KR20190086611A - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 블루광을 생성하는 광원, 영상을 표시하는 표시 패널, 상기 표시 패널 하부에 배치되는 도광 부재, 상기 도광 부재 및 상기 표시 패널 사이에 배치되고, 복수의 양자점들을 포함하는 제1 광변환층, 상기 도광 부재 및 상기 제1 광변환층 사이에 배치되고, 상기 도광 부재의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층, 및 광경로 상에서 상기 광원 및 상기 제1 광변환층 사이에 배치되고, 복수의 KSF 형광체들을 포함하는 제2 광변환층을 포함하고, 상기 제1 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 그린광으로 변환하고, 상기 제2 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 레드광으로 변환한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치{BACKLIGHT UNIT AND DISPLAY APPARATUS INCVLUDING THE SAME}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 표시 품질이 향상되고, 광 효율이 향상된 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호하며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. 표시 장치는 각 화소 별로 박막 트랜지스터를 포함하여, 화소 별 전압의 온/오프를 조절할 수 있다.
한편, 표시 장치는 표시 패널 및 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛은 광원 및 도광판을 포함할 수 있다. 광원으로부터 생성된 광은 도광판 내부에서 도광되어 표시 패널에 제공된다.
본 발명의 목적은 표시 품질이 향상된 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 블루광을 생성하는 광원, 영상을 표시하는 표시 패널, 상기 표시 패널 하부에 배치되는 도광 부재, 상기 도광 부재 및 상기 표시 패널 사이에 배치되고, 복수의 양자점들을 포함하는 제1 광변환층, 상기 도광 부재 및 상기 제1 광변환층 사이에 배치되고, 상기 도광 부재의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층, 및 광경로 상에서 상기 광원 및 상기 제1 광변환층 사이에 배치되고, 복수의 KSF 형광체들을 포함하는 제2 광변환층을 포함하고, 상기 제1 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 그린광으로 변환하고, 상기 제2 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 레드광으로 변환한다.
상기 제2 변환층은 상기 광원 및 상기 도광 부재 사이에 배치된다.
상기 제1 광변환층 및 상기 표시 패널 사이에 배치되어 상기 제1 광변환층을 커버하는 제1 보호층을 더 포함한다.
상기 광원은 상기 도광 부재의 측면들 중 적어도 어느 하나와 인접하게 배치된다.
표시 장치는 상기 저굴절층 및 상기 제1 광변환층 사이에 배치되고, 입사되는 광 중 상기 그린광은 반사하고, 상기 레드광 및 상기 블루광은 투과하는 광학 필터층을 더 포함한다.
상기 광학 필터층은, 각각이 제1 굴절률을 가진 복수의 제1 절연막들, 및 각각이 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 가진 복수의 제2 절연막들을 포함하고, 상기 제1 절연막들과 상기 제2 절연막들은 교번하여 적층되는 표시 장치.
상기 제1 광변환층은 상기 저굴절층 상에 코팅된다.
상기 제2 변환층은 상기 저굴절층 및 상기 제1 변환층 사이에 배치된다.
표시 장치는 상기 제1 광변환층 및 상기 저굴절층 사이에 배치되어 상기 저굴절층과 상기 제1 광변환층을 격리시키는 제2 보호층을 더 포함한다.
상기 광원에서 제공된 블루광의 피크 파장의 세기에 대한 상기 제2 광변환층을 투과한 상기 레드광의 피크 파장의 세기의 비는 약 0.2 이하이다.
상기 제1 광변환층은, 입사되는 광을 확산시키는 복수의 확산 입자들을 더 포함한다.
상기 도광 부재의 상면에 중앙 영역 및 상기 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역이 정의되고, 상기 도광 부재의 중앙 영역은 상기 저굴절층의 하면과 접촉하고, 상기 도광 부재의 주변 영역의 적어도 일부는 상기 표시 패널의 하면의 가장 자리와 결합된다.
상기 주변 영역은 상기 광원과 인접한 입광부를 포함하고, 상기 입광부를 제외한 상기 주변 영역이 상기 표시 패널의 하면의 상기 가장 자리와 결합된다.
상기 도광 부재, 상기 저굴절층, 상기 제1 광변환층 및 상기 표시 패널은 일체의 형상을 갖는다.
상기 제1 광변환층의 두께는 약 5um 이상 30um 이하이다.
상기 제1 광변환층의 단위 부피당 양자점 함유량은 약 5% 이상 30% 이하이다.
상기 저굴절층의 두께는 약 0.5um 이상이다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 상기 표시 패널의 하부에 배치되고, 적어도 하나의 일측면에 정의되는 입광면을 포함하는 도광 부재, 상기 입광면과 인접하게 배치되고, 블루광을 생성하는 광원, 상기 도광 부재 및 상기 표시 패널 사이에 배치되고, 복수의 양자점들을 포함하는 제1 광변환층, 상기 도광 부재 및 상기 제1 광변환층 사이에 배치되고, 상기 도광 부재의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층, 상기 제1 광변환층 및 상기 표시 패널 사이에 배치되어 상기 제1 광변환층을 커버하는 제1 보호층, 및 상기 광원 및 상기 도광 부재의 상기 입광면 사이에 배치되고, 복수의 KSF 형광체들을 포함하는 제2 광변환층을 포함하고, 상기 제1 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 그린광으로 변환하고, 상기 제2 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 레드광으로 변환한다.
상기 광원에서 제공된 블루광의 피크 파장의 세기에 대한 상기 제2 광변환층을 투과한 상기 레드광의 피크 파장의 세기의 비는 약 0.2 이하이다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 적어도 하나의 일측면에 정의되는 입광면을 포함하는 도광 부재, 상기 입광면과 인접하게 배치되고, 블루광을 생성하는 광원, 상기 도광 부재 상에 배치되고, 복수의 양자점들을 포함하는 제1 광변환층, 상기 제1 광변환층 및 상기 도광 부재 사이에 배치되고, 상기 제1 광변환층의 굴절률 및 상기 도광 부재의 굴절률 각각보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층, 및 광경로 상에서, 상기 제1 광변환층 및 상기 광원 사이에 배치되고, 복수의 KSF 형광체들을 포함하는 제2 광변환층을 포함하고, 상기 제1 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 그린광으로 변환하고, 상기 제2 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 레드광으로 변환한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 표시 장치의 표시 품질이 향상되고, 광 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 전체 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 표시 부재의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 A 영역의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광원 및 제2 광변환층의 확대 단면도이다.
도 6은 도광 부재에 제공되는 광의 파장별 상대적 세기 그래프이다.
도 7a는 광원 유닛에서 발생된 광과 제2 변환층으로부터 방출된 광의 파장별 상대적 세기를 비교한 그래프이다.
도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛에서 표시 부재로 제공되는 광들의 상대적 세기를 비교한 그래프이다.
도 8은 백라이트 유닛으로부터 표시 부재로 제공되는 광의 색도 좌표이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 A 영역의 확대도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광 부재의 평면도이다.
