KR20090124216A - 고효율 3파장 백라이트 모듈 - Google Patents

고효율 3파장 백라이트 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고효율 3파장 백라이트 모듈에 관한 것으로서, 점(點)광원, 선(線)광원을 균일하게 확산시켜 면(面)광원을 출력하는 층상(層狀) 구조로 이루어진 광학적 층상 구조체; 청색광 및 녹색광을 생성하여 상기 광학적 층상 구조체에 출력하는 2색 발광다이오드 모듈; 및 상기 2색 발광다이오드 모듈의 광 진행 경로 상에 형성되고, 얇은 층으로 이루어진 적색 형광 분말층을 포함한다. 본 발명은 사용 수명이 비슷한 청색 발광다이오드 및 녹색 발광다이오드를 광원으로 하므로, 백라이트 모듈을 장기간 사용하더라도 매우 안정적으로 각 색광(色光)을 출력할 수 있다.
3파장, 백라이트, 모듈, 2색, 발광다이오드, 형광분말

Description

고효율 3파장 백라이트 모듈 {HIGH EFFICIENCY THREE PRIMARY COLORS BACKLIGHT MODULE}
본 발명은 백라이트 모듈에 관한 것으로서, 특히 발광다이오드를 사용하여 3원색의 파장을 갖는 광을 생성하는 고효율 백라이트 모듈에 관한 것이다.
평면 표시 장치는 경량화 및 박형화에 대한 표시 장치 기술의 요구를 동시에 충족시킬 수 있어, 사용자의 각광을 받고 있다. 평면 표시 장치는 종류가 다양하며, 주로 유기 발광다이오드 표시 장치(OLED), 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFTLCD), 전계 방출 표시 장치(FED) 및 플라즈마 표시 장치(PDP) 등을 포함한다. 각종 상이한 표시 장치가 모두 장단점을 가지지만, 현재 주류를 이루고 있는 것은 TFTLCD이다. TFTLCD는 앞서 설명한 다양한 표시 장치 증에서 유일하게 자체 발광을 할 수 없는 것으로, 백라이트 모듈에 의존해야만 광을 생성 및 출력하여 효과적인 디스플레이를 할 수 있다. 초기의 백라이트 모듈은, 주로 냉음극 형광 램프(CCFL)와 이 형광 램프에서 생성된 선광원을 균일하게 분포된 면광원으로 형성하여 출력하는 복수의 층으로 이루어진 광학적 층상 구조체를 포함하며, 이 광학적 층상 구조체는 휘도 향상 필름, 확산 시트 또는 도광판 등을 포함한다. 그러나 CCFL 램프로 제조된 백라이트 모듈은, 부피가 크고 전력 소모가 많으며 색역(色域, colour gamut)이 떨어지는 등의 문제가 있다. 따라서 현재 진보적인 백라이트 모듈의 광원은 이미 점차 발광다이오드(LED)로 대체되고 있는 추세이다.
일반적으로, 백라이트 모듈의 다이오드 광원은 백색 발광다이오드 및 3색 발광다이오드 두 종류로 나눌 수 있다. 백색 발광다이오드의 백색광 발광 원리는, 청색 LED로 황색 형광 분말을 여기하고, 황색 형광 분말로부터 생성된 황색광을 청색광에 혼합하여 백색광을 형성 출력하는 것이다. 그러나 청색광과 황색광을 혼합하여 형성된 백색광은 녹색광과 적색광의 광 강도가 매우 미약하기 때문에, 백라이트 모듈의 광원으로 사용되는 경우에는, 이 백색광이 액정 표시 장치의 컬러 필터를 통과한 후에 사용자의 눈에 입력되는 녹색광 및 적색광이 부족하여 표시 장치의 색 포화도에 영향을 미치게 된다. 따라서, 3색 발광다이오드가 최근에 백라이트 모듈의 광원으로 주로 사용되고 있다. 3색 발광다이오드는 상이한 색상의 광을 출력하는 3종류의 발광다이오드 유닛을 포함하며, 각각의 발광다이오드 유닛은 상이한 파장의 광(예를 들면, 청색광, 녹색광, 적색광)을 출력 및 혼합하여 백색광을 형성한다. 3색 발광다이오드의 발광 파장은 상이한 다이오드 유닛을 선택하여 미세 조정을 할 수 있으므로, 3색 발광다이오드를 백라이트 모듈의 광원으로 사용하는 액정 표시 장치는 색역 성능을 완벽하게 표현할 수 있을 뿐만 아니라, 상기한 CCFL, 백색 발광다이오드의 백라이트 모듈에 존재하는 여러 가지 문제점도 해결할 수 있다.
