KR20210003330A - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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KR20210003330A
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김태균
박용두
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 백라이트 유닛은 제1 기판, 및 제1 기판의 일면 상에 배치된 복수의 광원을 포함하는 광원 부재, 및 광원 부재의 상부에 광원 부재와 중첩 배치되고, 제2 기판, 및 제2 기판의 일면 상에 배치된 복수의 파장 변환 패턴을 포함하는 파장 변환 부재를 포함하되, 복수의 파장 변환 패턴은 서로 이격되어 배치되고, 각 파장 변환 패턴은 적어도 하나의 광원을 커버한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치{Backlight unit and Display device having the same}
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 백라이트 유닛으로부터 빛을 받아 영상을 표시한다. 백라이트 유닛은 복수의 광원을 포함한다. 광원으로부터 방출된 빛은 광학 필름 등을 거쳐 액정 표시 패널에 입사된다.
최근에는 액정 표시 장치의 색재현성 등 화질을 개선하기 위해 파장 변환 필름을 적용하는 것이 연구되고 있다. 통상 광원으로 청색 광원을 사용하고 광 경로 상에 파장 변환 필름을 배치하여 백색의 빛으로 변환시킨다.
광원이 표시 패널의 측부에 위치하는 에지형 백라이트 유닛의 경우에는 파장 변환 필름이 도광판의 상부에 배치된다. 반면, 광원이 표시 패널의 하부에 배치되는 직하형 백라이트 유닛의 경우에는 파장 변환 필름이 광원과 바로 대향할 수 있다. 액정 표시 장치의 두께를 얇게 할수록 광원과 파장 변환 필름 사이의 거리가 가까워진다. 광원은 열원으로서 작용할 수 있는데, 인접한 파장 변환 필름이 열에 노출될 경우 변형될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 파장 변환 물질의 재료비가 절감되고 및/또는 파장 변환층의 열 변형이 방지된 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 파장 변환 물질의 재료비가 절감되고 및/또는 파장 변환층의 열 변형이 방지된 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 제1 기판, 및 상기 제1 기판의 일면 상에 배치된 복수의 광원을 포함하는 광원 부재, 및 상기 광원 부재의 상부에 상기 광원 부재와 중첩 배치되고, 제2 기판, 및 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 복수의 파장 변환 패턴을 포함하는 파장 변환 부재를 포함하되, 상기 복수의 파장 변환 패턴은 서로 이격되어 배치되고, 상기 각 파장 변환 패턴은 적어도 하나의 광원을 커버한다.
상기 광원 부재는 반사 격벽을 더 포함하되, 상기 복수의 광원은 서로 이격되어 배치되고, 상기 반사 격벽은 상기 각 광원이 노출하는 상기 제1 기판의 일면 상에 배치될 수 있다.
상기 광원과 상기 반사 격벽은 두께 방향으로 비중첩할 수 있다.
상기 광원과 그에 인접한 상기 반사 격벽의 측면은 이격되어 있을 수 있다.
상기 파장 변환 패턴은 상기 반사 격벽과 적어도 부분적으로 중첩할 수 있다.
상기 반사 격벽은 격벽 및 상기 격벽 상에 배치된 반사 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 반사 코팅층은 상기 격벽의 상면에 배치된 제1 반사 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 반사 코팅층은 상기 격벽의 측면에 배치된 제2 반사 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 광원 부재는 상기 각 광원의 상면과 측면을 덮는 보호 레진을 더 포함할 수 있다.
상기 광원과 그에 인접한 상기 반사 격벽의 측면은 이격되어 있고, 상기 보호 레진은 상기 광원과 그에 인접한 상기 반사 격벽의 측면 사이의 이격 공간을 충진할 수 있다.
상기 파장 변환 부재는 상기 복수의 파장 변환 패턴을 덮는 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 기판은 유리를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판의 일면과 상기 제2 기판의 일면은 서로 대향할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은 제1 기판, 및 상기 제1 기판의 일면 상에 배치된 복수의 광원을 포함하는 광원 부재, 및 상기 광원 부재와 중첩 배치되고, 유리를 포함하는 제2 기판, 및 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 파장 변환층을 포함하는 파장 변환 부재를 포함한다.
상기 파장 변환 부재는 상기 파장 변환층을 덮는 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 광원은 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 기판, 및 상기 제1 기판의 일면 상에 배치된 복수의 광원을 포함하는 광원 부재, 및 상기 광원 부재와 중첩 배치되고, 제2 기판, 및 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 복수의 파장 변환 패턴을 포함하는 파장 변환 부재를 포함하는 백라이트 유닛, 및 상기 백라이트 유닛 상부에 배치된 표시 패널을 포함하되, 상기 복수의 파장 변환 패턴은 서로 이격되어 배치되고, 상기 각 파장 변환 패턴은 적어도 하나의 광원을 커버한다.
상기 광원 부재는 반사 격벽을 더 포함하되, 상기 복수의 광원은 서로 이격되어 배치되고, 상기 반사 격벽은 상기 각 광원이 노출하는 상기 제1 기판의 일면 상에 배치되고, 상기 파장 변환 부재는 상기 복수의 파장 변환 패턴을 덮는 캡핑층을 더 포함하며, 상기 제2 기판은 유리를 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 파장 변환 부재 상부에 배치된 확산 플레이트 및 상기 확산 플레이트 상부에 배치된 적어도 하나의 광학 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 광학 시트는 상측 방향으로 순차 적층된 프리즘 시트 및 반사 편광 시트를 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 백라이트 유닛에 의하면, 파장 변환 부재의 파장 변환층을 필요한 영역에만 선택적으로 패턴화하여 배치함으로써, 재료비를 절감할 수 있다. 또한, 광원으로부터 방출된 빛의 경로를 반사 격벽을 활용하여 패턴화된 파장 변환층을 향하도록 함으로써, 광 효율을 증가시킬 수 있다.
몇몇 실시예에 따른 백라이트 유닛에 의하면, 파장 변환 부재의 기판을 유리 기판으로 적용함으로써, 열 변형을 최소화시킬 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II' 선을 따라 자른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 광원 부재의 광원과 파장 변환 부재의 파장 변환 패턴의 상대적인 위치 관계를 나타낸 배치도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV' 선을 따라 자른 광원 부재와 파장 변환 부재의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 단면도에서 하나의 광원이 배치된 부분을 확대한 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 22는 또 다른 실시예에 따른 광원 부재의 광원과 파장 변환 부재의 파장 변환 패턴의 상대적인 위치 관계를 나타낸 배치도이다.
도 23은 도 22의 XXIII-XXIII' 선을 따라 자른 광원 부재와 파장 변환 부재의 개략적인 단면도이다.
도 24는 또 다른 실시예에 따른 광원 부재의 광원과 파장 변환 부재의 파장 변환 패턴의 상대적인 위치 관계를 나타낸 배치도이다.
도 25는 도 24의 XXV-XXV' 선을 따라 자른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
도 26은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재의 광원과 파장 변환 부재의 파장 변환 패턴의 상대적인 위치 관계를 나타낸 배치도이다.
도 27은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재의 광원과 파장 변환 부재의 파장 변환 패턴의 상대적인 위치 관계를 나타낸 배치도이다.
도 28은 또 다른 실시예에 따른 광원 부재와 파장 변환 부재의 단면도이다.
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 다른 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
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.
명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(1)는 화상이나 영상을 표시하는 장치로서, 텔레비전, 외부 광고판, 모니터, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 태블릿 PC, 스마트폰, 자동차 내비게이션 유닛, 카메라, 자동차에 제공되는 중앙정보 디스플레이(center information display, CID), 손목 시계형 전자 기기, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 게임기 등 다양한 전자 장치가 그에 포함될 수 있다.
