KR20160137930A - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 다수의 광원 및 상기 광원들이 실장된 인쇄회로기판을 포함하는 적어도 하나 이상의 광원 유닛과, 상기 광원 유닛으로부터 출사되는 광이 입사하는 입광면 및 광이 출사되는 출광면을 포함하는 유리 도광판, 상기 유리 도광판의 하부에 배치되어 유리 도광판의 하부로 출사되는 광을 반사시키는 반사 부재, 및 상기 광원 유닛으로부터 출사된 광의 파장을 변환시키는 양자점을 포함하는 광 변환부를 포함하며, 상기 유리 도광판에 의해 상기 광 변환부의 적어도 일면 이상이 보호되는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치{BACKLIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 백라이트 유닛 및 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 변환층이 구비된 유리 도광판을 적용한 백라이트 유닛 및 표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. 액정표시장치는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 빛이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 디스플레이 장치이기 때문에, 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛이 필수적으로 요구된다.

일반적으로 백라이트 유닛은 광원의 배치 위치에 따라 직하형 백라이트 유닛과 에지형 백라이트 유닛으로 구분된다. 이 중 에지형 백라이트 유닛은 광원이 백라이트 유닛의 측면에 배치되는 것으로, 상대적으로 얇은 두께의 디바이스를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 한편, 상기 에지형 백라이트 유닛은 광원으로부터 출사된 빛을 면 광원으로 변환시키기 위한 도광판을 포함하는데, 종래에는 상기 도광판으로 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate, PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC) 등과 같은 플라스틱 재질로 이루어진 도광판들이 주로 사용되었다. 그러나, 플라스틱 재질의 도광판은 열 팽창율이 높고, 최근 광원으로 사용되는 발광다이오드의 출력이 지속적으로 향상됨에 따라, 광원에서 발생되는 열에 의해 도광판의 변형이 발생하기 쉽다는 문제점이 있었다. 따라서, 현재는 도광판의 변형 방지를 위해, 광원과 도광판을 일정 거리 이상으로 이격시켜 배치하고 있다. 그러나, 이와 같이 광원과 도광판을 이격 배치할 경우, 표시장치 적용 시에 화면이 표시되지 않는 베젤부의 폭을 감소시키는데 한계가 있다. 또한, 플라스틱 재질의 도광판은 강도가 약하기 때문에, 내구성을 충분히 구현하기 위해서는 백라이트 유닛의 하우징 두께를 두껍게 형성해야 하고, 이로 인해 백라이트 유닛 전체 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다.

한편, 최근에는 백라이트 유닛의 제조 비용을 절감하고, 높은 색 재현성을 구현하기 위해 광원으로 비교적 가격이 저렴한 청색 발광다이오드를 사용하고, 도광판 상부에 양자점(QD, Quantum Dot)을 포함하는 광 변환 필름을 배치하여 청색광을 적색광 및 녹색광으로 변환시켜 백색광을 구현하는 기술들이 제안되고 있다. 현재까지 제안된 양자점을 이용한 광 변환 필름의 경우, 양자점의 열화 방지를 위해 양자점층의 상면과 하면에 배리어 필름을 부착하여 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 이와 같이 배리어 필름을 포함하는 광 변환 필름은 그 두께가 두꺼워 백라이트 유닛의 슬림(silm)화를 저해할 뿐 아니라, 빛이 배리어 필름을 통과하는 과정에서 광 손실이 발생하여, 광 이용 효율이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열팽창계수가 낮은 유리 도광판을 적용하고, 상기 유리 도광판을 광 변환부의 배리어층으로 이용함으로써, 백라이트 유닛의 두께와 베젤부의 폭을 효과적으로 감소시킬 수 있도록 개발된 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하고자 한다.

일 구현예에 따르면, 본 발명은, 다수의 광원 및 상기 광원들이 실장된 인쇄회로기판을 포함하는 적어도 하나 이상의 광원 유닛과, 상기 광원 유닛으로부터 출사되는 광이 입사하는 입광면 및 광이 출사되는 출광면을 포함하는 유리 도광판, 상기 유리 도광판의 하부에 배치되어 유리 도광판의 하부로 출사되는 광을 반사시키는 반사 부재, 및 상기 광원으로부터 출사된 광의 파장을 변환시키는 양자점을 포함하는 광 변환부를 포함하며, 상기 유리 도광판에 의해 상기 광 변환부의 적어도 일면 이상이 보호되는 백라이트 유닛을 제공한다.

예를 들면, 본 발명의 제1실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 광 변환부는 그 일면이 유리 도광판의 입광면에 접촉되게 구비되며, 상기 유리 도광판과 접촉하지 않는 광 변환부의 면들이 유리 리본에 의해 밀봉되는 것일 수 있다.

