KR20140062644A - 형광체 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 표시장치 - Google Patents

형광체 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 필름은 상부기재필름과 하부기재필름 사이에 개재된 제1 형광체를 포함하는 액티브 필름, 상기 액티브 필름을 사이에 두고 합착되는 상부보호필름 및 하부보호필름 및 상기 상부보호필름과 상기 하부보호필름 사이에서 상기 액티브 필름을 둘러싸며, 제2 형광체를 포함하는 실링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

형광체 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 표시장치{FLUORESCENT SUBSTANCE FILM, BACKLIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 형광체 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 표시장치에 관한 것이다.
핸드폰, PDA, 노트북과 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경량박형의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diode : OLED) 등이 활발히 연구되고 있으며, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이 용이한 액정표시장치가 각광을 받고 있다.
수광형 표시장치로 분류되는 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정패널 이외에 상기 액정패널 하부에 배치되어 상기 액정패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛은 광원, 도광판, 반사판 등으로 구성된다.
최근에는 광원으로 저전력 고효율의 LED 광원이 많이 사용되고 있다. LED 광원은 청색 광을 발광하고 형광체가 형성된 형광체 필름 등에 의해 청색 광이 여기되어 백색 광으로 변환된다. 백색 광은 액정패널의 컬러필터를 통해 풀 컬러를 구현하는 광으로 작용하게 된다. 그러나, 전술한 형광체 필름의 형광체는 외부의 수분, 공기 등에 의해 쉽게 열화되고, 또한, 형광체 필름 외곽으로 LED 광원의 청색 광이 새어나오는 빛샘 현상이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 형광체의 열화를 방지하고 빛샘 현상을 방지할 수 있는 형광체 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 표시장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 필름은 상부기재필름과 하부기재필름 사이에 개재된 제1 형광체를 포함하는 액티브 필름, 상기 액티브 필름을 사이에 두고 합착되는 상부보호필름 및 하부보호필름 및 상기 상부보호필름과 상기 하부보호필름 사이에서 상기 액티브 필름을 둘러싸며, 제2 형광체를 포함하는 실링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 형광체 및 상기 제2 형광체는 각각 적색과 녹색가 혼합된 혼합형광체 또는 노란색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 형광체의 수명은 상기 제1 형광체의 수명보다 긴 것을 특징으로 한다.
상기 제1 형광체의 수명은 30000 시간 이하이고, 상기 제2 형광체의 수명은 30000 시간을 초과하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 형광체의 발광 파장의 반치폭(FWHM)은 100㎚ 이하이고, 상기 제2 형광체의 발광 파장의 반치폭(FWHM)은 150㎚ 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 실링부의 폭은 0.1 내지 3㎜인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 광원, 상기 광원의 측면에 위치하는 도광판, 상기 도광판 하부에 위치하는 반사판 및 상기 도광판 상에 위치하며, 상기 광원으로부터 방출되는 광을 여기시키는 형광체 필름을 포함하며, 상기 형광체 필름은 상부기재필름과 하부기재필름 사이에 개재된 제1 형광체를 포함하는 액티브 필름, 상기 액티브 필름을 사이에 두고 합착되는 상부보호필름 및 하부보호필름 및 상기 상부보호필름과 상기 하부보호필름 사이에서 상기 액티브 필름을 둘러싸며, 제2 형광체를 포함하는 실링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광원은 청색 LED 또는 자외선 LED인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 액정패널을 포함하며, 상기 액정패널에 광을 공급하는 전술한 백라이트 유닛을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치는 청색 빛이 새어나오는 빛샘을 방지하고, 형광체 필름의 형광체가 열화되는 것을 방지하여 표시장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 도 1의 I-I'에 따라 절취한 백라이트 유닛의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 필름을 나타낸 단면도.
도 4는 도 3의 형광체 필름을 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명의 청색 LED와 형광체 필름을 구비한 백라이트 유닛을 구동한 도면.
