KR101797669B1 - 백라이트 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 본 디스플레이 장치는 디스플레이 패널 및 화이트 LED 및 QD(Quantum Dot) LED를 포함하며, 상기 디스플레이 패널의 후면에 배치되어 상기 디스플레이 패널로 광을 출사시키는 백라이트부를 포함한다.

Description

백라이트 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 {Backlight apparatus and display apparatus including the same}
본 발명은 백라이트 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 디스플레이 패널에 빛을 공급하는 백라이트 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에 가장 많이 사용되는 정보 디스플레이소자 중에서 LCD(Liquid Crystal Display)는 소형 휴대 전화기용 화면부터 초대형 LCD TV 까지 다양한 분야에서 사용되고 있다. LCD는 자체가 비발광 소자이기 때문에 LCD로 백라이트를 투사하는 백라이트 장치가 있어서야 디스플레이 기능을 할 수 있다.
현재 사용되고 있는 LCD 백라이트의 종류에는 LED(Light Emitting Diode), EL(Electro Luminescent Device), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Eletrode Fluorescent Lamp), FL(Flat Lamp) 등이 있다. 이 중, LED는 CCFL보다 소비전력이 적고, 수명이 짧은 EL의 문제점을 해결하며 최근 문제가 되고 있는 형광램프에 주재료인 수은에 의한 환경오염을 방지할 수 있다는 이점에 힘입어 LCD 백라이트 광원으로 주목받고 있다.
종래에는 동일한 광특성을 갖는 LED 패키지(Package:PKG)를 LED 바(bar)에 일렬로 배치한 모듈을 보통 사용하였다. 하지만, 단일 LED 패키지를 사용하는 경우, 색 재현성은 NTSC 면적 대비 79 % 수준에 불과한 문제가 있다.
또한, LED 패키지의 피크 파장과 LCD 액정의 컬러 필터의 피크 파장의 매칭에 의해 패널의 색 재현성, 광 효율, 화이트 색 좌표가 민감하게 영향을 받는다. 따라서, 컬러 필터와의 매칭이 우수하면서 색 재현성을 높일 수 있는 백라이트 장치를 구현하는 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 색 재현성을 향상시키기 위해 화이트 LED 및 QD(Quantum Dot) LED를 포함하는 백라이트 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른, 디스플레이 장치는 디스플레이 패널 및 화이트 LED 및 QD(Quantum Dot) LED를 포함하며, 상기 디스플레이 패널의 후면에 배치되어 상기 디스플레이 패널로 광을 출사시키는 백라이트부를 포함한다.
이 경우, 상기 백라이트부는, 상기 화이트 LED 및 상기 QD LED로부터 출사된 광을 상기 디스플레이 패널로 분산시키는 도광판을 더 포함하며, 상기 화이트 LED 및 상기 QD LED는, 상기 도광판의 적어도 하나의 에지에서 교번적으로 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 화이트 LED 및 상기 QD LED는, 상기 도광판의 좌측 에지 및 우측 에지에 각각 배치되거나 상기 도광판의 상측 에지 및 하측 에지에 각각 배치될 수 있다.
한편, 상기 백라이트부는, 상기 도광판의 적어도 하나의 에지에 마련되며, 상기 화이트 LED 및 상기 QD LED가 교번적으로 배치된 LED 바를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 백라이트부는, 상기 화이트 LED 및 상기 QD LED로부터 출사된 광을 상기 디스플레이 패널로 분산시키는 도광판을 더 포함하며, 상기 화이트 LED 및 상기 QD LED는, 상기 도광판의 후면에서 교번적으로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 패널에 백라이트를 제공하는 백라이트 장치는 화이트 LED 및 QD(Quantum Dot) LED를 포함하며, 광을 출사하는 발광부 및 상기 발광부에서 출사된 광을 상기 디스플레이 패널로 분산시키는 도광판을 포함한다.