또는, 본 발명의 제2실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 유리 도광판은 상기 광원 유닛과 인접한 측면에 형성되는 홈(groove)을 포함하고, 상기 홈의 내부에 광 변환부가 구비되며, 상기 유리 도광판과 접촉되지 않는 광 변환부의 면이 유리 부재에 의해 밀봉될 수 있다.

또는, 본 발명의 제3실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 상기 유리 도광판은 상기 광원 유닛과 인접한 상면에 형성되는 홈(groove)을 포함하고, 상기 홈의 내부에 광 변환부가 구비되며, 상기 유리 도광판과 접촉되지 않는 광 변환부의 면이 유리 부재에 의해 밀봉될 수 있다.

또는, 본 발명의 제4실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 반사 부재는 테두리 부분이 상부 방향으로 절곡된 형태이고, 상기 광 변환부가 상기 반사부재의 내부에 삽입되고, 상기 유리 도광판이 상기 반사 부재의 상부면을 덮도록 배치되는 것일 수 있다.

다른 구현예에 따르면, 본 발명은 상기한 본 발명의 백라이트 유닛과, 상기 백라이트 유닛의 상부에 배치되는 표시패널을 포함하는 표시장치를 제공한다.

본 발명은 종래에 사용되던 플라스틱 도광판 대신 열 팽창율이 낮은 유리 재질의 도광판을 사용함으로써, 광원과 도광판을 밀착시킬 수 있도록 함으로써 베젤부를 얇게 형성할 수 있도록 하였다. 유리 도광판은 강도가 우수하기 때문에, 본 발명과 같이 유리 도광판을 적용할 경우 하우징 두께를 낮출 수 있어 슬림한 백라이트 유닛을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 유리 도광판이 광 변환부의 적어도 일면 이상을 보호할 수 있도록 함으로써, 별도의 배리어 필름 없이 양자점을 포함하는 광 변환부를 적용할 수 있도록 하였다. 이에 따라, 배리어 필름에 의해 발생하는 광 손실을 최소화하고, 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제6실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 광원 유닛에 적용가능한 발광다이오드 패키지의 일례를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 광원 유닛과 유리 도광판의 배치 관계의 일례를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 표시장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 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 도면 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 명세서 상에서 언급한 '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. 또한, 본 발명의 백라이트 유닛에 있어서 '상부' 및 '하부'는, 표시장치에 적용하였을 때, 상대적으로 표시패널에 가까운 쪽을 상부로, 상대적으로 표시패널에 먼 쪽을 하부로 정의한다. 또한, 본 발명의 표시 패널에 있어서, '상부' 및 '하부'는 표시장치에 적용하였을 때, 상대적으로 백라이트 유닛에 가까운 쪽을 하부로, 상대적으로 백라이트 유닛에 먼 쪽을 상부로 정의한다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함한다.

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.

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, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

먼저, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 백라이트 유닛에 대해 설명한다. 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)은 광원 유닛(110), 유리 도광판(120), 반사 부재(140) 및 광 변환부(130a, 130b, 130c, 130d)를 포함한다. 또한, 본 발명의 백라이트 유닛(100)은 필요에 따라 적어도 하나 이상의 광학 필름(160)을 더 포함할 수 있다.

상기 광원 유닛(110)은 후술할 표시 패널에 광을 제공하기 위한 것으로, 다수의 광원(110a)과 상기 다수의 광원(110a)들이 실장되는 인쇄회로기판(110b)을 포함한다.

이때, 상기 다수의 광원(110a)은, 특정한 파장 대역의 광을 방출하는 발광 다이오드들로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드, 녹색광을 방출하는 녹색 발광다이오드, 적색광을 방출하는 적색 발광다이오드 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.

보다 구체적으로는, 상기 광원(110a)은 청색 발광 다이오드로만 이루어질 수도 있고, 청색 발광다이오드와 녹색 발광다이오드가 교대로 배열된 형태로 이루어질 수도 있으며, 또는 청색 발광 다이오드와 적색 발광다이오드가 교대로 배열된 형태로 이루어질 수도 있다. 또는, 상기 광원(110a)은, 녹색 발광 형광체와 청색 발광다이오드를 포함하는 발광다이오드 패키지로 이루어질 수도 있다. 도 7에는 본 발명에서 사용 가능한 발광다이오드 패키지의 일례가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 발광다이오드 패키지(110a)는 패키지 기판(111)과, 상기 패키지 기판(111)에 실장된 청색 발광다이오드(115) 및 형광체 입자(119)를 함유한 투명 수지층(118)을 포함할 수 있다. 상기 패키지 기판(111)은 리드 프레임(112a, 112b)이 형성된 하부 패키지 기판(111a)과 상부로 경사진 내부 측벽을 갖는 상부 패키지 기판(111b)을 포함한다. 상기 청색 발광다이오드(115)의 양전극(미도시)에 각각 연결된 전극부(미도시)는 각각 리드프레임(112a, 112b)의 상단에 와이어로 연결될 수 있다. 이때, 상기 형광체 입자(119)는 SiAlON계열 형광체, LSN계열 형광제, YAG계열 형광체, TAG계열 형광체, 나이트라이드 계열 형광체, 실리케이트 계열 형광체, 및 LuAG계열 형광체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 예를 들면, 입사광을 490nm 내지 580nm 파장대역을 가지는 녹색광으로 변환시키는 녹색 발광 형광체이거나, 입사광을 600nm ~ 700nm 파장 대역을 갖는 적색광으로 변환시키는 적색 발광 형광체일 수 있다.

