KR102513512B1 - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 녹색광을 증가시켜 휘도를 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함하는 표시패널 및 표시패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함한다. 백라이트 유닛은 제1 색광을 출력하는 광원, 광원 상에 배치되어 제1 색광을 제2 색광으로 변환시키는 색 변환층, 제2 색광을 확산시키거나 집광시키는 광학 시트 및 색 변환층과 상기 광학 시트 사이에 형성된 에어 갭을 포함한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정 표시 장치{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 백라이트 유닛과 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 이에 따라, 최근에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display Device)와 같은 여러가지 평판표시장치가 활용되고 있다. 평판표시장치 중에서 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 광을 변조함으로써 화상을 표시한다.
이러한 액정표시장치는 광원(light source)의 배치에 따라서 백라이트 유닛을 직하형(direct light type)과 에지형(edge light type)으로 구분할 수 있다. 직하형 백라이트 유닛은 복수의 광원들을 액정표시패널의 배면에 배치하고 광원들로부터 방출된 광을 액정표시패널 쪽으로 전달하는 방식이다. 한편, 에지형 백라이트 유닛은 복수의 광원들을 액정표시패널의 하부 일측에 배치하고 광원들로부터 방출된 광을 도광판을 사용하여 액정표시패널 쪽으로 전달하는 방식이다.
한편, 직하형 또는 에지형 백라이트 유닛의 광원들은 청색광, 적색광, 및 녹색광이 혼합된 백색광을 액정표시패널의 배면 또는 도광판의 측면에 방출한다. 이때, 녹색광은 녹색 형광 물질이 청색광을 흡수하여 발광되고, 적색광은 적색 형광 물질이 청색광을 흡수하여 발광된다.
도 1을 보면, 녹색 발광 영역의 일부가 적색 흡수 영역과 중첩되고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 특성에 의하여 적색 형광 물질이 녹색 발광 영역과 적색 흡수 영역이 중첩되는 영역(A)만큼의 녹색광을 흡수하게 되므로, 녹색광이 감소하게 된다. 이에 따라, 광의 휘도가 감소하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광의 휘도를 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함하는 표시패널; 및 상기 표시패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 제1 색광을 출력하는 광원, 상기 광원 상에 배치되어 상기 제1 색광을 제2 색광으로 변환시키는 색 변환층, 상기 제2 색광을 확산시키거나 집광시키는 광학 시트 및 상기 색 변환층과 상기 광학 시트 사이에 형성된 에어 갭을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 제1 색광은 청색광을 포함하고, 상기 제2 색광은 녹색광을 포함하며, 상기 색 변환층은, 상기 청색광을 적색광으로 변환시키는 적색 발광 물질 및 상기 청색광을 녹색광으로 변환시키는 녹색 발광 물질을 포함하는 혼합 색변환층을 포함한다.
그리고, 상기 색 변환층은, 상기 적색 화소와 중첩되도록 배치되고, 상기 청색광을 적색광으로 변환시키는 적색 발광 물질을 포함하는 적색 변환층 및 상기 적색 변환층과 동일층에서 상기 녹색 화소와 중첩되도록 배치되고, 상기 청색광을 녹색광으로 변환시키는 녹색 발광 물질을 포함하는 녹색 변환층을 포함하며, 상기 제1 색광은 적색광을 더 포함하고, 상기 색 변환층은 상기 청색광의 일부를 상기 녹색광으로 변환시키는 녹색 변환층을 포함한다.
또한, 상기 녹색 변환층은 상기 녹색 화소와 중첩되도록 배치되며, 상기 색 변환층은 상기 청색광의 일부를 황색광으로 변환시키는 황색 변환층을 포함한다.
또한, 상기 색 변환층과 상기 광학 시트 사이에 상기 청색 화소와 중첩되도록 배치된 점착층을 더 포함한다.
또한, 본 발명은 제1 색광을 출력하는 광원, 상기 광원 상에 배치되어 상기 제1 색광을 제2 색광으로 변환시키는 색 변환층, 상기 제2 색광을 확산시키거나 집광시키는 광학 시트 및 상기 색 변환층과 상기 광학 시트 사이에 형성된 에어 갭을 포함하고, 상기 제1 색광은 청색광을 포함하고, 상기 제2 색광은 녹색광을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
이때, 상기 색 변환층은, 상기 청색광을 적색광으로 변환시키는 적색 발광 물질 및 상기 청색광을 녹색광으로 변환시키는 녹색 발광 물질을 포함하는 혼합 색변환층을 포함하며, 상기 색 변환층은, 상기 청색광의 일부를 적색광으로 변환시키는 적색 변환층 및 상기 적색 변환층과 동일층에 배치되고, 상기 청색광의 다른 일부를 녹색광으로 변환시키는 녹색 변환층을 포함한다.
또한, 상기 제1 색광은 적색광을 더 포함하고, 상기 색 변환층은 상기 청색광의 일부를 녹색광으로 변환시키는 녹색 변환층을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은 상기 제 1 색광이 입사되는 글래스 도광판(glass light guide plate)을 포함하며, 상기 글래스 도광판의 하부면에는 PMMA 확산비드를 포함하는 패턴이 구비된다.
그리고, 상기 PMMA 확산비드는 7 ~ 12um의 지름을 가지며, 상기 패턴은 반구(hemi sphere)형상으로, 수백㎛의 지름을 가지며, 다수개가 일정간격 이격되어 분포 배치된다.
그리고, 상기 글래스 도광판의 하부로는, 상기 하부면과 대면하도록 반사시트가 위치한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 청색광을 녹색광으로 변환하는 녹색 변환층을 별도로 구성함으로써 적색과 녹색을 공간적으로 분리시킬 수 있고, 이에 따라, 적색 발광 물질이 녹색 발광 영역과 적색 흡수 영역이 중첩되는 영역(A) 만큼의 녹색광을 흡수하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 녹색광이 증가하여 휘도및 색재현를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 색 변환층과 프리즘 시트 사이에 에어 갭을 형성함으로써 프리즘 시트에 수직 입사되는 광을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 프리즘 시트에 입사된 광이 전바사되는 것을 방지할 수 있고, 대부분의 광을 표시패널 방향으로 방출하여 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 점착층을 녹색 화소와 중첩되지 않도록 형성함으로써 녹색광이 손실되지 않고 표시패널에 입사될 수 있고, 이에 따라, 광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 글래스 도광판의 하부면에 PMMA 확산비드를 포함하는 패턴을 구비하고, 이러한 글래스 도광판 내부로 자홍색광이 입사되도록 하고, 글래스 도광판 상부로 녹색 변환층을 위치시킴으로써, 글래스 도광판 내부로 입사된 자홍색광은 광손실 없이 글래스 도광판 내부에서 고르게 퍼져 고휘도의 균일한 면광원을 구현하게 되며, 또한 녹색광과 적색광이 공간적으로 분리됨에 따라, 이를 통해서도 고휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 플라스틱 재질로 이루어지는 도광판에 비해 박형을 구현할 수 있으며, 열팽창 및 습기팽윤성에 유리한 글래스 도광판을 사용함에도, 글래스 도광판의 파장에 따른 투과율 차이에 의해 색 편차가 발생하는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 적색 및 녹색 각각에 대한 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 I-I'를 보여주는 단면도이다.
도 5는 색 변환층과 점착층의 제1 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 색 변환층과 점착층의 제2 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 색 변환층과 점착층의 제3 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 색 변환층과 점착층의 제4 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 9는 색 변환층과 점착층의 제5 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 10은 색 변환층과 점착층의 제6 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 11은 색 변환층과 점착층의 제7 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 12는 적색광과 녹색광을 공간적으로 분리한 구성에서 휘도 향상을 보여주는 그래프이다.
도 13a 및 도 13b는 에어 갭 유무에 따른 광의 굴절을 보여주는 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 에어 갭 유무에 따른 광의 경로를 보여주는 도면이다.
도 15는 에어 갭 유무에 따른 휘도의 차이를 보여주는 도면이다.
도 16은 색 변환층과 점착층의 제 8 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도.
도 17은 글래스 도광판의 파장에 따른 투과율을 나타낸 그래프.
도 18은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2의 액정표시장치의 분해 사시도이다. 도 4는 도 2의 I-I'를 보여주는 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 표시패널(100), 표시패널(100)을 구동하기 위한 구동회로부, 백라이트 유닛(300), 및 케이스 부재를 포함한다.
표시패널(100)은 하부 기판(110), 상부 기판(120), 및 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 하부 기판(110)과 상부 기판(120)은 유리(glass) 또는 플라스틱(plastic)으로 형성될 수 있다.
하부 기판(110)의 크기는 상부 기판(120)의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
이로 인해, 상부 기판(120)에 의해 덮이지 않는 하부 기판(110)의 상면의 일 측 가장자리에는 소스 연성필름(220)들이 부착될 수 있다. 하부 기판(110)의 상면은 상부 기판(120)과 마주보는 면에 해당한다.
표시패널(100)의 하부 기판(110)의 상면에는 신호 라인들과 화소들이 마련된다. 신호 라인들은 서로 교차되는 데이터 라인들과 게이트 라인들, 공통전극들에 공통전압을 공급하기 위한 공통라인, 게이트 구동회로에 제어신호로서 공급되는 게이트 제어신호 라인들을 포함할 수 있다. 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차영역에는 화소들이 배치될 수 있다. 화소들 각각은 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT), 화소전극, 및 공통전극을 포함한다. 박막 트랜지스터는 게이트라인의 게이트신호에 응답하여 데이터 라인의 데이터전압을 화소전극에 공급한다.
화소전극에 공급된 데이터전압과 공통전극에 공급된 공통전압의 전위차에 의해 발생되는 전계에 의해 액정층의 액정이 구동되며, 이로 인해 백라이트 유닛으로부터 입사되는 광의 투과량이 조정될 수 있다.
표시패널(100)의 상부 기판(120)의 하면에는 블랙 매트릭스 및 컬러 필터가 마련될 수 있다. 상부 기판(120)의 하면은 하부 기판(110)과 마주보는 면에 해당한다. 하지만, 표시패널(100)이 COT(colorfilter on TFT array) 방식으로 형성되는 경우에는 블랙 매트릭스 및 컬러 필터는 하부 기판(110)의 상면에 마련될 수 있다.