이 경우, 상기 발광부는, 상기 화이트 LED 및 상기 QD LED가 교번적으로 배치된 LED 바를 포함하며, 상기 LED 바는, 상기 도광판의 양측 에지에 배치될 수 있다.
이 경우, 상기 LED 바는, 상기 도광판의 적어도 하나의 에지에 배치될 수 있다.
한편, 상기 LED 바는, 상기 도광판의 좌측 에지 및 우측 에지에 각각 배치되거나 상기 도광판의 상측 에지 및 하측 에지에 각각 배치될 수 있다.
한편, 상기 화이트 LED 및 QD(Quantum Dot) LED는, 상기 도광판의 후면에서 교번적으로 배치될 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 화이트 LED 및 QD LED를 포함하는 백라이트 장치 및 이를 적용한 디스플레이 장치를 구현할 수 있게 되어, 기존 LED 광원을 이용한 패널보다 넓은 범위의 색을 구현할 수 있게 되며, 또한, QD LED는 반치폭이 좁기 때문에, LCD 액정의 컬러 필터와의 매칭도 우수하므로 광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 디스플레이 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 백라이트부의 구조를 나타내는 블록도,
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 백라이트부의 평면도,
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 백라이트부의 측면도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, LED 바의 평면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화이트 LED 및 QD LED의 평면도를 나타낸 도면, 그리고
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화이트 LED와 QD LED의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보가 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 디스플레이 장치(1000)의 구성을 도시한 블록도이다. 도 1에 따르면, 본 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 패널(100) 및 백라이트부(200)를 포함한다.
디스플레이 패널(100)은 영상을 디스플레이하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 디스플레이 패널(100)은 다양한 컬러 액정으로 구현될 수 있으며, 백라이트부(200)에서 발생한 백라이트의 투과율을 조절하여 영상신호를 가시화시킴으로써 입력된 영상을 화면에 디스플레이할 수 있다.
일 예로, 디스플레이 패널(100)은 LCD 패널로 구현될 수 있으며, LCD 패널은 전극이 생성된 두 기판이 마주 보도록 배치되고, 두 기판 사이에 액정 물질이 주입되어 형성된다. 여기서, 두 전극에 전압이 인가되면, 전기장이 생성되어 두 기판 사이에 주입된 액정 물질의 분자를 움직이게 됨으로써, LCD 패널의 백라이트 투과율이 조절할 수 있으며, 이에 따라, 문자나 영상을 나타낼 수 있다.
백라이트부(200)는 디스플레이 패널(100)의 후면에 배치되어, 디스플레이 패널(100)로 광을 출사시킬 수 있다. 구체적으로, 백라이트부(200)는 화이트(white) LED(Light Emitting Diode) 및 QD(Quantum Dot) LED를 포함하며, 이들 LED에서 출사된 광을 디스플레이 패널(100)로 분산시켜, 디스플레이 패널(100)의 패널 면에 균일하게 광을 전달할 수 있다. 여기서, 화이트 LED 및 QD LED는 서로 교번적으로 배치될 수 있다.
이하에서, 첨부된 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 백라이트부(200)의 구체적인 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 백라이트부(200)의 구조를 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 백라이트부(200)는 발광부(210) 및 도광판(220)을 포함한다.
발광부(210)는 적어도 하나의 발광소자를 포함하여, 광을 제공하는 기능을 수행한다. 여기서, 발광소자는 LED 모듈 특히, 화이트 LED 및 QD LED로 구현될 수 있으며, 이들은 서로 교번적으로 배치되어 LED 바(LED bar)를 형성할 수 있다.
LED는 반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광 현상(전기장발광)을 이용하여 빛을 발생시키는 소자이다. LED의 재료로는 발광 파장이 가시 또는 근적외영역에 존재하고, 발광효율이 높으며, p-n접합의 제작이 가능한 것 등의 조건을 만족시키는 재료들이 적합하다.
