KR102298922B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 휘도와 색재현율이 향상된 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 B-LED칩을 포함하는 LED의 상부로 LED로부터 발광되지 않는 광을 발광하는 양자점시트를 위치시켜, LED로부터 발광된 광과 양자점시트로부터 발광된 광을 혼합하여 백색광을 구현함으로써, 고휘도 및 고색재현율을 갖는 광 특성이 우수한 백색광을 구현할 수 있다.
특히, PCB의 양측 끝단으로 양자점시트를 통과하지 않아도 백색광이 발광되는 LED를 위치시키거나, 도광판의 반입광면과 양 측면으로 형광체가 도포된 사이드반사판을 위치시키거나, 광학시트 중 적어도 하나의 가장자리를 따라 형광체를 도포함으로써, 양자점 특성이 제거된 양자점시트의 가장자리부에서 블루 빛샘이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 휘도와 색재현율이 향상된 액정표시장치에 관한 것이다.
최근, 광원으로 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비한 발광다이오드(light emitting diode : LED)의 사용이 증가하고 있다. 이러한 LED는 다양한 조명용도로 활용되고 있는데, 전자제품의 디스플레이부에서부터 각종 표시기구, 차량의 조명 장치 등으로 사용범위가 점차 증가되고 있는 실정이다.
특히, LED는 일반 조명용 형광램프를 대체하기 위하여 백색광을 인위적으로 만들어 내기도 하며, 이렇게 백색광을 구현하는 LED는 LCD(liquid crystal display)의 백라이트 유닛으로서 각광을 받고 있다. 
도 1은 LED를 광원으로 사용한 일반적인 에지형 방식의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 에지형 방식의 백라이트 유닛(20)을 포함하는 액정표시장치(1)는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 가이드패널(30)과 커버버툼(50), 탑커버(40)로 구성된다.
액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다.
그리고 미설명부호 19a, 19b는 각각 액정패널(10)의 전 후면에 부착되어 광의 편광방향을 제어하는 편광판을 나타낸다.
액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
백라이트 유닛(20)은 가이드패널(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되며, 다수의 LED(29a)와 LED(29a)가 실장되는 PCB(29b)로 이루어지는 LED 어셈블리(29)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 위치하는 광학시트(21)를 포함한다.
이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 가이드패널(30)로 둘려진 상태로 액정패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 가이드패널(30)을 매개로 일체화된다.
한편, 최근 보다 높은 휘도와 색재현율에 대한 소비자의 요구에 의해, 백라이트 유닛(20)에 청색광을 발광하는 B(blue)-LED칩에 G(green) 형광체가 혼합된 LED(29a)를 사용하고, 양자점(quantum dot)을 이용한 광학시트(미도시, 이하, 양자점시트라 함)를 개재하여 액정표시장치(1)의 휘도 및 색재현율을 향상 시키고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나, 양자점시트(미도시)를 포함하는 백라이트 유닛(20)을 포함하는 액정표시장치(1)는 화면 가장자리부에서 블루 빛샘(blue leakage) 현상이 발생하게 되는 문제점을 야기하게 된다.
블루 빛샘 현상은 양자점시트(미도시)를 커팅하는 과정에서, 양자점시트(미도시)의 가장자리부에 수분 및 산소가 침투하게 되어, 양자점시트(미도시)의 가장자리부에서 양자점 특성이 제거되어 광의 순환이 원할하지 않아 블루쉬(blueish)한 컬러를 띄게되는 것으로, 양자점시트(미도시)의 가장자리부에서 발생되는 블루쉬(blueish)한 컬러가 그대로 화상으로 보여지게 되는 것이다.
이러한 블루 빛샘 현상은 액정표시장치(1)의 표시품질의 저하 문제를 야기시키게 된다.
그리고, 이러한 블루 빛샘 현상을 최근 요구되고 있는 표시영역은 확장되면서 동시에 표시영역 이외의 비표시영역인 베젤(bezel)영역은 축소되는 네로우 베젤(narrow bezel)을 갖는 액정표시장치(1)에서 더욱 심화되어 나타나게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정표시장치의 휘도 및 색재현율을 향상시키는 것을 제 1 목적으로 한다.  
또한, 화상의 가장자리에서 블루 빛샘 현상이 발생하는 것을 방지하는 것을 제 2 목적으로 한다.
이를 통해, 화면표시품질이 향상된 액정표시장치를 제공하는 것을 제 3 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정패널과 상기 액정패널의 하부에 위치하는 광학시트와 상기 광학시트의 하부에 위치하며, 적색, 녹색, 청색 중 하나 또는 적색, 녹색, 청색이 적어도 2개 이상 혼합된 제 1 광을 발광하는 양자점시트와 상기 양자점시트의 하부에 위치하는 도광판과 상기 도광판의 입광면에 대응하여 위치하며, 다수의 제 1 및 제 2 LED와 상기 다수의 제 1 및 제 2 LED가 실장되는 PCB를 포함하는 LED어셈블리와 상기 도광판의 하부에 위치하는 반사판을 포함하며, 상기 제 1 LED는 상기 제 1 광과 혼합되어 백색광을 구현하는 제 2 광을 포함하며, 상기 제 2 LED는 상기 PCB의 길이방향의 양측 끝단에 위치하여 백색광을 구현하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 제 2 LED로부터 구현되는 백색광은 상기 양자점시트의 가장자리를 통과하며, 상기 제 2 LED는 상기 PCB의 길이방향의 양측 끝단에 각각 1개씩 구비되거나, 각각 2개 또는 3개씩 구비된다.