도 6은 본 발명의 형광체 필름에 보호필름들과 실링부가 구비되지 않은 백라이트 유닛을 구동한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I'에 따라 절취한 백라이트 유닛의 단면도이다. 하기에서는 표시장치의 일 예로 액정패널이 구비되는 액정표시장치를 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 커버바텀(110), 커버바텀(110) 상에 위치하는 반사판(120), 반사판(120) 상에 위치하는 도광판(130), 도광판(130)의 측면에 위치하는 광원(140), 도광판(130) 상에 위치하는 광학부재(150), 광학부재(150) 상에 위치하는 액정패널(160), 액정패널(160)의 가장자리를 감싸는 패널 가이드(170) 및 패널 가이드(170)를 감싸며 커버바텀(110)과 체결되는 탑커버(180)로 구성될 수 있다.
보다 자세하게는, 커버바텀(110)과 탑커버(180)는 액정표시장치에 케이스의 역할을 하는 것으로, 반사판(120), 도광판(130), 광원(140) 및 광학부재(150)를 포함하는 백라이트 유닛(190) 및 액정패널(160)을 수납한다. 커버바텀(110)은 사각의 판 형상으로 이루어지고, 탑커버(180)는 사각틀 형상으로 이루어져 이들이 서로 결합될 수 있다.
커버바텀(110) 상에 위치하는 반사판(120)은 도광판(130)으로부터 출사되는 광을 전면으로 반사하는 역할을 하는 것으로, 반사율이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다. 반사판(120) 상에 위치하는 도광판(130)은 광원으로부터 입사되는 광을 가이드하여, 선광원을 면광원으로 바꿔주는 역할을 한다. 도광판(130)은 전반사율이 우수한 PMMA(PoylMethylMethAcrylate) 등으로 이루어진다.
광원(140)은 예를 들어, 도광판(130)의 장축 방향을 따라 도광판(130)의 일측에 적어도 1개 이상으로 형성되거나, 도광판(130)의 양측 각각에 적어도 1개 이상씩 형성될 수 있다. 여기서, 광원(140)으로부터 출사된 광은 도광판(130) 내부로 직접 입사되거나, 광원(140)의 일부, 예를 들어, 광원(140) 외주면의 3/4 정도를 감싸도록 형성된 광원 하우징(145)에 반사된 후 도광판(130) 내부로 입사될 수 있다.
광원(140)은 LED 어셈블리일 수 있으며, LED 어셈블리는 LED PCB(141) 상에 복수의 LED(142)가 배열된 것일 수 있다. LED PCB(141) 상에는 반사판(미도시)이 위치하여 LED(142)에서 발광되는 광을 반사할 수 있다. 상기 LED(142)는 청색을 방출하는 청색 LED 또는 자외선을 방출하는 자외선 LED일 수 있다. 도광판(130) 상에 위치하는 형광체 필름(200)은 상기 광원(140)에서 방출되는 청색 광 또는 자외선의 300nm~500nm 파장의 광을 백색 광으로 전환하는 역할을 한다. 보다 자세한 구성은 후술하기로 한다.
형광체 필름(200) 상에 위치하는 광학부재(150)는 형광체 필름(200)으로부터 입사되는 광을 확산 또는 집광하는 역할을 한다. 광학부재(150)는 집광시트(151) 및 확산시트(152)로 이루어진다. 집광시트(151)는 적어도 프리즘 시트, 마이크로 렌즈 시트, 렌티큘러 렌즈 시트 등일 수 있으며, 광을 집광시켜 휘도를 향상시킨다. 확산시트(152)는 입사되는 광을 확산시키는 것으로, 광의 휘도를 균일하게 하는 역할을 한다.