또한, 상기 투명 수지층(118)은 에폭시 수지, 실리콘 수지 또는 이들의 조합을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 본 발명에서 사용가능한 발광 다이오드 패키지는 도 6에 도시된 것으로 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에 알려져 있는 발광다이오드와 형광체 입자를 포함하는 다양한 발광 다이오드 패키지가 제한없이 사용될 수 있다.

한편, 상기 다수의 광원(110a)들은 인쇄회로기판(110b) 상에 실장된다. 상기 광원(110a)은 상기 인쇄회로기판(110b)을 통해 구동 신호를 인가받아 구동될 수 있다. 상기 광원(110a)과 인쇄회로기판(110b)을 포함하는 광원 유닛(110)은 후술할 유리 도광판(120)의 적어도 일 측면에 배치된다. 예를 들면, 상기 광원 유닛(110)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유리 도광판(120)의 양 측면에 배치될 수도 있고, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 유리 도광판(120)의 일 측면에 배치될 수도 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 유리 도광판(120)의 4개의 측면에 배치될 수 있다.

특히 바람직하게는, 도 8에 도시된 바와 같이, 광원 유닛(110)의 인쇄회로기판(110b)을 유리 도광판(120)의 테두리에 접착시킴으로써, 유리 도광판(120)과 광원 유닛(110)을 일체화하여 사용할 수 있다. 유리 도광판(120)의 경우, 열팽창계수가 낮기 때문에, 광원 유닛(110)과 도광판이 접촉되더라도 열 변형이 일어나지 않기 때문이다. 광원 유닛(110)과 유리 도광판(120)을 접촉시켜 사용할 경우, 베젤부의 폭의 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 유리 도광판(120)과 광원(110a)이 밀착됨으로 인해 광 커플링 효율이 향상되는 효과가 있다.

한편, 상기 인쇄회로기판(110b)은 가요성 있는 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)인 것이 바람직하다. 연성인쇄회로기판은 가요성이 있고 별도의 외부 연결 배선부를 가지고 있어, 배선부가 일체화되어 있는 경성인쇄회로기판(Rigid Printed Circuit Board)에 비해 기구적인 자유도가 높고, 조립 공정이 단순하다. 따라서, 연성인쇄회로기판을 사용하면, 도광판과 광원 유닛의 일체화를 간단한 공정으로 수행할 수 있다. 또한, 연성인쇄회로기판은 경성인쇄회로기판에 비해 열 전도도가 우수해 방열 특성 면에서도 유리하다.

다음으로, 본 발명의 백라이트 유닛은 도광판으로 플라스틱 도광판 대신 유리 도광판(120)을 사용한다. 상기 유리 도광판(120)은 광원 유닛(110)으로부터 출사된 빛을 확산시켜 면 광원으로 변환시키기 위한 것으로, 광원 유닛(110)으로부터 출사되는 광이 입사하는 입광면과 표시패널로 광을 출사시키는 출광면을 포함한다. 보다 구체적으로는, 상기 입광면은 광원 유닛(110)과 마주보는 측면을 의미하는 것으로, 본 발명의 유리 도광판(120)은 광원 유닛(110)과 마주보는 면의 개수만큼의 입광면을 갖는다. 예를 들면, 도 1에는 유리 도광판의 입광면이 2개인 경우가 도시되어 있으며, 도 2에는 입광면이 1개인 경우, 도 4에는 입광면이 4개인 경우가 각각 도시되어 있다. 한편, 상기 출광면은 표시패널과 마주보는 면, 즉, 유리 도광판(120)의 상면이다.

한편, 상기 유리 도광판(120)은 그 두께가 0.5mm 내지 2.5mm 정도인 것이 바람직하다. 유리 도광판의 두께가 상기 수치 범위를 벗어날 경우, 광 확산이 충분히 일어나지 않거나, 또는 광 투과율이 저하되어 광 이용효율이 떨어질 수 있다.

유리 도광판(120)은 열팽창율이 플라스틱 재질의 도광판에 비해 현저하게 낮기 때문에, 유리 도광판을 사용할 경우 광원과 도광판 사이에 이격 거리를 확보하지 않아도 되며, 그 결과 베젤부를 보다 얇게 형성할 수 있다. 또한, 유리 도광판(120)은 플라스틱 도광판에 비해 강성이 높기 때문에 두꺼운 하우징을 사용하지 않더라도 충분한 내구성을 확보할 수 있기 때문에, 백라이트 유닛의 전체 두께를 감소시킬 수 있다.

