KR102068511B1 - 퀀텀 닷 백라이트 모듈 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 퀀텀 닷 백라이트 모듈 및 상기 퀀텀 닷 백라이트 모듈을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 상기 퀀텀 닷 백라이트 모듈은, 리플렉터 플레이트 (reflector plate, 200)과, 상기 리플렉터 플레이트 (200)의 위에 배치된 도광판 (light guide plate, 300)과, 상기 도광판 (300)의 상면에 간격을 두고 배치된 복수의 하프 톤 도트 (halftone dots, 400)와, 하프 톤 도트 (400)에 배치된 퀀텀 닷 (quantum dots, 500)과, 상기 도광판 (300)의 일측 단에 배치된 발광 다이오드 (light-emitting diode, 100)를 포함하고, 상기 백라이트 모듈에 의해, 퀀텀 닷 재료의 이용률 (utilization rate)이 향상되고, 비용이 절감되며, 그리고 발광 다이오드 (100)가 효과적으로 열을 방출하고 넓은 색 영역 (wide color gamut)을 실현하는 목적이 달성된다.

Description

퀀텀 닷 백라이트 모듈 및 디스플레이 장치{QUANTUM DOT BACKLIGHT MODULE AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이의 기술 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 퀀텀 닷 (QD: Quantum Dot) 백라이트 모듈 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
반도체 QD 형광 분말 (Semiconductor QD fluorescent powder)은 새로운 종류의 밝은 백색 발광 다이오드 (LED) 발광 물질이다. 반도체 QD 형광 분말은 H2O보다 크지만 바이러스보다 작은 입자이다. 표준 청색 LED에 의해 방출된 광은 반도체 QD 형광 분말의 크기에 따라 상이한 파장을 갖는 상이한 종류의 광으로 변환된다. 긴 파장 (예: 적색광)은 더 큰 반도체 QD 형광 분말에 따라 방출된다. 짧은 파장 (예 : 녹색광)은 더 작은 반도체 QD 형광 분말에 따라 변형된다. 다양한 크기의 혼합 된 입자가 새로운 스펙트럼을 형성한다. QD의 특징으로 인해, 퀀텀 닷 강화 필름 (QDEF: quantum dot enhanced film)이 생성된다. 표준 청색 LED 광원은 3 원색의 고품질 백색광을 구현하는 데 사용된다. 액정 디스플레이 (LCD)의 디스플레이 품질은 새롭고 높은 수준에 도달한다. 종래의 백색 LED 형광 발광 재료와 비교하여, QD 형광 분말은 넓은 흡수 및 좁은 방출, 더 높은 발광 효율, 더 긴 서비스 수명, 더 우수한 연색성 (better color rendering properties), 그리고 더 순수한 색상을 특징으로 한다. 따라서 QD 형광 발광 재료를 사용하는 모든 장치는 더 넓은 색 영역 (wider color gamut)과 더 나은 디스플레이 품질을 갖는다.
종래의 기술에서, QDEF가 일반적으로 백라이트 모듈에 사용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트 모듈은, 청색 LED (10), 리플렉터 (20), 상기 리플렉터 (20)의 상부에 배치된 도광판 (LGP) (30), 상기 도광판 (30)의 상부에 배치된 QD 박막 (40), 그리고 상기 QD 박막 (40) 상에 배치된 광학 필름 (50)을 포함한다. 청색 LED (10)는 도광판 (30)의 좌측에 배치된다. QD 박막 (40)은 청색 LED (10)에 의해 방출된 청색광을 적색광 및 녹색광으로 변환시킨다. 에너지 전환의 원칙에 기초하여, 외부 에너지가 개입하지 않으면, 새로운 높은 수준이 낮은 수준으로 변환된다. 이것이 청색 LED (10)에 의해 방출된 청색광이 적색광 및 녹색광으로 변환되는 이유이다. 세 가지 기본 색상이 디스플레이 장치에 표시된다. QD 박막 (40)이 청색 LED (10)에 배치되면, 방열 (heat radiation)는 청색 LED (10)의 광원에 대한 문제일 수 있다. 이 문제점을 해결하기 위해, QD 박막 (40)은 현재 도광판 (30) 위에 배치되어 있다. 방열 문제는 실제로 해결된다. 청색광의 파장은 또한 적색광의 파장 및 녹색광의 파장으로 성공적으로 변환된다. 그러나, QD 박막 (40)은 LCD 패널만큼 클 필요가 있다. QD 재료를 완전히 활용하는 것은 매우 어려울 것이다. 더욱이, QD 물질은 대부분 카드뮴 (Cd)을 갖는 물질이며, 이는 QD 물질이 대부분 중독이라는 것을 의미한다. 실패한 포장으로 인해 위험하고 해로운 Cd 오염이 발생하기 때문에 생산 과정에서 전체 박막의 포장은 큰 문제이다. 또한, QD 재료는 공기 중의 산소 및 물의 영향으로 인해 비효율적일 수 있다.