그리고, 본 발명은 액정패널과 상기 액정패널의 하부에 위치하는 광학시트와 상기 광학시트의 하부에 위치하며, 적색, 녹색, 청색 중 하나 또는 적색, 녹색, 청색이 적어도 2개 이상 혼합된 제 1 광을 발광하는 양자점시트와 상기 양자점시트의 하부에 위치하는 도광판과 상기 도광판의 입광면에 대응하여 위치하며, 제 2 광을 발광하는 다수의 LED와 상기 다수의 LED가 실장되는 PCB를 포함하는 LED어셈블리와 상기 도광판의 하부에 위치하는 반사판과 상기 도광판의 반입광면과 양 측면에 위치하며, 상기 제 2 광과 혼합되어 백색광을 구현하는 제 3 광을 발광하는 형광체가 도포된 사이드반사판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 형광체는 상기 도광판의 반입광면과 양 측면과 대면하도록 상기 사이드반사판의 일면에 도포된다.
또한 본 발명은 액정패널과 상기 액정패널의 하부에 위치하며, 적색, 녹색, 청색 중 하나 또는 적색, 녹색, 청색이 적어도 2개 이상 혼합된 제 1 광을 발광하는 양자점시트와 상기 양자점시트의 하부에 위치하는 도광판과 상기 도광판의 입광면에 대응하여 위치하며, 제 2 광을 발광하는 다수의 LED와 상기 다수의 LED가 실장되는 PCB를 포함하는 LED어셈블리와 상기 도광판의 하부에 위치하는 반사판과 상기 양자점시트 상부에 위치하며, 상기 제 2 광과 혼합되어 백색광을 구현하는 제 3 광을 발광하는 형광체가 도포된 적어도 하나의 광학시트를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 제 1 광과 상기 제 2 광은 혼합되어 백색광을 구현한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 B-LED칩을 포함하는 LED의 상부로 LED로부터 발광되지 않는 광을 발광하는 양자점시트를 위치시켜, LED로부터 발광된 광과 양자점시트로부터 발광된 광을 혼합하여 백색광을 구현함으로써, 고휘도 및 고색재현율을 갖는 광 특성이 우수한 백색광을 구현할 수 있는 효과가 있다.
특히, PCB의 양측 끝단으로 양자점시트를 통과하지 않아도 백색광이 발광되는 LED를 위치시키거나, 도광판의 반입광면과 양 측면으로 형광체가 도포된 사이드반사판을 위치시키거나, 광학시트 중 적어도 하나의 가장자리를 따라 형광체를 도포함으로써, 양자점 특성이 제거된 양자점시트의 가장자리부에 대응하는 화상에 블루 빛샘이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 LED를 광원으로 사용한 일반적인 에지형 방식의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 색재현율에 따른 색좌표를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 사시도.
도 5a는 일반적인 액정표시장치의 빛샘 현상이 발생된 사진.
도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 빛샘 현상이 발생되지 않은 모습의 사진.
도 6a ~ 6b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED어셈블리의 변형예를 개략적으로 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 다른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 사시도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 다른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 사시도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 크게 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 가이드패널(130), 탑커버(140), 커버버툼(150)으로 구성된다.
이때, 설명의 편의를 위해 도면상의 방향을 정의하면, 액정패널(110)의 표시면이 전방을 향한다는 전제 하에 백라이트 유닛(120)은 액정패널(110)의 후방에 배치되고, 이들의 외곽을 사각테 형상의 가이드패널(130)이 두른 상태로 액정패널(110)의 전방으로는 탑커버(140)가 위치하며 백라이트 유닛(120)의 배면으로는 커버버툼(150)이 위치하여, 전후방에서 결합되어 일체화된다.
이들 각각에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
먼저, 액정패널(110)은 액정표시장치(100)의 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 서로 대면 합착된 제 1 기판(112) 및 제 2 기판(114)과, 이의 사이에 개재되는 액정층(미도시)을 포함한다.
도면상에 나타나지는 않았지만 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(112)의 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(thin film transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.
그리고 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일예로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등을 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다.
또한, 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터 및 블랙매트릭스를 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.
그리고 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과 액정층(미도시)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되고, 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 사이로 충진되는 액정층(미도시)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern : 미도시)이 형성된다.
또한 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 특정 광 만을 선택적으로 투과시키는 편광판(미도시)이 각각 부착된다.