이러한 재료로는 질화갈륨(GaN), 비소화갈륨(GaAs), 인화갈륨(GaP), 갈륨-비소-인(GaAsl-x Px), 갈륨-알루미륨-비소((Gal-xAlxAs), 인화인듐(InP), 인듐-갈륨-인(Inl-xGaxP) 등의 화합물 반도체들이 사용될 수 있다
도광판(220)은 발광부(210)에서 출사된 광을 디스플레이 패널(100)로 분산시키는 역할을 한다. 구체적으로, 도광판(220)은 발광부(210)로부터 입사된 광을 다중 반사시킴으로써 그 상면 전체로 광을 분산시켜, 디스플레이 패널(100)의 패널 면에 균일하게 전달하는 역할을 한다.
이하에서는, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 백라이트부(200)의 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 백라이트부(200)의 평면도이다.
일반적으로, 백라이트는 광원의 위치에 따라 직하 타입과 에지(Edge) 타입으로 구분된다. 직하 타입은 광원이 LCD 패널의 뒷면에 전체적으로 골고루 배치되고 광원의 전면에 확산 판, 후면에 반사 판이 배치되어, 광원으로부터 발산된 빛을 반사, 확산시키는 방식이다. 다만, 직하 타입의 경우, 광원과 확산 판의 사이를 일정 거리 이상 유지하여야 원하는 휘도 균일도를 얻을 수 있다는 점에서, 백라이트 박형화에는 한계가 있다. 이에 따라 본 발명에서는 에지 타입에 기초하여 설명하도록 한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른, 백라이트부(200)는 에지 타입으로 구현될 수 있다.
즉, 백라이트부(200)는 도광판의 일측 및 타측 에지에 광원이 위치하고, 광원에서 출사된 광은 도광판의 측면으로 입사된다. 이때, 도광판으로 입사된 광은 도광판 내부에서 전반사에 의해 전면으로 분포되고, 광학 필름에 의한 광섞임, 재반사 등을 통해 면 광원을 구현하여 LCD 패널에 백라이트를 제공한다. 이처럼 에지 타입은 광원이 도광판의 측면에 부착되므로, 박형화가 가능하며 광 반사 면의 설계에 따라 휘도 균일도를 높일 수 있게 된다.
이에 따라, 본 실시 예에서, 도광판(220)의 양측 에지에는 광을 제공하는 LED 바(210)가 배치되며, LED 바(210)에는 발광소자로서, 화이트 LED(211) 및 QD LED(213)가 서로 교번적으로 배치된다.
구체적으로, LED 바(210)는 도광판(220)의 상측 에지 및 하측 에지에 각각 배치되거나, 도광판(220)의 좌측 에지 및 우측 에지에 각각 배치될 수 있으며, 이에 따라, 화이트 LED(211) 및 QD LED(2130)는 도광판(220)의 양측 에지, 즉 도광판(220)의 상측 에지 및 하측 에지에 각각 배치되거나, 도광판(220)의 좌측 에지 및 우측 에지에서 각각 교번적으로 배치될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 백라이트부(200)의 측면도이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 디스플레이 패널이 LCD 패널인 것으로 상정한다.
LED 바(210)는 도광판(220)의 에지에 배치되며, 도광판(220)의 측면으로 광을 출사하는 적어도 하나의 LED(215)를 포함한다. 여기서, LED(215)는 적어도 하나의 화이트 LED 및 QD LED를 포함할 수 있으며, 화이트 LED 및 QD LED는 서로 교본적으로 배치되어, LED 바(210) 상에 분포된다.
도광판(220)은 발광소자(215)에서 입사된 광을 분산시켜 LCD 패널(100)의 패널 면에 균일하게 전달시키는 역할을 한다. 이러한, 도광판(220)으로 Prism LGP, Lenticular LGP가 사용될 수 있다.
반사막(225)는 도광판(220)의 하부에 위치하여, LED 바(210)로부터 출사된 광이 확산 시트(230)로 향하도록 광의 방향을 변화시킨다. 그리고, 반사막(225)은 광을 LCD 셀(cell)에 집중시키고, 빛의 손실을 막는 역할을 한다. 그 재질로는 PE(Poly Ethylene) 또는 PET(Poly Ethylene terephthalate resin) 등의 필름이 사용된다.