도 13은 도 11에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 17은 도 16에 도시된 광학 필터층의 확대 단면도이다.
도 18은 도 16에 도시된 광학 필터층의 투과 그래프이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면,
소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자, 제 1 구성요소 또는 제 1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자, 제 2 구성요소 또는 제 2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 전체 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 제1 방향(DR1)으로 단변을 갖고, 제2 방향(DR2)으로 장변을 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 이에 한정되지 않고, 다양한 형상을 가질 수 있다.
표시 장치(1000)는 윈도우 부재(100), 표시 부재(DM), 백라이트 유닛(BLU) 및 수납 부재(600)를 포함한다.
설명의 편의를 위해, 표시 장치(1000)에서 영상이 제공되는 방향을 상부 방향으로 정의하고, 상부 방향의 반대 방향을 하부 방향으로 정의한다. 본 실시 예에서는, 상부 및 하부 방향은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 직교하는 방향으로 정의되는 제3 방향(DR3)과 평행하다. 제3 방향(DR3)은 후술할 구성 요소들의 전면과 배면을 구분하는 기준 방향일 수 있다. 그러나, 상부 방향이나 하부 방향은 상대적인 개념으로써, 다른 방향으로 변환될 수 있다.
윈도우 부재(100)는 표시 부재(DM)로부터 제공되는 영상을 투과시키는 투광부(TA) 및 투광부(TA)에 인접하고, 영상이 투과되지 않는 차광부(CA)를 포함한다. 투광부(TA)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의하여 정의되는 평면 상에서 표시 장치(1000)의 중심부에 배치된다. 차광부(CA)는 투광부(TA)의 주변부에 배치되어 투광부(TA)를 둘러싼 프레임 형상을 갖는다.
윈도우 부재(100)는 유리, 사파이어, 또는 플라스틱을 포함하는 재질일 수 있다.
표시 부재(DM)는 윈도우 부재(100)의 하부에 배치된다. 표시 부재(DM)는 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공받은 광을 이용하여 영상을 표시한다. 즉, 표시 부재(DM)는 수광형 표시 패널을 포함할 수 있다. 예시적으로, 본 발명의 실시 예에 따르면, 표시 부재(DM)는 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Panel)을 포함할 수 있다.
평면 상에서, 영상이 표시되는 표시 부재(DM)의 면은 표시면으로 정의된다. 표시면은 표시면에 영상이 표시되는 표시 영역(DA) 및 영상이 표시되지 않는 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 상기 평면 상에서 표시 부재(DM)의 중앙에 정의되어, 윈도우 부재(100)의 투광부(TA)와 중첩할 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 표시 부재(DM)의 하부에 배치되어, 표시 부재(DM)로 광을 제공한다. 본 실시 예에 따르면, 백라이트 유닛(BLU)은 에지형 백라이트 유닛일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예시적으로, 도면에 도시되지 않았으나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛(BLU)은 직하형 백라이트 유닛일 수 있다.
본 실시 예에 따른 백라이트 유닛(BLU)은 광원(LS), 도광 부재(200), 저굴절층(300), 제1 광변환층(CVL1), 제2 광변환층(CVL2), 반사 시트(400) 및 몰드 프레임(500)을 포함한다.
광원(LS)은 제1 방향(DR1)에서 도광 부재(200)의 일측면과 인접하게 배치된다. 그러나, 본 발명은 광원(LS)의 위치에 한정되지 않고, 도광 부재(200)의 측면들 중 적어도 어느 한 측면과 인접하게 배치될 수 있다. 광원(LS)과 인접한 도광 부재(200)의 일측면은 입광면(IS)으로 정의된다.
광원(LS)은 복수의 광원 유닛들(LSU) 및 광원 기판(LSS)을 포함한다.
광원 유닛들(LSU)은 표시 부재(DM)에 제공되기 위한 광을 생성하여 도광 부재(200)에 제공한다.
본 실시 예에 따르면, 광원 유닛들(LSU)은 제1 광을 생성할 수 있다. 제1 광은 제1 파장 대역을 가질 수 있다. 예시적으로, 제1 파장 대역은 약 400nm 이상 500nm 이하일 수 있다. 즉, 광원 유닛들(LSU)은 실질적으로 블루광을 생성할 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 광원 유닛들(LSU)은 LED(Light Emitting Diode)가 점광원으로서 사용된 형태일 수 있다. 그러나, 본 발명은 광원 유닛들(LSU)의 종류에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 광원 유닛들(LSU)의 개수에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 광원 유닛(LSU)은 복수개가 아닌 하나의 LED가 점광원으로서 제공되거나, 복수의 LED 그룹들로 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 광원 유닛들(LSU)은 선광원일 수 있다.
광원 유닛들(LSU)은 광원 기판(LSS) 상에 실장될 수 있다. 광원 기판(LSS)은 제1 방향(DR1)에서 도광 부재(200)의 일측과 마주보도록 배치되어 제2 방향(DR2)으로 연장된다. 광원 기판(LSS)은 광원 유닛들(LSU)에 연결된 광원 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 광원 제어부(미도시)는 표시 부재(DM)에 표시되는 영상을 분석하여 로컬 디밍 신호를 출력하고, 상기 로컬 디밍 신호에 응답하여 광원 유닛들(LSU)이 생성하는 광의 휘도를 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서는, 광원 제어부(미도시)가 별도의 회로 기판에 실장되어 제공될 수 있으며, 그 위치가 특별히 한정되는 것은 아니다.
도광 부재(200)는 가시 광선 영역에서 광 투과율이 높은 물질을 포함한다. 예시적으로, 도광 부재(200)는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethyl methacrylate) 등의 투명한 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 본 실시 예에서, 도광 부재(200)는 약 1.4 이상 1.55 이하의 굴절률을 가질 수 있다.
도광 부재(200)는 도광 부재(200)의 하면에 형성된 복수의 출광 패턴들(PT)을 포함할 수 있다. 출광 패턴들(PT)을 도광 부재(200)의 하면에 입사하는 광을 굴절시켜, 반사각을 변경시키는 역할을 한다. 도 2에서는 출광 패턴들(PT)이 도광 부재(200)의 하면으로부터 하부로 돌출된 양각 형상을 가지나, 본 발명은 출광 패턴들(PT)의 형상에 특별히 한정되지 않는다. 예시적으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 출광 패턴들(PT)은 도광 부재(200)의 하면으로부터 상부로 패인 음각 형상을 가질 수 있다. 또한, 도 2에서는 출광 패턴들(PT) 각각이 반구 형상을 가지나, 본 발명은 출광 패턴들(PT) 각각의 형상에 특별히 한정되지 않는다.
저굴절층(300)은 도광 부재(200)의 상면에 배치된다. 저굴절층(300)은 저굴절층(300)은 도광 부재(200)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는다. 예시적으로, 저굴절층(300)의 굴절률은 약 1.15 이상 약 1.35 이하일 수 있다. 저굴절층(300)은 저굴절층(300) 및 도광 부재(200) 사이의 계면에서 굴절률 차이를 형성하여, 광원(LS)으로부터 도광 부재(200)에 제공된 광이 도광 부재(200) 내에서 전반사되도록 한다.