따라서 상기 문제점을 해결하기 위한 새로운 기술적 방안을 제시할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해결하기 위한 QD 백라이트 모듈 및 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 상기 문제점은, QD 필름이 도광판 위에 배치되어 있기 때문에 QD 물질은 효율적으로 사용될 수 없고, 생산 과정에서의 전체 박막 필름의 성공적인 못한 포장은 위험하고 해로운 Cd 오염을 초래할 수 있으며, QD 물질은 공기 중의 산소 및 물의 영향으로 인해 비효율적일 수 있다는 것이다.
본 발명에 따르면, QD 백라이트 모듈은 발광 다이오드 (LED: Light Emitting Diode), 리플렉터 (Reflector), 도광판 (LGP: Light Guide Plate), 복수의 도트 유닛 (a plurality of dot units) 및 QD를 포함한다. 상기 도광판은 리플렉터의 상부에 위치하며, 상기 복수의 도트 유닛은 도광판의 상면에 간격을 두고 배치되고, 상기 QD는 복수의 도트 유닛들 각각에 패키징되고, 상기 LED는 도광판의 측면에 배치되고, 반도체 QD 형광 분말을 QD에 넣고, 상기 복수의 도트 유닛 각각은 원통형 구조를 갖는다.
상기 도광판은 제 1 측면과 제 2 측면을 포함하며, 상기 제 1 측면은 상기 제 2 측면과 마주하고, 상기 도광판의 제 1 측면의 두께는 상기 도광판의 제 2 측면의 두께보다 두껍고, 상기 도광판의 제 1 측면은 상기 LED의 측면 근처에 위치한다.
상기 LED는 상기 도광판으로 광을 방출하며, 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 상기 도광판, 상기 복수의 도트 유닛 및 상기 QD를 통과하고, 상기 QD는 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광을 다양한 파형을 갖는 광으로 변환하고, 다양한 파형을 갖는 광은 바깥쪽으로 방출된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 복수의 도트 유닛은 t / tanθc로 설정되고, θc는 광 빔이 상기 도광판에서 전반사 된 이후 생성된 입사각을 나타내고, t는 좌측에서 인접한 도트 유닛의 아래 부분의 중심과 상기 도광판의 아래 부분 사이의 두께를 나타낸다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 QD 백라이트 모듈은 상기 도광판 위에 배치된 디퓨저(diffuser)를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 QD 백라이트 모듈은 상기 디퓨저 위에 배치된 광학 필름을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 LED는 청색 LED이다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 QD는 적색 QD 및 녹색 QD를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 원통형 구조를 갖는 상기 도트 유닛의 측면은 반사 재료로 만들어진다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 적색 QD는 더 큰 입자를 갖는 적색 QD및 더 작은 입자를 갖는 적색 QD를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 녹색 QD는 더 큰 입자를 갖는 녹색 QD및 더 작은 입자를 갖는 녹색 QD를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 광학 필름은 프리즘 또는 디퓨저 필름이다.
본 발명에 따르면, 퀀텀 닷 (QD: Quantum Dot, 이하 “QD”라 함) 백라이트 모듈은, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode, 이하 “LED”라 함), 리플렉터 (Reflector), 도광판 (LGP), 복수의 도트 유닛 (Dot Unit) 및 QD 를 포함하고, 상기 도광판은 상기 리플렉터의 상부에 위치하고, 상기 복수의 도트 유닛은 상기 도광판의 상면에 간격을 두고 배치되고, 상기 QD는 상기 복수의 도트 유닛 각각에 패키징 되고, 상기 LED는 상기 도광판의 측면에 배치되고, 반도체 QD 형광 분말 (semiconductor QD fluorescent powder) 은 상기 QD에 포함된다.
상기 LED는 상기 도광판으로 광을 방출하며, 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 상기 도광판, 상기 복수의 도트 유닛 및 상기 QD를 통과하고, 상기 QD는 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광을 다양한 파형을 갖는 광으로 변환하고, 다양한 파형을 갖는 광은 바깥쪽으로 방출된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 복수의 도트 유닛 각각은 원통형 구조이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 도광판은 제 1 측면 및 제 2 측면을 포함하고, 상기 제 1 측면은 상기 제 2 측면에 대향하고, 상기 도광판의 상기 제 1 측면의 두께는 상기 도광판의 상기 제 2 측면의 두께보다 두껍고, 상기 도광판의 상기 제 1 측면은 상기 LED의 측면 근처에 위치한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 도트 유닛은 t / tanθc로 설정되고, θc는 광 빔이 상기 도광판에서 전반사 된 이후 생성된 입사각을 나타내고, t는 좌측에서 인접한 도트 유닛의 아래 부분의 중심과 상기 도광판의 아래 부분 사이의 두께를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 QD 백라이트 모듈은 상기 도광판 위에 배치된 디퓨저(diffuser)를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 QD 백라이트 모듈은 상기 디퓨저 위에 배치된 광학 필름을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 LED는 청색 LED이다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 QD는 적색 QD 및 녹색 QD를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 원통형 구조를 갖는 상기 도트 유닛의 측면은 반사 재료로 만들어진다.