이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나 테이프케리어패키지(tape carrier package : TCP)와 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 가이드패널(130)의 측면 또는 커버버툼(150) 배면으로 젖혀 밀착된다.
따라서, 액정패널(110)은 게이트라인으로 주사 전달된 박막트랜지스터의 온/오프(on/off) 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 해당 화소전극으로 데이터라인의 화상신호가 전달되고, 이로 인해 발생되는 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율의 차이를 나타낸다.
그리고 본 발명에 따른 액정표시장치(100)에는 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
백라이트 유닛(120)은 LED 어셈블리(129)와, 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123) 그리고 이의 상부로 개재되는 양자점시트(122) 및 광학시트(121)를 포함한다.
LED 어셈블리(129)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 도광판(123)의 입광면(123a)과 대면하도록 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(129)는 다수개의 LED(129a, 129b)와, 다수개의 LED(129a)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(129b)를 포함한다.
LED어셈블리(129)의 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 광이 입사되는 도광판(123)은 LED(129a)로부터 입사된 광이 여러번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
도광판(123)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 하부면에 특정 모양의 패턴을 포함할 수 있다. 여기서, 패턴은 도광판(123) 내부로 입사된 광을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(123)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성한다.
반사판(125)은 도광판(123)의 배면에 위치하여, 도광판(123)의 배면을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.
도광판(123) 상부의 광학시트(121)는 도광판(123)을 통과한 광을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.
특히, 본 발명의 액정표시장치(100)는 백라이트 유닛(120)의 도광판(123)의 상부로 양자점시트(122)가 더욱 위치하는데, 양자점시트(122)는 LED어셈블리(129)의 LED(129a)로부터 발광되는 광의 색상에 따라 적색광, 녹색광 그리고 백색광 등을 방출하게 되는데, LED(129a)가 청색광을 발광하는 B(blue)-LED칩으로 이루어지고 별도의 형광체가 없는 경우 양자점시트(122)는 적색광과 녹색광을 모두 발광하는 RG(red and green)양자점시트로 이루어진다.
그리고, LED(129a)가 청색광을 발광하는 B-LED칩과, B-LED칩의 상부로 G(green)형광체가 도포되어 있을 경우, 양자점시트(122)는 적색광을 발광하는 R(red)양자점시트로 이루어지며, LED칩이 UV를 발광하고 별도의 형광체가 없는 LED(129a)의 경우 양자점시트(122)는 적색, 녹색, 청색을 발광하는 RGB(red and green and blue)양자점시트로 이루어질 수 있다.
따라서, LED(129a)로부터 발광되는 광과 양자점시트(122)로부터 방출되는 광이 혼합되어 균일한 백색광을 구현하게 된다.
여기서, 양자점시트(122)는 청색광 또는 자외선 등을 포함하는 제1 파장의 광을 흡수하여 제2 파장의 광 및 제3 파장의 광을 방출하는 역할을 한다.
이러한 양자점시트(122)는 실리콘에 제2 파장의 광 및 제3 파장의 광 각각에 대응하는 양자점 형광 분말체가 균일하게 배치되어 구성된다.
양자점 형광 분말체의 개별 양자점(QD, Quantum Dot)은 그 크기가 빛, 전기 등에 의해 여기되는 전자와 정공이 이루는 엑시톤(exciton)의 보어 반경(Bohr raidus)보다 작게 되면 양자구속효과가 발생하여 띄엄띄엄한 에너지 준위를 가지게 되며 에너지 갭의 크기가 변화하게 된다. 또한, 전하가 양자점 내에 국한되어 높은 발광효율을 가지게 된다.
또한, 양자점은 일반적인 형광염료와 달리 입자의 크기에 따라 형광파장이 달라진다. 즉, 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 광을 내며, 입자의 크기를 조절하여 원하는 파장의 가시광선영역의 형광을 낼 수 있다.
또한, 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 매우크고 양자효율(quantum yield)도 높으므로 매우 센 형광을 발생한다.
이러한 양자점시트(122)의 양자점은 코어-쉘 구조(core-shell)를 가질 수 있으며, 코어의 경우 CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 및 HgS으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 한 물질을 포함하고, 쉘의 경우 CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 및 HgS 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 한 물질을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 LED(129a)로부터 발광된 광과 양자점시트(122)로부터 방출되는 광이 혼합되어 구현되는 백색광에 의해 높은 색재현율을 구현하게 된다. 이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 가이드패널(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 덮도록 구성한다. 
여기서, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로 이루어지도록 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다. 
가이드패널(130)은 액정패널(110)의 가장자리를 지지하며 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르기 위한 사각테 형상으로, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 측면을 감싸는 수직부(131)와 수직부(131)의 내측으로 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)의 위치를 구분짓는 수평부(133)가 구비된다.
그리고, 이러한 가이드패널(130)은 커버버툼(150) 상에 안착되는데, 커버버툼(150)은 수평면(151)과, 수평면(151)의 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부(153)로 이루어진다.