본 실시 예에 따르면, 기존의 제1 광변환층(CVL1) 및 도광 부재(200) 사이에 형성되어 있던 에어갭을 저굴절층(300)이 대체할 수 있다. 따라서, 도광 부재(200) 및 제1 광변환층(CVL1)이 저굴절층(300)에 의하여 서로 결합되어 있어도, 도광 부재(200)로 제공되는 광이 전반사되어 도광될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 저굴절층(300)의 두께는 약 0.5um 이상일 수 있다. 본 실시 예와는 다르게, 저굴절층(300)이 0.5um 미만일 경우, 도광 부재(200)로 제공된 광 중 전반사 조건을 만족하는 광이 도광 부재(200) 내에서 전반사되지 않고 제1 광변환층(CVL1)으로 입사될 수 있다.제1 광변환층(CVL1)은 저굴절층(300) 상부에 배치된다. 제1 광변환층(CVL1)은 저굴절층(300)의 상면 상에 코팅될 수 있다. 제1 광변환층(CVL1)은 입사되는 광의 파장 대역을 변환시키는 역할을 한다. 본 실시 예에서, 제1 광변환층(CVL1)은 복수의 양자점들(QD, 도 4)을 포함할 수 있다.
제1 광변환층(CVL1)은 도광 부재(200)의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는다. 예시적으로, 제1 광변환층(CVL1)의 굴절률은 약 1.65 이상일 수 있다.
제2 광변환층(CVL2)은 광원(LS) 및 도광 부재(200)의 입광면(IS) 사이에 배치된다. 본 실시 예에서, 제2 광변환층(CVL2)은 복수로 제공되고, 제2 광변환층들(CVL2)은 광원 유닛들(LSU) 상에 일대일 대응하여 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명이 제2 광변환층(CVL2)의 개수에 한정되는 것은 아니다. 제2 광변환층(CVL2)은 입사되는 광의 파장 대역을 변환시키는 역할을 한다. 본 실시 예에서, 제2 광변환층(CVL2)은 복수의 형광체들(PH, 도 5)을 포함할 수 있다. 이하, 제1 광변환층(CVL1) 및 제2 광변환층(CVL2)에 관하여 도 4 및 도 5에서 보다 상세히 후술된다.
반사 시트(400)는 도광 부재(200)의 하부에 배치된다. 반사 시트(400)는 도광 부재(200)의 하부로 방출되는 광을 상부 방향으로 반사시킨다. 반사 시트(400)는 광을 반사하는 물질을 포함한다. 예시적으로, 반사 시트(400)는 알루미늄 또는 은을 포함할 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 백라이트 유닛(BLU)은 제1 광변환층(CVL1) 및 표시 부재(DM) 사이에 배치되는 광학 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제1 광변환층(CVL1)으로부터 광학 부재(미도시)에 제공되는 광은 광학 부재(미도시)에 의하여 확산 및 집광되어 표시 부재(DM)에 제공될 수 있다. 광학 부재(미도시)는 복수의 시트들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 광학 부재(미도시)는 확산 시트, 프리즘 시트 및 보호 시트를 포함할 수 있다. 확산 시트는 제1 광변환층(CVL1)으로부터 제공되는 광을 확산시킬 수 있다. 프리즘 시트는 확산 시트의 상부에 배치되어, 확산 시트에 의하여 확산된 광을 평면 상에 수직한 상부 방향으로 집광할 수 있다.
보호 시트는 외부의 마찰로부터 프리즘 시트의 프리즘들을 보호할 수 있다. 본 발명은 광학 부재(미도시)가 포함하는 시트들의 종류 및 개수에 한정되지 않는다.
몰드 프레임(500)은 제1 광변환층(CVL1) 및 표시 부재(DM) 사이에 배치된다. 전술된 광학 부재(미도시)를 포함하는 표시 장치(1000)의 경우, 몰드 프레임(500)은 제1 광변환층(CVL1) 및 광학 부재(미도시) 사이에 배치될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 몰드 프레임(500)은 틀 형상을 갖는다. 구체적으로, 몰드 프레임(500)은 제1 광변환층(CVL1)의 상면 상에서 가장 자리 영역에 대응되도록 배치될 수 있다. 몰드 프레임(500) 상에 표시 부재(DM)가 안착될 수 있다. 몰드 프레임(500)은 표시 부재(DM) 및 백라이트 유닛(BLU)을 고정하는 역할을 한다.
수납 부재(600)는 표시 장치(1000)의 최하단에 배치되어 백라이트 유닛(BLU)을 수납한다. 수납 부재(600)는 바닥부(610) 및 바닥부(610)에 연결된 복수의 측벽부들(620)을 포함한다. 본 발명의 실시 예에서는, 수납 부재(600)의 측벽부들(620) 중 어느 하나의 내측면 상에 광원(LS)이 배치될 수 있다. 수납 부재(600)는 강성을 갖는 금속 물질을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 표시 부재의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시 부재(DM)는 제1 편광층(POL1) 및 표시 패널(PNL)을 포함한다. 제1 편광층(POL1)은 표시 패널(PNL) 및 백라이트 유닛(BLU) 사이에 배치되어, 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공되는 광의 성분을 편광시킨다. 제1 편광층(POL1)은 소정의 방향을 갖는 투과축(미도시)을 가질 수 있다.
표시 패널(PNL)은 제1 편광층(POL1)의 상부에 배치되어, 표시 영역(DA)을 통하여 영상을 표시한다. 표시 패널(PNL)은 수광형 표시 패널일 수 있다. 예시적으로, 본 발명의 실시 예에 따르면, 표시 패널(PNL)은 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Panel)일 수 있다.
표시 패널(PNL)은 제1 기판(SUB1), 제2 편광층(POL2), 제2 기판(SUB2) 및 액정층(LC)을 포함한다.
제1 기판(SUB1)은 제1 편광층(POL1)의 상부에 배치된다. 제1 기판(SUB1)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공되는 광을 용이하게 전달하도록 광투광성이 높은 재질로 구성될 수 있다. 예시적으로, 제1 기판(SUB1)은 투명 리기판, 투명 플라스틱 기판, 또는 투명 필름일 수 있다.
도시되지 않았으나, 상기 평면 상에서 제1 기판(SUB1)에 적어도 하나의 화소 영역(미도시) 및 화소 영역에 인접한 비화소 영역(미도시)이 정의된다. 본 실시 예에서, 화소 영역은 복수로 구비되며, 비화소 영역은 화소 영역들 사이에 정의될 수 있다.
제1 기판(SUB1)의 화소 영역들에는 화소들(미도시)이 각각 배치될 수 있다. 화소들은 복수의 화소 전극들(미도시) 및 화소 전극들과 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 복수의 박막 트랜지스터들(미도시)으르 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터들은 화소 전극들과 각각 연결되어 각 화소 전극에 제공되는 구동 신호를 스위칭할 수 있다.