공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 기판(120)의 하면에 마련되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 하부 기판(110)의 상면에 마련될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스는 광차단 물질이 매트릭스 구조로 형성되어 있어 화소 영역 이외의 영역으로 광이 누설되는 것을 차단한다.
상기 컬러 필터는 블랙 매트릭스 사이의 화소 영역에 형성되어 있다. 상기 컬러 필터는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터를 포함하여 이루어진다.
표시패널(100)의 상부 기판(120)에는 상부 편광판(150)이 부착되고, 하부 기판(110)에는 하부 편광판(140)이 부착된다. 상부 편광판(150)의 광 투과축은 하부 편광판(140)의 광 투과축과 교차 또는 직교한다. 또한, 액정과 접하는 상부 기판(120)과 하부 기판(110)의 내면에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성될 수 있다.
구동회로부는 게이트 구동회로, 소스 구동회로(210)들, 소스 연성필름(220)들, 회로보드(230), 및 광원 구동부(240)를 포함한다.
게이트 구동회로는 게이트신호들을 하부 기판(110)의 게이트 라인들에 공급한다. 게이트 구동회로는 GIP(gate driver in panel) 방식으로 하부 기판(110)의 상면에 직접 형성될 수 있다. 또는, 게이트 구동회로는 구동 칩(chip)으로 구현되는 경우, COF(chip on film) 방식으로 게이트 연성필름 상에 실장될 수 있으며, 게이트 연성필름들은 상부 기판(120)에 의해 덮이지 않는 하부 기판(110)의 상면의 가장자리에 부착될 수 있다.
소스 구동회로(210)들은 데이터전압들을 하부 기판(110)의 데이터 라인들에 공급한다. 소스 구동회로(210)들 각각이 구동 칩으로 구현되는 경우, COF(chip on film) 방식으로 소스 연성필름(220)상에 실장될 수 있다. 또는, 소스 구동회로(210)들은 COG(chip on glass) 방식 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 하부기판(110)의 상면에 접착될 수 있다. 소스 연성필름(220)들은 상부 기판(120)에 의해 덮이지 않는 하부 기판(110)의 상면의 일 측 가장자리와 회로보드(230)에 부착될 수 있다. 회로보드(230)는 인쇄회로보드(printed circuit board)로 구현될 수 있다.
광원 구동부(240)는 광원 구동회로(241)와 광원 회로보드(242)를 포함한다.
광원 구동회로(240)은 광원(310)들을 발광시키기 위해 구동전류들을 광원(310)들에 공급한다. 광원 구동회로(240)는 광원 회로보드(242) 상에 실장될 수 있다. 또는, 광원 구동회로(240)는 회로보드(230) 상에 실장될 수도 있으며, 이 경우 광원 회로보드(242)는 생략될 수 있다.
구동회로부는 타이밍 제어회로와 타이밍 제어회로가 실장되는 제어 회로보드를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어 회로보드는 소정의 연성 케이블(flexible cable)을 통해 회로보드(230)에 연결될 수 있다.
백라이트 유닛(300)은 복수의 광원(310)들, 광원 회로보드(320), 도광판(330), 반사시트(340), 및 광학시트들(350) 등을 구비한다. 백라이트 유닛(300)은 광원(310)들로부터의 광을 도광판(320)과 광학 시트들(350)을 통해 균일한 면광원으로 변환하여 표시패널(100)에 광을 조사한다. 도 3 및 도 4에서는 백라이트 유닛이 에지형으로 구현된 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 직하형으로 구현될 수도 있음에 주의하여야 한다.
광원(310)들은 발광 다이오드(light emitting diode)로 구현될 수 있다. 이때, 발광 다이오드는 청색광을 출력하는 청색 발광 다이오드, 적색광을 출력하는 적색 발광 다이오드, 및 청색광과 적색광이 혼합된 자홍색(magenta)광을 출력하는 자홍색 발광 다이오드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
광원(310)들은 도광판(320)의 적어도 하나의 측면에 배치되어 도광판(320)의 측면에 광을 조사한다. 광원(310)들은 광원 회로보드(320)상에 실장되고, 광원 구동회로(241)로부터 구동전류를 공급받아 점등 및 소등된다. 광원 회로보드(320)는 광원 구동부(240)에 연결된다.
도광판(320)은 광원(310)들로부터 광을 면광원으로 변환하여 표시패널(100)에 조사한다. 반사시트(340)는 도광판(330)의 하면에 배치되어 도광판(330)으로부터 도광판(330)의 아래로 향하는 광을 도광판(330) 쪽으로 반사시킨다.
도광판(330)과 표시패널(100) 사이에는 광학 시트(370)가 배치된다. 즉, 표시패널(100)의 아래에는 광학 시트(370)가 배치되며, 광학 시트들(370)의 아래에는 도광판(330)이 배치된다. 광학 시트(370)는 1 매 이상의 프리즘 시트 또는 1 매 이상의 확산 시트를 포함하여 도광판(330)으로부터 입사되는 광을 확산하고 표시패널(100)의 광입사면에 실질적으로 수직인 각도로 광이 입사되도록 광의 진행경로를 굴절시킨다. 또한, 광학 시트(370)는 이중휘도강화필름(dual brightness enhancement film)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 광학 시트들(370)은 확산 시트, 프리즘 시트, 및 이중휘도강화필름을 포함할 수 있으며, 이 경우 광학 시트들(370)의 최상위 광학 시트는 이중휘도강화필름일 수 있다.
색 변환층(350)은 도광판(330) 상에 배치되어 도광판(330)을 통해 광원(310)들로부터 입사되는 청색광 또는 자홍색광을 백색광으로 변환시킨다. 특히, 본 실시예에 따른 색 변환층(350)은 청색광 또는 자홍색광을 녹색광으로 변환하는 녹색 변환층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
점착층(360)은 색 변환층(350)과 광학 시트(360) 사이에 배치된다. 점착층(360)은 색 변환층(350)과 광학 시트(360)를 점착시키는 동시에 색 변환층(350)과 광학 시트(360) 사이에 에어 갭을 형성하는 역할을 한다. 색 변환층(350) 및 점착층(360)에 대한 구체적인 설명은 도 5 내지 11을 참조하여 후술하도록 한다.
케이스 부재는 보텀 커버(bottom cover, 410), 지지 프레임(support frame, 420), 및 탑 케이스(430)을 포함한다.
보텀 커버(410)는 사각 프레임의 금속으로 제작되어 도 4와 같이 백라이트 유닛(300)의 측면과 하면을 감싼다. 보텀 커버(410)는 고강도 강판으로 제작될 수 있으며, 예를 들어 전기아연도금강판(EGI), 스테인레스(SUS), 갈바륨(SGLC), 알루미늄도금강판(일명 ALCOSTA), 주석도금강판(SPTE) 등으로 제작될 수 있다.
지지 프레임(420)은 표시패널(100)의 하부 기판(110)의 하면을 지지한다. 지지 프레임(420)은 가이드 패널(guide panel) 또는 가이드 프레임(guide frame) 등으로 칭하기도 한다. 지지 프레임(420)은 보텀 커버(410)와 고정 부재에 의해 결합됨으로써 고정될 수 있다. 지지 프레임(420)은 폴리카보네이트(polycabonate) 등의 합성수지 내에 유리섬유가 혼입된 사각 프레임, 플라스틱 등으로 제작되거나, 스테인리스 스틸(Steel Use Stainless, SUS)로 제작될 수 있다. 한편, 표시패널(100)의 하부 기판(110)이 지지 프레임(420)에 의해 충격받는 것으로부터 보호하기 위해 도 4와 같이 하부 기판(110)과 지지 프레임(420) 사이에 완충 부재(421)가 마련될 수 있다.
탑 케이스(430)는 표시패널(100)의 가장자리, 가이드 프레임(420)의 상면과 측면, 및 보텀 커버(410)의 측면을 감싼다. 탑 케이스(430)는 전기아연도금강판(EGI), 스테인리스 스틸(SUS) 등으로 제작될 수 있다. 탑 케이스(430)는 지지 프레임(420)에 후크 또는 스크류로 고정될 수 있다. 한편, 표시패널(100)의 상부 기판(110)이 탑 케이스(430)에 의해 충격받는 것으로부터 보호하기 위해 도 4와 같이 하부 기판(110)과 탑 케이스(430) 사이에 완충 부재(421)가 마련될 수 있다.
제1 실시예
도 5는 색 변환층과 점착층의 제1 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 액정표시장치는 표시패널(100)과 백라이트 유닛(300)을 포함한다.
먼저, 백라이트 유닛(300)은 광원(310)들, 도광판(330), 녹색 변환층(352), 점착층(360) 및 프리즘 시트(372)을 포함한다.
광원(310)들은 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드 및 적색광을 방출하는 적색 발광 다이오드를 포함하거나, 청색광과 적색광이 혼합된 자홍색(magenta)광을 방출하는 자홍색 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 광원(310)들은 도광판(330)의 적어도 하나의 측면에 배치되어 도광판(330)의 측면에 광을 조사한다.
도광판(330)은 광원(310)들에서 방출된 광을 면광원으로 변환하여 표시패널(100) 방향으로 조사한다. 본 발명의 제1 실시예에서의 도광판(330)은 청색 발광 다이오드로부터 청색광이 입사되고 적색 발광 다이오드로부터 적색광이 입사될 수 있다. 이때, 청색광 및 적색광은 도광판(330) 내부에서 혼합되어 자홍색광이 될 수 있다. 한편, 도광판(330)은 자홍색 발광 다이오드로부터 자홍색광이 입사될 수도 있다.
이에 따라, 도광판(330)은 자홍색광을 표시패널(100) 방향으로 진행시킨다. 녹색 변환층(352)는 도광판(330) 상에 복수의 화소들(P1, P2, P3)과 중첩되도록 형성된다. 녹색 변환층(352)은 도광판(330)에서 표시패널(100) 방향으로 진행하는 광의 경로 상에 배치되어 도광판(330)에서 방출한 자홍색광을 백색광으로 변환한다. 보다 구체적으로, 녹색 변환층(352)는 녹색 발광 물질을 포함한다. 녹색 변환층(352)에 포함된 녹색 발광 물질은 자홍색광에 포함된 청색광의 일부와 충돌하면서 청색광의 에너지를 흡수한다. 이에 따라, 청색광의 일부가 녹색광으로 파장이 변경되고, 녹색 변환층(352)을 통과한 광은 청색광, 적색광 및 녹색광이 혼합되어 백색광으로 변환된다.
