的に強くなって、バックライトユニット200の輝度を均一にできる。
しかし、バックライトユニット200に含まれる発光素子211の数を減らし、又はディスプレイ装置100で映像を表示する部分の面積が増加すると、発光素子211間の間隔が離れるようになる。発光素子211間の間隔が離れると、リフレクター212の長さが、長くなり得る。
蛍光体フィルム217の発光面は、第1領域A1と第2領域A2とに区分できる。第1領域A1は、相対的に第2領域A2より、発光素子211から遠い位置に配置され得る。また、第1領域A1は、発光素子211間に配置されているリフレクター212の中央部分に対応することができる。
そして、発光素子211間の間隔が長いと、リフレクター212かによって光が反射されても、蛍光体フィルム217の第1領域A1では、照射される光の強度が弱くなって、バックライトユニット200の輝度が、不均一になるという問題が生じる。これにより、基板210上に配置される発光素子211の数を減らすことができないという問題が発生し得る。
即ち、リフレクター212に入射される光は、ほとんど第2領域A2から蛍光体フィルム217の方向に反射するため、第1領域A1に対応する蛍光体フィルム217に入射される光が、非常に弱いか、またはなくなることがある。したがって、輝度が不均一になるという問題が発生できる。
図4は、本発明の実施例に係るバックライトユニットにおける光の進行経路を示す図である。
図4を参照すると、発光素子211から放出された光のうちの一部は、光変換シート216の光変換パターン216pを通過し、光変換シート216の上部に配置されている蛍光体フィルム217を通過できる。また、発光素子211から放出された光のうち他の一部の光は、光変換パターン216pで反射又は散乱でき、リフレクター212で反射された後、蛍光体フィルム217を通過できる。
これにより、発光素子211から垂直に蛍光体フィルム217に照射される光の強度は、相対的に弱くなり、発光素子211と発光素子211との間の領域に照射される光の強度は、蛍光体フィルム217に垂直に照射される光に比べて、相対的に強くなることで、バックライトユニット200の輝度が、均一になることができる。
本発明の実施例では、リフレクター212の上面と光源保護層215との間に、エアーギャップ(gap)が配置され得る。エアーギャップ(gap)により、リフレクター212に照射された光が反射され、再び蛍光体フィルム217の方向に進行するようになるが、光源保護層215と光変換シート216との境界で、光が全反射可能となる。また、光変換シート216は、光変換パターン216pにより、光変換パターン216pが配置されていない部分を光源保護層215と離隔でき、離隔された部分にエアーギャップを形成できる。したがって、光源保護層215と光変換シート216との境界は、光源保護層215とエアーギャップ間の境界であり得る。また、全反射により、光が第1方向F1に進行する距離がより増え得る。
発光素子211から照射された光の第1方向F1に進行する距離が増えると、蛍光体フィルム217の第1領域A1に、光を照射できるので、バックライトユニット200の輝度が不均一になる問題を解決することができる。したがって、発光素子211間の間隔が長くなっても、輝度が不均一になるのを防止できるので、基板210上に配置される発光素子211の数を減少することができ、表示装置10の製造コストを削減できる。
図5a〜図5cは、本発明の実施例によるバックライトユニットにおいて、エアーギャップを形成する方法を示す図である。
図5aに示されたように、基板210上には、発光素子211とリフレクター212とが配置され得る。リフレクター212は、図12に示されているように、複数のホール(hole)を含んでもよく、各々のホール(hole)内に発光素子211が配置されるように、リフレクター212を基板210上に配置できる。
そして、図5bに示されたように、第1レジン層215rlが、ホール(hole)内に配置されてもよい。第1レジン層215rlの上面は、リフレクター212の上面より高い位置にあってもよい。したがって、第1レジン層215rlは、リフレクター212から突出され得る。そして、第1レジン層215rlは、透明なレジンを含んでもよい。