제2 기판(SUB2)은 제1 기판(SUB1)의 상부에 배치되어 제1 기판(SUB1)과 대향한다. 제2 기판(SUB2) 및 제1 기판(SUB1) 사이에 액정층(LC)이 개재될 수 있다. 액정층 (LC)은 소정의 방향으로 배열되는 복수의 액정 분자들(미도시)을 포함한다.
제2 기판(SUB2)은 상기 화소 전극들과 함께 액정 분자들(LCM)의 배열을 제어하기 위한 전계를 형성하는 공통 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 표시 부재(DM)는 액정층(LC)을 구동하여 상부 방향인 제3 방향(DR3)으로 영상을 표시한다.
도시되지 않았으나, 표시 부재(DM)에는 구동 신호를 제공하는 구동칩, 구동칩이 실장되는 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package) 및 테이프 캐리어 패키지를 통해 표시 패널(PNL)과 전기적으로 연결되는 인쇄 회로 기판이 제공될 수 있다.
제2 편광층(POL2)은 액정층(LC) 및 제2 기판(SUB2) 사이에 배치된다. 그러나, 본 발명은 도 3에 도시된 제2 편광층(POL2)의 위치에 한정되지 않는다. 예시적으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제2 편광층(POL2)은 제2 기판(SUB2)의 상부에 배치될 수 있다.
본 실시 예에서, 제2 편광층(POL2)은 와이어 그리드 편광자(Wire Grid Polarizer)일 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 제2 편광층(POL2)은 금속 재질의 복수의 나노 와이어들을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 제2 편관층(POL2)의 구체적 형상 및 재질에 한정되는 것은 아니다.
제2 편광층(POL2)은 소정의 방향을 갖는 흡수축(미도시)을 가질 수 있다. 표시 장치(1000)의 표시 모드가 명 상태일 경우, 제2 편광층(POL2)은 광을 투과시키고, 표시 장치(1000)의 표시 모드가 암 상태일 경우, 제2 편광층(POL2)은 광을 흡수한다.
본 실시 예에 따르면, 액정 분자들(미도시)의 배열 모드에 따라, 제1 편광층(POL1)의 투과축과 제2 편광층(POL2)의 흡수축이 이루는 각도가 설정될 수 있다. 예시적으로, 제1 편광층(POL1)의 투과축은 상기 평면 상에서 제2 편광층(POL2)의 흡수축과 수직할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 A 영역의 확대도이다.
도 4를 참조하면, 제1 광변환층(CVL1)은 복수의 양자점들(QD)을 포함한다. 양자점들(QD) 각각은 입사되는 광의 적어도 일부를 흡수하여, 특정 색상을 지닌 광을 방출하거나, 그대로 투과시킨다.
제1 광변환층(CVL1)으로 입사되는 광이 양자점들(QD)을 여기시키기에 충분한 에너지를 가진 경우, 양자점들(QD)은 입사되는 광의 적어도 일부를 흡수하여 들뜬 상태가 된 후, 안정화되면서 특정 색상의 광을 방출한다. 이와 달리, 입사되는 광이 양자점들(QD)을 여기시키기 어려운 에너지를 가진 경우, 입사되는 광은 제1 광변환층(CVL1)을 그대로 통과하여 외부로부터 시인될 수 있다. 제1 광변환층(CVL1)의 양자점들(QD)로부터 방출되는 광은 다양한 방향으로 방사될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 양자점들(QD) 각각은 제1 광을 흡수하여, 제2 파장 대역을 갖는 제2 광으로 변환할 수 있다. 제2 파장 대역의 중심 파장은 제1 파장 대역의 중심 파장보다 크다. 예시적으로, 제2 파장 대역은 약 480nm 이상 560nm 이하일 수 있다. 즉, 양자점들(QD) 각각은 실질적으로 블루광을 그린광으로 변환할 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 양자점들(QD) 각각의 직경은 약 5nm 이상 7nm 이하일 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 광원 및 제2 광변환층의 확대 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 광원 유닛(LSU)은 광원 기판(LSS) 상에 실장된다. 광원 유닛(LSU)은 발광 다이오드(LED) 및 발광 다이오드(LED)를 커버하는 커버 기판(CVR)을 포함한다. 커버 기판(CVR)은 발광 다이오드(LED)를 커버하여, 발광 다이오드(LED) 및 제2 광변환층(CVL2)을 격리시킨다. 커버 기판(CVR)은 투명한 재질을 포함할 수 있다.
제2 광변환층(CVL2)은 광원 유닛(LSU)의 상에 배치된다. 구체적으로, 제2 광변환층(CVL2)은 커버 기판(CVR) 상에 배치된다. 본 실시 예에 따르면, 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)에 의하여 정의되는 평면 상에서 제2 광변환층(CVL2)의 면적은 발광 다이오드(LED)의 면적보다 크거나 같을 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드(LED)에서 생성된 광이 제2 광변환층(CVL2)으로 입사되는 광량을 최대화시킬 수 있다.
제2 광변환층(CVL2)은 복수의 형광체들(PH)을 포함한다. 예시적으로, 형광체들(PH)은 폴리머 재질의 바인더 부재(미도시)에 산포된 형태를 가질 수 있다. 형광체들(PH) 각각은 제1 광을 흡수하여, 제3 파장 대역을 갖는 제3 광으로 변환할 수 있다. 제3 파장 대역의 중심 파장은 제1 파장 대역 및 제2 파장 대역 각각의 중심 파장 보다 크다. 예시적으로, 제3 파장 대역은 약 640nm 이상 780nm 이하일 수 있다. 즉, 형광체들(PH) 각각은 실질적으로 블루광을 레드광으로 변환할 수 있다.본 실시 예에 따르면, 형광체들(PH)은 불화물 화합물인 KSF 형광체(K2SiF6:Mn4+) 또는 질화물(Nitride) 계열의 형광체를 포함할 수 있다.
제2 광변환층(CVL2)으로 입사되는 광이 형광체들(PH)을 여기시키기에 충분한 에너지를 가진 경우, 형광체들(PH)은 입사되는 광의 적어도 일부를 흡수하여 들뜬 상태가 된 후, 안정화되면서 특정 색상의 광을 방출한다. 이와 달리, 입사되는 광이 형광체들(PH)을 여기시키기 어려운 에너지를 가진 경우, 입사되는 광은 제2 광변환층(CVL2)을 그대로 통과하여 도광 부재(200)로 입사된다. 도광 부재(200)로 입사된 광은 도광 부재(200) 및 저굴절층(300)에 의하여 도광된 후, 제1 광변환층(CVL1)으로 입사된다.
도 5a에서는 발광 다이오드(LED)를 커버하는 커버 기판(CVR)을 포함하는 광원 유닛(LSU)의 구조가 도시되었으나, 본 발명의 광원 유닛(LSU)의 구조에 특별히 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 커버 기판(CVR)은 삭제될 수 있다. 구체적으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광원(LS-1)은 발광 다이오드(LED)가 실장되는 영역을 정의하는 몰드(MD)를 더 포함할 수 있다. 몰드(MD)는 광원 기판(LSS) 상에 배치된다. 광원 기판(LSS) 상에서 몰드(MD)가 형성되지 않은 영역에 발광 다이오드(LED)가 배치될 수 있다.