상술한 녹색 발광 물질은 녹색 인광 물질 또는 녹색 형광 물질을 포함하고, 실리콘 수지와 같은 투명한 수지 물질과 혼합되어 녹색 변환층(352)을 구성한다. 프리즘 시트(372)는 입사되는 광을 제1 방향으로 집광한다. 여기서, 제1 방향은 도광판(330)의 장축 또는 단축 방향에 대응될 수 있다.
점착층(360)은 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이에 배치된다. 점착층(360)은 녹색 변환층(352) 상면 일부에만 형성함으로써, 녹색 변환층(352)에 프리즘 시트(372)를 점착하는 동시에 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(air gap, A)을 형성한다. 이때, 점착층(360)은 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 녹색광이 휘도 감소없이 녹색(G) 화소(P2)로 진행될 수 있도록 녹색(G) 화소(P2)와 중첩되지 않도록 형성하여야 한다. 즉, 점착층(360)은 도 5에 도시된 바와 같이 적색(R) 화소 및 청색(B) 화소(P1, P3)과 중첩되도록 형성한다.
다음, 표시패널(100)은 하부 편광판(140), 상부 편광판(150) 및 복수의 화소들(P1, P2, P3)을 포함한다.
하부 편광판(140)은 하부 기판(110) 하면에 배치되어 광을 선편광으로 투과시켜준다. 상부 편광판(150)은 하부 편광판(140)과 투과축이 서로 교차 또는 직교되도록 상부 기판(120) 상면에 배치되고, 광을 선편광으로 투과 시켜준다.
복수의 화소들(P1, P2, P3)은 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이에 형성되고, 적색 컬러 필터를 포함하는 적색(R) 화소(P1), 녹색 컬러 필터를 포함하는
녹색(G) 화소(P2) 및 청색 컬러 필터를 포함하는 청색(B) 화소(P3)를 포함한다.
적색 컬러 필터는 적색 파장의 광은 통과시키고, 그 외 파장의 광은 흡수하는 적색 색소를 포함한다. 녹색 컬러 필터는 녹색 파장의 광은 통과시키고, 그 외 파장의 광은 흡수하는 녹색 색소를 포함한다. 청색 컬러 필터는 청색 파장의 광은 통과시키고, 그 외 파장의 광은 흡수하는 청색 색소를 포함한다.
이에 따라, 적색(R) 화소(P1)에서는 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 백색광이 적색 컬러 필터를 통과하면서 청색광 및 녹색광이 흡수되고 적색광만이 방출된다. 녹색(G) 화소(P2)에서는 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 백색광이 녹색 컬러 필터를 통과하면서 청색광 및 정색광이 흡수되고 녹색광만이 방출된다. 청색(B) 화소(P3)에서는 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 백색광이 청색 컬러 필터를 통과하면서 적색광 및 녹색광이 흡수되고 청색광만이 방출된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치는 광원(310)들에서 청색광 및 적색광만을 발광하고, 녹색 변환층(352)에 의하여 녹색광이 발생한다. 즉, 액정표시장치는 적색광과 녹색광이 공간적으로 분리하고 적색광을 먼저 발생시킨 후 녹색광을 발생시킴에 따라 적색 발광 물질이 녹색광을 흡수하는 것을 방지하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치는 녹색광이 증가하고, 도 12에 도시된 바와 같이 녹색 피크의 반치폭이 커지면서 광의 휘도를 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치는 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성함에 따라 녹색 변환층(352)의 녹색 발광 물질에 의한 산란 특성 때문에 프리즘 시트(372)의 집광 기능이 저해되는 것을 방지할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 13 내지 도 15를 참조하여 후술하도록 한다.
한편, 도 5에서는 액정표시장치가 에지형 백라이트 유닛을 포함하는 것을 가정하여 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서는 액정표시장치가 직하형 백라이트 유닛을 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 액정표시장치는 광원들이 녹색 변환층 아래에 배치될 수 있다.
제 2 실시예
도 6은 색 변환층과 점착층의 제2 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 액정표시장치는 표시패널(100)과 백라이트 유닛(300)을 포함한다.
먼저, 백라이트 유닛(300)은 광원(310)들, 도광판(330), 혼합 변환층(358), 점착층(360) 및 프리즘 시트(372)을 포함한다.
광원(310)들은 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 광원(310)들은 도광판(330)의 적어도 하나의 측면에 배치되어 도광판(330)의 측면에 광을 조사한다.
도광판(330)은 광원(310)들에서 방출된 광을 면광원으로 변환하여 표시패널(100) 방향으로 조사한다. 본 발명의 제2 실시예에서의 도광판(330)은 청색 발광 다이오드로부터 청색광이 입사될 수 있다. 이에 따라, 도광판(330)은 청색광을 표시패널(100) 방향으로 진행시킨다.
혼합 변환층(358)는 도광판(330) 상에 복수의 화소들(P1, P2, P3)과 중첩되도록 형성된다. 혼합 변환층(358)는 도광판(330)에서 표시패널(100) 방향으로 진행하는 광의 경로 상에 배치되어 도광판(330)에서 방출한 청색광을 백색광으로 변환한다. 보다 구체적으로, 혼합 변환층(358)는 적색 발광 물질 및 녹색 발광 물질을 포함한다. 혼합 변환층(358)에 포함된 적색 발광 물질은 청색광의 일부와 충돌하면서 청색광의 에너지를 흡수한다. 이에 따라, 청색광의 일부가 적색광으로 파장이 변경된다. 또한, 혼합 변환층(358)에 포함된 녹색 발광 물질은 청색광의 일부와 충돌하면서 청색광의 에너지를 흡수한다. 이에 따라, 청색광의 일부가 녹색광으로 파장이 변경된다. 혼합 변환층(358)을 통과한 광은 청색광, 적색광 및 녹색광이 혼합되어 백색광으로 변환된다.
상술한 적색 발광 물질은 적색 인광 물질 또는 적색 형광 물질을 포함하고, 실리콘 수지와 같은 투명한 수지 물질과 혼합되어 혼합 변환층(358)을 구성한다. 상술한 녹색 발광 물질은 녹색 인광 물질 또는 녹색 형광 물질을 포함하고, 실리콘 수지와 같은 투명한 수지 물질과 혼합되어 혼합 변환층(358)을 구성한다. 프리즘 시트(372)는 입사되는 백색광을 제1 방향으로 집광한다. 여기서, 제1 방향은 도광판(330)의 장축 또는 단축 방향에 대응될 수 있다.
점착층(360)은 혼합 변환층(358)과 프리즘 시트(372) 사이에 배치된다. 점착층(360)은 혼합 변환층(358) 상면의 일부에 형성함으로써, 혼합 변환층(358)에 프리즘 시트(372)를 점착하는 동시에 혼합 변환층(358)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(air gap, A)을 형성한다.
이때, 점착층(360)은 혼합 변환층(358)에 의하여 변환된 적색광 및 녹색광이 휘도 감소 없이 적색 화소(P1)와 녹색 화소(P2)로 진행될 수 있도록 적색 및 녹색 화소(P1, P2)와 중첩되지 않도록 않도록 형성하여야 한다.
즉, 점착층(360)은 도 6에 도시된 바와 같이 청색(B) 화소(P1)와 중첩되도록 형성한다.
다음, 표시패널(100)은 하부 편광판(140), 상부 편광판(150) 및 복수의 화소들(P1, P2, P3)을 포함한다.
하부 편광판(140)은 하부 기판(110) 하면에 배치되어 광을 선편광으로 투과시켜준다. 상부 편광판(150)은 하부 편광판(140)과 투과축이 서로 교차 또는 직교되도록 상부 기판(120) 상면에 배치되고, 광을 선편광으로 투과 시켜준다.
복수의 화소들(P1, P2, P3)은 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이에 형성되고, 적색 컬러 필터를 포함하는 적색(R) 화소(P1), 녹색 컬러 필터를 포함하는 녹색(G) 화소(P2) 및 청색 컬러 필터를 포함하는 청색(B) 화소(P3)를 포함한다.
적색(R) 화소(P1)에서는 혼합 변환층(358)에 의하여 변환된 백색광이 적색 컬러 필터를 통과하면서 청색광 및 녹색광이 흡수되고 적색광만이 방출된다. 녹색(G) 화소(P2)에서는 혼합 변환층(358)에 의하여 변환된 백색광이 녹색 컬러 필터를 통과하면서 청색광 및 정색광이 흡수되고 녹색광만이 방출된다. 청색(B) 화소(P3)에서는 혼합 변환층(358)에 의하여 변환된 백색광이 청색 컬러 필터를 통과하면서 적색광 및 녹색광이 흡수되고 청색광만이 방출된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치는 혼합 변환층(358)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성함에 따라 혼합 변환층(358)의 적색 발광 물질 및 녹색 발광 물질에 의한 산란 특성 때문에 프리즘 시트(372)의 집광 기능이 저해되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 6에서는 액정표시장치가 에지형 백라이트 유닛을 포함하는 것을 가정하여 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서는 액정표시장치가 직하형 백라이트 유닛을 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 액정표시장치는 광원들이 녹색 변환층 아래에 배치될 수 있다.
제3 실시예
도 7은 색 변환층과 점착층의 제3 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 7은 도 5에 도시된 액정표시장치에서 확산 시트(374)를 더 포함할 수 있다. 확산 시트(374)는 프리즘 시트(372) 상에 배치되어 입사되는 광을 확산한다.
이외 다른 구성들은 도 5와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제4 실시예
도 8은 색 변환층과 점착층의 제4 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 8은 도 6에 도시된 액정표시장치에서 확산 시트(374)를 더 포함할 수 있다. 확산 시트(374)는 프리즘 시트(372) 상에 배치되어 입사되는 광을 확산한다.