본 발명에 따르면, 디스플레이 장치는, 표시 패널 및 상기 표시 패널과 대향하여 배치된 퀀텀 닷 (QD: Quantum Dot, 이하 “QD”라 함) 백라이트 모듈을 포함하고, 상기 QD 백라이트 모듈은, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode, 이하 “LED”라 함), 리플렉터 (Reflector), 도광판 (LGP), 복수의 도트 유닛 (Dot Unit) 및 QD 를 포함하고, 상기 도광판은 상기 리플렉터의 상부에 위치하고, 상기 복수의 도트 유닛은 상기 도광판의 상면에 간격을 두고 배치되고, 상기 QD는 상기 복수의 도트 유닛 각각에 패키징 되고, 상기 LED는 상기 도광판의 측면에 배치되고, 반도체 QD 형광 분말 (semiconductor QD fluorescent powder) 은 상기 QD에 포함된다.
상기 LED는 상기 도광판으로 광을 방출하며, 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 상기 도광판, 상기 복수의 도트 유닛 및 상기 QD를 통과하고, 상기 QD는 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광을 다양한 파형을 갖는 광으로 변환하고, 다양한 파형을 갖는 광은 바깥쪽으로 방출된다.
종래 기술과는 대조적으로, QD가 패키징 된 복수의 도트 유닛은 도광판의 상면에 배치된다. LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 도광판 및 복수의 도트 유닛을 통과한다. 빛은 QD에 의해 다양한 파장의 빛으로 변환되어 외부로 방출된다. 본 발명에 의해 설계된 QD 백라이트 모듈은 효과적으로 QD 재료의 이용을 향상시킨다. QD가 패키징된 복수의 도트 유닛은 일정한 거리로 배열되어 있으므로, QD 필름의 전체 시트를 사용할 필요는 없다. 즉, QD 재료를 덜 사용할 수 있기 때문에 생산 비용을 절감 할 수 있다. 게다가, 열은 LED로부터 효과적으로 방사 될 수 있다. 넓은 색 영역 (Wide color gamut)도 실현된다.
본 개시의 이들 및 다른 특징들, 양상들 및 이점들은 다음의 설명, 첨부 된 청구 범위 및 첨부 도면을 참조하여 이해될 것이다.
도 1은 종래의 백라이트 모듈의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 QD 백라이트 모듈의 구조에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도광판의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도광판의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도광판의 단면도이다.
각 실시 예에 대한 하기의 설명은 본 발명의 예시를 위해 구현될 수 있는 특정 실시 예이며, 본 명세서에 기술되지 않은 본 발명의 다른 특정 실시 예를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에 사용된 용어 "하나" 또는 "하나"는 하나 이상으로 정의된다.
본 발명의 디스플레이 패널은 TFT-LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) 또는 AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 패널일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 도광판의 상면에는 QD가 패키징 된 복수의 도트 유닛이 배치된다. LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 도광판 및 복수의 도트 유닛을 통과한다. 빛은 QD에 의해 다양한 파장의 빛으로 변환되어 외부로 방출된다. 본 발명에 의해 설계된 QD 백라이트 모듈은 효과적으로 QD 재료의 이용을 향상시킨다. QD가 패키징된 복수의 도트 유닛은 일정한 거리로 배열되어 있으므로, QD 필름의 전체 시트를 사용할 필요는 없다. 즉, QD 재료를 덜 사용할 수 있기 때문에 생산 비용을 절감 할 수 있다. 게다가, 열은 LED로부터 효과적으로 방사 될 수있다. 넓은 색 영역도 실현된다. 종래 기술에서 도광판 상부에 배치된 QD 박막은 QG 물질을 효과적으로 사용하기가 어렵고, 생산 과정에서 박막 전체를 포장하지 못하면 위험하고 유해한 Cd 오염을 야기할 수 있고, QD 재료는 공기 중의 산소 및 물의 영향으로 인해 효과가 없어지는 경우가 본 발명에서 모두 해결된다.
이 실시 예는 본 발명의 기술 계획에 대해 명확하고 간략한 개요를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 QD 백라이트 모듈의 구조의 개략도를 보여주는 도 2를 참조한다. 본 발명의 바람직한 실시 예와 관련된 구성 요소들은 보다 잘 이해하기 위해 도 2에 도시된다.
QD 백라이트 모듈은 주로 LED (100), 리플렉터 (200), 도광판 (300), 복수의 도트 유닛 (400) 및 QD (500)로 구성된다. 도광판 (300)은 리플렉터 (200)의 상측에 배치된다. 복수의 도트 유닛 (400)은 도광판 (300)의 상면에 간격을 두고 배치된다. QD (500)는 복수의 도트 유닛 (400) 각각에 패키징된다. LED (100)는 도광판 (300)의 측면에 배치된다. 반도체 QD 형광 분말은 QD 500에 넣어져 있다.
본 발명의 실시 예에서, LED (100)는 도광판 (300)에 광을 공급한다. LED (100)의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 이후 도광판 (300), 복수의 도트 유닛 (400) 및 QD (500)를 통과한다. QD (500)는 LED (100)의 백라이트 소스에 의해 방출된 광을 상이한 파형으로 변환한다. 상이한 파형을 갖는 LED (100)의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 바깥쪽으로 방출된다. 상기 리플렉터 (200) 는 빛의 이용 효과를 개선하기 위해 하부에서 방출된 광을 도광판 (300)으로 다시 반사시킨다. 복수의 도트 유닛 (400)은 QD (500)가 이미지를 표시하기 위해 백라이트 소스에 의해 방출된 광을 점 광원으로 효과적으로 집광한다. 이러한 방식으로 QD 소재가 효과적으로 사용된다. 본 실시 예에서, QD (500)는 LED (100)에 배치되는 것이 아니라 복수의 도트 유닛 (400) 각각에 패키징되기 때문에 LED (100)의 방열을 염려할 필요가 없다.