제2 광변환층(CVL2-1)은 몰드(MD)가 정의하는 상기 영역 상에서, 발광 다이오드(LED)를 커버한다. 발광 다이오드(LED)는 제2 광변환층(CVL2-1)에 의하여 봉지될 수 있다. 즉, 발광 다이오드(LED)의 상면 및 측면들이 제2 광변환층(CVL2-1)과 직접적으로 접촉하여 커버될 수 있다.
도 6은 도광 부재에 제공되는 광의 파장별 상대적 세기 그래프이다. 구체적으로, 제1 그래프(Graph 1)는 제2 광변환층(CVL2)을 포함하지 않는 백라이트 유닛(BLU)의 광원(LS)으로부터 도광 부재(200)에 제공되는 광의 파장별 상대적 세기 그래프이다. 제2 그래프(Graph 2)는 제2 광변환층(CVL2)을 포함하는 백라이트 유닛(BLU)의 광원(LS)으로부터 도광 부재(200)에 제공되는 광의 파장별 상대적 세기 그래프이다.
본 실시 예와는 다르게, 제3 그래프(Graph 3)에 도시된 바와 같이, 별도의 광변환층을 포함하지 않는 백라이트 유닛의 경우, 광원은 백색광을 발생시킬 수 있다. 즉, 도광 부재에 제1 파장 대역, 제2 파장 대역 및 제3 파장 대역을 갖는 광들이 제공될 수 있다. 이 때, 광원(LS)으로부터 도광 부재에 제공된 제1 광(블루광)의 피크 파장의 세기에 대한 제3 광(레드광)의 피크 파장의 세기의 비는 1.05일 수 있다(Graph 3).
본 실시 예에 따르면, 제4 그래프(Graph 4)에 도시된 바와 같이, 광원(LS)으로부터 발생되는 제1 광(블루광) 및 상기 제1 광(블루광) 중 적어도 일부가 제2 광변환층(CVL2)에 의하여 변환된 제3 광(레드광)이 도광 부재(200)에 제공될 수 있다. 즉, 도광 부재(200)에 제1 파장 대역 및 제3 파장 대역을 갖는 광들이 제공될 수 있다. 이 때, 광원(LS)에서 제공된 제1 광(블루광)의 피크 파장의 세기에 대한 제2 광변환층(CVL2)을 투과한 제3 광(레드광)의 피크 파장의 세기의 비는 약 0.2 이하일 수 있다.본 실시 예와는 달리, 광경로 상에서, 제2 광변환층(CVL2)이 제1 광변환층(CVL1)보다 전방에 배치되거나, 동일한 층 상에 배치되는 경우, 즉, 제2 광(그린광)을 방출하는 양자점들(QD)이 제3 광(레드광)을 방출하는 형광체들(PH)보다 전방에 배치되거나, 동일한 층상에 배치되는 경우, 양자점들 각각에 의하여 방출된 제2 광(그린광)이 형광체에 재입사될 수 있다. 이 때, 제2 광(그린광)의 에너지에 의하여 형광체가 여기될 수 있다. 따라서, 최종적으로 백라이트 유닛(BLU)으로부터 방출되는 광 중 제2 광(그린광)의 광량이 제3 광(레드광)의 광량보다 현저히 적을 수 있다. 즉, 표시 장치(1000)의 화이트 밸런스가 감소되고, 광 효율이 저하될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 광변환층(CVL1) 및 제2 광변환층(CVL2)이 도광 부재(200)에 의하여 서로 이격되고, 광경로 상에서, 제3 광(레드광)을 방출하는 형광체들(PH)이 제2 광(그린광)을 방출하는 양자점들(QD)보다 전방에 배치되므로, 제2 광(그린광)이 형광체들(PH)에 재흡수되는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 표시 장치(1000)의 광효율이 증가하고, 화이트 밸런스가 증가될 수 있다.
또한, 제1 광변환층(CVL1)은 제2 광(그린광)을 방출하는 양자점들(QD)만을 포함한다. 즉, 제3 광(레드광)을 방출하는 변환 입자들을 포함하지 않는다. 따라서, 제1 광변환층(CVL1)의 두께가 감소될 수 있다. 즉, 표시 장치(1000)의 두께가 감소될 수 있다. 예시적으로, 제1 광변환층(CVL1)의 두께는 약 5um 이상 30um 이하일 수 있다.
본 실시 예와는 다르게 제1 광변환층(CVL1)의 두께가 두꺼울 경우, 제1 광변환층(CVL1)이 경화되면서 수축에 따라 도광 부재(200)가 휘거나 크랙이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따르면 제1 광변환층(CVL1)의 두께가 감소되므로, 도광 부재(200)가 손상되는 현상을 방지할 수 있다.
도 7a는 광원 유닛에서 발생된 광과 제2 변환층으로부터 방출된 광의 파장별 상대적 세기를 비교한 그래프이고, 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛에서 표시 부재로 제공되는 광들의 상대적 세기를 비교한 그래프이다.
본 발명의 실시 예와는 다르게, 광원(LS)과 인접하게 배치되는 제2 광변환층(CVL2)이 제3 광(레드광)을 방출하는 양자점들을 포함하는 경우, 광원 유닛들(LSU)에 의하여 양자점들이 열화될 수 있다. 즉, 제2 광변환층(CVL2)의 제3 광(레드광) 변환율이 저하될 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제2 광변환층(CVL2)이 양자점보다 상대적으로 열에 강한 형광체들(PH)을 포함하므로, 제2 광변환층(CVL2)이 열화되는 현상이 완화될 수 있다. 즉, 제2 광변환층(CVL2)의 제3 광(레드광) 변환율이 저하되는 것을 방지하여 표시 장치(1000)의 광 효율이 향상될 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 광원(LS)에서 발생된 제1 광(블루광)은 제2 변환층(CVL2)에 입사됨에 따라 일부가 제3 광(레드광)으로 변환된다. 제2 변환층(CVL2)을 투과한 광에 대한 제1 파장 대역의 세기는 제2 변환층(CVL2)을 투과하지 않은 광에 대한 제1 파장 대역의 세기보다 작을 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제2 변환층(CVL2)이 제3 광(레드광)을 방출하는 KSF 형광체들(PH, 도 5)이 아닌 제3 광(레드광)을 방출하는 양자점들을 포함할 때, 백라이트 유닛(BLU)으로부터 표시 부재(DM)로 제공되는 광들의 파장별 상대적 세기는 제1 그래프(Graph 1)와 같다. 제2 변환층(CVL2)이 KSF 형광체들(PH, 도 5)을 포함할 때, 백라이트 유닛(BLU)으로부터 표시 부재(DM)로 제공되는 광들의 파장별 세기는 제2 그래프(Graph 2)와 같다.