이외 다른 구성들은 도 6과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제5 실시예
도 9는 색 변환층과 점착층의 제5 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 9를 참조하면, 액정표시장치는 표시패널(100)과 백라이트 유닛(300)을 포함한다.
먼저, 백라이트 유닛(300)은 광원(310)들, 도광판(330), 녹색 변환층(352), 점착층(360) 및 프리즘 시트(372)을 포함한다.
광원(310)들은 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드 및 적색광을 방출하는 적색 발광 다이오드를 포함하거나, 청색광과 적색광이 혼합된 자홍색(magenta)광을 방출하는 자홍색 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 광원(310)들은 도광판(330)의 적어도 하나의 측면에 배치되어 도광판(330)의 측면에 광을 조사한다.
도광판(330)은 광원(310)들에서 방출된 광을 면광원으로 변환하여 표시패널(100) 방향으로 조사한다. 본 발명의 제5 실시예에서의 도광판(330)은 청색 발광 다이오드로부터 청색광이 입사되고 적색 발광 다이오드로부터 적색광이 입사될 수 있다. 이때, 청색광 및 적색광은 도광판(330) 내부에서 혼합되어 자홍색광이 될 수 있다. 한편, 도광판(330)은 자홍색 발광 다이오드로부터 자홍색광이 입사될 수도 있다. 이에 따라, 도광판(330)은 자홍색광을 표시패널(100) 방향으로 진행시킨다.
녹색 변환층(352)는 도광판(330) 상에 녹색(G) 화소(P2)와 중첩되도록 형성된다. 녹색 변환층(352)은 도광판(330)에서 표시패널(100) 방향으로 진행하는 광의 경로 상에 배치되어 도광판(330)에서 방출한 자홍색광을 백색광으로 변환한다. 보다 구체적으로, 녹색 변환층(352)는 녹색 발광 물질을 포함한다. 녹색 변환층(352)에 포함된 녹색 발광 물질은 자홍색광에 포함된 청색광의 일부와 충돌하면서 청색광의 에너지를 흡수한다. 이에 따라, 청색광의 일부가 녹색광으로 파장이 변경되고, 녹색 변환층(352)을 통과한 광은 청색광, 적색광 및 녹색광이 혼합되어 백색광으로 변환된다.
상술한 녹색 발광 물질은 녹색 인광 물질 또는 녹색 형광 물질을 포함하고, 실리콘 수지와 같은 투명한 수지 물질과 혼합되어 녹색 변환층(352)을 구성한다. 프리즘 시트(372)는 입사되는 광을 제1 방향으로 집광한다. 여기서, 제1 방향은 도광판(330)의 장축 또는 단축 방향에 대응될 수 있다.
점착층(360)은 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이에 배치된다. 점착층(360)은 녹색 변환층(352) 상면 일부에만 형성함으로써, 녹색 변환층(352)에 프리즘 시트(372)를 점착하는 동시에 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(air gap, A)을 형성한다. 이때, 점착층(360)은 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 녹색광이 휘도 감소없이 녹색(G) 화소(P2)로 진행될 수 있도록 녹색(G) 화소(P2)와 중첩되지 않도록 형성하여야 한다. 즉, 점착층(360)은 도 9에 도시된 바와 같이 적색(R) 화소 및 청색(B) 화소(P1, P3)과 중첩되도록 형성한다.
다음, 표시패널(100)은 하부 편광판(140), 상부 편광판(150) 및 복수의 화소들(P1, P2, P3)을 포함한다.
하부 편광판(140)은 하부 기판(110) 하면에 배치되어 광을 선편광으로 투과시켜준다. 상부 편광판(150)은 하부 편광판(140)과 투과축이 서로 교차 또는 직교되도록 상부 기판(120) 상면에 배치되고, 광을 선편광으로 투과 시켜준다.
복수의 화소들(P1, P2, P3)은 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이에 형성
되고, 적색 컬러 필터를 포함하는 적색(R) 화소(P1), 녹색 컬러 필터를 포함하는 녹색(G) 화소(P2) 및 청색 컬러 필터를 포함하는 청색(B) 화소(P3)를 포함한다.
적색(R) 화소(P1)에서는 도광판(330)으로부터 입사되는 자홍색광이 적색 컬러 필터를 통과하면서 청색광이 흡수되고 적색광만이 방출된다. 녹색(G) 화소(P2)에서는 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 백색광이 녹색 컬러 필터를 통과하면서 청색광 및 정색광이 흡수되고 녹색광만이 방출된다. 청색(B) 화소(P3)에서는 도광판(330)으로부터 입사되는 자홍색광이 청색 컬러 필터를 통과하면서 적색광이 흡수되고 청색광만이 방출된다.
한편, 도 9에서는 액정표시장치가 에지형 백라이트 유닛을 포함하는 것을 가정하여 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서는 액정표시장치가 직하형 백라이트 유닛을 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 액정표시장치는 광원들이 색 변환층 아래에 배치될 수 있다.
제6 실시예
도 10은 색 변환층과 점착층의 제6 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 10을 참조하면, 액정표시장치는 표시패널(100)과 백라이트 유닛(300)을 포함한다.
먼저, 백라이트 유닛(300)은 광원(310)들, 도광판(330), 색 변환층(350), 점착층(360) 및 프리즘 시트(372)을 포함한다.
광원(310)들은 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 광원(310)들은 도광판(330)의 적어도 하나의 측면에 배치되어 도광판(330)의 측면에 광을 조사한다.
도광판(330)은 광원(310)들에서 방출된 광을 면광원으로 변환하여 표시패널(100) 방향으로 조사한다. 본 발명의 제6 실시예에서의 도광판(330)은 청색 발광 다이오드로부터 청색광이 입사될 수 있다. 이에 따라, 도광판(330)은 청색광을 표시패널(100) 방향으로 진행시킨다.
색 변환층(350)는 도광판(330)과 표시패널(100) 사이에 배치되고, 적색 변환층(354) 및 녹색 변환층(352)을 포함한다.
적색 변환층(354)는 도광판(330) 상에 적색(R) 화소(P1)와 중첩되도록 형성된다. 적색 변환층(354)는 도광판(330)에서 표시패널(100) 방향으로 진행하는 광의 경로 상에 배치되어 도광판(330)에서 방출한 청색광을 자홍색광으로 변환한다. 보다 구체적으로, 적색 변환층(354)는 적색 발광 물질을 포함한다. 적색 변환층(354)에 포함된 적색 발광 물질은 청색광의 일부와 충돌하면서 청색광의 에너지를 흡수한다. 이에 따라, 청색광의 일부가 적색광으로 파장이 변경되고, 적색 변환층(354)을 통과한 광은 청색광 및 적색광이 혼합되어 자홍색광으로 변환된다.
상술한 적색 발광 물질은 적색 인광 물질 또는 적색 형광 물질을 포함하고, 실리콘 수지와 같은 투명한 수지 물질과 혼합되어 적색 변환층(354)을 구성한다.
녹색 변환층(352)는 도광판(330) 상에 녹색(G) 화소(P2)와 중첩되도록 형성된다. 녹색 변환층(352)는 도광판(330)에서 표시패널(100) 방향으로 진행하는 광의 경로 상에 배치되어 도광판(330)에서 방출한 청색광을 청록색(cyan)광으로 변환한다. 보다 구체적으로, 녹색 변환층(352)는 녹색 발광 물질을 포함한다. 녹색 변환층(352)에 포함된 녹색 발광 물질은 청색광의 일부와 충돌하면서 청색광의 에너지를 흡수한다. 이에 따라, 청색광의 일부가 녹색광으로 파장이 변경되고, 녹색 변환층(352)을 통과한 광은 청색광 및 녹색광이 혼합되어 청록색광으로 변환된다.
상술한 녹색 발광 물질은 녹색 인광 물질 또는 녹색 형광 물질을 포함하고, 실리콘 수지와 같은 투명한 수지 물질과 혼합되어 녹색 변환층(352)을 구성한다.
프리즘 시트(372)는 입사되는 백색광을 제1 방향으로 집광한다. 여기서, 제1 방향은 도광판(330)의 장축 또는 단축 방향에 대응될 수 있다.
점착층(360)은 색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 배치된다. 점착층(360)은 색 변환층(350) 상면의 일부에 형성함으로써, 색 변환층(350)에 프리즘 시트(372)를 점착하는 동시에 색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(air gap, A)을 형성한다. 이때, 점착층(360)은 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 녹색광이 휘도 감소없이 녹색(G) 화소(P2)로 진행될 수 있도록 녹색(G) 화소(P2)와 중첩되지 않도록 형성하여야 한다. 또한, 점착층(360)은 적색 변환층(354)에 의하여 변환된 적색광이 휘도 감소없이 적색(R) 화소(P1)로 진행될 수 있도록 적색(R) 화소(P1)와 중첩되지 않도록 형성하여야 한다. 즉, 점착층(360)은 도 10에 도시된 바와 같이 청색(B) 화소(P1)와 중첩되도록 형성한다.
다음, 표시패널(100)은 하부 편광판(140), 상부 편광판(150) 및 복수의 화소들(P1, P2, P3)을 포함한다.
하부 편광판(140)은 하부 기판(110) 하면에 배치되어 광을 선편광으로 투과시켜준다. 상부 편광판(150)은 하부 편광판(140)과 투과축이 서로 교차 또는 직교되도록 상부 기판(120) 상면에 배치되고, 광을 선편광으로 투과 시켜준다.
복수의 화소들(P1, P2, P3)은 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이에 형성되고, 적색 컬러 필터를 포함하는 적색(R) 화소(P1), 녹색 컬러 필터를 포함하는 녹색(G) 화소(P2) 및 청색 컬러 필터를 포함하는 청색(B) 화소(P3)를 포함한다.