다른 바람직한 실시 예에서, 도트 유닛 (400)은 원주형 구조를 갖는다. 바람직하게는, 도트 유닛 (400)은도 3에 도시 된 바와 같이 원통형 구조를 갖는다. 그러나 도트 부 (400)는 다각형 기둥 구조를 가질 수 있음을 알 수 있다. 본 발명의 정신 및 원리 내에서의 임의의 수정, 임의의 등가의 치환 또는 임의의 개선은 본 발명의 범위 내에 포함되어야 한다. 본 실시 예에서, 원통형 구조를 갖는 도트 유닛 (400)의 측면은 반사 재료로 만들어진다. 도트 유닛 (400)의 상면은 QD (500)를 패키징하기 위해 실리콘 또는 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA: Polymethyl methacrylate)로 이루어진다. 광은 대부분 원통형 구조를 갖는 도트 유닛 (400)의 상부 표면에 집중되고 도광판 (300)으로부터 회수되어 다중 반사를 거쳐 도트 유닛 (400)의 상부 표면으로부터 바깥쪽으로 비친다. 도트 유닛 (400)의 원통형 형상의 설계는 광을 QD (500)에 집광하고 QD (500)의 효율을 향상 시키는데 좋다. 또한, 도트 유닛 (400)의 원통형 디자인은 QD (500)를 패키징하기에 적합하다. QD (500)가 원통형 도트 유닛 (400)에 패키징되기 때문에, QD (500)는 산소 및 물의 영향을 받지 않을 것이다. 즉, QD (500)는 유효하게 유지된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 도광판 (300)은 도 4 및 도 5에 도시 된 바와 같이 제 1 측면 및 제 2 측면을 포함한다. 제 1 측면은 제 2 측면에 대향한다. 제 1 측면의 두께는 제 2 측면의 두께보다 크다. 도광판 (300)의 제 1 측면은 LED (100)의 측면 근처에있다. 예를 들어, LED (100)에 인접한 도광판 (300)의 측면을 t1로 설정하고 도광판 (300)의 다른 측면을 t2로 설정한다. 복수의 도트 유닛 (400)을 패키징하는 과정을 단순화하기 위해, 도광판 (300)은 균일한 분포를 갖는 도트 유닛 (400)과 쐐기 형 구조를 갖는 도광판이다. 또한, 복수의 도트 유닛 (400) 사이의 거리는 t / tanθc로 설정된다.
여기서, θc는 임계각 (광 빔이 도광판 (300)에서 전반사 된 후에 생성된 입사각)을 나타내고, t는 좌측에서 인접한 도트 유닛 (400)의 하부의 중심과 도광판 (300)의 하부 간의 두께를 나타낸다. 적색 및 녹색 QD (500)는 복수의 원통형 도트 유닛 (400) 각각에 혼합되어 패키징된다. 광은 복수의 원통형 도트 유닛 (400) 각각으로부터 QD (500)로부터 회수된 후에 위의 광학 필름 상에 비춘다(Light shines on an optical film above after being retrieved from the QDs 500 from each of the plurality of cylindrical dot units 400.).
본 발명의 실시 예에서, 청색 LED는 바람직하게는 LED (100)로서 사용된다. 다른 색의 LED도 LED (100)로서 사용될 수있다. QD (500)는 표준 청색 LED에 의해 방출된 광을 상이한 파장을 갖는 광으로 변환 할 수있다. 큰 입자를 갖는 QD (500)은 긴 파장 (예 : 적색 광)을 방출한다. 입자가 작은 QD (500)는 짧은 파장 (예컨대, 녹색광)으로 변환한다. 다양한 크기의 입자가 혼합 된 QD (500)는 새로운 스펙트럼을 형성한다. 표준 청색 LED는 3 가지 기본 색상으로 고품질 백색광을 보장하고 LCD의 디스플레이 성능을 새롭고 높은 수준으로 향상시킨다. 이것이 본 실시 예에서 청색 LED가 바람직하게 채택되는 이유이다.