도면에서는 제1 방향(X), 제2 방향(Y), 및 제3 방향(Z)이 정의되어 있다. 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)은 하나의 평면 내에서 서로 수직한 방향일 수 있다. 제3 방향(Z)은 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)이 위치하는 평면에 수직한 방향일 수 있다. 제3 방향(Z)은 제1 방향(X)과 제2 방향(Y) 각각에 대해 수직을 이룬다. 실시예들에서 제3 방향(Z)은 표시 장치(1)의 두께 방향을 나타낸다.
표시 장치(1)는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 제1 방향(X)이 제2 방향(Y)보다 긴 직사각형 형상일 수 있다. 표시 장치(1)의 표시면은 두께 방향인 제3 방향(Z)의 일측(도면에서 상측)에 배치될 수 있다. 실시예들에서 다른 별도의 언급이 없는 한, 상부 또는 상측은 제3 방향(Z) 일측으로 표시 방향을 나타내고, 마찬가지로 상면은 제3 방향(Z) 일측을 향하는 표면을 나타낸다. 또한, 하부 또는 하측은 제3 방향(Z) 타측으로 표시 방향의 반대 방향을 나타내고, 하면은 제3 방향(Z) 타측을 향하는 표면을 지칭한다.
표시 장치(1)는 표시 패널(50), 표시 패널(50)의 하부에 배치되어 표시 패널(50)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(10), 표시 패널(50)과 백라이트 유닛(10)을 수납하는 하우징(70) 포함할 수 있다.
표시 패널(50)은 백라이트 유닛(10)에서 방출된 광을 제공받아 화면을 표시할 수 있다. 표시 패널(50)은 수광형 표시 패널일 수 있고, 예를 들어, 액정 표시 패널, 전기습윤 표시 패널, 전기 영동 표시 패널 등일 수 있다. 이하에서는 표시 패널(50)이 액정 표시 패널(Liquid crystal panel, LCD)인 경우를 예시하여 설명한다. 다만, 표시 패널(50)이 다른 종류인 경우에도 후술하는 설명이 동일하게 적용될 수 있음은 자명하다.
표시 패널(50)은 복수의 화소를 포함한다. 표시 패널(50)의 화소는 행렬 방향으로 배열될 수 있다. 표시 패널(50)은 화소마다 마련된 스위칭 소자와 화소 전극, 및 화소 전극에 대향하는 공통 전극을 포함할 수 있다. 표시 패널(50)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 기판(510) 및 상부 기판(510)에 대향하는 하부 기판(520)을 포함할 수 있다. 상술한 스위칭 소자와 화소 전극은 하부 기판(520)에 배치되고 공통 전극은 하부 기판(520) 또는 상부 기판(510)에 배치될 수 있다. 표시 패널(50)은 상부 기판(510)과 하부 기판(520) 사이에 배치된 액정층(530)을 더 포함할 수 있다. 상부 기판(510)과 하부 기판(520)의 테두리에는 실링 부재(92)가 배치되어 액정층(530)의 액정 분자를 가둘 수 있다.
백라이트 유닛(10)은 표시 패널(50)의 하부에 배치된다. 백라이트 유닛(10)은 광원 부재(100), 파장 변환 부재(200), 및 광학 부재(300)를 포함할 수 있다.
광원 부재(100)는 제1 기판(110) 및 제1 기판(110) 상에 배치된 복수의 광원(120)을 포함할 수 있다. 광원(120)은 표시 패널(50)에 제공되는 광을 방출한다. 광원(120)에서 방출된 광은 상부의 파장 변환 부재(200)로 입사될 수 있다.
파장 변환 부재(200)는 광원 부재(100)의 상부에 중첩 배치될 수 있다. 파장 변환 부재(200)는 입사된 적어도 일부의 광의 파장을 변환시키는 역할을 한다.
광원 부재(100) 및 파장 변환 부재(200)에 대한 상세한 설명은 후술된다.
파장 변환 부재(200)의 상부에는 광학 부재(300)가 배치될 수 있다. 광학 부재(300)는 광학 시트 및/또는 광학 플레이트를 포함할 수 있다. 광학 시트(320)의 예로는 프리즘 시트, 마이크로 렌즈, 렌티큘러 시트, 확산 시트, 편광 시트, 반사 편광 시트, 위상차 시트, 보호 시트 등을 들 수 있다. 광학 플레이트의 예로는 확산 플레이트, 도광 플레이트 등을 들 수 있다.
도면에서는 상측 방향으로 확산 플레이트(310), 제1 프리즘 시트(321), 제2 프리즘 시트(322) 및 반사 편광 시트(323)가 순차 적층된 구조를 예시적으로 도시한다.
확산 플레이트(310)는 파장 변환 부재(200)로부터 표시 패널(50) 측으로 출사되는 광을 확산시키는 기능을 수행할 수 있다. 제1 프리즘 시트(321)와 제2 프리즘 시트(322)는 광의 진행 경로를 굴절하여 정면 휘도를 증가시키는 역할을 한다. 반사 편광 시트(323)는 특정 편광의 광은 투과시키고, 다른 편광의 광은 반사하여 리사이클시킴으로써, 휘도를 증가시키는 역할을 할 수 있다.
하우징(70)은 백라이트 유닛(10) 및 표시 패널(50)을 수납한다. 하우징(70)은 바텀 샤시나 브라켓을 포함할 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 하우징은 탑 샤시를 더 포함할 수도 있다.
하우징(70)은 바닥면(71)과 측벽(72)을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(10)의 광원 부재(100)는 하우징(70)의 바닥면(71) 상에 배치된다. 백라이트 유닛(10)의 파장 변환 부재(200), 광학 부재(100)와 표시 패널(50)은 점착 테이프(91)를 통해 하우징의 측벽(72)에 고정될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 부재들은 하우징(70)의 다른 안착 구조 상에 거치되거나, 하우징(70) 내부에 마련된 몰드 프레임 상에 거치 또는 부착될 수도 있다.
이하, 광원 부재(100) 및 파장 변환 부재(200)에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 광원 부재의 광원과 파장 변환 부재의 파장 변환 패턴의 상대적인 위치 관계를 나타낸 배치도이다.
도 3을 참조하면, 복수의 광원(120)은 매트릭스 형상으로 배열될 수 있다. 복수의 광원(120)은 평면상 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 따라 각각 서로 이격되어 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 광원(120)이 서로 이격된다고 하는 것은 각 광원(120)의 발광부를 기준으로 서로 이격됨을 의미한다. 따라서, 각 광원을 구성하는 광원 패키지가 서로 이격된 경우 뿐만 아니라, 각 광원(120)의 광원 패키지가 인접하거나 연결되어 있는 경우에도 복수의 광원(120)의 발광부가 이격되어 있으면 복수의 광원(120)은 이격된 것으로 해석된다.
도면에서는 광원(120)의 배열 방향이 표시 장치의 장변 및 단변 연장 방향과 일치하는 경우를 예시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 광원(120)의 배열 방향과 표시 장치의 장변/단변 연장 방향은 소정의 경사를 가지고 기울어질 수도 있다.
각 광원(120)의 제1 방향(X) 간격(Rax)과 제2 방향(Y) 간격(Ray)은 도 3에 도시된 것처럼 서로 동일할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 제1 방향(X)으로 인접한 두 광원(120) 사이의 간격(Rax)과 제2 방향(Y)으로 인접한 두 광원(120) 사이의 간격(Ray)은 서로 다를 수도 있다. 또한, 도 3에 예시된 실시예에서는 광원(120) 배열의 각 행과 각 열이 직선 형상으로 연장된 경우를 도시하였지만, 광원(120)은 이웃하는 행 또는 이웃하는 열 별로 엇갈리도록 배치될 수도 있다.