そして、図5cに示されたように、透明部材215pが配置され得る。透明部材(又は透明フィルム)215pは、プラスチックフィルムであり得る。第1レジン層215rlと透明部材215pとは、光源保護層215となり得る。また、透明部材215pは、PET(polyethylene terephthalate)であり得る。しかし、これに限定されることではない。ここで、第1レジン層215rlと透明部材215pとの間に境界があるものと示されているが、これに限定されず、第1レジン層215rlと透明部材215pとは、透明な材質であるため、視覚的に境界は表示されないことがある。また、第1レジン層215rlと透明部材215pとは、同一の密度を有してもよい。
第1レジン層215rlが、リフレクター212の上面より突出されて、第1レジン層215rlの上面が、リフレクター212の上面より高い位置にあるため、第1レジン層215rlは、透明部材215pを支持することができる。
したがって、第1レジン層215rlは、発光素子211と重なる部分で、透明部材215pと密着することができる。
第1レジン層215rlと透明部材215pとは、光源保護層215に含まれ得る。
一方、リフレクター212の上面と、透明部材215pの下面との間に、所定の間隔が形成され得る。そして、所定の間隔が、エアーギャップ(gap)となり得る。したがって、エアーギャップは、リフレクター212の上面と、透明部材215pの下面との間に配置され得る。光源保護層215が、第1レジン層215rlと透明部材215pを含んでおり、エアーギャップ(gap)は、リフレクター212の上面と、光源保護層215の下面との間に配置され得る。そして、第1レジン層215rlにより、光源保護層215を発光素子211に付着できる。
図6aは、本発明の実施例によるバックライトユニットを示す断面図である。図6bは、図6aに示されたバックライトユニットの一部を拡大して示した図である。
図6a及び図6bを参照すると、エアーギャップ(gap)が、蛍光体フィルム217の第1領域A1と第2領域A2のうち、第1領域A1に対応するリフレクター212の上部には配置されないようにできる。これにより、発光素子211間に配置されているリフレクター212の中央部分から全反射が発生せず、リフレクター212により、光がディスプレイパネル100の方向(又は蛍光体フィルム217の方向)に反射され得る。
全反射が発生すると、光が蛍光体フィルム217に照射されないという問題が生じ得るが、リフレクター212の中央部分で全反射が発生しないと、蛍光体フィルム217の第1領域A1に、光を照射でき、輝度の不均一の問題を解消することができる。リフレクター212の中央部分(X)に、第2レジン層215r2を形成し、第2レジン層215r2上に、透明部材215pを配置できる。第2レジン層215r2は、透明部材215pと接触して、透明部材215pを支持することができる。したがって、リフレクター212上で、第2レジン層215r2の配置されている領域は、第2レジン層215r2と透明部材215pとが接触しているので、エアーギャップ(gap)が形成されない。
しかし、第2レジン層215r2が、透明部材215pを支持していることで、リフレクター212上で、第2レジン層215r2の配置されている領域は、エアーギャップ(gap)を形成しないようにできる。第2レジン層215r2と透明部材215pとの間に、境界があるものと示されているが、これに限定されず、第2レジン層215r2と透明部材215pとは、透明な材質を含んでいるので、第2レジン層215r2と透明部材215pとの間の境界は、視覚的に表示されないことがある。また、第2レジン層215r2と、透明部材215pとは、同一の密度を有してもよい。
図7及び図8は、本発明の実施例によるバックライトユニットを示す断面図である。図9は、バックライトユニットに含まれた透明フィルムに配置されているパターンの形態を示す断面図である。
図7に示されているように、透明部材215pの上面には、凸凹を含むパターンを形成することで、蛍光体フィルム217の第1領域A1と対応する位置で、全反射が発生しないようにすることができる。また、図8に示されているように、光源保護層の下面に、凸凹を含むパターンを形成することで、蛍光体フィルム217の第1領域A1と対応する位置で、全反射が発生しないようにできる。