적색(R) 화소(P1)에서는 적색 변환층(354)에 의하여 변환된 자홍색광이 적색 컬러 필터를 통과하면서 청색광이 흡수되고 적색광만이 방출된다. 녹색(G) 화소(P2)에서는 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 청록색광이 녹색 컬러 필터를 통과하면서 청색광이 흡수되고 녹색광만이 방출된다. 청색(B) 화소(P3)에서는 도광판(330)으로부터 입사된 청색광을 청색 컬러 필터가 그대로 통과시켜 방출된다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 액정표시장치는 광원(310)들에서 청색광만을 발광하고, 적색 변환층(354)에 의하여 적색광이 발생하고, 녹색 변환층(352)에 의하여 녹색광이 발생한다. 즉, 액정표시장치는 적색광과 녹색광이 공간적으로 분리함에 따라 적색 발광 물질이 녹색광을 흡수하는 것을 방지하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치는 녹색광이 증가하고, 도 12에 도시된 바와 같이 녹색 피크의 반치폭이 커지면서 광의 휘도를 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 제6 실시예에 따른 액정표시장치는 색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성함에 따라 색 변환층(350)의 녹색 발광 물질 또는 적색 발광 물질에 의한 산란 특성 때문에 프리즘 시트(372)의 집광 기능이 저해되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 10에서는 액정표시장치가 에지형 백라이트 유닛을 포함하는 것을 가정하여 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서는 액정표시장치가 직하형 백라이트 유닛을 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 액정표시장치는 광원들이 색 변환층 아래에 배치될 수 있다.
제7 실시예
도 11은 색 변환층과 점착층의 제7 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 11을 참조하면, 액정표시장치는 표시패널(100)과 백라이트 유닛(300)을 포함한다.
먼저, 백라이트 유닛(300)은 광원(310)들, 도광판(330), 황색 변환층(356), 점착층(360) 및 프리즘 시트(372)을 포함한다.
광원(310)들은 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 광원(310)들은 도광판(330)의 적어도 하나의 측면에 배치되어 도광판(330)의 측면에 광을 조사한다.
도광판(330)은 광원(310)들에서 방출된 광을 면광원으로 변환하여 표시패널(100) 방향으로 조사한다. 본 발명의 제7 실시예에서의 도광판(330)은 청색 발광 다이오드로부터 청색광이 입사될 수 있다. 이에 따라, 도광판(330)은 청색광을 표시패널(100) 방향으로 진행시킨다.
황색 변환층(356)은 도광판(330) 상에 복수의 화소들(P1, P2, P3)과 중첩되도록 형성된다. 황색 변환층(356)은 도광판(330)에서 표시패널(100) 방향으로 진행하는 광의 경로 상에 배치되어 도광판(330)에서 방출한 청색광을 백색광으로 변환한다. 보다 구체적으로, 황색 변환층(356)는 황색 발광 물질을 포함한다. 황색 변환층(356)에 포함된 황색 발광 물질은 청색광의 일부와 충돌하면서 청색광의 에너지를 흡수한다. 이에 따라, 청색광의 일부가 황색광으로 파장이 변경되고, 황색 변환층(356)을 통과한 광은 청색광 및 황색광이 혼합되어 백색광으로 변환된다.
상술한 황색 발광 물질은 황색 인광 물질 또는 황색 형광 물질을 포함하고, 실리콘 수지와 같은 투명한 수지 물질과 혼합되어 황색 변환층(356)을 구성한다.
프리즘 시트(372)는 입사되는 백색광을 제1 방향으로 집광한다. 여기서, 제1 방향은 도광판(330)의 장축 또는 단축 방향에 대응될 수 있다.
점착층(360)은 황색 변환층(356)과 프리즘 시트(372) 사이에 배치된다. 점착층(360)은 황색 변환층(356) 상면의 일부에 형성함으로써, 황색 변환층(356)에 프리즘 시트(372)를 점착하는 동시에 황색 변환층(356)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(air gap, A)을 형성한다. 이때, 점착층(360)은 황색 변환층(356)에 의하여 변환된 황색광이 휘도 감소없이 녹색(G) 화소(P2) 및 적색(R) 화소(P1)로 진행될 수 있도록 녹색(G) 화소(P2) 및 적색(R) 화소(P1)와 중첩되지 않도록 형성하여야 한다. 즉, 점착층(360)은 도 11에 도시된 바와 같이 청색(B) 화소(P1)와 중첩되도록 형성한다.
다음, 표시패널(100)은 하부 편광판(140), 상부 편광판(150) 및 복수의 화소들(P1, P2, P3)을 포함한다.
하부 편광판(140)은 하부 기판(110) 하면에 배치되어 광을 선편광으로 투과시켜준다. 상부 편광판(150)은 하부 편광판(140)과 투과축이 서로 교차 또는 직교되도록 상부 기판(120) 상면에 배치되고, 광을 선편광으로 투과 시켜준다.
복수의 화소들(P1, P2, P3)은 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이에 형성되고, 적색 컬러 필터를 포함하는 적색(R) 화소(P1), 녹색 컬러 필터를 포함하는 녹색(G) 화소(P2) 및 청색 컬러 필터를 포함하는 청색(B) 화소(P3)를 포함한다.
적색(R) 화소(P1)에서는 황색 변환층(356)에 의하여 변환된 백색광이 적색 컬러 필터를 통과하면서 청색광 및 녹색광이 흡수되고 적색광만이 방출된다. 녹색(G) 화소(P2)에서는 황색 변환층(356)에 의하여 변환된 백색광이 녹색 컬러 필터를 통과하면서 청색광 및 정색광이 흡수되고 녹색광만이 방출된다. 청색(B) 화소(P3)에서는 황색 변환층(356)에 의하여 변환된 백색광이 청색 컬러 필터를 통과하면서 적색광 및 녹색광이 흡수되고 청색광만이 방출된다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 액정표시장치는 광원(310)들에서 청색광만을 발광하고, 황색 변환층(356)에 의하여 황색광이 발생한다. 즉, 액정표시장치는 황색 발광 물질을 이용하여 황색광을 발생시킴으로써 적색 발광 물질이 녹색광을 흡수하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치는 녹색광이 증가하고, 도 12에 도시된 바와 같이 녹색 피크의 반치폭이 커지면서 광의 휘도를 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 제7 실시예에 따른 액정표시장치는 황색 변환층(356)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성함에 따라 황색 변환층(356)의 황색 발광 물질에 의한 산란 특성 때문에 프리즘 시트(372)의 집광 기능이 저해되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 11에서는 액정표시장치가 에지형 백라이트 유닛을 포함하는 것을 가정하여 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서는 액정표시장치가 직하형 백라이트 유닛을 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 액정표시장치는 광원들이 황색 변환층 아래에 배치될 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 에어 갭 유무에 따른 광의 굴절을 보여주는 도면이고, 도 14a 및 도 14b는 에어 갭 유무에 따른 광의 경로를 보여주는 도면이다.
도 13a는 색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)이 있는 경우 광의 굴절을 보여주고 있다. 색 변환층(350)으로부터 출광되는 광은 색 변환층(350)과 에어 갭(A) 경계에서 스넬의 법칙에 의하여 굴절하게 된다. 이에 따라, 에어 갭(A)에서 프리즘 시트(372)로 입사되는 광은 지향각이 90도인 광이 에어 갭(A)이 없는 경우에 비하여 작다.
도 13b는 색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)이 없는 경우 광의 굴절을 보여주고 있다. 색 변환층(350)으로부터 출광되는 광은 발광 물질에 의하여 전방위로 출광하게 되기 때문에 지향각이 90도인 광이 에어 갭(A)이 있는 경우에 비하여 많다.
상술한 차이에 의하여, 색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)이 있는 경우와 에어 갭(A)이 없는 경우에 광의 휘도가 달라지게 된다.
도 14a를 보면, 색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)이 있는 경우에는 프리즘 시트(372)에 90도로 입사되어 전반사되는 광이 적고, 대다수의 광이 표시패널 방향으로 출광되는 것을 알 수 있다.
반면, 도 14b를 보면, 색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)이 없는 경우에는 프리즘 시트(372)에 90도로 입사되어 전반사되는 광이 많고, 대다수의 광이 표시패널 방향으로 출광되지 못하고 다시 색 변환층(350) 방향으로 재입사되는 것을 알 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성함에 따라 색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성하지 않고 단순 부착시키는 구성에 비하여 광을 증가시키고, 이에 따라, 도 15에 도시된 바와 같이 휘도를 향상시킬 수 있다.
제 8 실시예
도 16은 색 변환층과 점착층의 제 8 실시예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 16을 참조하면, 액정표시장치는 표시패널(100)과 백라이트 유닛(300)을 포함한다.
여기서, 표시패널(100)은 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes : OLED) 중의 하나로 이루어질 수 있는데, LCD는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자이므로 별도의 광원을 요구하게 된다.
이에 따라, 배면에 광원을 구비한 백라이트 유닛(Backlight unit, 300)이 마련되어 LCD로 이루어지는 표시패널(100)의 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 화상이 구현된다.
도시하지는 않았지만 이를 좀더 자세히 살펴보면, LCD로 이루어지는 표시패널(100)은 상부 및 하부기판(도 4의 110, 120)과, 두 기판(도 4의 110, 120) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함하는 표시패널(100)과, 이의 후방으로 백라이트 유닛(300)이 구비된다.
여기서, 하부기판(도 4의 110)의 내면에는 소정간격 이격되어 평행하게 구성된 다수의 게이트배선과 게이트배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선이 구성되어 있으며, 각 화소(P1, P2, P3)의 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에는 박막트랜지스터가 형성되며, 각 화소영역에는 박막트랜지스터와 드레인 콘택홀을 통해 연결되며 투명 도전성 물질로 이루어진 다수의 화소전극이 형성되어 있다.
박막트랜지스터는 게이트전극, 게이트절연막, 반도체층, 소스 및 드레인전극으로 이루어진다.
이때 화소전극은 바(bar) 형태로 다수개로 분리되어 서로 이격하며, 각 화소(P1, P2, P3) 내에 형성되고 있다. 또한 게이트배선과 나란하게 동일한 층에 공통배선이 형성되고, 공통배선과 전기적으로 연결되며 각 화소(P1, P2, P3) 내에 분리된 다수의 화소전극과 교대하여 이격하며 다수의 공통전극이 형성된다.
이때, 다른예로서 화소전극은 판 형태로 각 화소(P1, P2, P3) 별로 형성될 수도 있다. 이때 화소전극의 일부는 게이트배선과 중첩되어 형성되어, 스토리지 커패시터를 이루도록 구성될 수도 있다.