파장 변환 부재(200)는 복수의 파장 변환 패턴(220)을 포함한다. 각 파장 변환 패턴(220)은 소정의 간격을 두고 이격될 수 있다. 복수의 파장 변환 패턴(220)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 따라 소정의 간격을 두고 이격되어 배치될 수 있다. 각 파장 변환 패턴(220)은 적어도 하나의 개별 광원(120)과 두께 방향으로 중첩하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 각 파장 변환 패턴(220)은 하나의 광원(120)에 일대일 대응되도록 중첩 배치될 수 있다.
파장 변환 패턴(220)은 적어도 하나의 광원(120)을 커버할 수 있다. 일 실시예에서, 파장 변환 패턴(220)은 광원(120)을 완전히 커버할 수 있다. 즉, 파장 변환 패턴(220)의 면적이 그에 대응하는 광원(120)의 면적보다 커서 표시면 방향으로 광원(120)을 완전히 덮을 수 있다.
제1 방향(X)으로 인접한 두 파장 변환 패턴(220) 사이의 간격(Rbx)과 제2 방향(Y)으로 인접한 두 파장 변환 패턴(220) 사이의 간격(Rby)은 서로 동일할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 개별 파장 변환 패턴(220)의 형상에 따라 제1 방향(X)으로 인접한 두 파장 변환 패턴(220) 사이의 간격(Rbx)과 제2 방향(Y)으로 인접한 두 파장 변환 패턴(220) 사이의 간격(Rby)은 서로 다를 수 있다.
도 4는 도 3의 IV-IV' 선을 따라 자른 광원 부재와 파장 변환 부재의 개략적인 단면도이다. 도 5는 도 4의 단면도에서 하나의 광원이 배치된 부분을 확대한 확대도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 광원 부재(100)는 제1 기판(110), 제1 기판(110) 상에 배치된 광원(120), 및 제1 기판(110) 상에 배치된 반사 격벽(130)을 포함할 수 있다.
제1 기판(110)은 절연 기판 또는 회로 기판일 수 있다. 제1 기판(110)이 절연 기판일 경우, 제1 기판(110)은 유리, 석영 등의 투명한 물질을 포함하여 이루어지거나, 폴리이미드 등과 같은 폴리머 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 제1 기판(110)이 절연 기판일 경우, 광원 부재(100)는 광원(120)을 구동하는 회로소자층(도 28의 '110a' 참조)을 더 포함할 수 있다. 회로소자층은 절연 기판의 일면 상에 형성될 수도 있고, 인쇄회로기판 등으로 형성되어 절연 기판의 일면 상에 부착되거나 고정될 수도 있다. 광원 부재(100)가 회로소자층을 포함하는 경우에 대해서는 도 28에서 후술하기로 한다.
제1 기판(110)은 표시 패널(50)과 대체로 유사한 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(50)이 직사각형 형상의 평면 형상을 갖는 경우, 제1 기판(110) 또한 닮은꼴의 직사각형 평면 형상을 가질 수 있다. 평면도상 제1 기판(110)의 크기와 표시 패널(50)의 크기는 실질적으로 동일할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 기판(110)의 일면(즉, 제3 방향(Z) 일측을 향하는 면) 상에는 복수의 광원(120)들이 배치될 수 있다. 각 광원(120)은 이에 제한되는 것은 아니지만, LED(Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 광원(120)의 상부에는 확산 렌즈 등이 배치될 수도 있지만, 도면에 도시된 것처럼 별도의 렌즈 없이 LED가 직접 노출될 수도 있다. 광원(120)의 광 방출 방향은 도면에서 대체로 상측을 향할 수 있다.
광원(120)은 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 광원(120)은 420nm 내지 470nm의 파장 대역을 갖는 블루광을 방출할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광원(120)은 2 이상의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 광원(120)은 근자외선 파장의 광과 블루광을 방출할 수 있다.
광원(120)이 배치되지 않은 제1 기판(110)의 일면 상에는 반사 격벽(130)이 배치될 수 있다. 반사 격벽(130)은 광원(120)에서 방출된 광 중 측면 방향으로 누설되는 광의 진행 방향을 파장 변환 패턴(220)이 위치하는 상측으로 바꾸는 역할을 할 수 있다.
반사 격벽(130)은 반사 물질을 포함할 수 있다. 반사 격벽(130)은 예를 들어, 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 란타늄(La) 또는 이들의 합금, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 등과 같은 금속을 포함하는 재질로 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
반사 격벽(130)은 평면도상 광원(120)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 반사 격벽(130)은 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 광원(120)을 둘러싸는 격자 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제1 기판(110) 상에서 반사 격벽(130)은 수평 방향으로 광원(120)과 이격될 수 있다. 반사 격벽(130)은 제1 기판(110) 상에서 광원(120)과 두께 방향으로 중첩하지 않을 수 있다.
반사 격벽(130)은 상면, 하면 및 측면을 포함할 수 있다. 반사 격벽(130)의 하면은 제1 기판(110)의 일면 상에 놓인다. 반사 격벽(130)의 상면은 반사 격벽(130)의 하면과 대향한다. 반사 격벽(130)의 상면과 하면은 각각 하나의 평면 상에 위치하며 상면이 위치하는 평면과 하면이 위치하는 평면은 대체로 평행하여 전체적으로 균일한 두께를 가질 수 있다.
반사 격벽(130)의 측면은 광원(120)에 대향할 수 있다. 예시된 실시예에서, 반사 격벽(130)의 측면이 위치하는 평면은 반사 격벽(130)의 상면 및/또는 하면이 위치하는 평면과 약 90°의 각도를 이룰 수 있다. 따라서, 제1 기판(110)의 상면이 위치하는 평면과 반사 격벽(130)의 측면이 위치하는 평면은 약 90°의 각도를 이룰 수 있다.
반사 격벽(130)의 두께(즉, 제1 기판(110)의 상면으로부터 반사 격벽(130)의 상면까지 제3 방향(Z)으로의 거리, h2)는 광원(120)의 두께(즉, 제1 기판의 상면으로부터 광원의 상면까지 두께 방향으로의 거리, h1)보다 크거나 같을 수 있다. 반사 격벽(130)의 두께(h2)가 광원(120)의 두께(h1)보다 큰 경우, 광원(120)에서 방출되는 광이 파장 변환 패턴(220) 사이의 공간으로 누설되는 것을 방지하는 데에 효과적일 수 있다.
파장 변환 부재(200)는 제2 기판(210) 및 제2 기판(210)의 일면 상에 배치되는 파장 변환 패턴(220), 및 파장 변환 패턴(220) 상에 배치되는 캡핑층(230)을 포함할 수 있다. 제2 기판(210), 파장 변환 패턴(220) 및 캡핑층(230)은 일체화되어 결합하여 파장 변환 부재(200)를 이룰 수 있다. 도 4 및 도 5에서는 제2 기판(210)과 광원(120) 사이에 파장 변환 패턴(220)이 배치된 경우가 예시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 파장 변환 패턴(220)과 광원(120) 사이에 제2 기판(210)이 배치될 수도 있다.
제2 기판(210)은 광 투과성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 제2 기판(210)은 유리를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 기판(210)은 유리 기판일 수 있다. 유리 기판은 충분한 강성을 갖고, 열에 의해 잘 변형되지 않는 특성을 갖는다. 따라서, 제2 기판(210)으로 유리 기판을 적용할 경우, 파장 변환 부재(200)를 광원(120)의 상부에 근접 배치하더라도 광원(120)으로부터 발생하는 열에 의해 제2 기판(210)이 휘어지거나 주름이 발생하는 등의 현상을 방지할 수 있다. 나아가, 파장 변환 부재(200)의 상부에 배치되는 확산 플레이트(310)에 광원(120)에서 발생한 열의 전달을 차단하여 확산 플레이트(310)가 열에 의하여 변형되는 것을 방지하는 역할도 할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 기판(210)은 PET(Polyethylene Terephthalate), PC(Polycarbonate), PI(polyimide) 등의 플라스틱 기판으로 이루어질 수도 있다.