한편, 필요에 따라, 상기 유리 도광판(120)의 하면에는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광 추출 패턴(124)이 형성될 수 있다. 광원 유닛(110)이 유리 도광판의 측면에 배치되는 에지형 백라이트 유닛의 경우, 광원 유닛(110)과의 거리에 따라 출사되는 광량이 달라져 휘도가 불균일해지는 문제점이 발생할 수 있다. 광 추출 패턴(124)은 광원 유닛(110)과의 거리와 무관하게 유리 도광판(120)으로부터 출사되는 광량을 균일하게 하기 위한 것으로, 유리 도광판(120) 내부의 빛을 유리 도광판의 하부로 추출하는 역할을 수행한다. 보다 구체적으로는, 광원 유닛(110)과 가까운 쪽에서는 도광판 하부로 빠져나가는 광량을 크게 하고, 광원 유닛(110)과 먼 쪽에서는 도광판 하부로 빠져나가는 광량을 작게 함으로써, 유리 도광판으로부터 출사되는 빛의 광량을 균일하게 조절할 수 있다. 예를 들면, 광원 유닛(110)과 가까운 쪽에는 광 추출 패턴의 간격을 좁게 하고, 광원 유닛(110)과 먼 쪽에는 광 추출 패턴의 간격을 넓게 형성하거나, 또는 광원 유닛(110)과 가까운 쪽에는 광 추출 패턴의 면적을 넓게 하고, 광원 유닛(110)과 먼 쪽에는 광 추출 패턴의 면적을 좁게 하는 방법 등을 이용하여 광 추출량을 조절할 수 있다. 한편, 상기 광 추출 패턴(124)은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 도광판 패턴 형성 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 도광판 하면에 도트 프린팅 등과 같은 방식을 이용하여 광 추출 패턴(124)을 형성할 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 가공 등의 방법을 통해 도광판 하면을 식각하여 광 추출 패턴(124)을 형성할 수도 있다.

다음으로, 상기 반사 부재(140)는 유리 도광판(120)의 하부로 출사된 빛을 반사시켜 유리 도광판(120)으로 재입사시키기 위한 것으로, 유리 도광판(120)의 하부에 배치된다. 상기 반사부재(140)로는 당해 기술 분야에 잘 알려진 반사 부재들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 금속 재질의 반사 시트 등이 사용될 수 있다.

한편, 상기 반사부재(140)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 반사부재(140)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 시트(sheet) 형태일 수도 있고, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 테두리 부분이 상부 방향으로 절곡된 형태로 형성될 수도 있다.

다음으로, 상기 광 변환부(130a, 130b, 130c, 130d)는 상기 광원 유닛(110)으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키기 위한 것으로, 상기 광 변환부(130a, 130b, 130c, 130d)는 입사광을 특정 파장 대역의 광으로 변환시키는 양자점(132)을 포함한다.

상기 양자점은 수 나노미터(nm) 크기의 반도체 결정체로, 양자 고립 효과(quantum confinement effect)에 의해 광원으로부터 주입되는 광의 파장을 변환하여 출사하는 물질이다. 본 발명에서는, 상기 양자점으로, 당해 기술 분야에 잘 알려져 있는 다양한 양자점들, 예를 들면, CdS, CdO, CdSe, CdTe, Cd3P2, Cd3As2, ZnS, ZnO, ZnSe, ZnTe, MnS, MnO, MnSe, MnTe, MgO, MgS, MgSe, MgTe, CaO, CaS, CaSe, CaTe, SrO, SrS, SrSe, SrTe, BaO, BaS, BaSe, BaTE, HgO, HgS, HgSe, HgTe, Hg12, AgI, AgBr, Al2O3, Al2S3, Al2Se3, Al2Te3, Ga2O3, Ga2S3, Ga2Se3, Ga2Te3, In2O3, In2S3, In2Se3, In2Te3, SiO2, GeO2, SnO2, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbO2, PbS, PbSe, PbTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaInP2, InN, InP, InAs, InSb, In2S3, In2Se3, TiO2, BP, Si, Ge, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 반도체 결정을 포함하는 단일층 또는 다중층 구조의 양자점들이 사용될 수 있다.