그리고, 각 화소(P1, P2, P3) 내에 다수의 화소전극과 공통전극이 이격하는 형태로 구성될 경우 IPS모드로 동작하는 하부기판(도 4의 110)을 이루게 되며, 공통전극을 제외하고 판 형태의 화소전극 만이 하부기판(도 4의 110)에 형성될 경우 이는 TN모드, ECB모드, VA모드 중 어느 하나의 모드로 동작하는 하부기판(도 4의 110)을 이루게 된다.
그리고 하부기판(도 4의 110)과 마주보는 상부기판(도 4의 120)의 내면으로는 각 화소(P1, P2, P3)에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다.
즉, 적색 컬러필터를 포함하는 적색(R)화소(P1), 녹색 컬러필터를 포함하는 녹색(G)화소(P2) 및 청색 컬러필터를 포함하는 청색(B)화소(P3)를 포함한다.
여기서, 적색 컬러필터는 적색 파장의 광은 통과시키고, 그 외 파장의 광은 흡수하는 적색 색소를 포함한다. 그리고 녹색 컬러필터는 녹색 파장의 광은 통과시키고, 그 외 파장의 광은 흡수하는 녹색 색소를 포함한다. 청색 컬러필터는 청색 파장의 광은 통과시키고, 그 외 파장의 광은 흡수하는 청색 색소를 포함한다.
이러한 표시패널(100)의 상부기판(도 4의 120)에는 상부 편광판(150)이 부착되고, 하부기판(도 4의 110)에는 하부 편광판(140)이 부착된다. 상부 편광판(150)의 광 투과축은 하부 편광판(140)의 광 투과축과 교차 또는 직교한다. 또한, 액정과 접하는 상부기판(도 4의 120)과 하부기판(도 4의 110)의 내면에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성될 수 있다.
그리고, 표시패널(100)로 광을 공급하는 백라이트 유닛(300)이 구비되는데, 백라이트 유닛(300)은 하부기판(도 4의 110)의 후방의 일측면으로부터 출사된 광원의 광을 도광판(light guide plate, 330)으로 굴절시켜 표시패널(100)로 입사시키게 된다.
백라이트 유닛(300)은 다수의 발광다이오드(이하, LED라 함)로 이루어지는 광원(310)들, 도광판(330), 녹색 변환층(352), 점착층(360), 프리즘 시트(372) 그리고 반사시트(340)을 포함한다.
여기서, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치는 백라이트 유닛(300)의 도광판(330)을 글래스(glass) 재질(이하, 글래스 도광판이라 함)로 형성하는 것을 특징으로 하며, 글래스 도광판(330)의 하부면(330d, 도 18 참조)에는 PMMA 확산비드(333, 도 18 참조)를 포함하는 미세 패턴(331)들이 형성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 백라이트 유닛(300)을 구성하는 부품 중 도광판(330)은 일반적으로 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate:PMMA), MS(methlystylene)수지, 폴리스티렌(polystyrene:PS), 폴리프로필렌(Polypropylene:PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate:PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate:PC) 등과 같은 광투과성 플라스틱 재료로 제작되었으며, 대표적으로 PMMA 재료의 도광판이 널리 사용되고 있다.
그러나, 이러한 플라스틱 도광판은 광투과성은 높지만, 일정한 강성 유지 등을 위해서 도광판의 두께가 일정 이상이어야 하고, 플라스틱 도광판은 열팽창율 및 습기팽윤이 크다는 특징이 있다.
따라서, PMMA, PC, PS 등의 플라스틱 도광판이 사용되는 표시장치는 슬림화에 제약이 있고, 도광판과 광원부와의 배치에 제약이 있거나 추가적인 지지구조가 필요한 등의 단점이 있었다.
이러한 플라스틱 도광판의 단점을 해결하기 위하여 본 발명의 제 8 실시예에서는 백라이트 유닛(300)에 사용되는 도광판(330)으로서 글래스(Glass) 재질의 글래스 도광판(330)을 사용한다.
글래스 도광판(330)은 플라스틱 도광판에 비하여 강성이 뛰어나 두께를 작게할 수 있어서 표시장치의 슬림화에 유리하고, 열팽창 및 습기팽윤성이 낮아서 유리하다는 장점이 있다.
한편, 첨부한 도 17을 참조하면, 글래스 도광판(330)은 내부로 입사되는 광의 파장에 따른 투과율 차이를 갖게 되는데, 글래스 도광판(330) 내부로 입사되는 광 중 적색(Red) 및 청색(blue)에 해당하는 파장은 녹색(green)에 해당하는 파장에 비해 투과율이 낮은 것을 확인할 수 있다.
여기서, 투과율이 낮다는 것은 글래스 도광판(330) 자체가 해당하는 파장을 흡수 및 소멸함을 의미한다.
이러한 광의 파장에 따른 투과율 차이를 갖는 글래스 도광판(330)을 백라이트 유닛(300)의 구성요소로 사용하게 되면, 액정표시장치에서 화상을 구현할 때, 광원(310)이 위치하는 일 가장자리의 반대측인 반입광부에서 그리니쉬(greenish) 현상이 발생하게 되고, 이러한 색편차에 의한 화질 불량을 야기하게 된다.
따라서, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치는 글래스 도광판(330)의 하부면(330d, 도 18 참조)에 PMMA 확산비드(333, 도 18 참조)를 포함하는 패턴(331)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
PMMA 확산비드(330d, 도 18 참조)는 글래스 도광판(330) 내부로 입사되는 광의 경로를 단축시킴으로써, 광이 글래스 도광판(330)에 의해 흡수 및 소멸되는 것을 최소화하게 된다. 이를 통해, 글래스 도광판(330)의 파장에 따른 투과율 차이에 의해 색 편차가 발생하는 것을 최소화 할 수 있다.
이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
또한, 글래스 도광판(330) 내부로 청색광과 적색광 만이 혼합된 자홍색(magenta)광이 입사되도록 하고, 글래스 도광판(330) 상부로 녹색 변환층(352)을 위치시킴으로써, 이를 통해서도 글래스 도광판(330)의 파장에 따른 투과율 차이에 의해 색 편차가 발생하는 것을 최소화 할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 광원인 다수의 LED(310)는 각각 LED PCB(printed circuit board : 320)에 장착되어 LED어셈블리를 이루며, 이러한 LED어셈블리는 LED(310)로부터 출사되는 광이 글래스 도광판(330) 입광면(330a, 도 18 참조)과 대면되도록 한다.
이때, 광원인 LED(310)는 각각 청색광을 발광하는 청색LED칩(311)과 청색LED칩(311) 상부로 적색 형광체(313)가 도포된 자홍색 LED로 이루어져, 청색LED칩(311)으로부터 방출된 청색광은 적색 형광체(313)에 의해 발광된 적색광과 혼합되어, 자홍색(magenta)광이 외부로 출사되게 된다.
따라서, LED(310) 각각으로부터 출사된 자홍색광은 글래스 도광판(330)의 입광면(330a, 도 18 참조)으로 입사된 후 그 내부에서 표시패널(100)을 향해 굴절되며, 반사판(340)에 의해 반사된 빛과 함께 녹색 변환층(352) 및 프리즘 시트(372)를 통과하는 동안 보다 균일한 고품위의 백색 면광원으로 가공되어 표시패널(100)로 공급된다.
여기서, 녹색 변환층(352)은 글래스 도광판(330) 상에 복수의 화소들(P1, P2, P3)과 중첩되도록 형성된다. 녹색 변환층(352)은 글래스 도광판(330)에서 표시패널(100) 방향으로 진행하는 광의 경로 상에 배치되어 글래스 도광판(330)에서 방출한 자홍색광을 백색광으로 변환한다.
보다 구체적으로, 녹색 변환층(352)는 녹색 발광 물질을 포함한다. 녹색 변환층(352)에 포함된 녹색 발광 물질은 자홍색광에 포함된 청색광의 일부와 충돌하면서 청색광의 에너지를 흡수한다. 이에 따라, 청색광의 일부가 녹색광으로 파장이 변경되고, 녹색 변환층(352)을 통과한 광은 청색광, 적색광 및 녹색광이 혼합되어 백색광으로 변환된다.
상술한 녹색 발광 물질은 녹색 인광 물질 또는 녹색 형광 물질을 포함하고, 실리콘 수지와 같은 투명한 수지 물질과 혼합되어 녹색 변환층(352)을 구성한다.
따라서, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치는 적색(R)화소(P1)에서는 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 백색광이 적색 컬러필터를 통과하면서 청색광 및 녹색광이 흡수되고 적색광 만이 방출된다.
그리고, 녹색(G)화소(P2)에서는 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 백색광이 녹색 컬러필터를 통과하면서 청색광 및 정색광이 흡수되고 녹색광 만이 방출되며, 청색(B)화소(P3)에서는 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 백색광이 청색 컬러필터를 통과하면서 적색광 및 녹색광이 흡수되고 청색광 만이 방출된다.
이러한 본 발명의 액정표시장치는 광원(310)들에서 자홍색광 만이 발광하고, 녹색 변환층(352)에 의하여 녹색광이 발생한다. 즉, 액정표시장치는 적색광과 녹색광이 공간적으로 분리하고 적색광을 먼저 발생시킨 후 녹색광을 발생시킴에 따라 적색 발광 물질이 녹색광을 흡수하는 것을 방지하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 액정표시장치는 녹색광이 증가하게 되고, 도 12에 도시된 바와 같이 녹색 피크의 반치폭이 커지면서 광의 휘도를 향상시키는 효과를 가져오게 된다.
그리고 이와 같이, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치는 글래스 도광판(330) 내부로 자홍색광만이 입사되도록 함으로써, 글래스 도광판(330) 내부로는 투과율이 높은 녹색광이 입사되지 않으므로, 글래스 도광판(330)의 파장에 따른 투과율 차이에 의해 반입광부에서 그리니쉬 현상이 발생하는 것 또한 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치는 글래스 도광판(330)의 하부면(330d, 도 18 참조)에 PMMA 확산비드(333, 도 18 참조)를 포함하는 패턴(331)을 구비하고, 이러한 글래스 도광판(330) 내부로 자홍색광이 입사되도록 함으로써, 글래스 도광판(330) 상부로 녹색 변환층(352)을 위치시킴으로써, 글래스 도광판(330) 내부로 입사된 자홍색광은 광손실 없이 글래스 도광판(330) 내부에서 고르게 퍼져 고휘도의 균일한 면광원을 구현하게 되며, 또한 녹색광과 적색광이 공간적으로 분리됨에 따라, 이를 통해서도 고휘도를 구현할 수 있는 것이다.