그러나, 3색 발광다이오드를 광원으로 하는 액정 표시 장치를 장기간 사용하 게 되면, 색상이 변하는 색변 현상이 발생할 수 있다. 그 이유는, 3색 발광다이오드가 적색, 청색, 녹색의 3가지 상이한 광을 출력하는 발광다이오드 유닛으로 구성되는데, 그 중에서 청색 및 녹색 발광다이오드는 주로 질화갈륨(GaN)계의 2원, 3원 또는 4원 화합물 반도체로 형성되므로, 사용 수명과 광 출력이 대체로 일치하지만, 적색 발광다이오드는 비소화갈륨(GaAs)계 화합물 반도체를 사용해야만 적색광을 출력할 수 있는데, 재료 특성으로 인하여 현재의 적색 발광다이오드와 청색, 녹색 발광다이오드의 사용 수명은 전반적으로 매우 큰 차이를 보인다. 따라서 적색, 녹색 및 청색 발광다이오드로 조합된 3색 발광 다이오드를 장기간 사용하는 경우에, 적색 발광다이오드의 노화 속도가 빨라서 액정 표시 장치가 출력한 색상이 변하는 현상이 발생하게 된다.
3색 발광다이오드를 광원으로 하는 액정 표시 장치를 장기간 사용한 경우에, 발광다이오드의 수명이 일치하지 않아서 액정 표시 장치가 출력하는 색상이 변하는 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 발광 수명이 서로 같은 청색 및 녹색 발광다이오드만을 광원으로 채용하고, 여기에 적색광을 출력할 수 있는 적색 형광 분말층을 결합하여 3파장의 광을 출력함으로써, 종래의 3색 발광다이오드의 장점을 유지하고 단점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 고효율 3파장 백라이트 모듈을 제공하는 것으로, 상기 3파장 백라이트 모듈은,
점광원 및 선광원을 균일하게 확산시켜 면광원을 출력하는 층상(層狀) 구조로 이루어진 광학적 층상 구조체;
청색광 및 녹색광을 생성하여 상기 광학적 층상 구조체에 출력하는 2색 발광다이오드 모듈; 및
상기 2색 발광다이오드 모듈의 광 출력의 진행 경로 상에 형성되고, 얇은 층으로 이루어진 적색 형광 분말층을 포함한다.
상기 적색 형광 분말층은, 상기 광학적 층상 구조체의 면광원의 진행 경로 상에 형성되고,
상기 2색 발광다이오드 모듈은, 복수의 청색 발광다이오드 및 복수의 녹색 발광다이오드를 포함한다.
상기 광학적 층상 구조체는 층상으로 적층된 도광판, 확산 시트, 및 휘도 향상 필름을 포함하고,
상기 2색 발광다이오드 모듈의 광 출력 경로는 상기 광학적 층상 구조체의 둘레 또는 밑면에 대응한다.
본 발명은 아래와 같은 유익한 효과를 가진다.
1. 사용 수명이 비슷한 청색 및 녹색 발광다이오드를 광원으로 채용하므로, 백라이트 모듈을 장기간 사용하더라도 각 색광의 출력이 매우 안정적이다.
2. 청색 및 녹색 발광다이오드의 출력광 중의 일부가, 적색 형광 분말을 여기시켜 적색광을 출력하도록 하며, 여기에 청색광 및 녹색광의 출력을 결합하면 3파장의 면광원 출력을 형성할 수 있고, 3개의 상이한 파장의 출력광이 액정 표시 장치의 컬러 필터를 통과하면, 액정 표시 장치의 광 출력 효율을 향상시킬 수 있다.
3. 발광다이오드를 여전히 백라이트 모듈의 광원으로 사용하므로 무게를 경감하고 에너지를 절약하는 효과에 달성할 수 있다.
도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 이들은 본 발명에 따른 고효율 3파장 백라이트 모듈의 바람직한 실시예로서, 광학적 층상 구조체(10), 2색 발광다이오드 모듈(20), 및 적색 형광 분말층(30)을 포함한다.
광학적 층상 구조체(10)는 점광원, 선광원을 균일하게 확산시켜 형성한 면광원을 출력하는 층상의 적층 구조체이며, 층상으로 적층된 도광판(light guide), 확산 시트(diffuser) 및 휘도 향상 필름(Brightness Enhancement Film) 등의 광학 기능층을 포함할 수 있다.