이러한 가이드패널(130)과 커버버툼(150) 그리고 탑커버(140)는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 가이드패널(130)로 두른 상태로 액정패널(110) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(140) 그리고 백라이트 유닛(120)의 배면을 덮는 커버버툼(150)이 각각 전후방에서 결합되어 가이드패널(130)을 매개로 일체로 모듈화된다.
이때, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 가이드패널(130)은 서포트메인 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
이때 상술한 구조의 액정표시장치(100)는 최근 요구되어지고 있는 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현하기 위하여, 탑커버(140)가 삭제될 수 있다. 탑커버(140) 삭제를 통해 액정표시장치(100)의 경량 및 박형이 가능하며, 공정을 단순화할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 금속재질로 구성되는 탑커버(140)의 삭제로 인하여, 공정비용을 절감할 수도 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(120)은 도광판(123)의 상부로 LED어셈블리(129)로부터 발광되지 않는 광에 해당하는 광을 발광하는 양자점시트(122)를 위치시켜, LED어셈블리(129)의 LED(129a)로부터 발광된 광과 양자점시트(122)로부터 발광된 광이 혼합되어 백색광을 구현하도록 함으로써, 광 특성이 우수한 백색광을 구현하게 된다.
특히 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(120)은 높은 색재현율을 구현하게 된다.
이를 통해, ATSC(국제 TV 표준 위원회)의 색재현율을 보다 만족시킬 수 있다. 따라서, 사용자에게 높은 품질의 화면을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 색재현율에 따른 색좌표를 나타낸 그래프이다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(도 2의 100)의 효과를 보다 자세히 설명하기 위해서 ATSC방식의 색좌표 및 종래의 일반적인 LED어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛으로부터 발광된 백색광의 색좌표를 함께 나타내었다.
설명에 앞서, Sample 1은 종래의 일반적인 LED어셈블리로부터 발광된 백색광의 색재현율을 나타낸 것으로, 청색광을 발광하는 B-LED칩 상부로 Y(yellow)형광체가 도포된 LED를 광원으로 사용한 백라이트 유닛으로부터 발광된 백색광의 색재현율을 나타내었다.
그리고, Sample 2는 본 발명의 실시예에 따라 백라이트 유닛(도 2의 120)의 광원인 LED 어셈블리(도 2의 129)가 청색광을 발광하는 B-LED 칩 상부로 G형광체를 포함하도록 형성하고, 이러한 LED(도 2의 129a)의 전방으로 적색광을 발광하는 R양자점시트(도 2의 122)를 위치시킨 백라이트 유닛(도 2의 120)으로부터 발광된 백색광의 색재현율을 나타낸 것이다.
여기서, 색재현율이란 액정표시장치(도 2의 100)를 포함한 표시장치가 표현할 수 있는 색의 범위를 말하며, 이는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 상태의 색좌표와 휘도를 각각 측정하고, 이를 바탕으로 삼원색(3 Primary Colors)에 대하여 색재현율(Color Reproduction)을 구할 수 있다.
색좌표는 통상적으로 색을 측정한 다음 각각을 구별하기 위하여 표시하기 위한 것으로, 적색(700nm), 녹색(546.1nm), 청색(435.8nm)의 좌표값을 국제조명위원회(CIE: The International Commission on Illumination)가 1931년 지정한 좌표계 위에 표시한 것이다.
색재현율에 대해 좀 더 자세히 설명하면, 색좌표 상에 결정된 적(R), 녹(G), 청색(B) 각각의 색좌표를 연결하면 삼각형의 면적을 산출할 수 있고, 색재현율은 위의 면적을 ATSC(국제 TV 표준 위원회) 색좌표의 면적과 비교하여 산출할 수 있다.
즉, 색재현율은 ATSC의 색좌표 면적의 값을 100으로 가정했을 때의 상대적인 면적의 비로써 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, ATSC 방식의 색재현율을 100%라고 하면, Sample 1의 일반적인 LED어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛으로부터 발광된 백색광의 적색, 녹색, 청색의 색재현율은 103%임을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 Sample 2의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 색재현율을 135.2%로, Sample 1의 색재현율에 비해 32.2%가 향상된 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(도 2의 100)로부터 발광된 백색광은 일반적인 LED어셈블리를 포함하는 백라이트 유닛으로부터 발광된 백색광 보다 훨씬 높은 색재현율을 가지므로, 고품질의 화면을 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 양자점시트(도 2의 122)를 포함하는 액정표시장치(도 2의 100)는 양자점시트(도 2의 122)를 커팅하는 과정에서 양자점시트(도 2의 122)의 가장자리부에 수분 및 산소가 침투하게 되어 양자점 특성이 제거되게 되는데, 양자점 특성이 제거됨에 따라 양자점시트의 가장자리부에서는 광의 순환이 원할하지 않게 되어 블루 빛샘 현상을 야기하게 된다.