상기 양자점의 직경은 1nm 내지 10nm 정도일 수 있다. 양자점은 그 크기에 따라 발광 파장이 달라지므로, 적절한 크기의 양자점을 선택하여 원하는 색깔의 광을 얻을 수 있다. 본 발명에서는 상기 양자점으로, 예를 들면, 적색 발광 양자점, 녹색 발광 양자점 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 상기 양자점은 양자점들간의 응집을 방지하기 위해 양자점 표면에 캡핑층을 포함할 수 있다. 상기 캡핑층은 상기 양자점의 표면에 배위 결합된 리간드층일 수도 있고, 소수성 유기분자로 코팅된 표면층일 수 있다. 예를 들면, 상기 캡핑층은 무극성을 나타내는 장쇄 알킬 또는 아릴기를 갖는 포스핀 옥사이드, 유기 아민, 유기산, 포스폰산 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 물질층일 수 있다. 예를 들면, 상기 캡핑층은 트리-n-옥틸포스핀 옥사이드(TOPO), 스테아르산, 팔미트산, 옥타데실아민, 헥사데실아민, 도데실아민, 라우르산, 올레산 헥실포스폰산 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 물질층일 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 광 변환부(130a, 130b, 130c, 130d)에 포함되는 양자점의 종류는 사용되는 광원의 종류에 따라 상이할 수 있다. 예를 들면, 광원으로 청색 발광 다이오드를 사용하는 경우에는, 광 변환부(130a, 130b, 130c, 130d)에 적색 양자점 및 녹색 양자점이 포함되는 것이 바람직하며, 광원으로 청색 발광 다이오드와 녹색 발광 다이오드의 조합 또는 청색 발광 다이오드와 녹색 형광체를 포함하는 발광 다이오드 패키지를 사용하는 경우에는, 광 변환부(130a, 130b, 130c, 130d)에 적색 양자점이 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 광원으로 상기 광원으로 청색 발광 다이오드와 적색 형광체를 포함하는 발광 다이오드 패키지를 사용하거나, 청색 발광 다이오드 및 적색 발광 다이오드의 조합을 사용하는 경우에는, 상기 광 변환부(130a, 130b, 130c, 130d)는 녹색 양자점을 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 광 변환부(130a, 130b, 130c, 130d)는 상기 양자점(132)이 수지층(134) 내에 분산된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 상기 수지층(134)은 양자점이 분산될 수 있는 재질의 수지로 이루어지면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 수지층(134)은 폴리에스터아크릴레이트 수지, 폴리우레탄아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트 수지, 에폭시 수지, 실리콘수지, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리에스터 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 등과 같은 고분자 수지나, 라우릴메타크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 이소보닐메타크릴레이트 등과 같은 모노머를 포함하는 수지 등을 이용하여 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 광 변환부(130a, 130b, 130c, 130d)는 적어도 일면 이상이 유리 도광판(120)에 의해 보호되는 형태로 형성된다. 이를 위해, 상기 광 변환부는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 유리 도광판(120)의 측면에 배치될 수도 있고, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 유리 도광판의 내부에 배치될 수도 있으며, 또는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 유리 도광판(120)의 하부에 배치될 수도 있다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 광 변환부(130a)가 유리 도광판(120)의 측면에 형성되는 경우에 대해 설명한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환부(130a)는 유리 도광판(120)의 입광면에 접촉되게 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에는 광 변환부(130a)가 유리 도광판(120)의 양 측면에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 광 변환부는 유리 도광판의 일 측면에만 형성될 수도 있고, 4개의 측면에 모두 형성될 수도 있다.

한편, 상기 광 변환부(130a)는 양자점이 열화되지 않도록 밀봉되어 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환부(130a)는 그 일면이 유리 도광판(120)의 입광면에 접촉되도록 형성되고, 상기 유리 도광판에 접촉되지 않은 면(surfaces)들은 유리 리본(glass ribbon)(136)에 의해 감싸지도록 형성될 수 있다.

유리 리본(glass ribbon)은 수㎛ 수준의 얇은 두께를 갖는 박형 유리판으로, 치수 안정성이 우수하고, 내습, 내기와 같은 배리어 특성이 매우 뛰어나다. 따라서, 본 발명과 같이, 유리 리본(glass ribbon)(136)을 이용하여 광 변환부(130a)를 밀봉할 경우, 배리어 필름을 사용하는 경우보다 얇은 두께로 더욱 우수한 양자점 열화 방지 성능을 얻을 수 있다.

또한, 유리 리본(136)은 얇은 두께로 인해 굴곡 성형이 가능하다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 광 변환부(130a)를 감싸는 유리 리본의 일부 영역에 곡면부가 형성되도록 할 수 있다. 이와 같이 유리 리본의 일부 영역에 곡면부가 형성될 경우, 상기 곡면부에 의해 광의 경로가 평행해지는 렌즈 효과가 발생하게 되며, 그 결과, 도광판 내부로 광이 평행하게 입사하게 되어 광 손실이 줄어드는 효과가 있다. 이때, 상기 곡면부의 곡률 반경은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 0.1mm 내지 1mm 정도인 것이 바람직하다. 곡률 반경이 상기 수치범위를 만족시킬 때, 곡면부에 의한 렌즈 효과가 극대화되기 때문이다.

한편, 상기와 같이 유리 리본(136)에 의해 밀봉되는 광 변환부(130a)는, 예를 들면, 유리 리본(136)의 일면에 양자점(132)이 분산된 수지를 코팅하여 광 변환부(130a)를 형성한 다음, 상기 광 변환부(130a)가 형성된 유리 리본(136)을 접착제 등을 이용하여 유리 도광판(120)에 부착하는 방법으로 형성할 수 있다.