광학필름(230, 235, 240)은 도광판(220) 상의 LCD 패널(100) 측에 위치하며, 도광판(220)을 통해 입사되는 빛을 확산, 산란시켜 백라이트의 휘도 균일도를 높이는 역할을 한다. 광학필름으로는 확산 시트(230), 프리즘 시트(235), DBEF(Dual Brightness Enhancement Film) 시트(240) 등의 각종 광학 필름이 이용될 수 있으며, 도면에는 모두 이용되는 것으로 도시되었으나, 경우에 따라 이들 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
그 밖에 탑 샤시(top chassis)(245), 미들 몰드(middle mold)(250), LED PCB(255), 바텀 샤시(bottom chassis)(260) 등을 더 포함할 수 있으나, 이들은 본 발명의 기술적 특징과 관련이 없으며 당업자에게 자명한 구성이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 백라이트부 및 이를 포함하는 디스플레이 장치의 광원으로 화이트 LED와 QD LED가 사용되며, 이들은 서로 교번적으로 배치된다. 이에 따라, 기존의 단일 LED를 사용한 경우보다 훨씬 넓은 범위의 색을 구현할 수 있다. 또한, QD LED는 반치폭이 좁기 때문에 LCD 패널의 컬러 필터와 매칭이 우수하게 되어 광 효율을 높일 수 있다. 특히, R(red) 영역과 G(Green) 영역의 경우 높은 색 표현력을 구현할 수 있다.
한편, 상술한 실시 예와 같이, 화이트 LED가 사용될 수 있지만, 경우에 따라서는, 다른 종류의 LED가 QD LED와 함께 광원으로 사용되는 것도 가능하다.
한편, 상술한 실시 예에서는, 화이트 LED와 QD LED가 각각 1개씩 교번적으로 배치되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이는 일 예에 불과하다. 경우에 따라, 화이트 LED와 QD LED가 2개 이상씩 교번적으로 배치될 수 있으며, 화이트 LED의 개수가 QD LED의 개수 보다 많거나 적도록 배치될 수 있음은 물론이다.
한편, 상술한 실시 예에서는 백라이트부를 에지 타입으로 구현한 경우만을 설명하였지만, 이는 일 예에 불과하다. 즉, 에지 타입뿐만 아니라, 직하 타입의 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.
이 경우, 도광판의 후면에서 화이트 LED 및 QD LED가 교번적으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 화이트 LED가 순차적으로 배치된 LED 모듈과 QD LED가 순차적으로 배치된 LED 모듈이 도광판의 후면에 서로 교번적으로 배치될 수 있다. 또한, 도광판 후면의 모든 행에서 화이트 LED와 QD LED가 교번적으로 배치될 수도 있다.
또한, 에지 타입에서도, 화이트 LED 및 QD LED가 도광판의 양측 에지에 배치되는 경우만이 아니라, 도광판의 적어도 하나의 에지에 배치될 수 있음은 물론이다. 즉, 화이트 LED 및 QD LED가 서로 교번적으로 배치된 LED 바가 도광판의 적어도 하나의 에지에 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, LED 바(210)의 평면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, LED 바(210)는 적어도 하나의 화이트 LED(211) 및 QD LED(213)를 포함하며, 화이트 LED(211) 및 QD LED(213)는 기 설정된 간격으로, 서로 교번적으로 배치됨을 알 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화이트 LED 및 QD LED의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 5a는 화이트 LED의 평면도를 나타내며, 화이트 LED는 청색 LED 칩이나 혹은 UV(자외선) LED 칩 위에 형광체를 도포하여 구현할 수 있다. 또한, 하나의 LED 칩이 아닌 두 개나 혹은 세 개의 각기 다른 빛을 내는 LED 칩들(멀티 칩) 위에 형광체를 도포하여 구현할 수도 있다.