블루 빛샘 현상은 화면 가장자리부에서 블루쉬(blueish)한 컬러의 광이 그대로 화상으로 보여지게 되는 것이다.
이는, 액정표시장치(도 2의 100)의 표시품질의 저하 문제를 야기하게 된다.
여기서, 본 발명 실시예에 따른 액정표시장치(도 2의 100)는 양자점시트(도 2의 122)를 이용하여 고색재현율을 가지면서도 양자점시트(도 2의 122)의 가장자리부에 대응하여 블루 빛샘 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이에 대해 각 실시예 별로 상세히 살펴보도록 하겠다.
- 제 1 실시예
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5a는 일반적인 액정표시장치의 빛샘 현상이 발생된 사진이며, 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 빛샘 현상이 발생되지 않은 모습의 사진이다.
그리고, 도 6a ~ 6b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED어셈블리의 변형예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(120)은 도광판(123)의 입광면(123a)을 따라 LED어셈블리(129)가 위치하는데, LED어셈블리(129)는 고휘도를 구현하는 B-LED칩과 G형광체를 포함하는 다수의 제 1 LED(129a)와 B-LED칩과 Y형광체를 포함하는 다수의 제 2 LED(129c)가 PCB(129b) 상에 일정간격 이격되어 실장된다.
그리고, 도광판(123)의 상부로 적색광을 발광하는 R양자점시트(122)가 위치하며, R양자점시트(122)의 상부로 광학시트(121)가 위치하며, 도광판(123)의 하부로는 반사판(125)이 위치한다.
여기서, 다수의 제 2 LED(129c)는 PCB(129b)의 길이방향의 양측 끝단으로 각각 위치하여, 도광판(123)의 길이방향의 양측 가장자리에 대응하여 위치한다.
따라서, LED어셈블리(129)의 다수의 제 1 LED(129a)로부터 B-LED칩으로부터 발광된 청색광과 G형광체에 의한 녹색광이 혼합된 시안(cyan)광이 도광판(123)의 입광면(123a)을 통해 도광판(123) 내부로 입사된다.
그리고, LED어셈블리(129)의 PCB(129b)의 길이방향의 양측 끝단에 위치하는 다수의 제 2 LED(129c)로부터 B-LED칩으로부터 발광된 청색광과 Y형광체에 의한 옐로우광이 혼합된 백색광이 도광판(123)의 입광면(123a)을 통해 도광판(123) 내부로 입사된다.
이때, 도광판(123) 내부로 입사되는 시안광은 도광판(123)의 중심부로 입사되며, 백색광은 도광판(123)의 길이방향의 양측 가장자리로 입사된다.
이와 같이, 도광판(123) 내부로 입사된 시안광과 백색광은 도광판(123) 내부에서 여러 번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 도광판(123)의 상부면을 통해 면광원으로 출사하게 된다.
도광판(123)의 상부면을 통과한 시안광과 백색광은 R양자점시트(122)를 통과하게 되는데, 시안광은 R양자점시트(122)를 통과하는 과정에서 R양자점시트(122)로부터 발광되는 적색광과 혼합되어 고휘도 및 고색재현율을 갖는 광 특성이 우수한 백색광으로 가공되어 광학시트(121)를 거쳐 액정패널(도 2의 110)로 제공된다.
그리고, 백색광은 R양자점시트(122)의 가장자리부를 통과하게 되는데, R양자점시트(122)의 가장자리부는 양자점 특성이 제거되어, 블루쉬(blueish)한 컬러를 띄게 되는데, 이때 R양자점시트(122)의 가장자리부를 통과하는 백색광에 의해 블루쉬(blueish)한 컬러가 상쇄되어 제거되게 된다.
따라서, 백색광은 그대로 R양자점시트(122)를 통과하여 광학시트(121)를 거쳐 액정패널(도 2의 110)로 제공되게 된다.
즉, LED어셈블리(129)의 제 1 및 제 2 LED(129a, 129c)로부터 발생된 시안광과 백색광은 도광판(123)을 통해 면광원으로 가공된 후, R양자점시트(122)를 통과하면서 광 특성이 우수한 백색광으로 가공되거나, 그대로 R양자점시트(122)를 통과하여 광학시트(121)를 거쳐 액정패널(도 2의 110)로 제공되는 것이다.
이를 통해, 액정패널(도 2의 110)로는 고휘도 및 고색재현율을 갖는 백색광이 제공되어 고품질의 화면을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, R양자점시트(122)의 가장자리부에 양자점 특성이 제거되어 발생되는 블루 빛샘 현상을 방지할 수 있어, 액정표시장치(도 2의 100)의 표시품질을 보다 향상시킬 수 있다.
이는 도 5a와 도 5b를 참조하여 좀더 확실하게 확인할 수 있는데, 도 5a는 일반적인 양자점시트를 포함하는 액정표시장치의 화상의 가장자리부로 블루 빛샘 현상이 발생된 모습의 사진으로, 화상의 가장자리부로 청색을 띄는 블루 빛샘 현상이 발생된 것을 확인할 수 있다.