파장 변환 부재(200)의 제2 기판(210)은 상술한 제1 기판(110)과 마찬가지로 표시 패널(50)과 대체로 유사한 평면 형상을 가질 수 있다.
제2 기판(210)의 일면 상에는 상술한 바와 같이 복수의 광원(120)에 대응하는 파장 변환 패턴(220)이 배치될 수 있다. 여기서, 제2 기판(210)의 일면은 제2 기판(210)의 양면 중 광원(120)에 대향하는 일면으로, 제3 방향(Z) 타측을 향하는 하면을 의미한다. 제2 기판(210)의 일면은 광원(120)에 배치되는 제1 기판(110)의 일면에 대향한다. 파장 변환 패턴(220)은 광원(120)에서 방출된 광과 반사 격벽(130)에 의하여 반사된 광 중 적어도 일부의 광의 파장을 변환시킨다.
파장 변환 패턴(220)은 바인더층(221)과 바인더층(221) 내에 분산된 파장 변환 입자(222)를 포함할 수 있다. 또한, 파장 변환 패턴(220)은 파장 변환 입자(222) 외에 바인더층(221)에 분산된 산란 입자(223)를 더 포함할 수 있다.
바인더층(221)은 파장 변환 입자(222)가 분산되는 매질로서, 다양한 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 다만, 그에 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에서 파장 변환 입자(222) 및/또는 산란 입자(223)를 분산 배치시킬 수 있는 매질이면 그 명칭, 추가적인 다른 기능, 구성 물질 등에 상관없이 바인더층(221)으로 지칭될 수 있다.
파장 변환 입자(222)는 입사된 광의 파장을 변환하는 입자로, 예를 들어 양자점(QD, quantum dot), 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있다. 이하에서 파장 변환 입자(222)는 양자점인 것으로 설명하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
양자점은 수 나노미터 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되며, 작은 크기로 인해 에너지 밴드 갭(band gap)이 커지는 양자 구속 효과(quantum confinement)를 나타낸다. 양자점(QD)에 밴드 갭보다 에너지가 높은 파장의 광이 입사하는 경우, 양자점(QD)은 그 광을 흡수하여 들뜬 상태로 되고 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 방출된 파장의 광은 밴드 갭에 해당되는 값을 갖는다. 이와 같은 양자점(QD)의 크기와 조성 등을 조절하면 양자 구속 효과에 의한 발광 특성을 조절할 수 있다.
양자점은 예를 들어, II-VI족 화합물, II-V족 화합물 III-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, I-III-VI족 화합물, II-IV-VI족 화합물 및 II-IV-V족 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
양자점은 코어 및 코어를 오버 코팅하는 쉘을 포함하는 것일 수 있다. 코어는 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, Ca, Se, In, P, Fe, Pt, Ni, Co, Al, Ag, Au, Cu, FePt, Fe2O3, Fe3O4, Si, 및 Ge 중 적어도 하나일 수 있다. 쉘은 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaSe, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, PbS, PbSe 및 PbTe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
파장 변환 입자(222)는 입사광을 서로 다른 파장으로 변환하는 복수의 파장 변환 입자(222)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환 입자(222)는 특정 파장의 입사광을 제1 파장으로 변환하여 방출하는 제1 파장 변환 입자(222a)와, 제2 파장으로 변환하여 방출하는 제2 파장 변환 입자(222b)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 광원(120)에서 출사되어 파장 변환 입자(222)에 입사되는 광은 블루 파장의 광이고, 상기 제1 파장은 그린 파장이고 제2 파장은 레드 파장일 수 있다. 예를 들어 상기 블루 파장은 420nm 내지 470nm에서 피크를 갖는 파장이고, 상기 그린 파장은 520 nm 내지 570nm에서 피크를 갖는 파장이고, 상기 레드 파장은 620nm 내지 670 nm에서 피크를 갖는 파장일 수 있다. 그러나 블루, 그린, 레드 파장이 위 예시에 제한되는 것은 아니며, 본 기술 분야에서 블루, 그린, 레드로 인식될 수 있는 파장 범위를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기 예시적인 실시예에서, 파장 변환 패턴(220)에 입사한 블루광은 파장 변환 패턴(220)을 통과하면서 일부가 제1 파장 변환 입자(222a)에 입사하여 그린 파장으로 변환되어 방출되고, 다른 일부가 제2 파장 변환 입자(222b)에 입사하여 레드 파장으로 변환되어 방출되며, 나머지 일부는 제1 파장 변환 입자(222a) 및 제2 파장 변환 입자(222b)에 입사되지 않고 그대로 출사될 수 있다. 따라서 파장 변환 패턴(220)을 통과한 광은 블루 파장의 광, 그린 파장의 광, 및 레드 파장의 광을 모두 포함하게 된다. 방출되는 서로 다른 파장의 광들의 비율을 적절하게 조절하면 백색광 또는 다른 색의 출사광을 표시할 수 있다.
파장 변환 패턴(220)은 산란 입자(223)를 더 포함할 수 있다. 산란 입자(223)는 비양자점 입자로서, 파장 변환 기능이 없는 입자일 수 있다. 산란 입자(223)는 입사된 광을 산란시켜 더 많은 입사광이 파장 변환 입자(222) 측으로 입사될 수 있도록 한다. 뿐만 아니라, 산란 입자(223)는 파장별 광의 출사각을 균일하게 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 일부의 입사광이 파장 변환 입자(222)에 입사된 후 파장이 변환되어 방출될 때, 그 방출 방향은 무작위인 산란 특성을 갖는다. 만약 파장 변환 패턴(220) 내에 산란 입자(223)가 없다면, 파장 변환 입자(222) 충돌 후 방출하는 그린, 레드 파장은 산란 방출 특정을 갖지만, 파장 변환 입자(222) 충돌 없이 방출하는 블루 파장은 산란 방출 특성을 갖지 않아 출사 각도에 따라 블루/그린/레드 파장의 방출량이 상이해질 것이다. 산란 입자(223)는 파장 변환 입자(222)에 충돌하지 않고 방출되는 블루 파장에 대해서도 산란 방출 특성을 부여함으로써, 파장에 따른 출사각을 유사하게 조절할 수 있다. 산란 입자(223)로는 TiO2, SiO2등이 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른, 파장 변환 패턴(220)은 상면, 하면 및 측면을 포함할 수 있다. 파장 변환 패턴(220)의 상면은 제2 기판(210)의 일면 상에 놓인다. 파장 변환 패턴(220)의 하면은 파장 변환 패턴(220)의 상면과 대향한다. 파장 변환 패턴(220)의 상면과 하면은 각각 하나의 평면 상에 위치하며, 상면이 위치하는 평면과 하면이 위치하는 평면은 대체로 평행하여 전체적으로 균일한 두께를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 파장 변환 패턴(220)의 상면의 폭(W1)과 파장 변환 패턴(220)의 하면의 폭(W1)은 다를 수 있다. 예를 들어, 파장 변환 패턴(220)의 측면은 제2 기판(210)의 일면에 대해 예각을 이루면 기울어질 수 있고, 이 경우 파장 변환 패턴(220)의 상면의 폭(W1)은 파장 변환 패턴(220)의 하면의 폭(W1)에 비해 클 수 있다.
파장 변환 패턴(220)의 하면의 폭(W2)은 파장 변환 패턴(220)과 대응하는 광원(120)을 둘러싸는 인접한 두 반사 격벽(130) 사이의 거리(인접한 반사 격벽(130)의 제2 방향(Y)의 폭, W1)보다 클 수 있다. 따라서, 파장 변환 패턴(220)의 측면은 반사 격벽(130)과 제3 방향(Z)으로 적어도 부분적으로 중첩할 수 있고 파장 변환 패턴(220)의 상면 및/또는 하면의 일부는 반사 격벽(130)과 제3 방향(Z)으로 중첩할 수 있다.