図9の(a)〜(d)に示されているように、透明部材215pの上面又は下面に配置されているパターンは、透明部材215pに陰刻又は陽刻の形態で形成されることができ、パターンの形状は、半円形、三角形の形状であり得る。しかし、これに限定されない。また、図9の(e)に示されているように、透明部材215p上に、ビーズ層215fがプリントされてもよい。ビーズ層215fは、複数のビーズを含み得る。ビーズ層215fに含まれているビーズは、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリブチルメタクリレート(PBMA)、ポリスチレン及びシリコンからなる群より選ばれた少なくともいずれか一つを含んでもよい。複数のビーズは、屈折率が異なる第1ビーズと第2ビーズとを含み得る。第1ビーズと第2ビーズの屈折率は、1.45〜1.55であり得る。また、ビーズの平均直径は、1〜15μmの範囲であり得る。ビーズの形状は、円形であっても、楕円形であってもよい。しかし、ビーズのサイズと形状は、これに限定されることではない。
ビーズ層215fは、透明部材215p上に配置され、レジンのような接着性を有する物質が、ビーズ層215fの下部に配置されることによって、ビーズ層215fを、透明部材215p上に固定することができる。ビーズ層215fは、下部に配置された透明部材215pを通過した光を、拡散する機能を果たすことで、透明部材215p上で、全反射の発生を防ぐことができる。
なお、透明部材215p上には、二酸化チタン(TiO2)が、円形、楕円形を含む形状でプリントされ得る。二酸化チタン(TiO2)により、透明部材215p上で、全反射の発生を防ぐことができる。
図10は、パターンが形成された光源保護層の一部を示す平面図である。
図10を参照すると、光源保護層215は、透明であり得るので、光源保護層215の下部に配置される発光素子211a〜211dがある。4個の発光素子211a〜211dは、光源保護層215の下部で一定の距離で配置され得る。
パターンは、第1パターン215p1と、第2パターン215p2とを含むことができ、第1パターン215p1は、第1発光素子211aと第2発光素子211bとの間、第3発光素子211cと第4発光素子211dとの間、第1発光素子211aと第3発光素子211cとの間、第2発光素子211bと第4発光素子211dとの間に配置され得る。また、第1パターン215p1は、第1発光素子211aと第4発光素子211dとの間に配置されてもよい。なお、第2パターン215p2は、4個の発光素子211a〜211dが、頂点に対応する仮想の四角形の内部に配置され得る。第1パターン215p1と、第2パターン215p2とは、凸凹の高さと面積において差があり得る。即ち、第1パターン215p1の凸凹の高さと面積が、第2パターン215p2の凸凹の高さと面積より小さいことがある。しかし、これに限定されることではない。また、第2パターン215p2は、中央部分(発光素子との距離が遠い部分)において、単位面積当たりのパターンの数が多く、外郭部分(発光素子との距離が近い部分)にいくほど、単位面積当たりのパターンの数が少なくなり得る。
ここで、光源保護層215に、第1パターン215p1と第2パターン215p2とが、両方とも形成されているものが示されているが、これに限定されず、光源保護層215上には、第1パターン215p1又は第2パターン215p2が形成されてもよい。
図11は、本発明の実施例によるバックライトユニットを示す断面図である。
図11を参照すると、基板210上には、発光素子が配置され得る。そして、基板210上で、発光素子211間にエアーギャップ(gap)が配置され得る。即ち、基板210上に、リフレクター212が配置されず、光源保護層215の厚さが、図4、図6a、図7及び図8に示された光源保護層215の厚さよりも厚くなることがある。
バックライトユニット200は、基板210上に配置されたエアーギャップ(gap)により、エアーギャップ(gap)及び光源保護層215と光変換シート216の境界から全反射が発生され得る。そして、光源保護層215の厚さが厚いと、光が光源保護層215内でより広く拡散することができる。
基板210上におけるエアーギャップ(gap)の形成は、基板210上に配置された発光素子211を覆う第1レジン層を形成することができる。そして、第1レジン層の上部に、透明部材を配置してもよい。透明部材は、第1レジン層の上部では、レジン層と密着されるが、レジン層の形成されていない部分は、第1レジン層が、透明部材を支持するため、基板210と一定の間隔を有し得る。これにより、透明部材の下面と、基板210の上面との間に、エアーギャップ(gap)が形成され得る。透明部材と第1レジン層とは、光源保護層215に含まれ得る。透明部材には、図9に示されているパターンが形成されていてもよく、発光素子211間に、第2レジン層が配置され、第2レジン層と透明部材が接触することにより、第2レジン層と発光素子211との間には、エアーギャップ(gap)が形成されないようにしてもよい。第1レジン層、第2レジン層、透明部材は、同一の密度を有し得る。しかし、これに限定されることではない。