이는, 양자점시트를 커팅하는 과정에서 양자점시트의 가장자리부에 수분 및 산소가 침투하게 되어, 양자점시트의 가장자리부에서 양자점 특성이 제거되어 광의 순환이 원할하지 않아 블루쉬(blueish)한 컬러를 띄게 되는 것으로, 양자점시트의 가장자리부에서 발생되는 블루쉬(blueish)한 컬러가 그대로 화상으로 보여지게 되는 것이다.
이에 반해, 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 화상을 나타낸 사진으로, 화상의 가장자리부로 블루 빛샘 현상이 발생되지 않는 것을 확인할 수 있다.
이는, LED어셈블리(129)의 PCB(129b)의 길이방향의 양측 끝단으로 백색광을 발광하는 제 2 LED(129c)를 위치시켜, 제 2 LED(129c)로부터 발광되는 백색광이 양자점시트(122)의 가장자리부에서 띄게 되는 블루쉬(blueish)한 컬러를 상쇄시켜 제거되도록 함으로써, 액정패널(도 2의 110)의 가장자리부로 백색광이 제공되도록 하기 때문이다.
따라서, 액정표시장치(도 2의 100)의 표시품질을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에서는 B-LED칩과 Y형광체로 이루어진 제 2 LED(129c)가 PCB(129b)의 길이방향의 양측 끝단에만 각각 하나씩 위치함을 설명 및 도시하였으나, 도 6a에 도시한 바와 같이 제 2 LED(129c)를 PCB(129b)의 길이방향의 양측 끝단으로 각각 2개씩 위치하도록 구성할 수도 있으며, 또는 도 6b에 도시한 바와 같이 제 2 LED(129c)를 PCB(129b)의 길이방향의 양측 끝단으로 각각 3개씩 위치하도록 구성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예는 제 1 LED(129a)가 B-LED칩과 G형광체로 이루어지고, 제 2 LED(129c)는 B-LED칩과 Y형광체로 이루어지며, 도광판(123)의 상부로 R양자점시트(122)가 위치함을 설명 및 도시하였으나, 제 1 LED(129a)가 B-LED칩으로만 이루어지고, 제 2 LED(129c)는 B-LED칩과 RG형광체로 이루어지도록 구비하고, 도광판(123)의 상부로 RG양자점시트를 위치시킬 수도 있다.
또한, 제 1 LED(129a)가 UV칩으로 이루어지고 별도의 형광체가 없는 경우, 제 2 LED(129c)는 UV칩과 RGB형광체가 혼합되어 이루어지며, 도광판(123) 상부로 RGB양자점시트를 위치시킬 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치(도 2의 100)는 B-LED칩을 포함하는 LED(129a, 129c)의 상부로 LED(129a, 129b)로부터 발광되지 않는 광을 발광하는 양자점시트(122)를 위치시켜, LED(129a, 129c)로부터 발광된 광과 양자점시트(122)로부터 발광된 광을 혼합하여 백색광을 구현함으로써, 고휘도 및 고색재현율을 갖는 광 특성이 우수한 백색광을 구현할 수 있다.
특히, PCB(129b)의 양측 끝단으로 양자점시트(122)를 통과하지 않아도 백색광이 발광되는 LED(129c)를 위치시킴으로써, 양자점 특성이 제거된 양자점시트(122)의 가장자리부에 대응하여 블루 빛샘이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
- 제 2 실시예 -
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 다른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 반사판(125)과, 도광판(123)과, LED(129a)와 LED(129a)가 실장되는 PCB(129b)로 이루어지는 LED 어셈블리(129)와 도광판(123) 상부로 양자점시트(122)와 광학시트(121)들이 적층되어 백라이트 유닛(120)을 이루게 된다.
이때, LED어셈블리(129)의 다수의 LED(129a)는 고휘도를 구현하는 B-LED칩과 G형광체가 구비되어 시안광을 발광하게 되고, 도광판(123) 상부로 위치하는 양자점시트(122)는 적색광을 발광하는 R양자점시트로 이루어진다.
여기서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛(120)은 도광판(123)의 입광면(123a)을 제외한 세 가장자리에 사이드반사판(127)이 부착되는데, 사이드반사판(127)에는 R형광체(127a)가 도포되어 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 도광판(123)은 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 제작될 수 있는데, 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 광이 투과할 때 광의 확산을 유도하는 PMMA가 가장 널리 이용되고 있다.
이러한 도광판(123)은 LED 어셈블리(129)와 대응되는 입광면(123a)과 이에 대응되는 반대측의 반입광면(123b) 그리고 입광면(123a)과 반입광면(123b)을 연결하여 광이 출사되는 상부면(123e) 및 반사판(125)과 대면된 하부면(123f) 그리고 서로 마주보는 양 측면(123c, 123d)으로 이루어진다.