광학부재(150) 상에 위치하는 액정패널(160)은 화상이 구현되는 부분으로, 액정층을 사이에 두고 설로 대향하여 합착된 제1 기판(161) 및 제2 기판(162)을 포함할 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, TFT 어레이 기판으로 불리는 제1 기판(161)에는 다수의 스캔 라인과 데이터 라인이 매트릭스 형상으로 교차하여 복수의 화소가 정의될 수 있다. 각각의 화소에는 신호를 온/오프할 수 있는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되고, 박막 트랜지스터에 각각 연결된 화소전극이 위치할 수 있다.
그리고, 컬러필터 기판으로 불리는 제2 기판(162)에는 복수의 화소에 각각 대응되는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터 및 이들을 각각 둘러싸며 스캔 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등의 비표시소자를 가리는 블랙 매트릭스(black matrix)가 구비될 수 있다. 또한, 이들을 덮는 투명한 공통전극이 구비될 수 있다.
또한, 액정패널(160)의 적어도 일 측에는 연성회로기판 또는 테이프캐리어패키지(Tape Carrier Package : TCP)와 같은 연결부재(164)를 매개로 인쇄회로기판(166)이 연결되어 모듈화 과정에서 패널 가이드(170)의 측면 내지는 커버바텀(110)의 배면으로 밀착 배치될 수 있다.
상기와 같은 구조의 액정패널(160)은 스캔 라인으로부터 전달되는 게이트 구동회로의 온/오프 신호에 의해 각 스캔 라인 별로 선택된 박막 트랜지스터가 온(On)되면 데이터구동회로의 데이터 전압이 데이터 라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따라 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낼 수 있다.
상기 액정패널(160)의 가장자리를 감싸는 패널 가이드(170)는 액정패널(160)이 안착되어 액정패널(160)을 지지하는 역할을 한다. 따라서, 본 발명의 액정표시장치(100)는 백라이트 유닛(190) 및 액정패널(160)을 수납하여 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 필름을 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 형광체 필름을 나타낸 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 필름(200)은 300 내지 500nm 파장의 광을 흡수하고 여기하는 것에 의해 500 내지 800nm 파장의 장파장의 광을 발광하는 형광체를 포함한다. 형광체 필름(200)은 액티브 필름(215), 상기 액티브 필름(215)을 사이에 두고 합착되는 상부보호필름(222) 및 하부보호필름(221), 및 상기 액티브 필름(215)을 둘러싸는 실링부(225)를 포함한다.
보다 자세하게는, 상기 액티브 필름(215)은 하부기재필름(211)과 상부기재필름(212) 사이에 제1 형광체(213)를 개재하여 형성된다. 하부기재필름(211)과 상부기재필름(212)은 광 투과도가 우수한 수지로 이루어지는데 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트( Polyethylene terephthalate : PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate), 아크릴 수지, 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리스틸렌(Polystyrene), 폴리카보네이트(Polycarbonate : PC) 등을 들 수 있다. 이 중에 폴리에틸렌 테레프탈레이트( Polyethylene terephthalate : PET)는 투명성이 우수하고, 강도 및 휨성이 뛰어난 특성을 가져 많이 사용될 수 있다. 하부기재필름(211)과 상부기재필름(212)은 5 내지 50㎛의 두께로 이루어진다. 왜냐하면 5㎛ 미만의 필름은 취급하기 어렵고, 50㎛를 초과하는 필름은 광 투과도가 낮기 때문이다.
상기 제1 형광체(213)는 유기, 무기 형광체 또는 양자점(quantum dot)을 이용한다. 예를 들어, 무기 형광체는 Y3Al5O12:Ce, (Y,Gd)3Al5O12:Ce, Tb3Al3O12:Ce, Ca3Sc2Si3O12:Ce, Lu2CaMg2(Si,Ge)3O12:Ce 등의 가넷형 결정 구조를 가지는 형광체; (Sr,Ba)2SiO4:Eu, Ca3SiO4Cl2:Eu, Sr3SiO5:Eu, Li2SrSiO4:Eu, CaSi2O7:Eu 등의 실리케이트 형광체; CaAl12O19:Mn, SrAl2O4:Eu 등의 알루미네이트 형광체의 산화물 형광체; ZnS:Cu,Al, CaS:Eu, CaGa2S4:Eu, SrGa2S4:Eu 등의 유화물 형광체; CaSi2O2N2:Eu, SrSi2O2N2:Eu, BaSi2O2N2:Eu, Ca-α-SiAlON 등의 산 질화물 형광체; CaAlSiN3:Eu, CaSi5N8:Eu 등의 질화물 형광체 등의 형광체 재료를 들 수 있다.