図12は、本発明の実施例によるバックライトユニットに採用されたリフレクターを示す斜視図である。
図12を参照すると、リフレクター212は、基板210に対応して配置され得る。リフレクター212は、複数個のホール(hole)を含んでもよい。ホール(hole)の中央には、発光素子211が配置され得る。ここで、ホール(hole)の形状は、円形であるものと示されているが、これに限定されるものではない。
図13は、本発明の実施例によるバックライトユニットの構造の第1例を示した図である。
図13を参照すると、カバーボタム300上に基板210が配置され、カバーボタム300と基板210との間に配置される接着テープ210aにより、基板210がカバーボタム300に接着され得る。
基板210上には、複数の発光素子211が配置され、発光素子211が配置された領域を除いた領域のうち少なくとも一部の領域に、リフレクター212が配置され得る。
ここで、発光素子211は、一例として、発光ダイオード(LED)であってもよく、n型半導体層、活性化層及びp型半導体層を含む発光部と、電極部とを含んでもよい。複数の発光素子211及びリフレクター212上に、光源保護層215が配置される。光源保護層215上に、発光素子211と対応する位置に、光変換パターン216pの配置された光変換シート216が配置され得る。そして、光変換シート216上に、蛍光体フィルム217及び光学シート218などが配置されてもよい。
光変換シート216の下面に配置された光変換パターン216pは、光変換特性を有する物質が、光変換シート216に印刷され実現でき、一例として、二酸化チタン(TiO2)を含むインキを、光変換シート216に印刷する方式で、光変換パターン216pが配置され得る。また、光変換シート216の下面に配置された光変換パターン216pは、一つの層として配置されてもよく、多層の構造として配置されてもよい。即ち、図13に示されたように、光変換シート216の下面に配置された光変換パターン216pは、三つの層から構成され得る。このような光変換パターン216pは、光変換シート216上に、光変換物質を3回印刷する方式により実現することができ、印刷される光変換物質の面積は、漸次に狭くなり得る。そして、光変換パターン216pが配置された光変換シート216を裏返し、光源保護層215上に配置することにより、発光素子211上に光変換パターン216pが配置され得る。
したがって、光変換パターン216pの面積は、光変換シート216から下部にいくほど、漸次に狭くなり、光変換パターン216pの中央部分の厚さが、外郭部分の厚さより大きくてもよい。
即ち、発光素子211から垂直方向に出射される光の強度が最も大きいので、光変換パターン216pの中央部分が、より厚く配置され得る。しかし、これに限定されることではない。
このように、光変換パターン216pが、発光素子211上に配置されるようにすることで、発光素子211から垂直方向に出射される光の少なくとも一部を遮断し、発光素子211が配置された領域で、ホットスポットの発生を防ぐことができる。光変換パターン216pの配置された光変換シート216は、接着フィルム219により光源保護層215上に接着できる。この際、接着フィルム219が、光変換シート216の下面で光変換パターン216pの配置された領域を除いた領域のうち少なくとも一部の領域に配置されてもよい。
従って、光変換パターン216pの配置された領域には、接着フィルム219が配置されていなくてもよく、光変換パターン216pと光源保護層215との間にエアーギャップが存在することがある。また、光変換パターン216pの側部と、接着フィルム219とは、互いに離隔された構造であってもよい。光変換パターン216pと光源保護層215との間にエアーギャップが存在することによって、光変換パターン216pの側面方向に出射される光が、エアーギャップにより反射され得る。即ち、光変換パターン216pの側面方向に出射される光が、屈折率の低いエアーギャップにより、大きな屈折角で出射されるか、エアーギャップから反射され得る。そして、エアーギャップから反射された光を、リフレクター202により再び反射して出射することにより、光変換パターン216pの光変換機能を補助しながら、光効率を高めることができる。