이때, 도광판(123)의 반입광면(123b)과 양 측면(123c, 123d)으로 R형광체(127a)가 도포된 사이드반사판(127)이 부착되는데, 사이드반사판(127)은 R형광체(127a)가 도포된 일면이 도광판(123)의 반입광면(123b)과 양 측면(123c, 123d)과 대면되도록 부착된다.
따라서, LED어셈블리(129)의 다수의 LED(129a)로부터 발광된 시안광이 도광판(123)의 입광면(123a)을 통해 도광판(123) 내부로 입사되면, 시안광은 도광판(123) 내부에서 여러 번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 도광판(123)의 상부면(123e)을 통해 면광원으로 출사하게 된다.
이때, 도광판(123) 내부에서 진행되는 시안광은 도광판(123)의 반입광면(123b)과 양 측면(123c, 123d)에 도달하게 되면, 사이드반사판(127)에 도포된 R형광체(127a)와 혼합되어 백색광으로 가공되어, 도광판(123)의 상부면(123e) 가장자리를 통해 출광하게 된다.
따라서, 도광판(123)의 상부면(123e)을 통해 면광원으로 출사되는 시안광은 R양자점시트(122)를 통과하는 과정에서 고휘도 및 고색재현율을 갖는 광 특성이 우수한 백색광으로 가공되어, 광학시트(122)를 거쳐 액정패널(도 2의 110)로 제공된다.
그리고, 도광판(123)의 상부면(123e)의 가장자리를 따라서 출광되는 백색광은 양자점 특성이 제거된 R양자점시트(122)의 가장자리부의 블루쉬(blueish)한 컬러를 상쇄시키면서 그대로 통과하여 광학시트(121)를 거쳐 액정패널(도 2의 110)로 제공되게 된다.
이를 통해, 액정패널(도 2의 110)로는 고휘도 및 고색재현율을 갖는 백색광이 제공되어 고품질의 화면을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, R양자점시트(122)의 가장자리부에 양자점 특성이 제거되어 발생되는 블루 빛샘 현상을 방지할 수 있어, 액정표시장치(도 2의 100)의 표시품질을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예는 LED(129a)가 B-LED칩과 G형광체로 이루어지고 도광판(123)의 상부로 R양자점시트(122)가 위치하며, 사이드반사판(127)에 R형광체(127a)가 도포됨을 설명 및 도시하였으나, LED(129a)가 B-LED칩으로만 이루어지고, 도광판(123) 상부로 RG양자점시트가 위치하며, 사이드반사판(127)에 RG형광체가 도포될 수도 있다.
또한, LED(129a)가 UV칩으로 이루어지고 별도의 형광체가 없는 경우, 도광판(123) 상부로 RGB양자점시트를 위치시키고, 사이드반사판(127)에 RGB형광체를 도포할 수도 있다.
- 제 3 실시예 -
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 다른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 반사판(125)과, 도광판(123)과, LED(129a)와 LED(129a)가 실장되는 PCB(129b)로 이루어지는 LED 어셈블리(129)와 도광판(123) 상부로 양자점시트(122)와 광학시트(121)들이 적층되어 백라이트 유닛(120)을 이루게 된다.
이때, LED어셈블리(129)의 다수의 LED(129a)는 고휘도를 구현하는 B-LED칩과 G형광체가 구비되어 시안광을 발광하게 되고, 도광판(123) 상부로 위치하는 양자점시트(122)는 적색광을 발광하는 R양자점시트로 이루어진다.
이러한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛(120)은 R양자점시트(122) 상부로 위치하는 광학시트(121) 중 하나의 가장자리를 따라 R형광체(128)를 도포하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 도광판(123) 상부의 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 도광판(123)을 통과한 광을 확산 또는 집광하여 액정패널(도 2의 110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 하는데, 이 중 양자점시트(122)에 가장 인접한 광학시트(121)의 가장자리를 따라 R형광체(128)를 도포하는 것이다.
따라서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치(도 2의 100)는 고휘도 및 고색재현율을 가지면서도 양자점시트(122)에 의해 화면의 가장자리부에서 블루 빛샘 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, B-LED칩으로부터 발광된 청색광과 G형광체가 혼합된 시안광이 LED어셈블리(129)로부터 출사되어 도광판(123)의 입광면(123a)을 통해 도광판(123) 내부로 입사되는데, 도광판(123) 내부로 입사된 시안광은 도광판(123) 내부에서 여러 번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 도광판(123)의 상부면을 통해 면광원으로 출사하게 된다.
그리고, 도광판(123)의 상부면을 통해 면광원으로 출사된 시안광은 R양자점시트(122)를 통과하는 과정에서 고휘도 및 고색재현율을 갖는 광 특성이 우수한 백색광으로 가공되게 된 후, 광학시트(121)를 거쳐 액정패널(도 2의 110)로 제공된다.