상기 제1 형광체(213)는 제1 기재수지(214) 내에 혼합되어 분산된다. 제1 기재수지(214)는 연성, 접착력, 방습력, 투과도 등이 우수한 수지를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 열경화성 수지인 실리콘 수지를 사용할 수 있다. 이와 같은, 액티브 필름(215)은 하부기재필름(221)과 상부기재필름(222) 사이에 제1 형광체(213)가 혼합된 제1 기재수지(214)를 주입하면서 롤러로 압착하여 제조한다.
전술한 액티브 필름(215)은 하부보호필름(221)과 상부보호필름(222) 사이에 개재되고, 외곽부가 실링부(225)에 의해 실링(sealing)된다.
보다 자세하게는, 하부보호필름(221)과 상부보호필름(222)은 액티브 필름(215)을 전면과 후면에서 보호하는 역할을 하며, 전술한 액티브 필름(215)의 하부기재필름 또는 상부기재필름과 동일한 구성으로 이루어진다. 실링부(225)는 제2 기재수지(223)에 혼합되어 분산된 제2 형광체(224)로 이루어진다. 제2 기재수지(223)는 전술한 제1 기재수지(214)와 동일한 구성으로 이루어진다.
제2 형광체(224)는 전술한 제1 형광체(213)와는 다른 특성을 가진 형광체들로 이루어진다. 상기 제1 형광체(213)는 액정패널에 대부분 영역에 입사되는 백색 광의 고 색순도를 위해 반치폭(Full width half maximum : FWHM)이 100nm이하인 물질을 사용한다. 반면, 제2 형광체(224)는 액정패널의 외곽 영역으로 청색 광이 출사되는 것을 방지하기 위한 것으로 제1 형광체(213)만큼 고 색순도를 요하지 않는다. 따라서, 제2 형광체(224)는 반치폭이 150nm 이하인 물질을 사용한다.
또한, 제2 형광체(224)는 상기 액티브 필름(215)의 외곽을 보호하는 역할을 하기 때문에, 수명이 30000 시간을 초과하는 물질을 사용한다. 여기서 수명은 외부의 수분이나 공기에 의해 열화되지 않는 특성을 대표하는 것이다. 수명이 길다는 것은 쉽게 열화되지 않는다는 것이고, 수명이 짧다는 것은 쉽게 열화된다는 의미이다. 반면, 제1 형광체(213)는 실링부(225)에 의해 보호받기 때문에 수명이 30000 시간 이하인 물질을 사용할 수 있다.
그리고, 제1 형광체(213) 및 제2 형광체(224)는 적색 형광체와 녹색 형광체가 같이 혼합된 혼합형광체이거나 노란색 형광체로 이루어져, 광원으로부터 방출하는 청색 또는 자외선을 여기하여 백색 광으로 변환한다.
한편, 도 4를 참조하면, 액티브 필름(215)을 둘러싸는 실링부(225)의 폭(width)은 0.1 내지 3mm로 이루어진다. 여기서, 실링부(225)의 폭(width)이 0.1mm 이상이면, 외부의 수분과 공기가 액티브 필름(215) 내로 침투하는 것을 방지할 수 있고, 실링부(225)의 폭(width)이 3mm 이하이면 표시장치의 베젤 영역이 커지는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
하기 표 1은 광원으로 백색 LED를 사용하면서 형광체 필름을 구비하지 않은 종래의 백라이트 유닛을 구동한 비교예와, 광원으로 청색 LED를 사용하고 본 발명의 형광체 필름을 구비한 2개의 백라이트 유닛을 샘플로 구동한 실시예 1 및 2의 색재현율을 측정하여 나타내었다.