본 실시 예에 따르면, 광원(LS)에서 제공된 제1 광(블루광)이 양자점들(QD) 및 KSF 형광체들(PH, 도 5)에 의하여 제2 광(그린광) 및 제3 광(레드광)으로 변환되어 표시 부재(DM)로 제공되는 경우의 파장별 세기(Graph 2)는, 광원(LS)에서 제공된 제1 광(블루광)이 제2 광(그린광)을 방출하는 양자점들(QD) 및 제3 광을 방출하는 양자점들에 의하여 제2 광(그린광) 및 제3 광(레드광)으로 변환되어 표시 부재(DM)로 제공되는 경우의 파장별 세기(Graph 1)보다 크다.
도 7a 및 도 7b을 함께 참조하면, 광원(LS)으로부터 KSF 형광체들(PH, 도 5)을 포함하는 제2 변환층(CVL2)을 투과함에 따라 제1 광(블루광)의 세기가 감소되더라도(도 6a), 최종적으로 백라이트 유닛(BLU)으로부터 표시 부재(DM)로 제공된 제1 광(블루광), 제2 광(그린광) 및 제3 광(레드광) 각각의 변환율은 제2 변환층(CVL2)이 KSF 형광체들(PH, 도 5)을 포함하는 경우가 제2 변환층(CVL2)이 양자점들만을 포함하는 경우보다 크다. 즉, 제2 변환층(CVL2)이 KSF 형광체들(PH, 도 5)을 포함하는 경우, 표시 장치(1000)의 광 효율이 향상될 수 있다.
도 8은 백라이트 유닛으로부터 표시 부재로 제공되는 광의 색도 좌표이다. 도 8에서는 백라이트 유닛(BLU)으로부터 표시 부재(DM)로 제공되는 광에 대하여, 여러 가지 색도 좌표 중 CIE 1976 색도도를 사용하여 예시적으로 나타내었다. 색도 좌표가 이루는 삼각형의 면적이 넓은 광일수록 높은 색순도를 갖는다.
도 8을 참조하면, 제A 그래프(Graph A)는 제2 변환층(CVL2)이 제3 광(레드광)에 대한 변환 입자들로서 KSF 형광체들(PH, 도 5)이 아닌 양자점들을 포함하는 경우의 색도 좌표이고, 제B 그래프(Graph B)는 제2 변환층(CVL2)이 제3 광(레드광)에 대한 변환입자들로서 KSF 형광체들(PH, 도 5)을 포함하는 경우의 색도 좌표이다. 제A 그래프(Graph A) 및 제B 그래프(Graph B) 모두 DCI(Digital Cinema Initiative) 표준 규격과 유사한 범위의 색도 좌표를 가지며, 제A 그래프(Graph A)의 면적은 제B 그래프(Graph B)보다 넓은 면적으로 갖는다. 즉, 제2 변환층(CVL2)이 제3 광(레드광)에 대한 변환입자들로서 KSF 형광체들(PH, 도 5)을 포함하는 경우가 제2 변환층(CVL2)이 제3 광(레드광)에 대한 변환 입자들로서 KSF 형광체들(PH, 도 5)이 아닌 양자점들을 포함하는 경우보다 최종적으로 표시 부재(DM)로 제공되는 광의 색순도가 증가할 수 있다.도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 A 영역의 확대도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 광변환층(CVL1-2)은 복수의 확산 입자들(SC)을 더 포함한다. 확산 입자들(SC)은 제1 광변환층(CVL1-2)으로 입사된 광들을 산란시켜 확산시키는 역할을 한다. 예시적으로, 확산 입자들(SC)은 티타늄 옥사이드(TiO2)일 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 확산 입자들(SC) 각각의 크기는 양자점들(QD) 각각의 크기보다 클 수 있다. 예시적으로, 확산 입자들(SC) 각각의 직경은 약 150nm 이상 250nm 이하일 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 확산 입자들(SC)에 의하여 표시 장치(1000)의 휘도가 증가할 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따르면, 제1 광변환층(CVL1-2)은 제2 광(그린광)으로 변환하는 변환 입자들(QD)만을 포함한다. 즉, 제1 광변환층(CVL1-2)은 제3 광(레드광)을 변환하기 위한 변환 입자들(PH)을 포함하지 않는다. 따라서, 하나의 변환층이 제2 광(그린광)을 변환하는 변환 입자들 및 제3 광(레드광)을 변환하는 변환 입자들을 모두 포함하는 경우보다 제1 변환층(CVL1-2)의 단위 부피당 변환 입자들(QD, PH)의 밀도가 감소할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 광변환층(CVL1)의 단위 부피당 양자점(QD) 함유량은 약 5% 이상 30% 이하일 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 감소된 상기 밀도차에 대응하여, 제1 변환층(CVL1-2)의 단위 부피당 확산 입자들(SC)의 밀도를 증가시킴으로써, 표시 장치(1000)의 휘도 균일성을 더욱 증가시킬 수 있다. 예시적으로, 제1 변환층(CVL1)의 단위 부피당 확산 입자들(SC) 함유량은 약 1% 이상일 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치(1000-3)의 제2 광변환층(CVL2-3)은 제2 방향(DR2)으로 연장된 형상을 갖는다. 제2 광변환층(CVL2-3)은 광원 유닛들(LSU) 및 도광 부재(200)의 입광면(IS) 사이에 배치되어 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)에 의하여 정의되는 평면 상에서 광원 유닛들(LSU)을 커버한다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도광 부재의 평면도이다. 도 13은 도 11에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치(1000-4)의 도광 부재(200-4)의 적어도 일부는 표시 부재(DM)와 결합되어 일체의 형상을 가질 수 있다. 이 때, 도광 부재(200-4) 및 표시 부재(DM)에 의하여 저굴절층(300-4) 및 제1 광변환층(CVL1-4)이 커버될 수 있다.
구체적으로, 도광 부재(200-4)의 상면 상에 중앙 영역(CR) 및 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역(PR)이 정의된다. 주변 영역(PR)은 도광 부재(200-4)의 상면과 평행한 평면 상에서 프레임 형상을 갖는다. 주변 영역(PR)은 도광 부재(200-4)의 상면의 가장자리 영역과 중첩된다.
주변 영역(PR)은 제1 영역(ISR) 및 제1 영역(ISR)를 제외한 제2 영역(NISR)을 포함한다. 제1 영역(ISR)은 주변 영역(PR) 중 광원(LS)과 인접한 영역으로 정의된다. 제1 영역(ISR)은 입광면(IS)과 중첩한다.
저굴절층(300-4) 및 제1 광변환층(CVL1-4)은 도광 부재(200-4)의 중앙 영역(CR)과 중첩하도록 배치된다. 즉, 저굴절층(300-4)의 하면은 중앙 영역(CR)에 대응하는 도광 부재(200-4)의 상면과 중첩한다. 도 11 및 도 13에서는 저굴절층(300-4) 및 제1 광변환층(CVL1-4)이 도광 부재(200-4)의 중앙 영역(CR)에만 배치되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예시적으로, 본 발명의 다른 실시 예에서는, 저굴절층(300-4) 및 제1 광변환층(CVL1-4)이 중앙 영역(CR) 뿐 아니라 제1 영역(ISR)과도 중첩하도록 배치될 수 있다.