2색 발광다이오드 모듈(20)은, 교대로 배치된 복수의 청색 발광다이오드(22) 및 복수의 녹색 발광다이오드(24)를 포함하며, 청색 발광다이오드(22) 및 녹색 발광다이오드(24)는 광학적 층상 구조체(10)의 둘레 또는 밑면에 위치하고, 발광다이오드 모듈(20)의 발광면은 광학적 층상 구조체(10)를 향한다. 본 실시예에 따른 2색 발광다이오드 모듈(20)은, 광학적 층상 구조체(10)의 서로 대향하고 있는 양측 변에 설치된다. 2색 발광다이오드 모듈(20)에서 생성되어 출력되는 2색 광이 광학적 층상 구조체(10)에 진입하면, 광학적 층상 구조체(10)는 출력광을 균일하게 확산시키고 출력 방향을 조정한 후, 형성된 면광원을 광학적 층상 구조체(10)의 윗면을 통하여 출력한다.
적색 형광 분말층(30)은, 광학적 층상 구조체(10)의 면광원의 출력 경로 또는 진행 경로 상에 형성되거나 도포된 얇은 층이다. 적색 형광 분말층(30)은 도광판의 윗면 또는 밑면, 확산 시트의 표면 또는 밑면, 휘도 향상 필름의 표면 또는 밑면, 또는 상기한 각 층들 사이 등의 위치에 도포될 수 있다. 본 바람직한 실시예에서, 적색 형광 분말층(30)은 광학적 층상 구조체(10)의 윗면에 도포되며, 단파장(예를 들면 자색(紫色), 청색, 녹색)의 광선이 조사되면, 여기되어 적색광을 출력할 수 있다. 또한, 적색 형광 분말층(30)은 2색 발광다이오드 모듈(20)의 표면 또는 그 패키지재의 내층에 직접 형성되거나 도포될 수 있다.
이와 같이, 청색광 및 녹색광이 청색 발광다이오드(22) 및 녹색 발광다이오드(24)로부터 각각 출력되어 광학적 층상 구조체(10)에 입력된 후, 청색광 및 녹색광 파장이 혼합된 출력광이 광학적 층상 구조체(10)의 윗면을 향해 출력되어, 청록색의 면광원을 형성한다. 청록색의 면광원이 적색 형광 분말층(30)을 통과한 후, 청록색 면광원의 일부 에너지는 적색 형광 분말층(30)을 여기시켜 적색 형광 분말층(30)이 적색광을 출력하도록 한다. 따라서, 광학적 층상 구조체(10)의 윗면에 대응하는 위치에 백색 면광원을 형성할 수 있다. 이 백색 면광원의 광 에너지는 주로 3개의 상이한 파장을 가지는 색광 출력(청색광, 녹색광, 적색광)으로 이루어지므로, 이 백색 면광원을 액정 표시 장치의 광원으로 사용하는 경우, 표시 장치의 색 포화도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 2색 발광다이오드 모듈(20)을 광학적 층상 구조체(10)의 밑면에 설치할 수 있고, 2색 발광다이오드 모듈(20)의 발광면이 광학적 층상 구조체(10)를 향하도록 하여 직하식(直下式) 백라이트 모듈을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 평면도이다.
*도면의 주요부호에 대한 설명*
10: 광학적 층상 구조체
20: 2색 발광다이오드 모듈
22: 청색 발광다이오드
24: 녹색 발광다이오드
30: 적색 형광 분말층

Claims (3)

  1. 점(點)광원, 선(線)광원을 균일하게 확산시켜 면(面)광원을 출력하는 층상(層狀) 구조로 이루어진 광학적 층상 구조체;
    청색광 및 녹색광을 생성하여 상기 광학적 층상 구조체에 출력하는 2색 발광다이오드 모듈; 및
    상기 2색 발광다이오드 모듈의 출력광의 진행 경로 상에 형성되고, 얇은 층으로 이루어진 적색 형광 분말층
    을 포함하는 고효율 3파장 백라이트 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적색 형광 분말층은, 상기 광학적 층상 구조체의 면광원의 진행 경로 상에 형성되고,
    상기 2색 발광다이오드 모듈은, 복수의 청색 발광다이오드 및 복수의 녹색 발광다이오드를 포함하는, 고효율 3파장 백라이트 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광학적 층상 구조체는, 층상으로 적층된 도광판, 확산 시트, 및 휘도 향상 필름을 포함하고,
    상기 적색 형광 분말층은, 상기 광학적 층상 구조체 상에 형성되며,
    상기 2색 발광다이오드 모듈의 광 출력 경로는, 상기 광학적 층상 구조체의 둘레 또는 밑면에 대응하는, 고효율 3파장 백라이트 모듈.
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