前述のように、発光素子211と対応する位置に、光変換パターン216pとエアーギャップとが配置された構造により、ホットスポットを防止しながら、バックライトユニットの光効率を高めることができる。また、光変換シート216の下部に配置された光変換パターン216pは、配置された位置に応じて異なる構造で配置されてもよい。
図14a及び図14bは、図13に示されたバックライトユニットに含まれた光変換パターンの位置に応じた構造の例を示す図である。
図14aを参照すると、光変換パターン216pの構造に応じて、バックライトユニット200を介して現れる輝度の例を示したもので、<EX1>は、光変換パターン216pが、一定の構造で配置された場合に測定された輝度の例を示し、<EX2>は、光変換パターン216pが、位置に応じて異なる構造で配置された場合に測定された輝度の例を示す。
図14aの<EX1>に示されたように、バックライトユニット200の外郭領域に配置された光変換パターン216paと、中央領域に配置された光変換パターン216pdとの構造が同一の場合、バックライトユニットの外郭領域の輝度が中央領域の輝度より低く現れ得る。
即ち、バックライトユニット200の外郭領域は、当該領域に光を供給する発光素子211の数が、相対的に少ないので、同一のレベルの光変換特性を有する光変換パターン216pが配置される場合、バックライトユニット200の中央領域に比べて、輝度が低下され得る。
従って、図14aの<EX2>に示されたように、バックライトユニット200の外郭領域に配置された光変換パターン216paと、中央領域に配置された光変換パターン216pdの構造を異なって配置することにより、バックライトユニット200は、外郭領域における輝度の低下が防止され、全体的な輝度を均一にすることができる。
一例として、バックライトユニット200の外郭領域に配置された光変換パターン216paの厚さT1が、中央領域に配置された光変換パターン216pdの厚さT2より小さくなるように、光変換パターン216pを配置してもよい。
また、バックライトユニット200の外郭領域と隣接して配置された光変換パターン216pbで最も厚い部分の面積W1が、光変換パターン216pdで最も厚い部分の面積W2より小さくなるように、光変換パターン216pが配置されてもよい。即ち、バックライトユニット200の外郭領域又は外郭領域と隣接した領域に配置された光変換パターン216pa、216pbで、遮断特性の高い部分の面積を小さくすることができる。
また、バックライトユニット200の中央領域から外郭領域にいくほど、光変換パターン216pの厚さが漸次に減少するか、又は光変換パターン216pで最も厚い部分の面積が漸次に減少するように、光変換パターン216pが配置されてもよい。即ち、バックライトユニット200の外郭領域又は外郭領域と隣接した領域に配置された光変換パターン216pa、216pbで、遮断特性の高い部分の面積を小さくすることができる。
なお、バックライトユニット200の中央領域から外郭領域にいくほど、光変換パターン216pの厚さが漸次に減少するか、又は光変換パターン216pで最も厚い部分の面積が漸次に減少するように、光変換パターン216pを配置してもよい。
さらに、場合によって、バックライトユニット200の中央領域と外郭領域とにおいて、発光素子211の数や、発光素子211間の間隔が異なるように配置されることで、光変換パターン216pが相異に配置され得る。
図14bを参照すると、光変換シート216の下面に光変換パターン216pが配置された構造の他の例を示す。
ここで、バックライトユニット200の外郭領域に配置された発光素子211間の間隔は、バックライトユニット200の中央領域に配置された発光素子211間の間隔より狭くてもよい。即ち、バックライトユニット200の中央領域と外郭領域との輝度が均一になるように、バックライトユニット200の外郭領域において、発光素子201がより密集した構造で配置されてもよい。
そして、光変換シート216の下面に配置された光変換パターン216pは、発光素子211と対応するように配置されるので、バックライトユニット200の外郭領域に配置された光変換パターン216p間の間隔は、中央領域に配置された光変換パターン216p間の間隔と異なってもよい。