한편, 도 1에는 광 변환부(130a)가 형성되는 유리 도광판(120)의 측면 모서리가 직각으로 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 바와 같이, 유리 도광판(120)의 모서리 부분을 모따기(chamfering) 가공하여 비스듬하게 형성하거나, 둥글게 형성할 수도 있다. 상기와 같이 도광판의 모서리를 모따기 가공할 경우, 곡면부를 갖는 광 변환부를 형성하기에 유리하고, 도광판과 유리 리본의 형상이 유사하기 때문에 광 변환부의 두께를 보다 얇게 형성할 수 있다는 장점이 있다.

다음으로, 도 3 및 도 4을 참조하여, 광 변환부가 유리 도광판의 내부에 구비되는 경우에 대해 설명한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유리 도광판(120)은 광원 유닛(110)과 인접한 측면 또는 상면에 유리 도광판(120)의 내부 방향으로 형성된 홈(groove)을 가지며, 상기 홈에 광 변환부(130b, 130c)가 배치될 수 있다. 상기한 바와 같이, 유리 도광판(120)은 내습, 내기 등과 같은 배리어 특성이 우수하기 때문에, 유리 도광판(120) 내부에 광 변환부(130b, 130c)가 배치될 경우, 유리 도광판(120)과 접촉되는 면들은 유리 도광판에 의해 보호된다. 한편, 유리 도광판(120)과 접촉되지 않은 광 변환부의 면(surface)을 통해 공기나 수분 등이 침투하는 것을 방지하기 위해, 유리 도광판(120)과 접촉되지 않은 광 변환부의 면(surface)은 밀봉되어 있는 것이 바람직하다. 이때, 상기 밀봉은 유리 필름이나 유리 리본과 같은 유리 부재(137)로 이루어지는 것이 바람직하다. 유리 부재를 이용할 경우, 배리어 필름을 사용하는 경우보다 얇은 두께로 더욱 우수한 양자점 열화 방지 성능을 얻을 수 있기 때문이다.

상기와 같이, 광 변환부를 유리 도광판의 입광면에 접촉하도록 형성하거나, 또는 유리 도광판의 내부에 삽입되게 형성할 경우, 별도의 배리어 필름을 사용할 필요가 없고, 도광판 상부에 광 변환 필름을 적층하는 종래의 구조에 비해 상대적으로 광 변환부의 면적이 작아지기 때문에, 양자점 사용량을 감소시킬 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여, 광 변환부(130d)가 유리 도광판(120)의 하부에 구비되는 경우에 대해 설명한다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환부(130d)는 유리 도광판(120)의 하부에 구비될 수 있으며, 이때, 상기 광 변환부(130d)는 반사 부재(140) 내부에 삽입된 형태로 배치될 수 있다. 이를 위해, 상기 반사 부재(140)는 테두리 부분이 상부 방향으로 절곡된 형태로 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로는, 하부면(142)과 상기 하부면(142)을 둘러싸는 측벽들(144a, 144b, 144c, 144d)을 포함하고, 상부면은 개구된 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 상부면은 유리 도광판(120)에 의해 덮혀 있는 것이 바람직하다.

상기와 같이 광 변환부(130d)가 반사부재(140) 내부에 삽입되고, 반사부재(140)의 상면이 유리 도광판(120)으로 덮혀 있을 경우, 광 변환부(130d) 내의 양자점이 내습, 내기와 같은 배리어 특성이 우수한 금속 및 유리 도광판에 의해 보호되기 때문에, 별도의 배리어 필름을 사용할 필요가 없어, 제조비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 배리어 필름에 의해 발생하는 광 손실로 방지할 수 있다.

한편, 상기와 같이 광 변환부(130d)를 반사부재(140) 내에 삽입하고, 유리 도광판(120)을 반사 부재(140)의 상부에 배치할 경우, 반사 부재(140)의 측벽 높이에 따라 유리 도광판(120) 및/또는 광 변환부(130d)가 지지되지 않는 영역이 발생할 수 있으며, 이 경우, 유리 도광판(120)의 파손이 쉽게 발생할 수 있고, 중력에 의해 도광판 중심 부분이 아래방향으로 처지게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해, 상기 유리 도광판(120) 및/또는 광 변환부(130d)를 지지하기 위한 스페이서(150)를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 스페이서(150)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 광 변환부(130d)와 유리 도광판(120) 사이에 배치될 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이, 광 변환부(130d)의 하부에 배치될 수도 있다. 상기와 같이 스페이서(150)를 설치할 경우, 스페이서(150)에 의해 유리 도광판(120)이 지지되어 파손 위험성 및/또는 처짐 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 백라이트 유닛(100)은 광 특성을 향상시키기 위해 유리 도광판(120) 상부에 적어도 하나 이상의 광학 필름(160)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 광학 필름(160)은, 예를 들면, 확산 시트나 프리즘 시트, 렌티큘러 시트, DBEF 시트와 같은 집광필름 등을 포함할 수 있다. 이때, 상기 확산 시트는 유리 도광판에서 출사되는 빛을 확산시켜 광 균일도를 향상시키기 위한 것이고, 상기 집광필름은 광의 출사 방향을 정렬시켜 정면 휘도를 향상시키기 위한 것이다.