본 발명의 실시 예에서, QD (500)는 적색 QD 및 녹색 QD를 포함한다. 적색 QD는 더 큰 입자를 갖는 적색 QD 및 더 작은 입자를 갖는 적색 QD를 더 포함한다. 녹색 QD는 더 큰 입자를 갖는 녹색 QD 및 더 작은 입자를 갖는 녹색 QD를 더 포함한다. 이 실시 예에서, 더 크고 더 작은 입자를 갖는 복수의 적색 QD 및 더 크고 더 작은 입자를 갖는 복수의 녹색 QD가 복수의 도트 유닛 (400) 각각에 패키징된다. 이러한 방식으로, QD (500)는 표준 청색 LED의 광원에 의해 방출된 광을 상이한 파장을 갖는 광으로 변환할 수 있다. 더 큰 입자를 갖는 QD (500)는 긴 파장 (예 : 적색 광)을 방출한다. 더 작은 입자를 갖는 QD (500)는 짧은 파장 (예: 녹색광)으로 변환된다. 다양한 크기의 입자가 혼합 된 QD (500)는 새로운 스펙트럼을 형성한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따르면, QD 백라이트 모듈은 디퓨저 (diffuser, 확산기) (600)를 더 포함한다. 디퓨저 (600)는 도광판 (300)의 상부에 배치된다. 디퓨저 (600)는 백라이트 소스에 의해 출사되는 광을 균일하게 분포 및 확산시켜 고휘도를 위한 광의 투과율을 향상시킨다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따르면, QD 백라이트 모듈은 광학 필름 (700)을 더 포함한다. 광학 필름 (700)은 디퓨저 (600) 위에 배치된다. 광학 필름 (700)은 프리즘 또는 확산 필름 일 수있다. 광학 필름 (700)은 QD 백라이트 모듈의 광학 성능을 향상시킨다.
QD 백라이트 모듈은 에지 - 라이트 백라이트 모듈 (edge-lit backlight module)이다. QD 백라이트 모듈은 디스플레이 장치에 백라이트 소스를 제공한다.
본 실시 예는 디스플레이 장치를 더 포함한다. 디스플레이 장치는 디스플레이 패널 및 QD 백라이트 모듈을 포함한다. 디스플레이 패널은 QD 백라이트 모듈에 대향하여 배치된다. 디스플레이 패널은 박막 트랜지스터 액정 디스플레이 (TFT-LCD: Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) 또는 액티브 매트릭스 유기 발광 다이오드 (AMOLED: Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 일 수있다. 디스플레이 패널은 2 개의 투명 기판과, 투명 기판들 사이의 영역에 삽입된 액정으로 형성된다. 디스플레이 패널은 이미지를 보여주는 다수의 픽셀을 포함한다.
다음은 디스플레이 장치에 사용되는 QD 백라이트 모듈의 구조를 소개한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 QD 백라이트 모듈의 구조를 개략적으로 도시한 도 2를 참조한다. 본 발명의 바람직한 실시 예와 관련된 구성 요소들은 보다 잘 이해하기 위해 도 2에 도시되어있다.
QD 백라이트 모듈은 크게 LED (100), 리플렉터 (200), 도광판 (300), 복수의 도트 유닛 (400) 및 QD (500)로 구성된다. 도광판 (300)은 리플렉터 (200)의 상부에 배치된다. 복수의 도트 유닛 (400)은 도광판 (300)의 상면에 간격을 두고 배치된다. QD (500)는 복수의 도트 유닛 (400) 각각에 패키징된다. LED (100)는 도광판 (300)의 측면에 배치된다. 반도체 QD 형광 분말은 QD 500에 넣어져 있다.
본 발명의 실시 예에서, LED (100)는 도광판 (300)에 빛을 공급한다. LED (100)의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 이후 도광판 (300), 복수의 도트 유닛 (400) 및 QD (500)를 통과한다. QD (500)는 LED (100)의 백라이트 소스에 의해 방출된 광을 상이한 파형으로 변환한다. 상이한 파형을 갖는 LED (100)의 백라이트 소스에 의해 방출 된 광은 바깥쪽으로 방출된다. 상기 리플렉터 (200)는 빛의 효용 효과를 개선하기 위해 하부에서 방출된 광을 도광판 (300)으로 다시 반사시킨다. 복수의 도트 유닛 (400)은 QD (500)가 이미지를 표시하기 위해 백라이트 소스에 의해 방출된 광을 점 광원으로 효과적으로 집광한다. 이러한 방식으로 QD 소재가 효과적으로 사용된다. 본 실시 예에서, QD (500)는 LED (100)에 배치되는 것이 아니라 복수의 도트 유닛 (400) 각각에 패키징되기 때문에 LED (100)의 방열을 염려 할 필요가 없다.