一例として、バックライトユニット200の外郭領域に配置された光変換パターン216pの第1方向への間隔D1は、中央領域に配置された光変換パターン216pの第1方向への間隔D2より小さくてもよい。また、バックライトユニット200の外郭領域に配置された光変換パターン216pの第2方向への間隔D3は、中央領域に配置された光変換パターン216pの第2方向への間隔D4より小さくてもよい。
この際、バックライトユニット200の外郭領域に配置された光変換パターン216pのサイズ、厚さなどは、バックライトユニット200の中央領域に配置された光変換パターン216pのサイズ、厚さなどと異なってもよい。
一例として、図14bに示されたように、バックライトユニット200の外郭領域に配置された光変換パターン216pe、216pfのサイズS1は、バックライトユニット200の中央領域に配置された光変換パターン216pgのサイズS2より小さくてもよい。
又は、光変換パターン216pは、前述のように、多層構造であってもよく、このような場合、バックライトユニット200の外郭領域に配置された光変換パターン216pe、216pfの厚さ又は厚さの最も大きい部分の面積は、バックライトユニット200の中央領域に配置された光変換パターン216pgの厚さ又は厚さの最も大きい部分の面積より小さくてもよい。
即ち、光変換パターン216pは、バックライトユニット200の外郭領域に配置された光変換パターン216pe、216pfのサイズを小さくすることにより、狭い間隔で配置された発光素子211と対応して配置できるようにする。従って、バックライトユニット200の外郭領域において、発光素子211と対応する位置へのホットスポットの発生を防止できるようにする。
さらに、バックライトユニット200の外郭領域において、発光素子211から発散された光が遮断されるレベルを低くすることにより、出射光量を高め、バックライトユニット200の外郭領域における輝度の低下を防止することで、バックライトユニット200の全体領域で均一の輝度を示すことができるようにする。
このように、バックライトユニット200の領域別に、光変換パターン216pの構造を異なるように配置することにより、バックライトユニット200の外郭領域で、輝度の低下を防ぎ、輝度の均一度を向上できる。
そして、前述の光変換パターン216pが配置された構造により、バックライトユニット200のホットスポットを防止し、輝度の均一度を向上できる。
なお、本発明の実施例は、発光素子211の垂直方向に出射される光を回折することによって、バックライトユニット200の画像の品位を向上し、光効率を高める方案を提供できる。
以上の説明は、本発明の技術的思想を例示的に説明したことに過ぎないものであって、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から外れない範囲で様々な修正および変形が可能である。また、本発明に開示された実施例は、本発明の技術的思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであるので、このような実施例により本発明の技術的思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲により解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にある全ての技術的思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
10:表示装置
100:ディスプレイパネル
120:ゲート駆動回路
130:データ駆動回路
140:コントローラ
100:ディスプレイパネル
120:ゲート駆動回路
130:データ駆動回路
140:コントローラ
Claims (28)
- 基板上に配置される複数の発光素子と、前記複数の発光素子上に配置される光源保護層とを含み、前記発光素子間で、前記基板の上面と前記光源保護層の下面との間に、エアーギャップが配置される発光部と、
前記複数の発光素子と対応する位置に配置される複数の光変換パターンを備える光変換シートと、
前記光変換シートの上部に配置される蛍光体フィルムと、
を含むバックライトユニット。 - 前記光源保護層は、前記発光素子を覆う第1レジン層と、前記第1レジン層と前記基板上に配置される透明フィルムとを含む、請求項1に記載のバックライトユニット。
- 前記基板上に、複数のホールを含むリフレクターをさらに含み、