이를 통해, 플라스틱 재질로 이루어지는 도광판에 비해 박형을 구현할 수 있으며, 열팽창 및 습기팽윤성에 유리한 글래스 도광판(330)을 사용함에도, 글래스 도광판(330)의 파장에 따른 투과율 차이에 의해 색 편차가 발생하는 것을 최소화할 수 있는 것이다.
녹색 변환층(352) 상부로 위치하는 프리즘 시트(372)는 입사되는 광을 제 1 방향으로 집광한다. 여기서, 제 1 방향은 글래스 도광판(330)의 장축 또는 단축 방향에 대응될 수 있다.
점착층(360)은 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이에 배치된다.
점착층(360)은 녹색 변환층(352) 상면 일부에만 형성됨으로써, 녹색 변환층(352)에 프리즘 시트(372)를 점착하는 동시에 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(air gap, A)을 형성하게 된다.
이때, 점착층(360)은 녹색 변환층(352)에 의하여 변환된 녹색광이 휘도 감소없이 녹색(G)화소(P2)로 진행될 수 있도록 녹색(G)화소(P2)와 중첩되지 않도록 형성하여야 한다. 즉, 점착층(360)은 적색(R)화소 및 청색(B)화소(P1, P3)와 중첩되도록 형성된다.
이와 같이, 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성함에 따라 녹색 변환층(352)의 녹색 발광 물질에 의한 산란 특성 때문에 프리즘 시트(372)의 집광 기능이 저해되는 것 또한 방지할 수 있다.
즉, 녹색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)이 있는 경우와 에어 갭(A)이 없는 경우에 광의 휘도가 달라지게 되는데, 녹색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)이 있는 경우에는 프리즘 시트(372)로 90도로 입사되어 전반사되는 광이 적고, 대다수의 광이 표시패널(100) 방향으로 출광되게 된다.
반면, 녹색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)이 없는 경우에는 프리즘 시트(372)에 90도로 입사되어 전반사되는 광이 많고, 대다수의 광이 표시패널 방향으로 출광되지 못하고 다시 색 변환층(350) 방향으로 재입사되게 된다.
이는 곧, 녹색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성함에 따라, 녹색 변환층(350)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성하지 않고 단순 부착시키는 구성에 비하여 광량을 증가시키고, 이에 따라, 휘도 또한 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛(300)은 글래스 도광판(330)의 하부면(330d, 도 18 참조)에 PMMA 확산비드(333, 도 18 참조)를 포함하는 패턴(331)을 구비하고, 이러한 글래스 도광판(330) 내부로 자홍색광이 입사되도록 하고, 글래스 도광판(330) 상부로 녹색 변환층(352)을 위치시킴으로써, 글래스 도광판(330) 내부로 입사된 자홍색광은 광손실 없이 글래스 도광판(330) 내부에서 고르게 퍼져 고휘도의 균일한 면광원을 구현하게 되며, 또한 녹색광과 적색광이 공간적으로 분리됨에 따라, 이를 통해서도 고휘도를 구현할 수 있다.
이를 통해, 플라스틱 재질로 이루어지는 도광판에 비해 박형을 구현할 수 있으며, 열팽창 및 습기팽윤성에 유리한 글래스 도광판(330)을 사용함에도, 글래스 도광판(330)의 파장에 따른 투과율 차이에 의해 색 편차가 발생하는 것을 최소화할 수 있는 것이다.
또한, 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성함으로써, 녹색 변환층(352)의 녹색 발광 물질에 의한 산란 특성 때문에 프리즘 시트(372)의 집광 기능이 저해되는 것 또한 방지할 수 있어, 이를 통해서도 휘도를 보다 향상시키게 된다.
도 18은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 단면도로서, 도광패턴에 따른 광분산 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛(300)은 백색 또는 은색의 반사판(340)과, 이의 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 광원(310)과 반사판(340) 상에 안착되는 글래스 도광판(330) 그리고 글래스 도광판(330) 상부로 위치하는 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372)로 이루어진다.
이때, 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이로는 점착층(360)에 의해 에어 갭(A)이 형성된다.
광원(310)은 도광판(200)의 입광면(330a)과 대면하도록 도광판(330)의 일측에 위치하며, 이러한 광원은 다수개의 LED(310)와, 다수개의 LED(310)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(320)를 포함한다.
이때, 다수의 LED(310)는 발광효율 및 휘도 향상을 위하여, 발광효율 및 휘도가 우수한 청색LED칩(311)을 포함하며, 청색LED칩(311) 상부로는 적색형광체(313)가 도포된 자홍색 LED로 이루어진다.
즉, 청색LED칩(311)으로부터 발광된 청색광이 청색LED칩(311) 상부로 위치하는 적색형광체(313)의 의해 발광된 적색광과 혼합되어, LED(310)로부터는 자홍색광이 출사되게 되고, LED(310)로부터 출사된 자홍색광은 글래스 도광판(330)의 입광면(330a)을 통해 글래스 도광판(330) 내부로 입사되게 된다.
다수의 LED(310)로부터 출사되는 자홍색광이 입사되는 글래스 도광판(330)은 LED(310)로부터 입사된 광이 여러번의 전반사에 의해 글래스 도광판(330) 내를 진행하면서 글래스 도광판(330)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 표시패널(도 16의 100)에 면광원을 제공하게 된다.
이와 같이 글래스 재질로 이루어지는 글래스 도광판(330)은 LED(310)와 대응되는 입광면(330a)과 이에 대응되는 반대측의 반입광면(330b) 그리고 입광면(330a)과 반입광면(330b)을 연결하며 광이 출사되는 상부면(330c) 및 반사판(340)과 대면된 하부면(330d) 그리고 서로 마주보는 양 측면(미도시)으로 이루어진다.
그리고 이러한 글래스 도광판(330)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 하부면(330d)에 특정 모양의 패턴(331)을 포함하는데, 특히, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 글래스 도광판(330)에 포함된 패턴(331)은 PMMA 확산비드(333)를 포함함에 따라 균일한 면광원을 구현하면서도 글래스 도광판(330)의 파장에 따른 투과율 차이에 의한 색편차가 발생하는 것 또한 방지할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치는 광원인 LED(310)로부터 자홍색광이 발광되도록 하여, 글래스 도광판(330) 내부로는 자홍색광만이 입사되도록 함으로써, 글래스 도광판(330)의 파장에 따른 투과율 차이에 의해 색 편차가 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치는 글래스 도광판(330) 내부로 적색광 및 청색광에 비해 투과율이 높은 녹색광이 입사되지 않도록 함으로써, 반입광부에서 그리니쉬 현상이 발생하는 것을 최소화할 수 있어, 색편차가 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
그리고, 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에는 다수의 패턴(331)이 구비되는데, 패턴(331)은 반구(hemi sphere)형상으로 하부면(330d)으로부터 돌출되어 이루어지며, 반구형상의 패턴(331)은 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에 양각형상으로 다수개가 일정간격 이격되어 분포 배치된다.
이러한 반구형상의 패턴(331)은 수백㎛의 지름을 갖도록 형성되며, 인쇄 타입 또는 임프린팅 방식으로 의하여 형성된다.
이러한 반구형상의 패턴(3331)을 형성하기 위하여 사용되는 잉크를 패턴용 잉크 조성물이라 정의할 수 있는데, 패턴용 잉크 조성물은 인쇄막을 형성시킴과 동시에 글래스 도광판(330)에 대한 부착성을 향상시킬 수 있도록 아크릴레이트기를 가지는 아크릴 공중합체와, 광을 산란(확산)을 시킬 수 있는 폴리메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate:PMMA) 확산비드(333)와, 잉크의 점도 및 실크스크린 작업성을 조정하기 위한 용매 또는 용제등을 일정한 중량 %에 따라 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛(300)은 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에 PMMA 확산비드(333)를 포함하는 반구형상의 패턴(331)이 구비되는 것이다.
이러한 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에 구비되는 패턴(331)은 광원(310)으로부터 전달되어 글래스 도광판(330) 내부에서 전반사되는 광 중 일부를 산란 또는 굴절시켜 전반사되지 않고 글래스 도광판(330) 외부로 출사시키는 기능을 한다.
즉, LED(310)으로부터의 자홍색광 중 일부(L1)가 위와 같은 잉크 조성물로 형성된 반구형상의 패턴(331)으로 입사되며, 반구형상의 패턴(331)으로 입사된 광은 반구형상의 패턴(331)에 포함된 PMMA 확산비드(333)에 의하여 확산된다.
PMMA 확산비드(333)에 의해 확산된 광 중 일부광(L1')은 글래스 도광판(330)의 상부면(330c)을 향하며, 이 때 글래스 도광판(330)의 법선 기준으로 42도 이하의 입사각(θ)으로 글래스 도광판(330) 상부면(330c)에 입사되는 광은 글래스 도광판(330) 내부로 전반사되지 않고, 입사각보다 큰 출광각을 가지면서 글래스 도광판(330) 외부로 출사(L1")하여 표시패널(도 16의 100)로 입사되도록 하는 것이다.
이와 같이, PMMA 확산비드(333)를 통해 글래스 도광판(330) 내부로 입사된 자홍색광 중 일부 광(L1)을 전반사시키지 않고 바로 글래스 도광판(330) 외부로 출사되도록 함으로써, 글래스 도광판(330) 고유의 특성에 의해 글래스 도광판(330) 내부로 입사된 자홍색광의 흡수 및 소멸을 최소화할 수 있어, 색편차가 발생하지 않으며 보다 고휘도의 면광원을 표시패널(도 16의 100)로 공급할 수 있게 되는 것이다.
한편, LED(310)로부터의 광 중에서 반구형상의 패턴(331)으로 향하지 않는 광(L2)은 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에서 전반사되어 글래스 도광판(330) 내부에서 진행하게 된다.
이때, 반구형상의 패턴(331)에 포함되는 PMMA 확산비드(333)는 약 7.5 ~ 12μm의 지름(w)를 갖는 것이 바람직하다.