상기 광학 필름(160)은 요구되는 광 특성에 따라 적절한 시트들을 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 백라이트 유닛(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 유리 도광판(120) 상에 확산 시트(162), 프리즘 시트(164) 및 DBEF 시트(166)를 이 순서대로 적층하여 사용할 수 있다. 또는 본 발명의 백라이트 유닛은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 2장의 프리즘 시트(163, 165)를 적층하여 사용할 수도 있다. 이 경우, 상기 2장의 프리즘 시트들을 프리즘 렌즈의 연장 방향이 서로 직교하도록 배치함으로써, 집광 성능을 극대화할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 표시장치에 대해서 설명한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 표시장치는 백라이트 유닛(100)과 상기 백라이트 유닛(100)의 상부에 배치되는 표시패널(200)을 포함한다. 이때, 상기 백라이트 유닛(100)은 상술한 본 발명의 백라이트 유닛(100), 즉, 다수의 광원(110a) 및 상기 광원들이 실장된 인쇄회로기판(110b)을 포함하는 적어도 하나 이상의 광원 유닛(110)과, 상기 광원 유닛(110)으로부터 출사되는 광이 입사하는 입광면 및 광이 출사되는 출광면을 포함하는 유리 도광판(120), 상기 유리 도광판의 하부에 배치되어 유리 도광판의 하부로 출사되는 광을 반사시키는 반사 부재(140), 및 상기 광원 유닛(110)으로부터 출사된 광의 파장을 변환시키는 양자점(132)을 포함하는 광 변환부(130)를 포함하며, 상기 유리 도광판(120)에 의해 상기 광 변환부(130)의 적어도 일면 이상이 보호되는 백라이트 유닛이다. 백라이트 유닛에 관하여는 상술하였으므로, 이하에서는 표시 패널(200)에 대해서만 설명한다.

상기 표시 패널(200)은, 화면을 구현하기 위한 것으로, 예를 들면, 액정표시패널(LCD)일 수 있다. 예를 들면, 상기 표시 패널(200)은 상부 기판(230), 상기 상부 기판(230)과 이격되어 배치되는 하부 기판(210), 상기 상부 기판(230)과 하부 기판(210) 사이에 협지되는 액정층(220)을 포함한다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상기 상부 기판(230)의 상면 및 하부 기판(210)의 배면에는 특정 편광만을 선택적으로 투과시키는 상부 편광판 및 하부 편광판이 각각 배치된다.

도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 표시 패널은 표시 영역과 비표시 영역으로 구분된다. 상기 표시 영역에서, 상기 하부 기판(210)의 일면에는 게이트 배선과 데이터 배선이 배치된다. 상기 게이트 배선 및 데이터 배선은 게이트 절연막을 사이에 두고 서로 수직하게 교차하여 화소 영역을 정의한다.

상기 하부 기판(210)은 박막 트랜지스터 기판일 수 있다. 상기 하부 기판(210)의 일면 상에서 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선의 교차 영역에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)가 배치된다. 즉, 상기 화소 영역에는 박막 트랜지스터가 구비된다. 또한, 상기 하부 기판(210)의 일면 상에서 각 화소 영역에는 화소 전극이 배치된다. 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극은 전기적으로 연결된다.

상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극으로 이루어진다. 상기 게이트 전극은 상기 게이트 배선으로부터 분기되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 소스 전극은 상기 데이터 배선으로부터 분기되어 형성될 수 있다. 상기 화소 전극은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 박막 트랜지스터는 바텀 게이트(bottom gate) 구조, 탑 게이트(top gate) 구조 또는 이중 게이트(double gate) 구조 등으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 박막 트랜지스터는 실시예의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 박막 트랜지스터의 구성 등은 다양한 변경 및 수정이 가능하다.

상기 상부 기판(230)은 컬러필터 기판일 수 있다. 상기 표시 패널(200)의 상기 상부 기판(230)의 일면에는 하부 기판(210) 상에 형성된 박막 트랜지스터 등 비표시 영역을 가리면서 화소 영역을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스가 배치된다. 또한, 이들 격자 내부에서 각 화소 영역에 대응되게 교대로 배열되는 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 표시 패널(200)은 상기 액정층을 구동하기 위해, 상기 화소 전극과 전계를 이루는 공통 전극을 포함한다. 액정분자의 배열을 조절하는 방식은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드 등이 있다. 상기 공통 전극은 상기 액정분자의 배열을 조절하는 방식에 따라, 상기 상부 기판(230) 또는 하부 기판(210)에 배치될 수 있다.