파장 변환 패턴(220)의 하면의 폭(W2)이 광원(120)을 둘러싸는 인접한 두 반사 격벽(130) 사이의 거리(W1)보다 클 수 있다. 파장 변환 패턴(220)의 하면의 폭(W2)이 반사 격벽(130) 사이의 거리(W1)보다 커서 반사 격벽(130) 사이의 공간을 완전히 커버하면 반사 격벽(130)과 파장 변환 패턴(220) 사이의 공간으로 광이 누설되는 것을 감소시킬 수 있다. 광원(120)에서 방출되는 광이 파장 변환 부재(200)로 진행하는 경로에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
파장 변환 패턴(220) 상에는 캡핑층(230)이 배치될 수 있다. 캡핑층(230)은 파장 변환 패턴(220)의 측면과 하면을 덮을 수 있다. 나아가, 캡핑층(230)은 파장 변환 패턴(220)이 노출하는 제2 기판(210)의 일면도 덮을 수 있다. 일 실시예에서 서로 이격된 복수의 파장 변환 패턴(220)을 하나의 일체화된 캡핑층(230)이 덮을 수 있다.
캡핑층(230)은 수분 및/또는 산소(이하, '수분/산소'로 칭함)의 침투를 막는 역할을 한다. 캡핑층(230)은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물이나, 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 캡핑층(230)은 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 광원(120)에서 방출되는 광이 반사 격벽(130) 또는 파장 변환 부재(200)로 진행하는 경로에 대하여 구체적으로 설명한다.
상술한 바와 같이, 광원(120)에서 방출된 광은 대체로 상측으로 진행하여 광원(120) 상에 배치된 파장 변환 패턴(220)으로 입사된다. 한편, 광원(120)에서 방출된 광 중 일부는 파장 변환 패턴(220) 측으로 진행하나 캡핑층(230) 등 상부에 위치하는 막들로부터 반사되어 파장 변환 패턴(220)으로 진입하지 못할 수 있다. 반사 격벽(130)의 상면은 이와 같은 상측으로부터 반사된 광을 다시 파장 변환 패턴(220) 측으로 재진입시킴으로써, 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
광원(120)에서 방출된 광 중 다른 일부는 측면 방향을 향할 수 있다. 광원(120)의 측면 방향에는 반사 격벽(130)의 측면이 배치되어 있어 측면 방향으로 향하는 광을 반사시켜 파장 변환 패턴(220)으로 진입시킬 수 있다.
반사 격벽(130)의 반사를 통한 광효율 극대화를 위해서는 광원(120), 반사 격벽(130) 및 파장 변환 패턴(220)간 적절한 배치 관계가 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 광원(120)의 우측에 배치된 반사 격벽(130)의 좌상측과 광원(120)의 우상측을 연결한 선을 기준선(L1)이라 할 때, 기준선(L1)과 파장 변환 패턴(220)의 하면이 위치하는 평면이 만나는 점을 파장 변환 패턴(220)의 내측에 위치시키는 것이 광원(120)에서 방출되어 파장 변환 부재(200)로 입사하는 광을 파장 변환 패턴(220)으로 입사시키는 데에 유리할 수 있다. 즉, 기준선(L1)이 파장 변환 패턴(220)의 내측에 위치되도록 파장 변환 패턴(220)의 하면의 폭(W2)을 형성함으로써, 광원(120)에서 방출되는 광이 파장 변환 부재(200)와 광원 부재(100) 사이의 이격된 공간으로 누설되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상술한 실시예에 의하면, 제2 기판(210) 일면의 일부 영역 상에만 파장 변환 패턴(220)을 형성함에도 반사 격벽(130)을 적절히 배치함으로써 광원(120)으로부터 방출된 빛을 파장 변환 패턴(220)에 효율적으로 진입시킬 수 있다. 또한, 파장 변환 패턴(220)을 일부 영역 상에만 형성하므로 재료비를 감소시킬 수 있다.
이하, 광원 부재(100)의 반사 격벽(130)에 관한 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 이미 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략화하고, 차이점을 위주로 설명하기로 한다. 이하의 몇몇의 도면에서는 제2 기판(210)의 하면 상에 파장 변환 패턴(220)이 배치되어 있는 파장 변환 부재(200)를 도시하지만, 파장 변환 부재(200)는 후술할 다양한 실시예의 구조가 적용될 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다.
도 6의 실시예는 반사 격벽(130_1)이 격벽(131) 및 격벽(131) 상에 배치된 반사 코팅층(132)을 포함할 수 있음을 예시한다.
구체적으로 설명하면, 격벽(131)은 도 5의 반사 격벽(130)과 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 격벽(131)의 상면과 측면에는 반사 코팅층(132)이 배치된다. 반사 코팅층(132)은 격벽(131)의 상면과 측면을 모두 덮을 수 있다.
반사 코팅층(132)은 금속과 같은 반사율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 반사 코팅층(132)은 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 란타늄 또는 이들의 합금, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 등과 같은 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 반사 코팅층(132)은 격벽(131)의 일면에 직접 증착되거나 코팅될 수 있다. 다른 예로, 반사 코팅층(132)은 별도의 부재를 접착층을 통해 격벽(131)에 부착될 수도 있다.
광원(120)에서 방출하여 측면으로 진행하는 광의 일부는 측면 상에 배치되는 반사 코팅층(132)에 의해 반사되어 파장 변환 패턴(220) 측으로 진행할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 파장 변환 패턴(220)에 입사하지 못하고 반사 격벽(130_1)의 상면으로 반사된 광은 격벽(131)의 상면 상에 배치되는 반사 코팅층(132)에 의해 리사이클되어 다시 파장 변환 패턴(220)으로 재진입할 수 있다.
본 실시예의 경우, 반사 코팅층(132)에 의해 반사가 이루어지기 때문에 그에 의해 덮인 격벽(131)은 비반사 물질 또는 저반사 물질을 포함하더라도 무방하다. 따라서, 유기 물질처럼 성형성이 용이한 물질로 격벽(131)을 형성한 후 그 표면에 반사 코팅층(132)을 형성하는 것으로 반사 격벽(130_1)을 형성할 수 있다. 따라서, 반사 격벽(130_1)의 제조 효율이 개선될 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 반사 격벽(130_2)은 반사 코팅층(132_2)이 격벽(131)의 상면에만 배치되는 점에서 도 6의 실시예와 상이하다.
구체적으로, 반사 코팅층(132_2)은 격벽(131)의 상면을 완전히 덮을 수 있도록 배치될 수 있다. 반사 코팅층(132_2)의 측면은 격벽(131)의 측면에 정렬될 수 있다. 반사 격벽(130_2)의 측면은 반사 코팅층(132_2)에 의해 덮이지 않고 노출될 수 있다. 이와 같은 구조는 격벽(131)의 일면 상에 반사 코팅층(132_2)을 전면적으로 배치한 후 펀칭 등의 공법을 이용하여 격벽(131)의 측면을 잘라낸 경우에 형성될 수 있다.
본 실시예의 경우, 광원(120)에서 방출하여 측면으로 진행하는 광에 대한 반사 효율은 낮을 수 있지만, 파장 변환 패턴(220)에 입사하지 못하고 반사 격벽(130_2)의 상면으로 반사된 광을 격벽(131)의 상면 상에 배치되는 반사 코팅층(132_2)에 의해 리사이클하여 다시 파장 변환 패턴(220)으로 재진입하는 기능으로서의 의의가 있을 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 반사 격벽(130_3)은 격벽(131)의 측면 상에 제2 반사 코팅층(133)을 더 포함하는 점에서 도 7의 일 실시예와 상이하다.