도 5b는 QD LED의 평면도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, QD LED는 청색 LED 칩이나 혹은 UV(자외선) LED 칩 위에 실리콘을 도포하고, 실리콘 상에 QD 형광체(213-1)를 도포하여 구현할 수 있다.
이러한 화이트 LED 및 QD LED에 대해서는 당업자에게 널리 알려진 기술이라는 점에서, 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화이트 LED와 QD LED의 특성을 설명하기 위한 도면이다. 도 6 및 7에 도시된 바와 같이, QD LED는 화이트 LED보다 R,G,B 파장 영역에서 높은 피크 값을 갖기 때문에, 높은 색 재현성을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 백라이트 장치를 구현함에 있어, QD LED와 화이트 LED를 조합해서 사용하면 보다 높은 색 재현성을 가질 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 기존의 단일 LED 광원을 이용한 패널보다 훨씬 넓은 범위의 색을 구현할 수 있게 된다. 즉, 기존의 LED에 도포된 형광체보다 좁은 파장대에서 강한 형광을 발생시켜 색 재현성이 우수한 QD 형광체가 도포된 QD LED를 백라이트의 광원으로 사용하므로, 기존의 단일 LED 광원을 이용한 패널보다 높은 색 표현력을 구현할 수 있다.
또한, QD LED가 가지는 휘도 저하의 문제를 개선하기 위해, QD LED를 화이트 LED와 교번적으로 배치하므로, 우수한 색 재현성의 장점을 살리고 휘도 저하를 극복할 수 있다. 그리고, QD 형광체의 반치폭이 좁기 때문에 LCD 액정 컬러 필터와의 매칭율도 우수하여 광효율이 높아지게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 이해되어져서는 안 될 것이다.
100 : 디스플레이 패널 200 : 백라이트부
210 : 발광부 211: 화이트 LED
213 : QD LED 220 : 도광판

Claims (10)

  1. 디스플레이 패널; 및
    화이트 LED 및 QD(Quantum Dot) LED를 포함하며, 상기 디스플레이 패널의 후면에 배치되어 상기 디스플레이 패널로 광을 출사시키는 백라이트부;를 포함하며,
    상기 QD LED는, QD 형광체를 포함하며,
    상기 화이트 LED 및 QD LED는 서로 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트부는,
    상기 화이트 LED 및 상기 QD LED로부터 출사된 광을 상기 디스플레이 패널로 분산시키는 도광판;을 더 포함하며,
    상기 화이트 LED 및 상기 QD LED는, 상기 도광판의 적어도 하나의 엣지(edge)에서 교번적으로 배치된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화이트 LED 및 상기 QD LED는, 상기 도광판의 좌측 엣지 및 우측 엣지에 각각 배치되거나 상기 도광판의 상측 엣지 및 하측 엣지에 각각 배치된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 백라이트부는,
    상기 도광판의 적어도 하나의 엣지에 마련되며, 상기 화이트 LED 및 상기 QD LED가 교번적으로 배치된 LED 바;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 디스플레이 패널에 백라이트를 제공하는 백라이트 장치에 있어서,
    화이트 LED 및 QD(Quantum Dot) LED를 포함하며, 광을 출사하는 발광부; 및
    상기 발광부에서 출사된 광을 상기 디스플레이 패널로 분산시키는 도광판;을 포함하며,
    상기 QD LED는, QD 형광체를 포함하며,
    상기 화이트 LED 및 QD LED는 서로 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발광부는, 상기 화이트 LED 및 상기 QD LED가 교번적으로 배치된 LED 바를 포함하며,
    상기 LED 바는, 상기 도광판의 적어도 하나의 엣지에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 LED 바는, 상기 도광판의 양측 엣지에 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 LED 바는, 상기 도광판의 좌측 엣지 및 우측 엣지에 각각 배치되거나 상기 도광판의 상측 엣지 및 하측 엣지에 각각 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 화이트 LED 및 QD(Quantum Dot) LED는, 상기 도광판의 적어도 하나의 엣지에서 교번적으로 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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