前記エアーギャップは、前記リフレクターの上面と、前記光源保護層の下面との間に配置される、請求項2に記載のバックライトユニット。 - 前記ホールに配置される第1レジン層をさらに含み、前記第1レジン層の上面は、前記リフレクターの上面よりも高い位置にある、請求項3に記載のバックライトユニット。
- 前記蛍光体フィルムの第1領域と第2領域のうち前記第2領域に対応する前記リフレクターの上面に、前記エアーギャップが配置される、請求項3に記載のバックライトユニット。
- 前記光源保護層は、前記蛍光体フィルムの第1領域と第2領域のうち前記第1領域に対応する前記光源保護層の上面に、凹凸のあるパターンを含む、請求項3に記載のバックライトユニット。
- 前記光源保護層は、前記蛍光体フィルムの第1領域と第2領域のうち前記第1領域に対応する前記光源保護層の下面に、凹凸のあるパターンが形成された、請求項3に記載のバックライトユニット。
- 前記リフレクターは、前記蛍光体フィルムの第1領域と第2領域のうち前記第1領域に対応する前記リフレクターの上面に、第2レジン層が配置される、請求項3に記載のバックライトユニット。
- 前記蛍光体フィルム上に配置される光学シートを含む、請求項1に記載のバックライトユニット。
- 前記光変換パターンは、前記発光素子から出射された光の出射方向を調節する、請求項1に記載のバックライトユニット。
- 前記光変換パターンは、中央部分が最も厚く形成される、請求項1に記載のバックライトユニット。
- 前記光変換パターンは、前記発光素子から放出される光が最も強い位置に配置される、請求項1に記載のバックライトユニット。
- 前記第1レジン層と、前記透明フィルムとは、同一の密度を有する、請求項2に記載のバックライトユニット。
- 前記透明フィルム上に配置されるビーズ層をさらに含み、前記ビーズ層は、屈折率が異なる第1ビーズと、第2ビーズとを含む、請求項2に記載のバックライトユニット。
- ティスプレイパネルと、
バックライトユニットとを含み、
前記バックライトユニットは、
基板上に配置される複数の発光素子と、前記複数の発光素子上に配置される光源保護層とを含み、前記発光素子間で、前記基板の上面と前記光源保護層の下面との間にエアーギャップが配置される発光部と、
前記複数の発光素子と対応する位置に配置される複数の光変換パターンを備える光変換シートと、
前記光変換シートの上部に配置される蛍光体フィルムとを含む、表示装置。 - 前記光源保護層は、前記発光素子を覆う第1レジン層と、前記第1レジン層と前記基板上に配置される透明フィルムとを含む、請求項15に記載の表示装置。
- 前記基板上に複数のホールを含むリフレクターをさらに含み、
前記エアーギャップは、前記リフレクターの上面と、前記光源保護層の下面との間に配置される、請求項16に記載の表示装置。 - 前記ホールに配置される第1レジン層をさらに含み、前記第1レジン層の上面は、前記リフレクターの上面よりも高い位置にある、請求項17に記載の表示装置。
- 前記蛍光体フィルムの第1領域と第2領域のうち前記第2領域に対応する前記リフレクターの上面に、前記エアーギャップが配置される、請求項17に記載の表示装置。
- 前記光源保護層は、前記蛍光体フィルムの第1領域と第2領域のうち前記第1領域に対応する前記光源保護層の上面に、凹凸のあるパターンを含む、請求項17に記載の表示装置。
- 前記光源保護層は、前記蛍光体フィルムの第1領域と第2領域のうち前記第1領域に対応する前記光源保護層の下面に、凹凸のあるパターンが形成された、請求項17に記載の表示装置。
- 前記リフレクターは、前記蛍光体フィルムの第1領域と第2領域のうち前記第1領域に対応する前記リフレクターの上面に、第2レジン層が配置される、請求項17に記載の表示装置。
- 前記蛍光体フィルム上に配置される光学シートを含む、請求項15に記載の表示装置。
- 前記光変換パターンは、前記発光素子から出射された光の出射方向を調節する、請求項15に記載の表示装置。
- 前記光変換パターンは、中央部分が最も厚く形成される、請求項15に記載の表示装置。
- 前記光変換パターンは、前記発光素子から放出される光が最も強い位置に配置される、請求項15に記載の表示装置。
- 前記第1レジン層と、前記透明フィルムとは、同一の密度を有する、請求項16に記載の表示装置。
- 前記透明フィルム上に配置されるビーズ層をさらに含み、前記ビーズ層は、屈折率が異なる第1ビーズと、第2ビーズとを含む、請求項16に記載の表示装置。
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