구체적으로, 반사 격벽(130_3)은 격벽(131) 및 격벽(131)의 상면 상에 전면적으로 배치되는 제1 반사 코팅층(132_2), 및 제1 반사 코팅층(132_2)의 상면의 일부 및 측면과 격벽(131)의 측면 상에 전면적으로 배치되는 제2 코팅층(133)을 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우, 제1 반사 코팅층(132_2)은 파장 변환 패턴(220)에 입사하지 못하고 반사 격벽(130_3)의 상면으로 반사된 광을 리사이클하여 다시 파장 변환 패턴(220)으로 재진입시킬 수 있다. 제2 반사 코팅층(133)은 광원(120)에서 방출하여 측면으로 진행하는 광의 일부를 반사시켜 파장 변환 패턴(220) 측으로 진행할 수 있다.
도 7의 실시예와 유사하게, 본 실시예의 반사 격벽(130_3)은 격벽(131)의 일면 상에 제1 반사 코팅층(132_2)을 전면적으로 배치한 후 펀칭 등의 공법을 이용하여 격벽(131)의 측면을 잘라낸 후 격벽(131)의 측면에 제2 반사 코팅층(133)을 배치하는 경우에 형성될 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 반사 격벽(130_4)은 반사 코팅층(132_4)이 광원(120)과 격벽(131)에 의해 노출되는 제1 기판(110)의 상면에도 배치되는 점에서 도 6의 실시예와 상이하다.
격벽(131)의 상면 및/또는 측면 상에는 전면적으로 반사 코팅층(132_4)이 배치될 수 있다. 반사 코팅층(132_4)은 격벽(131)의 측면에서 외측으로 연장되어 광원(120)과 격벽(131)에 의해 노출되는 제1 기판(110)의 상면을 완전히 덮을 수 있다. 이와 같은 구조의 반사 격벽(130_4)은 격벽(131)을 제1 기판(110) 상에 배치한 후 반사 코팅층(132_4)을 도포하는 경우 형성될 수 있다.
본 실시예의 경우, 광원(120)에서 방출된 일부의 광이 파장 변환 패턴(220)으로 진행하지 못하고 반사 격벽(130_4)의 상면과 측면으로 반사되는 경우뿐만 아니라 광원(120)과 격벽(131)에 의해 노출되는 제1 기판(110)의 상면으로 반사되는 경우에도 반사 코팅층(132_4)에 의하여 반사 광의 일부를 리사이클시킴으로써, 다시 파장 변환 패턴(220)으로 재진입시키는 역할을 할 수 있다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 반사 격벽(130_5)은 제2 반사 코팅층(133_5)이 격벽(131)의 측면에서 연장되어 제1 기판(110)의 상면에도 배치되는 점에서 도 8의 실시예와 상이하다.
구체적으로, 격벽(131)의 측면 상에 전면적으로 배치되는 제2 반사 코팅층(133_5)은 외측으로 연장되어 광원(120)과 격벽(131)에 의해 노출되는 제1 기판(110)의 상면을 완전히 덮을 수 있다.
본 실시예의 경우, 도 9의 실시예와 마찬가지로, 제2 반사 코팅층(133_5)은 파장 변환 패턴(220)으로 진행한 광의 일부 중 광원(120)과 격벽(131)에 의해 노출되는 제1 기판(110)의 상면으로 반사된 광의 일부를 리사이클시킴으로써, 다시 파장 변환 패턴(220)으로 재진입하는 시키는 역할을 할 수 있다.
도 6 내지 도 10의 실시예에서는 격벽(131)의 상면 및/또는 측면 상에 반사 코팅층(132,133)이 배치되어 격벽(131)이 저반사 물질 또는 비반사 물질을 포함하는 경우에도 광원(120)에서 방출하는 광이 파장 변환 패턴(220)으로 입사 될 수 있도록 하여 광의 누설을 최소화할 수 있다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다.
도 11을 참조하면, 반사 격벽(130_6)의 측면이 제1 기판(110)의 상면이 위치하는 평면과 90°가 아닌 소정의 각도를 가지고 기울어져 있는 점이 도 5의 실시예와 상이하다.
구체적으로, 제1 기판(110)의 상면 상에 배치되는 반사 격벽(130_6)의 측면은 제1 기판(110)의 상면과 기울어질 수 있다. 따라서 광원(120)을 둘러싸고 있는 인접한 두 반사 격벽(130_6) 사이의 이격된 공간은 높이에 따라 그 수평 방향(Y)의 폭이 달라질 수 있다.
본 실시예에서는, 광원(120)을 둘러싸고 있는 인접한 두 반사 격벽(130_6) 사이의 폭이 제1 기판(110)으로부터 높이가 높아짐에 따라 넓어진다. 이 경우, 반사 격벽(130_6)의 측면으로 진행하는 광의 입사각은 도 5의 실시예와 같이 반사 격벽(130)의 측면과 제1 기판(110)이 수직일 때 반사 격벽(130)의 측면으로 진행하는 광의 입사각보다 커질 수 있다. 따라서 반사 격벽(130_6)에 의해 반사 격벽의 측면에서 반사되어 파장 변환 부재(200) 상으로 진행하는 광의 입사 영역이 넓어질 수 있다.
이 경우에는, 광원(120)에서 방출되는 광이 파장 변환 부재(200)로 입사하는 영역이 넓어짐으로써 광의 누설을 줄이기 위해 파장 변환 패턴(220)의 면적을 넓게 배치해야 할 수 있다. 따라서 파장 변환 패턴(220)의 재료비 절감에는 덜 효율적일 수 있으나, 광이 파장 변환 부재(200)로 입사하는 영역이 넓어짐으로써 광원(120)으로부터 방출된 광이 좁은 영역에만 집광되는 것을 방지하여 전면적으로 균일한 휘도를 내는 데에는 효율적일 수 있다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다.
도 12를 참조하면, 반사 격벽(130_7)이 격벽(131) 및 격벽(131)의 측면 상에 반사 코팅층(133_7)을 포함하고, 반사 코팅층(133_7)이 격벽(131)의 측면 상에 배치되어 높이(제1 기판(100)의 상면으로부터 제3 방향(Z)으로의 거리)에 따라 수평 방향(Y)으로의 폭이 다른 점이 도 5의 실시예와 상이하다.
구체적으로, 반사 격벽(130_7)은 격벽(131) 및 격벽(131)의 측면에 전면적으로 배치되는 반사 코팅층(133_7)을 포함할 수 있다. 격벽(131)의 측면이 위치하는 평면과 제1 기판(110)의 상면이 위치하는 평면은 90(도)를 이룰 수 있다. 반사 코팅층(133_7)은 격벽(131)의 측면의 전부 및 격벽(131)의 상면의 일부를 덮을 수 있다. 반사 코팅층(133_7)은 제1 기판(110)의 상면으로부터의 두께 방향(Z)으로의 높이가 높아짐에 따라 폭이 좁아질 수 있다. 따라서 반사 코팅층(133_7)의 측면이 위치하는 평면은 제1 기판(110)의 상면이 위치하는 평면과 소정의 각도를 가지고 기울어져 있을 수 있다.
본 실시예는, 격벽(131)의 측면에 배치되는 반사 코팅층(133_7)에 의하여 광원(120)에서 방출되는 광이 파장 변환 부재(200)로 입사하는 영역이 넓어짐으로써 도 11의 실시예와 마찬가지로 파장 변환 패턴(220)의 재료비 절감에는 덜 효율적일 수 있으나, 광원(120)으로부터 입사한 광이 일부 영역에 집광 되는 것을 방지할 수 있다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도들이다.
도 13의 실시예는 광원 부재(110)가 보호 레진(140)을 더 포함하는 점에서 도 5의 실시예와 상이하다.