또한, 상기 표시 패널(200)은 도면에 도시된 구조 이외에 다른 구조를 가질 수도 있다. 예를 들면, 상기 표시 패널은, 박막 트랜지스터, 컬러필터 및 블랙매트릭스가 하부 기판에 형성되는 COT(color filter on transistor)구조의 표시 패널일 수도 있다. 이때, 상기 박막 트랜지스터와 컬러필터 사이에는 보호막이 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 기판에는 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 화소 전극이 배치된다. 이때, 개구율을 향상하고 마스크 공정을 단순화하기 위해 블랙매트릭스를 생략하고, 공통 전극이 블랙매트릭스의 역할을 겸하도록 형성할 수도 있다.

또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 표시 패널(200)은 외부로부터 구동 신호를 공급하는 구동 회로부(미도시)와 연결된다. 상기 구동 회로부는 표시 패널(200)의 기판 상에 실장되거나 테이프 캐리어 패키지와 같은 연결부재를 통해 표시 패널(200)과 연결될 수 있다.

100 : 백라이트 유닛
110 : 광원 유닛
120 : 유리 도광판
130a, 130b, 130c, 130d : 광 변환부
140 : 반사부재
150 : 스페이서
160 : 광학 필름
200 : 표시 패널

Claims (15)

1. 다수의 광원 및 상기 다수의 광원이 실장된 인쇄회로기판을 포함하는 적어도 하나 이상의 광원 유닛;
   상기 적어도 하나 이상의 광원 유닛으로부터 출사되는 광이 각각 입사되는 적어도 하나 이상의 입광면 및 광이 출사되는 출광면을 포함하는 유리 도광판 ?상기 입광면 각각은 외측 방향을 향해 둥근 형상을 가짐-; 및
   상기 유리 도광판의 하부에 배치되어 유리 도광판의 하부로 출사되는 광을 반사시키는 반사 부재; 및
   상기 광원 유닛으로부터 출사된 광의 파장을 변환시키는 양자점과 상기 양자점이 분산된 수지층을 포함하는 광 변환부
   상기 유리 도광판의 상기 적어도 하나 이상의 입광면 각각에 대응되는 형상을 가지는 적어도 하나 이상의 유리 리본를 포함하고,
   상기 광 변환부는 제1 곡면과 제2 곡면을 가지고, 상기 유리 리본은 상기 광변환부의 상기 제2 면에 마주하는 제3 곡면을 가지며,
   상기 광 변환부는 제1 곡면과 제2 곡면은 서로 상이한 곡률반경을 가지고, 상기 광 변환부의 상기 제2 곡면과 상기 유리 리본의 상기 제3 곡면은 서로 동일한 곡률반경을 가지는 백라이트 유닛.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 광 변환부의 상기 제1 곡면은 상기 유리 도광판의 상기 입광부에 대응되는 형상을 가지고 상기 유리 도광판의 상기 입광면과 접촉되는 백라이트 유닛.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 유리 리본의 제3 곡면은 상기 광 변환부의 상기 제2 곡면과 접촉되고 상기 유리 도광판의 상면 및 하면 각각으로 연장되어 상기 유리 도광판의 상면 및 하면 각각의 일부 영역에 부착되는 백라이트 유닛.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 유리 리본의 상기 제3 곡면의 곡률반경은 0.1mm 내지 1mm의 범위인 백라이트 유닛.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 유리 도광판은 그 두께가 0.5mm 내지 2.5mm인 백라이트 유닛.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 유리 도광판의 하면에 광 추출 패턴을 더 포함하는 백라이트 유닛.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 유리 도광판의 하면에 그루브를 더 포함하는 백라이트 유닛.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 광원 유닛의 상기 인쇄회로기판은 상기 유리 도광판의 상면 및 하면 각각에 부착되는 백라이트 유닛.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 인쇄회로기판은 연성인쇄회로기판인 백라이트 유닛.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 청색 발광 다이오드이고,
    상기 광 변환부는 적색 양자점 및 녹색 양자점을 포함하는 백라이트 유닛.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 청색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드의 조합이고,
    상기 광 변환부는 적색 양자점을 포함하는 백라이트 유닛.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 청색 발광 다이오드 및 적색 발광 다이오드의 조합이고,
    상기 광 변환부는 녹색 양자점을 포함하는 백라이트 유닛.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 청색 발광 다이오드와 녹색 형광체를 포함하는 발광 다이오드 패키지이고,
    상기 광 변환부는 적색 양자점을 포함하는 백라이트 유닛.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 유리 도광판의 상부에 적어도 하나 이상의 광학 필름을 더 포함하는 백라이트 유닛.
    
15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항의 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛의 상부에 배치되는 표시패널을 포함하는 표시장치.

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