다른 바람직한 실시 예에서, 하나의 도트 유닛 (400)은 원주형 구조를 갖는다. 바람직하게는, 도트 유닛 (400)은 도 3에 도시 된 바와 같이 원통형 구조를 갖는다. 그러나 도트 유닛 (400)은 다각형 기둥 구조를 가질 수 있음을 알 수 있다. 본 발명의 정신 및 원리 내에서의 임의의 수정, 임의의 등가의 치환 또는 임의의 개선은 본 발명의 범위 내에 포함되어야 한다. 본 실시 예에서, 원통형 구조를 갖는 도트 유닛 (400)의 측면은 반사 재료로 만들어진다. 도트 유닛 (400)의 상면은 QD (500)를 패키징하기 위해 실리콘 또는 폴리메틸 메타 크릴레이트 (PMMA: polymethyl methacrylate)로 이루어진다. 광은 대부분 원통형 구조를 갖는 도트 유닛 (400)의 상부 표면에 집중되고 도광판 (300)으로부터 회수되어 다중 반사를 거쳐 도트 유닛 (400)의 상부 표면으로부터 바깥쪽으로 비친다. 도트 유닛 (400)의 원통형 형상의 설계는 광을 QD (500)에 집광하고 QD (500)의 효율을 향상 시키는데 좋다. 또한, 도트 유닛 (400)의 원통형 디자인은 QD (500)를 패키징하기에 적합하다. QD (500)가 원통형 도트 유닛 (400)에 패키징되기 때문에, QD (500)는 산소 및 물의 영향을 받지 않을 것이다. 즉, QD 500은 유효하게 유지됩니다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 도광판 (300)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 측면 및 제 2 측면을 포함한다. 제 1 측면은 제 2 측면에 대향한다. 제 1 측면의 두께는 제 2 측면의 두께보다 크다. 도광판 (300)의 제 1 측면은 LED (100)의 측면 근처에 있다. 예를 들어, LED (100)에 인접한 도광판 (300)의 측면을 t1로 설정하고 도광판 (300)의 다른 측면을 t2로 설정한다. 복수의 도트 유닛 (400)을 패키징하는 과정을 단순화하기 위해, 도광판 (300)은 균일한 분포를 갖는 도트 유닛 (400)과 쐐기 형 구조를 갖는 도광판이다. 또한, 복수의 도트 유닛 (400) 사이의 거리는 t / tanθc로 설정된다. 여기서, θc는 임계각 (광 빔이 도광판 (300)에서 전반사 된 후에 생성된 입사각)을 나타내고, t는 좌측에서 인접한 도트 유닛 (400)의 하부의 중심과 도광판 (300)의 하부 간의 두께를 나타낸다. 적색 및 녹색 QD (500)는 복수의 원통형 도트 유닛 (400) 각각에 혼합되어 패키징된다. 광은 복수의 원통형 도트 유닛 (400) 각각으로부터 QD (500)로부터 회수된 후에 위의 광학 필름 상에 비춘다 (Light shines on an optical film above after being retrieved from the QDs 500 from each of the plurality of cylindrical dot units 400.).
본 발명의 실시 예에서, 청색 LED가 LED (100)로서 사용되는 것이 바람직하다. 다른 색의 LED도 LED (100)로서 사용될 수 있다. QD (500)는 표준 청색 LED에 의해 방출된 광을 상이한 파장을 갖는 광으로 변환할 수 있다. 더 큰 입자를 갖는 QD (500)는 긴 파장 (예: 적색광)을 방출한다. 더 작은 입자를 갖는 QD (500)는 짧은 파장 (예: 녹색광)으로 변환된다. 다양한 크기의 입자가 혼합 된 QD (500)는 새로운 스펙트럼을 형성한다. 표준 청색 LED는 3 가지 기본 색상으로 고품질 백색광을 보장하고 LCD의 디스플레이 성능을 새롭고 높은 수준으로 향상시킨다. 이것이 본 실시 예에서 청색 LED가 바람직하게 채택되는 이유이다.
본 발명의 실시 예에서, QD (500)는 적색 QD 및 녹색 QD를 포함한다. 적색 QD는 더 큰 입자를 갖는 적색 QD와, 더 작은 입자를 갖는 적색 QD를 더 포함한다. 녹색 QD는 더 큰 입자를 갖는 녹색 QD와, 더 작은 입자를 갖는 녹색 QD를 더 포함한다. 이 실시 예에서, 더 크고 더 작은 입자를 갖는 복수의 적색 QD 및 더 크고 더 작은 입자를 갖는 복수의 녹색 QD가 복수의 도트 유닛 (400) 각각에 패키징된다. 이러한 방식으로, QD (500)는 표준 청색 LED의 광원에 의해 방출된 광을 상이한 파장을 갖는 광으로 변환할 수 있다. 더 큰 입자를 갖는 QD (500)는 긴 파장 (예 : 적색광)을 방출한다. 입자가 작은 QD (500)는 짧은 파장 (예: 녹색광)으로 변환된다. 다양한 크기의 입자가 혼합 된 QD (500)은 새로운 스펙트럼을 형성한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따르면, QD 백라이트 모듈은 디퓨저 (600)를 더 포함한다. 디퓨저 (600)는 도광판 (300)의 상부에 배치된다. 상기 디퓨저 (600)는 백라이트 소스에 의해 출사되는 광을 균일하게 분포 및 확산시켜 고휘도를 위한 광의 투과율을 향상시킨다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시 예에 따르면, QD 백라이트 모듈은 광학 필름 (700)을 더 포함한다. 광학 필름 (700)은 디퓨저 (600) 위에 배치된다. 광학 필름 (700)은 프리즘 또는 확산 필름 일 수 있다. 광학 필름 (700)은 QD 백라이트 모듈의 광학 성능을 향상시킨다.
QD 백라이트 모듈은 에지 - 라이트 백라이트 모듈 (edge-lit backlight module)이다. QD 백라이트 모듈은 디스플레이 장치에 백라이트 소스를 제공한다.
디스플레이 장치는 휴대폰 (Cellphone), 평면 컴퓨터, 텔레비전 (TV) 세트, 디스플레이 장치, 노트북 컴퓨터, 디지털 포토 프레임 또는 GPS (Global Positioning System)와 같은 디스플레이 기능을 갖는 임의의 제품 또는 구성일 수 있다.