도 13를 참조하면, 광원 부재(110)는 광원(120)과 그에 인접한 반사 격벽(130)이 이루는 이격 공간에 보호 레진(140)을 더 포함할 수 있다. 보호 레진(140)은 광원(120)과 그에 인접한 반사 격벽(130)이 이루는 이격 공간을 충진할 수 있다. 보호 레진(140)은 광원(120)의 상면과 측면을 모두 덮도록 배치될 수 있다. 보호 레진(140)은 광 투과성이 있는 물질을 포함할 수 있다. 보호 레진(140)은 에폭시계 레진이나, 실리콘계 레진 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 보호 레진(140)은 광을 투과하면서 광원에 손상을 주지 않는 재료이면 특별히 제한되지 않는다.
보호 레진(140)은 광원(120)의 상면과 측면을 모두 덮어 광원(120)을 보호할 수 있다. 또한, 광원(120)에서 방출되는 광의 열을 일부 차단하여 파장 변환 패턴(220)의 변형을 방지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 보호 레진(140)은 광원(120)과 광원(120)에서 방출하는 광을 확산시키는 역할을 할 수 있다. 이 경우 후술할 도 22의 실시예와 같이 파장 변환층(220_9)이 제2 기판(210)에 전면적으로 배치되는 파장 변환 부재(200_9)에 광을 방출할 때, 광이 집광 되는 것을 방지하는 데에 있어서 의의가 있을 수 있다.
이하, 파장 변환 부재(200)의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 이미 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략화하고, 차이점을 위주로 설명하기로 한다. 이하의 몇몇의 도면에서는 반사 격벽(130)의 측면이 제1 기판(110)의 상면과 수직을 이루는 반사 격벽(130)을 도시하지만, 광원 부재(100)의 반사 격벽(130)은 상술한 다양한 실시예의 구조가 적용될 수 있다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 파장 변환 부재(200_1)의 제2 기판(210)의 하면은 캡핑층(230_1)에 의해 완전히 덮히지 않고 일부 노출될 수 있는 점에서 도 5의 실시예와 상이하다.
구체적으로, 캡핑층(230_1)은 파장 변환 패턴(220)의 측면과 하면을 완전히 덮을 수 있다. 캡핑층(230_1)은 파장 변환 패턴(220)의 양 측면에서 외측으로 연장하여 파장 변환 패턴(220)에 의해 노출되는 제2 기판(210)의 하면의 일부를 덮을 수 있으나, 제2 기판(210)의 하면의 적어도 일부는 노출될 수 있다. 서로 이격된 복수의 파장 변환 패턴(220)에는 각 파장 변환 패턴(220)에 대응되는 복수의 캡핑층(230_1)이 덮여질 수 있다.
파장 변환 패턴(220)의 상면은 제2 기판(210)이 밀봉하고 파장 변환 패턴(220)의 하면 및 양 측면은 캡핑층(230_1)이 밀봉함으로써, 파장 변환 패턴(220)의 열화를 방지하고 수분/산소의 침투를 막을 수 있다. 본 실시예의 파장 변환 부재(200_1)는 제2 기판(210)의 일부 영역에는 캡핑층(230_1)이 배치되지 않음에도 불구하고 파장 변환 패턴(220)의 손상을 효율적으로 방지함으로써 캡핑층(230_1)의 재료비를 감소시킬 수 있다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다.
도 15를 참조하면, 파장 변환 부재(200_2)가 제2 기판(210)의 하면 상에 배리어층(240)을 더 포함하는 점이 도 5의 실시예와 상이하다.
배리어층(240)은 수분/산소의 침투를 막는 역할을 한다. 배리어층(240)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배리어층(240)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물 등이나 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 배리어층(240)은 캡핑층(230)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 배리어층(240)은 제2 기판(210)의 하면 상에 접촉하여 전면적으로 배치되어 제2 기판(210)의 하면을 완전히 덮을 수 있다. 배리어층(240)의 하면 상에는 파장 변환 패턴(220)이 배치될 수 있다. 캡핑층(230)은 파장 변환 패턴(220)의 하면과 측면을 완전히 덮을 수 있다. 나아가, 캡핑층(230)은 파장 변환 패턴(220)이 노출하는 배리어층(240)의 하면을 덮을 수 있다.
본 실시예에서는, 캡핑층(230)이 파장 변환 패턴(220)이 노출하는 배리어층(240)의 전면에 배치되어 서로 이격된 복수의 파장 변환 패턴(220)을 하나의 일체화된 캡핑층(230)이 덮을 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 캡핑층(230)은 도 14의 실시예의 캡핑층(230_1)이 제2 기판(210)의 일부를 노출한 점과 유사하게 배리어층(240)의 일부를 노출할 수도 있다.
본 실시예의 경우, 제2 기판(210)이 유기 물질로 이루어진 경우에도, 파장 변환 패턴(220)의 상면 상에 배리어층(240)이 배치되고 캡핑층(230)이 파장 변환 패턴(220)의 하면과 측면에 완전히 덮을 수 있으므로 밀봉 구조를 유지함으로써 수분/산소로부터 파장 변환 패턴(220)의 손상을 방지할 수 있다.
도 16 내지 도 18은 또 다른 실시예들에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도들이다. 도 16 내지 도 18의 실시예들은 파장 변환 부재(200)가 차광 부재(BM)를 더 포함할 수 있음을 예시한다.
도 16 내지 도 18을 참조하면, 차광 부재(BM)는 제2 기판(210)의 하면 상에 배치될 수 있다. 차광 부재(BM)는 반사 격벽(130)의 일부와 두께 방향으로 중첩되도록 반사 격벽(130)의 상부에 배치될 수 있다.
차광 부재(BM)는 광원(120)에서 방출되어 파장 변환 패턴(220)과 반사 격벽(130) 사이의 이격 공간으로 진행하는 광이 다른 광원(미도시)에 대응하여 배치되는 파장 변환 패턴(미도시)으로 입사되지 않도록 광을 흡수하여 광의 투과를 차단할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 차광 부재(BM)는 상면, 하면 및 측면을 포함할 수 있다. 차광 부재(BM)의 상면은 제2 기판(210) 상에 놓인다. 차광 부재(BM)의 하면은 차광 부재(BM)의 상면과 대향할 수 있다. 차광 부재(BM)의 상면과 하면은 각각 하나의 평면 상에 위치하여 상면이 위치하는 평면과 하면이 위치하는 평면은 대체로 평행하여 전체적으로 균일한 두께를 가질 수 있다. 차광 부재(BM)의 측면이 위치하는 평면은 차광 부재(BM)의 상면이 위치하는 평면과 소정의 각도로 기울어질 수 있다.
차광 부재(BM)는 유기물 또는 크롬을 포함하는 금속 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 차광 부재는 카본 블랙(carbon black) 또는 유기 블랙 매트릭스일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 16을 참조하면, 파장 변환 패턴(220)에 의해 노출되는 제2 기판(210)의 하면 상에 차광 부재(BM)가 파장 변환 패턴(220)에 이격되어 배치되는 점이 도 5의 실시예와 상이하다.
구체적으로 본 실시예에서, 파장 변환 부재(200_3)는 제2 기판(210), 제2 기판(210)의 일면에 배치되는 파장 변환 패턴(220), 제2 기판(210)의 일면에 배치되는 차광 부재(BM), 및 캡핑층(230)을 포함할 수 있다.
파장 변환 패턴(220)은 제2 기판(210) 상에 차광 부재(BM)와 이격되어 배치될 수 있다. 파장 변환 패턴(220)의 상면은 이격 배치된 차광 부재(BM)에 의해 노출된 제2 기판(210)의 일면의 전부 또는 일부 상에 배치될 수 있다. 따라서 파장 변환 패턴(220)과 차광 부재(BM)에 의해 제2 기판(210)의 일면의 일부는 노출될 수 있다.
캡핑층(230)은 차광부재(BM)의 하면 및 측면, 파장 변환 패턴(220)의 하면 및 측면, 및 차광 부재(BM)와 파장 변환 패턴(220)에 의해 노출되는 제2 기판(210)의 일면 상에 배치될 수 있다.