도광 부재(200-4)의 주변 영역(PR)의 적어도 일부는 표시 부재(DM)의 하면의 가장자리 영역과 중첩한다. 예시적으로, 도광 부재(200-4)의 주변 영역(PR)은 표시 부재(DM)의 비표시 영역(NDA)과 전면적으로 중첩할 수 있다.
도광 부재(200-4) 및 표시 부재(DM)의 사이의 제2 영역(NISR) 상에, 결합 부재(AD)가 배치될 수 있다. 이 때, 제1 영역(ISR)은 결합 부재(AD)가 배치되지 않는다. 본 실시 예와는 다르게 제1 영역(ISR)에 결합 부재(AD)가 배치되는 경우, 입광면(IS)과 인접한 도광 부재(200) 내의 공간에서 전반사가 이루어지지 않을 수 있다. 즉, 제1 영역(ISR)에서 빛샘이 발생할 수 있다.
결합 부재(AD)에 의하여 도광 부재(200-4) 및 표시 부재(DM)가 결합될 수 있다. 결합 부재(AD)는 점착력을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예시적으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 결합 부재(AD)는 생략될 수 있다. 이 경우, 도광 부재(200-4) 및 표시 부재(DM)는 레이저 접합을 통하여 서로 결합될 수 있다. 구체적으로, 도광 부재(200-4)의 주변 영역(PR)의 제2 영역(NISR)에 레이저를 조사하여 표시 부재(DM)와 접합할 수 있다.
도 13에서는 전술된 몰드 프레임(500, 도 1 및 도 2)이 생략되고, 차광 부재(CM)가 배치될 수 있다. 차광 부재(CM)는 광원(LS)으로부터 제공되는 빛이 저굴절층(300), 제1 광변환층(CVL1) 및 표시 부재(DM)의 측면으로 입사되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 그러나, 차광 부재(CM)는 백라이트 유닛(BLU) 및 수납 부재(600)의 형상에 따라 생략 가능하다.도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치(1000-5)의 백라이트 유닛은 제1 보호층(PTL1)을 더 포함한다. 제1 보호층(PTL1)은 제1 광변환층(CVL1)의 양자점들(QD)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다. 본 실시 예에 따른 제1 보호층(PTL1)은 무기막 또는 유기막을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 보호층(PTL1)은 실리콘 나이트라이드(SiNx)를 포함할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제2 광변환층(CVL2-6)은 저굴절층(300) 및 제1 광변환층(CVL1) 사이에 배치될 수 있다.
도광 부재(200)에서 도광된 제1 광은 저굴절층(300)을 지나 제2 광변환층(CVL2-6)에 입사된다. 제2 광변환층(CVL2-6)에 입사된 제1 광의 일부는 제2 광변환층(CVL2-6)의 형광체들에 의하여 제3 광으로 변환된다. 제2 광변환층(CVL2-6)으로부터 제1 광변환층(CVL1)으로 변환되지 않은 제1 광 및 제3 광이 입사된다. 제1 광변환층(CVL1)으로 입사된 제1 광의 일부는 제1 광변환층(CVL1)의 양자점들에 의하여 제2 광으로 변환되고, 제1 광 내지 제3 광은 표시 부재(DM)를 향하여 출사될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 광경로 상에서, 레드광을 방출하는 제2 광변환층(CVL2-6)이 그린광을 방출하는 제1 광변환층(CVL1)보다 전방에 배치될 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이고, 도 17은 도 16에 도시된 광학 필터층의 확대 단면도이다. 도 18은 도 16에 도시된 광학 필터층의 투과 그래프이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치(1000-6)는 광학 필터층(FTL)을 포함한다. 광학 필터층(FTL)은 제1 광변환층(CVL1) 및 제2 광변환층(CVL2-7) 사이에 배치된다.
구체적으로, 도광 부재(200) 상에 저굴절층(300)이 배치되고, 저굴절층(300) 상에 제2 광변환층(CVL2-7)이 배치되고, 제2 광변환층(CVL2-7) 상에 광학 필터층(FTL)이 배치되고, 광학 필터층(FTL) 상에 제1 광변환층(CVL1)이 배치된다.
광학 필터층(FTL)은 복수의 절연막들을 포함할 수 있다. 절연막들은 제1 절연막(IL1) 및 제2 절연막(IL2)을 포함한다. 제1 절연막(IL1) 및 제2 절연막(IL2) 각각은 복수로 구비되어 교번하여 적층될 수 있다. 본 실시 예에서, 제1 절연막들(IL1)은 광학 필터층(FTL)의 최상부 및 최하부 각각에 배치될 수 있다.
제1 절연막(IL1) 및 제2 절연막(IL2)은 서로 다른 굴절률을 갖는다. 구체적으로, 제1 절연막(IL1)은 제1 굴절률(n1)을 갖는다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 굴절률(n1)은 약 2.0 일 수 있다. 예시적으로, 제1 절연막(IL1)은 실리콘 나이트라이드(SiNx), 티타늄 옥사이트(TiOx), 탄탈럼 옥사이드(TaOx) 및 징크 옥사이드(ZrOx) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 절연막(IL2)은 제2 굴절률(n2)을 갖는다. 제2 굴절률(n2)은 제1 굴절률(n1)보다 작다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 제2 굴절률(n2)은 약 1.5 일 수 있다. 예시적으로, 제2 절연막(IL2)은 실리콘 옥사이드(SiOx) 및 마그네슘 플루오라이드(MgF) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 절연막(IL1) 및 제2 절연막(IL2) 각각의 두께는 굴절률에 의하여 결정될 수 있다. 예시적으로, 광학 필터층(FTL)으로 입사되는 광의 중심 파장이 λ로 정의될 때, 제1 절연막들(IL1) 각각의 두께는 λ/4n1 이고, 제2 절연막들(IL2) 각각의 두께는 λ/4n2 일 수 있다.
따라서, 제1 절연막(IL1) 및 제2 절연막(IL2) 각각의 두께에 따라, 광학 필터층(FTL)을 이루는 제1 절연막들(IL1) 및 제2 절연막들(IL2)의 층수가 결정될 수 있다. 예시적으로, 제1 절연막들(IL1) 및 제2 절연막들(IL2)은 20개 이하의 층들을 이룰 수 있다.