요약하면, QD가 패키징 된 복수의 도트 유닛은 도광판의 상면에 배치된다. LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 도광판 및 복수의 도트 유닛을 통과한다. 광(빛)은 QD에 의해 다양한 파장의 광으로 변환되어 외부로 방출된다. 본 발명에 의해 설계된 QD 백라이트 모듈은 효과적으로 QD 재료의 이용을 향상시킨다. QD가 패키징 된 복수의 도트 유닛은 일정한 거리로 배열되어 있으므로, QD 필름의 전체 시트를 사용할 필요는 없다. 즉, QD 재료를 덜 사용할 수 있기 때문에 생산 비용을 절감 할 수 있다. 게다가, 열은 LED로부터 효과적으로 방사 될 수 있다. 넓은 색 영역 (Wide color gamut)도 실현된다. 도광판 (LGP) 상부에 배치된 QD 필름은 QG 물질을 효과적으로 사용하는 것을 어렵게 만들고, 생산 과정에서 전체 박막의 성공적인 못한 포장이 위험하고 유해한 Cd 오염을 야기 할 수 있고, QD 재료는 공기 중의 산소 및 물의 영향으로 인해 비효과적으로 되는 종래 기술에서 발생하는 문제점들은 본 발명에서 모두 해결된다.
또한, 본 명세서에 대한 하나 이상의 구현 예가 도시되고 설명되었지만, 본 명세서 및 첨부 된 도면을 읽고 이해할 때 당업자에게 균등한 변경 및 수정이 이루어질 것이다. 본 개시는 이러한 변형 예 및 변형 예를 포함하며 첨부된 청구 범위에 의해서 한정된다. 특히, 본 명세서에서 설명된 구현 예에서 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로 동일하지는 않을지라도, 상술한 구성 요소에 의해 수행되는 다양한 기능과 관련하여, 그러한 구성 요소 (즉, 엘리먼트들 (elements), 리소스들 (resources) 등)를 기술하는데 사용된 용어는 (달리 지시되지 않는 한) 본 발명의 특정 기능을 수행하는 임의의 구성 요소 (즉, 기능상으로 동등한) 구성 요소를 포함할 수 있다. 또한, 비록 본 개시의 특정 특징이 몇몇 구현 예들 중 단지 하나와 관련하여 개시되었을지라도, 그러한 특징은 임의의 특정 또는 특정 목적에 바람직하고 유리할 수 있는 바와 같이 다른 구현 예들의 하나 이상의 다른 특징들과 결합 될 수 있다. 또한, 상세한 설명 또는 청구 범위에서 "포함하는 (including)", "포함한다 (includes)", "갖는 (having)", "가진다 (has)", "함께 (with)” 또는 이의 변형된 용어가 사용되는 한도 내에서, 그러한 용어들은 "포함하는 (comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다.
당업자가 개시 및 다양한 실시 예를 사용하고 의도된 특정 용도에 적합한 다양한 변형 예를 사용할 수 있도록 활성화시키기 위하여, 실시 예들은 본 발명의 원리 및 실제 응용을 설명하기 위해 선택 및 기술된다. 대안의 실시 예는 본 발명이 정신 및 범위를 벗어나지 않고 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백해질 것이다. 따라서, 본 개시의 범위는 전술 한 설명 및 거기에 기재된 예시적인 실시 예가 아니라 첨부 된 청구 범위에 의해 정의된다.

Claims (20)

  1. 퀀텀 닷 (QD: Quantum Dot, 이하 “QD”라 함) 백라이트 모듈에 있어서,
    발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode, 이하 “LED”라 함), 리플렉터 (Reflector), 도광판 (LGP), 복수의 도트 유닛 (Dot Unit) 및 QD 를 포함하고, 상기 도광판은 상기 리플렉터의 상부에 위치하고, 상기 복수의 도트 유닛은 상기 도광판의 상면에 간격을 두고 배치되고, 상기 QD는 상기 복수의 도트 유닛 각각에 패키징 되고, 상기 LED는 상기 도광판의 측면에 배치되고, 반도체 QD 형광 분말 (semiconductor QD fluorescent powder) 은 상기 QD에 포함되고, 상기 복수의 도트 유닛 각각은 원통형 구조를 갖고;
    상기 도광판은 제 1 측면 및 제 2 측면을 포함하고, 상기 제 1 측면은 상기 제 2 측면에 대향하고, 상기 도광판의 상기 제 1 측면의 두께는 상기 도광판의 상기 제 2 측면의 두께보다 두껍고, 상기 도광판의 상기 제 1 측면은 상기 LED의 측면 근처에 위치하며;
    상기 LED는 상기 도광판으로 광을 방출하며, 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 상기 도광판, 상기 복수의 도트 유닛 및 상기 QD를 통과하고, 상기 QD는 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광을 다양한 파형을 갖는 광으로 변환하고, 다양한 파형을 갖는 광은 바깥쪽으로 방출되고,
    상기 복수의 도트 유닛 중 2개의 인접한 도트 유닛 간의 거리는 t / tanθc이고, θc는 광 빔이 상기 도광판에서 전반사 된 이후 생성된 입사각을 나타내고, t는 좌측에서 인접한 도트 유닛의 아래 부분의 중심과 상기 도광판의 아래 부분 사이의 두께를 나타내는, QD 백라이트 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 QD 백라이트 모듈은 상기 도광판 위에 배치된 디퓨저(diffuser)를 더 포함하는 QD 백라이트 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 QD 백라이트 모듈은 상기 디퓨저 위에 배치된 광학 필름을 더 포함하는 QD 백라이트 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 LED는 청색 LED인 QD 백라이트 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 QD는 적색 QD 및 녹색 QD를 포함하는 QD 백라이트 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 구조를 갖는 상기 도트 유닛의 측면은 반사 재료로 만들어진 QD 백라이트 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 적색 QD는 더 큰 입자를 갖는 적색 QD및 더 작은 입자를 갖는 적색 QD를 포함하는 QD 백라이트 모듈.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 녹색 QD는 더 큰 입자를 갖는 녹색 QD및 더 작은 입자를 갖는 녹색 QD를 포함하는 QD 백라이트 모듈.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 광학 필름은 프리즘 또는 디퓨저 필름인 QD 백라이트 모듈.