이때, 양자점 특성이 없는 R양자점시트(122)의 가장자리부를 통과하는 시안광은 R양자점시트(122)의 가장자리부에서 띄게 되는 블루쉬(blueish)한 컬러를 상쇄시킨 체로 R양자점시트(122)를 그대로 통과하여 광학시트(121)를 통과하게 되는데, 시안광은 광학시트(121)를 통과하는 과정에서 광학시트(121) 중 하나의 가장자리를 따라 도포된 R형광체(128)와 혼합되어 백색광으로 가공되어 광학시트(121)를 통과하게 된다.
따라서, 액정패널(도 2의 110)로는 R양자점시트(122)를 통과하여 가공된 백색광과 함께 광학시트(121)를 통과하면서 가공된 백색광이 제공되어, 액정패널(도 2의 110)로는 균일한 백색광 만이 제공되게 된다.
이를 통해, 고품질의 화면을 사용자에게 제공할 수 있으며, R양자점시트(122)의 가장자리부에 양자점 특성이 제거되어 발생되는 블루 빛샘 현상을 방지할 수 있어, 액정표시장치(도 2의 100)의 표시품질을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제 3 실시예는 LED(129a)가 B-LED칩과 G형광체로 이루어지고 도광판(123)의 상부로 R양자점시트(122)가 위치하며, 광학시트(121)의 가장자리로 R형광체(128)가 도포됨을 설명 및 도시하였으나, LED(129a)가 B-LED칩으로만 이루어지고, 도광판(123) 상부로 RG양자점시트가 위치하며, 광학시트(121)에 RG형광체가 도포될 수도 있다.
또한, LED(129a)가 UV칩으로 이루어지고 별도의 형광체가 없는 경우, 도광판(123) 상부로 RGB양자점시트를 위치시키고, 광학시트(121)에 RGB형광체를 도포할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 액정표시장치(도 2의 100)는 B-LED칩을 포함하는 LED(129a)의 상부로 LED(129a)로부터 발광되지 않는 광을 발광하는 양자점시트(122)를 위치시켜, LED(129a)로부터 발광된 광과 양자점시트(122)로부터 발광된 광을 혼합하여 백색광을 구현함으로써, 고휘도 및 고색재현율을 갖는 광 특성이 우수한 백색광을 구현할 수 있다.
특히, PCB(129b)의 양측 끝단으로 양자점시트(122)를 통과하지 않아도 백색광이 발광되는 LED(도 4의 129c)를 위치시키거나, 도광판(123)의 반입광면(도 7의 123b)과 양 측면(도 7의 123c, 123d)으로 형광체(도 7의 127a)가 도포된 사이드반사판(도 7의 127)을 위치시키거나, 광학시트(121) 중 적어도 하나의 가장자리를 따라 형광체(128)를 도포함으로써, 양자점 특성이 제거된 양자점시트(122)의 가장자리부에 대응하여 블루 빛샘이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
120 : 백라이트 유닛
121 : 광학시트
122 : 양자점시트
123 : 도광판(123a : 입광면)
125 : 반사판
129 : LED어셈블리(129a : 제 1 LED, 129b : PCB, 129c : 제 2 LED)

Claims (7)

  1. 액정패널과;
    상기 액정패널의 하부에 위치하는 광학시트와;
    상기 광학시트의 하부에 위치하며, 적색, 녹색, 청색 중 하나 또는 적색, 녹색, 청색이 적어도 2개 이상 혼합된 제 1 광을 발광하는 양자점시트와;
    상기 양자점시트의 하부에 위치하는 도광판과;
    상기 도광판의 입광면에 대응하여 위치하며, 다수의 제 1 및 제 2 LED와 상기 다수의 제 1 및 제 2 LED가 실장되는 PCB를 포함하는 LED어셈블리와;
    상기 도광판의 하부에 위치하는 반사판
    을 포함하며, 상기 제 1 LED는 상기 제 1 광과 혼합되어 백색광을 구현하는 제 2 광을 발광하며, 상기 제 2 LED는 상기 PCB의 길이방향의 양측 끝단에 위치하여 백색광을 발광하며,
    상기 도광판의 중앙부에서는 상기 제 2 광이 상기 양자점시트를 향해 출사되며,
    상기 중앙부를 제외한 상기 도광판의 가장자리에서는 상기 백색광이 상기 양자점시트를 향해 출사되는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 LED로부터 구현되는 백색광은 상기 양자점시트의 가장자리를 통과하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 LED는 상기 PCB의 길이방향의 양측 끝단에 각각 1개씩 구비되거나, 각각 2개 또는 3개씩 구비되는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 LED는 청색LED칩을 포함하며,
    상기 제 1 LED는 상기 제 1 광과 상이한 제 4 광을 발광하는 제 1 형광체를 포함하며,
    상기 제 2 LED는 상기 제 1 내지 제 2 광과 상기 제 4 광과 상이한 제 5 광을 발광하는 제 2 형광체를 포함하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 광은 적색광이며, 상기 제 2 광은 시안광이며, 상기 제 4 광은 녹색광이며, 상기 제 5 광은 옐로우광인 액정표시장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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