비교예 실시예1 실시예2
색재현율 72% 88.6% 89.2%
상기 표 1을 참조하면, 백색 LED만을 사용한 비교예에 비해 본 발명의 형광체 필름을 사용한 실시예 1 및 2의 색재현율이 향상된 것을 확인였다.
한편, 본 발명의 청색 LED와 형광체 필름을 구비한 백라이트 유닛을 구동하여 도 5에 나타내었고, 형광체 필름에 보호필름들과 실링부가 구비되지 않은 백라이트 유닛을 구동하여 도 6에 나타내었다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 경우 액정패널의 외곽에서 백색의 빛이 나오는 것을 확인하였지만, 도 6의 경우 액정패널의 외곽에서 LED 광원의 청색 빛이 새어나오는 것을 확인하였다. 이에 따라, 본 발명은 형광체 필름의 외곽부에 청색 광을 백색으로 변환하는 실링부를 형성하여 청색 광이 새어나오는 것을 방지할 수 있음을 확인하였다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 형광체 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 액정표시장치는 청색 빛이 새어나오는 빛샘을 방지하고, 형광체 필름의 형광체가 열화되는 것을 방지하여 표시장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200 : 형광체 필름 211 : 하부기재필름
212 : 상부기재필름 213 : 제1 형광체
214 : 제1 기재수지 215 : 액티브 필름
221 : 하부보호필름 222 : 상부보호필름
223 : 제2 형광체 224 : 제2 기재수지
225 : 실링부

Claims (9)

  1. 상부기재필름과 하부기재필름 사이에 개재된 제1 형광체를 포함하는 액티브 필름;
    상기 액티브 필름을 사이에 두고 합착되는 상부보호필름 및 하부보호필름;및
    상기 상부보호필름과 상기 하부보호필름 사이에서 상기 액티브 필름을 둘러싸며, 제2 형광체를 포함하는 실링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 필름.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 형광체 및 상기 제2 형광체는 각각 적색과 녹색 형광체가 혼합된 혼합형광체 또는 노란색 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광체 필름.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 형광체의 수명은 상기 제1 형광체의 수명보다 긴 것을 특징으로 하는 형광체 필름.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 형광체의 수명은 30000 시간 이하이고, 상기 제2 형광체의 수명은 30000 시간을 초과하는 것을 특징으로 하는 형광체 필름.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 형광체의 발광 파장의 반치폭(FWHM)은 100㎚ 이하이고, 상기 제2 형광체의 발광 파장의 반치폭(FWHM)은 150㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 형광체 필름.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 실링부의 폭은 0.1 내지 3㎜인 것을 특징으로 하는 형광체 필름.
  7. 광원;
    상기 광원의 측면에 위치하는 도광판;
    상기 도광판 하부에 위치하는 반사판; 및
    상기 도광판 상에 위치하며, 상기 광원으로부터 방출되는 광을 여기시키는 형광체 필름을 포함하며,
    상기 형광체 필름은
    상부기재필름과 하부기재필름 사이에 개재된 제1 형광체를 포함하는 액티브 필름;
    상기 액티브 필름을 사이에 두고 합착되는 상부보호필름 및 하부보호필름;및
    상기 상부보호필름과 상기 하부보호필름 사이에서 상기 액티브 필름을 둘러싸며, 제2 형광체를 포함하는 실링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 광원은 청색 LED 또는 자외선 LED인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 액정패널을 포함하며,
    상기 액정패널에 광을 공급하는 상기 청구항 7 및 8 중 적어도 하나 이상에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 표시장치.
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