  10. 퀀텀 닷 (QD: Quantum Dot, 이하 “QD”라 함) 백라이트 모듈에 있어서,
    발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode, 이하 “LED”라 함), 리플렉터 (Reflector), 도광판 (LGP), 복수의 도트 유닛 (Dot Unit) 및 QD 를 포함하고, 상기 도광판은 상기 리플렉터의 상부에 위치하고, 상기 복수의 도트 유닛은 상기 도광판의 상면에 간격을 두고 배치되고, 상기 QD는 상기 복수의 도트 유닛 각각에 패키징 되고, 상기 LED는 상기 도광판의 측면에 배치되고, 반도체 QD 형광 분말 (semiconductor QD fluorescent powder) 은 상기 QD에 포함되고;
    상기 LED는 상기 도광판으로 광을 방출하며, 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 상기 도광판, 상기 복수의 도트 유닛 및 상기 QD를 통과하고, 상기 QD는 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광을 다양한 파형을 갖는 광으로 변환하고, 다양한 파형을 갖는 광은 바깥쪽으로 방출되고,
    상기 복수의 도트 유닛 중 2개의 인접한 도트 유닛 간의 거리는 t / tanθc이고, θc는 광 빔이 상기 도광판에서 전반사 된 이후 생성된 입사각을 나타내고, t는 좌측에서 인접한 도트 유닛의 아래 부분의 중심과 상기 도광판의 아래 부분 사이의 두께를 나타내는 QD 백라이트 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 도트 유닛 각각은 원통형 구조인 QD 백라이트 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 도광판은 제 1 측면 및 제 2 측면을 포함하고, 상기 제 1 측면은 상기 제 2 측면에 대향하고, 상기 도광판의 상기 제 1 측면의 두께는 상기 도광판의 상기 제 2 측면의 두께보다 두껍고, 상기 도광판의 상기 제 1 측면은 상기 LED의 측면 근처에 위치하는QD 백라이트 모듈.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 QD 백라이트 모듈은 상기 도광판 위에 배치된 디퓨저(diffuser)를 더 포함하는 QD 백라이트 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 QD 백라이트 모듈은 상기 디퓨저 위에 배치된 광학 필름을 더 포함하는 QD 백라이트 모듈.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 LED는 청색 LED인 QD 백라이트 모듈.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 QD는 적색 QD 및 녹색 QD를 포함하는 QD 백라이트 모듈.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 원통형 구조를 갖는 상기 도트 유닛의 측면은 반사 재료로 만들어진 QD 백라이트 모듈.
  18. 디스플레이 장치에 있어서,
    표시 패널 및 상기 표시 패널과 대향하여 배치된 퀀텀 닷 (QD: Quantum Dot, 이하 “QD”라 함) 백라이트 모듈을 포함하고, 상기 QD 백라이트 모듈은 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode, 이하 “LED”라 함), 리플렉터 (Reflector), 도광판 (LGP), 복수의 도트 유닛 (Dot Unit) 및 QD 를 포함하고, 상기 도광판은 상기 리플렉터의 상부에 위치하고, 상기 복수의 도트 유닛은 상기 도광판의 상면에 간격을 두고 배치되고, 상기 QD는 상기 복수의 도트 유닛 각각에 패키징 되고, 상기 LED는 상기 도광판의 측면에 배치되고, 반도체 QD 형광 분말 (semiconductor QD fluorescent powder) 은 상기 QD에 포함되고;
    상기 LED는 상기 도광판으로 광을 방출하며, 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광은 상기 도광판, 상기 복수의 도트 유닛 및 상기 QD를 통과하고, 상기 QD는 상기 LED의 백라이트 소스에 의해 방출된 광을 다양한 파형을 갖는 광으로 변환하고, 다양한 파형을 갖는 광은 바깥쪽으로 방출되고,
    상기 복수의 도트 유닛 중 2개의 인접한 도트 유닛 간의 거리는 t / tanθc이고, θc는 광 빔이 상기 도광판에서 전반사 된 이후 생성된 입사각을 나타내고, t는 좌측에서 인접한 도트 유닛의 아래 부분의 중심과 상기 도광판의 아래 부분 사이의 두께를 나타내는 QD 백라이트 모듈.
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