PMMA 확산비드(333)의 지름(w)이 작을수록 글래스 도광판(330) 내부에서 전반사되는 광의 광경로가 길어지게 되는데, 글래스 도광판(330) 내부에서 전반사되는 광의 광경로가 길어지게 되면 글래스 도광판(330)의 고유의 특성인 파장에 따른 투과율 차이에 의해 투과율이 높은 컬러의 광의 흡수율이 높아지게 된다.
즉, PMMA 확산비드(333)의 지름(w)가 5μm 이하일 경우에는 글래스 도광판(330) 내부에서 전반사되는 광경로가 길어져, 광의 파장에 따른 흡수율이 높아지게 되므로, 색편차를 야기하게 된다.
그리고, PMMA 확산비드(333)의 지름(w)이 12μm 이상일 경우에는, PMMA 확산비드(333)에 의한 글래스 도광판(330)의 확산 성능이 높아, 액정표시장치의 전체적인 휘도를 낮추게 되며, 또한 PMMA 확산비드(333)를 포함하는 잉크가 글래스 도광판(330)에 흡착되는 코팅성능 또한 낮아, 패턴(331)의 신뢰성이 떨어질 수도 있다.
따라서, 본 발명의 제 8 실시예에 의하면, 반구형상의 패턴(331)에 포함되는 PMMA 확산비드(333)의 지름(w)을 7.5 ~ 12μm로 함으로써, 색편차가 발생하는 것을 최소화하면서도 고휘도를 구현할 수 있으며, 반구형상의 패턴(331)에 포함된 PMMA 확산비드(333)가 시인되지 않으면서도, 패턴(331)의 코팅 신뢰성이 확보되도록 하는 것이 바람직하다.
아래 (표 1)은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치의 색편차를 색온도로 측정한 실험 결과이다.
색온도(CCT) Sample 1 Sample 2 Sample 3
반입광부 8830K 9330K 11530K
중앙부 11730K 10920K 11818K
입광부 15510K 11960K 11438K
색온도 차
(입광부 - 반입광부)		 6680 2630 92
설명에 앞서, Sample 1은 글래스 도광판을 포함하는 일반적인 액정표시장치의 색편차를 색온도로 나타낸 것이며, Sample 2 는 글래스 도광판의 하부면에 PMMA 확산비드를 포함하는 패턴이 구비된 액정표시장치의 색편차를 색온도로 나타내었으며, Sample 3은 본 발명의 제 8 실시예에 따라, 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에 PMMA 확산비드(333)를 포함하는 패턴(331)을 구비하였으며, 글래스 도광판(330) 내부로 자홍색광만이 입사되도록 하고, 글래스 도광판(330) 상부로 녹색 변환층(352)을 위치시킨 액정표시장치의 색편차를 색온도로 나타내었다.
여기서, Sample 1, Sample 2, Sample 3은 모두 65인치 액정표시장치를 측정하였으며, Sample 2와 Sample 3은 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에 구비되는 패턴(331)에 포함되는 PMMA 확산비드(333)가 7.5μm의 지름(w)을 갖는다.
그리고, 색온도란 광원이나 기준 백색의 색도를 2차원 색도표 상의 좌표 대신 방사곡선 상의 가장 가까운 영역의 온도로 표현한 것으로, 상관색온도(Correlated Color Temperature, CCT) 또는 색온도라 한다.
이러한 색온도는 백색이 어떠한 색에 가깝게 나타내는지의 정도를 나타내는 수치로 사용되는데, 표시장치가 색을 표현함에 있어서 청색에 가까우면 색온도가 높게 나오며, 황색에 가까우면 색온도가 낮게 나온다.
색온도가 높을수록 보다 고품위의 색상을 표현하게 된다.
위의 (표 1)을 살펴보면, Sample 1은 반입광부의 색온도가 8830K로, 이러한 색온도는 녹색에 가까운 색온도로 이러한 Sample 1 은 반입광부에서 그리니쉬 현상이 발생하게 된다.
이러한 Sample 1은 입광부와 반입광부에서의 색온도 차가 6680으로, 이는 곧 입광부와 반입광부의 색편차가 큰 것을 의미하게 되며, 글래스 도광판을 포함하는 액정표시장치는 입광부와 반입광부에서의 색편차가 크게 발생함을 의미하게 된다.
이에 반해, Sample 2는 Sample 1에 비해 입광부와 반입광부의 색온도 차가 2630으로, 입광부와 반입광부에서의 색온도 차가 4050이나 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
이를 통해, 글래스 도광판의 하부면에 PMMA 확산비드를 포함하는 패턴을 구비함으로써, 액정표시장치의 색편차를 줄일 수 있음을 확인할 수 있다.
특히, Sample 3은 입광부와 반입광부에서 색온도 차가 거의 발생하지 않는 것을 확인 할 수 있으며, Sample 1에 비해서는 입광부와 반입광부의 색온도 차가 6588이나 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
이는 곧, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치는 글래스 도광판(330)을 사용함에도, 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에 PMMA 확산비드(333)를 포함하는 패턴(331)을 구비하고, 글래스 도광판(330) 내부로 자홍색광만이 입사되도록 하고, 글래스 도광판(330) 상부로 녹색 변환층(352)을 위치시킴으로써, 입광부와 반입광부에서 색온도 차, 즉 색편차가 발생하는 것을 최소화할 수 있음을 알 수 있다.
특히, Sample 3은 Sample 2에 비해서 입광부와 반입광부의 색온도 차가 2538 나 줄어드는 것을 확인할 수 있는데, 이를 통해 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에 PMMA 확산비드(333)를 포함하는 패턴(331)을 구비하고, 또한 글래스 도광판(330) 내부로 자홍색광만이 입사되도록 하고, 글래스 도광판(330) 상부로 녹색 변환층(352)을 위치시키는 구성이, 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에 PMMA 확산비드(333)를 포함하는 패턴(331)만을 구비하는 구성에 비해서 보다 색편차를 최소화시킬 수 있음을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 유닛(300)은 글래스 도광판(330)의 하부면(330d)에 PMMA 확산비드(333)를 포함하는 패턴(331)을 구비하고, 이러한 글래스 도광판(330) 내부로 자홍색광이 입사되도록 하고, 글래스 도광판(330) 상부로 녹색 변환층(352)을 위치시킴으로써, 글래스 도광판(330) 내부로 입사된 자홍색광은 광손실 없이 글래스 도광판(330) 내부에서 고르게 퍼져 고휘도의 균일한 면광원을 구현하게 되며, 또한 녹색광과 적색광이 공간적으로 분리됨에 따라, 이를 통해서도 고휘도를 구현할 수 있는 것이다.
이를 통해, 플라스틱 재질로 이루어지는 도광판에 비해 박형을 구현할 수 있으며, 열팽창 및 습기팽윤성에 유리한 글래스 도광판(330)을 사용함에도, 글래스 도광판(330)의 파장에 따른 투과율 차이에 의해 색 편차가 발생하는 것을 최소화할 수 있는 것이다.
또한, 녹색 변환층(352)과 프리즘 시트(372) 사이에 에어 갭(A)을 형성함으로써, 녹색 변환층(352)의 녹색 발광 물질에 의한 산란 특성 때문에 프리즘 시트(372)의 집광 기능이 저해되는 것 또한 방지할 수 있어, 이를 통해서도 휘도를 보다 향상시키게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시패널 110: 하부 기판
120: 상부 기판 140: 하부 편광판
150: 상부 편광판 210: 소스 구동회로
220: 소스 연성필름 230: 회로보드
240: 광원 구동부 241: 광원 구동회로
242: 광원 회로보드 300: 백라이트 유닛
310: 광원 320: 광원 회로보드
330: 도광판 340: 반사시트
350: 색 변환층 360: 점착층
370: 광학시트들 410: 보텀 커버
420: 지지 프레임 430: 탑 케이스

Claims (17)

  1. 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함하는 표시패널; 및 상기 표시패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    제1 색광을 출력하는 광원;
    상기 광원 상에 배치되어 상기 제1 색광을 제2 색광으로 변환시키는 색 변환층;
    상기 제2 색광을 확산시키거나 집광시키는 광학 시트; 및
    상기 색 변환층과 상기 광학 시트 사이에 형성된 에어 갭을 포함하고,
    상기 제1 색광은 청색광을 포함하고, 상기 제2 색광은 녹색광을 포함하고,
    상기 제1 색광은 적색광을 더 포함하고,
    상기 색 변환층은 상기 청색광의 일부를 상기 녹색광으로 변환시키는 녹색 변환층을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 상기 제 1 색광이 입사되는 글래스 도광판(glass light guide plate)을 포함하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 색 변환층과 상기 광학 시트 사이에 상기 청색 화소와 중첩되도록 배치된 점착층을 더 포함하는 액정표시장치.
  9. 제1 색광을 출력하는 광원;
    상기 제 1 색광이 입사되는 글래스 도광판(glass light guide plate);
    상기 광원 상에 배치되어 상기 제1 색광을 제2 색광으로 변환시키는 색 변환층;
    상기 제2 색광을 확산시키거나 집광시키는 광학 시트; 및
    상기 색 변환층과 상기 광학 시트 사이에 형성된 에어 갭을 포함하고,
    상기 제1 색광은 청색광을 포함하고, 상기 제2 색광은 녹색광을 포함하고,
    상기 제1 색광은 적색광을 더 포함하고,
    상기 색 변환층은 상기 청색광의 일부를 상기 녹색광으로 변환시키는 녹색 변환층을 포함하는 백라이트 유닛.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 글래스 도광판의 하부면에는 PMMA 확산비드를 포함하는 패턴이 구비되는 액정표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 PMMA 확산비드는 7 ~ 12um의 지름을 갖는 액정표시장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 패턴은 반구(hemi sphere)형상으로, 수백㎛의 지름을 가지며, 다수개가 일정간격 이격되어 분포 배치되는 액정표시장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 글래스 도광판의 하부로는, 상기 하부면과 대면하도록 반사시트가 위치하는 액정표시장치.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 글래스 도광판의 하부면에는 PMMA 확산비드를 포함하는 패턴이 구비되는 백라이트 유닛.
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