도 18을 참조하면, 본 실시 예에 따른 광학 필터층(FTL)은 제2 광(그린광)은 반사하고, 제1 광(블루광) 및 제3 광(레드광)을 투과할 수 있다. 따라서, 제1 광변환층(CVL1)으로부터 방출되는 제2 광(그린광) 중 하부 방향으로 진행하여 제2 광변환층(CVL2-7)을 향하여 방출되더라도, 제1 광변환층(CVL1) 및 제2 광변환층(CVL2-7) 사이에 광학 필터층(FTL)에 의하여 제2 광(그린광)이 상부 방향으로 반사될 수 있다. 즉, 제1 광변환층(CVL1)에 의하여 변환된 제2 광(그린광)이 제2 광변환층(CVL2-7)으로 재입사되는 현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
도 16에서는 제2 광변환층(CVL2-7)이 도광 부재(200)의 상부에 배치되고, 제1 광변환층(CVL1) 및 제2 광변환층(CVL2-7) 사이에 광학 필터층(FTL)이 배치되는 경우가 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제2 광변환층(CVL2)이 도광 부재(200)의 상부가 아닌 입광면(IS)과 인접하도록 배치되는 경우에도 광학 필터층(FTL)이 저굴절층(300) 및 제1 광변환층(CVL1) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 광변환층(CVL1)으로부터 변환된 제2 광(그린광)이 하부 방향으로 진행하는 현상을 방지할 수 있으므로, 광 효율이 증가할 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치(1000-8)는 제2 보호층(PTL2)을 더 포함할 수 있다. 제2 보호층(PTL2)은 저굴절층(300) 및 제1 광변환층(CVL1) 사이에 배치된다.
제2 보호층(PTL2)은 저굴절층(300) 및 제1 광변환층(CVL1)을 격리시키는 역할을 한다. 구체적으로, 제2 보호층(PTL2)은 저굴절층(300) 상에 제1 광변환층(CVL1)을 코팅하는 과정에서, 제1 광변환층(CVL1)이 포함하는 솔벤트(Solvent)에 의하여 저굴절층(300)이 손상되는 현상을 방지할 수 있다.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 표시 장치 100: 윈도우 부재
DM: 표시 부재 200: 도광 부재
300: 저굴절층 400: 반사 시트
500: 몰드 프레임 600: 수납 부재
CVL1: 제1 광변환층 CVL2: 제2 광변환층
BLU: 백라이트 유닛 LS: 광원
PT: 출광 패턴

Claims (20)

  1. 블루광을 생성하는 광원;
    영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 하부에 배치되는 도광 부재;
    상기 도광 부재 및 상기 표시 패널 사이에 배치되고, 복수의 양자점들을 포함하는 제1 광변환층;
    상기 도광 부재 및 상기 제1 광변환층 사이에 배치되고, 상기 도광 부재의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층; 및
    광경로 상에서 상기 광원 및 상기 제1 광변환층 사이에 배치되고, 복수의 KSF 형광체들을 포함하는 제2 광변환층을 포함하고,
    상기 제1 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 그린광으로 변환하고,
    상기 제2 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 레드광으로 변환하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 변환층은 상기 광원 및 상기 도광 부재 사이에 배치되는 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 광변환층 및 상기 표시 패널 사이에 배치되어 상기 제1 광변환층을 커버하는 제1 보호층을 더 포함하는 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 도광 부재의 측면들 중 적어도 어느 하나와 인접하게 배치되는 표시 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 저굴절층 및 상기 제1 광변환층 사이에 배치되고,
    입사되는 광 중 상기 그린광은 반사하고, 상기 레드광 및 상기 블루광은 투과하는 광학 필터층을 더 포함하는 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광학 필터층은,
    각각이 제1 굴절률을 가진 복수의 제1 절연막들; 및
    각각이 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 가진 복수의 제2 절연막들을 포함하고,
    상기 제1 절연막들과 상기 제2 절연막들은 교번하여 적층되는 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 광변환층은 상기 저굴절층 상에 코팅된 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 변환층은 상기 저굴절층 및 상기 제1 변환층 사이에 배치되는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 광변환층 및 상기 저굴절층 사이에 배치되어 상기 저굴절층과 상기 제1 광변환층을 격리시키는 제2 보호층을 더 포함하는 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원에서 제공된 블루광의 피크 파장의 세기에 대한 상기 제2 광변환층을 투과한 상기 레드광의 피크 파장의 세기의 비는 약 0.2 이하인 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 광변환층은,
    입사되는 광을 확산시키는 복수의 확산 입자들을 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광 부재의 상면에 중앙 영역 및 상기 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역이 정의되고,
    상기 도광 부재의 중앙 영역은 상기 저굴절층의 하면과 접촉하고,
    상기 도광 부재의 주변 영역의 적어도 일부는 상기 표시 패널의 하면의 가장 자리와 결합되는 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 주변 영역은 상기 광원과 인접한 입광부를 포함하고,
    상기 입광부를 제외한 상기 주변 영역이 상기 표시 패널의 하면의 상기 가장 자리와 결합되는 표시 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 도광 부재, 상기 저굴절층, 상기 제1 광변환층 및 상기 표시 패널은 일체의 형상을 갖는 표시 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 광변환층의 두께는 약 5um 이상 30um 이하인 표시 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 광변환층의 단위 부피당 양자점 함유량은 약 5% 이상 30% 이하인 표시 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 저굴절층의 두께는 약 0.5um 이상인 표시 장치.
  18. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널의 하부에 배치되고, 적어도 하나의 일측면에 정의되는 입광면을 포함하는 도광 부재;
    상기 입광면과 인접하게 배치되고, 블루광을 생성하는 광원;
    상기 도광 부재 및 상기 표시 패널 사이에 배치되고, 복수의 양자점들을 포함하는 제1 광변환층;
    상기 도광 부재 및 상기 제1 광변환층 사이에 배치되고, 상기 도광 부재의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층;
    상기 제1 광변환층 및 상기 표시 패널 사이에 배치되어 상기 제1 광변환층을 커버하는 제1 보호층; 및
    상기 광원 및 상기 도광 부재의 상기 입광면 사이에 배치되고, 복수의 KSF 형광체들을 포함하는 제2 광변환층을 포함하고,
    상기 제1 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 그린광으로 변환하고,
    상기 제2 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 레드광으로 변환하는 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 광원에서 제공된 블루광의 피크 파장의 세기에 대한 상기 제2 광변환층을 투과한 상기 레드광의 피크 파장의 세기의 비는 약 0.2 이하인 표시 장치.
  20. 적어도 하나의 일측면에 정의되는 입광면을 포함하는 도광 부재;
    상기 입광면과 인접하게 배치되고, 블루광을 생성하는 광원;
    상기 도광 부재 상에 배치되고, 복수의 양자점들을 포함하는 제1 광변환층;
    상기 제1 광변환층 및 상기 도광 부재 사이에 배치되고, 상기 제1 광변환층의 굴절률 및 상기 도광 부재의 굴절률 각각보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층; 및
    광경로 상에서, 상기 제1 광변환층 및 상기 광원 사이에 배치되고, 복수의 KSF 형광체들을 포함하는 제2 광변환층을 포함하고,
    상기 제1 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 그린광으로 변환하고,
    상기 제2 광변환층은 상기 블루광을 흡수하여 레드광으로 변환하는 백라이트 유닛.
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