도 17을 참조하면, 차광 부재(BM)의 측면의 일부와 파장 변환 패턴(220_4)의 일부가 중첩되는 점이 도 16의 실시예와 상이하다.
구체적으로, 파장 변환 패턴(220_4)은 이격 배치되는 차광 부재(BM)에 의해 노출된 제2 기판(210)의 일면 상을 완전히 덮도록 전면적으로 배치될 수 있다. 파장 변환 패턴(220_4)의 상면에서 연장되는 측면은 차광 부재(BM)의 측면의 일부와 직접 접하며 배치될 수 있다.
캡핑층(230)은 차광 부재(BM)의 하면 및 파장 변환 패턴(220_4)에 의해 노출된 차광 부재(BM)의 측면의 일부 상에 배치되며 연장되어 파장 변환 패턴(220_4)의 측면과 하면을 완전히 덮을 수 있다.
도 18을 참조하면, 파장 변환 패턴(220_5)이 차광 부재(BM)의 측면의 전부와 하면의 일부와 중첩되는 점 및 배리어층(240)을 더 포함되는 점이 도 16 및 도 17의 실시예들과 상이하다.
구체적으로, 배리어층(240)은 차광 부재(BM)의 하면과 측면 상에 배치될 수 있다. 배리어층(240)은 차광 부재(BM)의 측면에서 외측으로 연장되어 제2 기판(210)의 노출되는 하면까지 완전히 덮을 수 있다.
인접한 차광 부재(BM)의 이격 공간에서 배리어층(240)의 일면에는 파장 변환 패턴(220_5)이 배치될 수 있다. 파장 변환 패턴(220_5)은 차광 부재(BM)의 측면의 전부와 중첩하고 차광 부재(BM) 하면의 테두리 부위까지 중첩되어 배치될 수 있다.
캡핑층(240)은 파장 변환 패턴(220_5)의 하면 및 측면 상에 배치되어 파장 변환 패턴(220_5)을 완전히 덮을 수 있으며, 외측으로 연장되어 배리어층(240)의 일면 상에 배치될 수 있다.
도 17 및 도 18은 파장 변환 패턴(220_4, 220_5)과 차광 부재(BM)가 일부 중첩되는 점이 도 16의 실시예와 상이하다. 도 17 및 도 18의 실시예는, 제2 기판(210)의 일면 상에 차광 부재(BM)를 배치한 후, 인접한 차광 부재(BM)의 이격 공간에 파장 변환 패턴(220_4, 220_5)을 배치하는 경우에 형성될 수 있다. 이 경우에는, 광원(120)에서 방출하여 파장 변환 패턴(220_4, 220_5)에 입사한 광이 파장 변환 패턴(220_4, 220_5)의 상면 또는 측면을 통하여 출사할 때, 인접한 파장 변환 패턴(미도시)으로 진행하는 것을 막을 수 있다.
도 19 내지 도 21은 또 다른 실시예들에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다. 도 19 내지 도 21의 실시예들은 파장 변환 패턴(220)이 제2 기판(210)의 상면에 배치될 수 있음을 예시한다.
도 19를 참조하면, 파장 변환 부재(200_6)의 파장 변환 패턴(220), 차광 부재(BM) 및 캡핑층(230)이 제2 기판(210)의 상면 상에 배치되는 점이 도 16의 실시예와 상이하다.
구체적으로, 파장 변환 패턴(220)의 하면과 차광 부재(BM)의 하면은 제2 기판(210)의 상면에 배치될 수 있다. 파장 변환 패턴(220)의 하면의 폭(W2)이 파장 변환 패턴(220)의 상면의 폭(W3)보다 클 수 있는 점이 도 16의 실시예와 상이하다. 이와 같은 구조는 제2 기판(210)의 일면에 파장 변환 패턴(220)과 차광 부재(BM)를 배치한 후 파장 변환 패턴(220)과 차광 부재(BM)가 배치되지 않은 제2 기판(210)의 타면을 광원 부재(100)와 대향하도록 배치한 경우에 형성될 수 있다.
제2 기판(210)은 상술한 바와 같이 광 투과성을 가지며 열 전도율이 낮은 유리 기판일 수 있다. 유리 기판은 열에 의해 잘 변형되지 않으며, 열 전도율이 낮은 특성을 갖는다. 제2 기판(210)으로 유리 기판으로 적용하는 경우 본 실시예와 같은 구조에서, 제2 기판(210)이 광원(120)에서 광이 방출될 때 발생되는 열을 파장 변환 패턴(220)의 하부에서 1차적으로 일부 차단할 수 있다. 따라서 제2 기판(210)은 파장 변환 패턴(220)이 열에 의해 손상되는 것을 방지하는 하는 역할도 할 수 있다.
도 20과 도 21은 도 19의 실시예와는 상이하게 차광 부재(BM)와 파장 변환 패턴(220_4, 220_5)이 서로 중첩되어 배치될 수 있음을 예시한다.
일 실시예에서, 파장 변환 패턴(220_4)은 도 20에 도시된 바와 같이 차광 부재(BM)의 측면의 일부와 중첩되어 배치될 수 있다. 즉, 파장 변환 패턴(220_4)은 인접하여 배치되는 차광 부재(BM)의 이격된 공간에 배치되어 제2 기판(210)의 노출된 상면을 완전히 덮고 차광 부재(BM)의 측면의 일부와 중첩될 수 있다. 따라서, 차광 부재(BM)의 측면의 일부는 노출될 수 있다.
다른 실시예에서, 파장 변환 패턴(220_5)은 도 21에 도시된 바와 같이 차광 부재(BM)의 측면과 완전히 중첩되어 배치될 수 있다. 나아가 파장 변환 패턴(220_5)은 차광 부재(BM)의 측면에서 외측으로 연장하여 차광 부재(BM)의 상면의 일부와 중첩하여 배치될 있다. 즉, 파장 변환 패턴(220_5)은 인접하여 배치되는 차광 부재(BM)의 이격된 공간에 배치되어 제2 기판(210)의 노출된 상면을 완전히 덮고 차광 부재(BM)의 측면의 전부 및 상면의 일부를 덮을 수 있다.
도 22는 다른 실시예에 따른 광원과 파장 변환 패턴의 상대적인 위치 관계를 나타낸 배치도이다. 도 23은 도 22의 XXIII-XXIII' 선을 따라 자른 광원 부재와 파장 변환 부재의 개략적인 단면도이다.
도 22 및 도 23를 참조하면, 본 실시예에 따른 파장 변환층(220_9)이 제1 기판(110)에 배치되는 복수의 광원(120)을 모두 포함하도록 제2 기판(210)에 전면적으로 배치되는 점에서 도 3의 실시예와 상이하다.
구체적으로, 파장 변환 부재(200_9)는 하나의 일체화 된 파장 변환층(220_9)을 포함할 수 있다. 파장 변환층(220_9)은 파장 변환 부재(200_9)의 하부에 배치되는 복수의 광원(120)을 모두 포함할 수 있도록 제2 기판(210) 상에 전면적으로 배치될 수 있다. 따라서 파장 변환층(220_9)은 광원 부재(100)에 배치되는 복수의 광원(120) 전부와 중첩 배치될 수 있다.
도 23에서 도시한 바와 같이, 파장 변환층(220_9)은 제1 기판(110)의 상면 상의 테두리에 배치되어 있는 반사 격벽(130a)을 제외한 모든 반사 격벽(130b)과 중첩되어 배치될 수 있다. 파장 변환층(220_9)의 측면은 제1 기판(110)의 상면의 테두리에 배치되어 있는 반사 격벽(130a)의 일부와 두께 방향으로 중첩될 수 있다.
본 실시예에서, 제2 기판(210)은 유리 기판이 적용된다.
본 실시예의 경우, 파장 변환층(220_9)이 광원(120)별로 패턴화되지 않고 일체로 형성됨에 따라, 패턴화에 따른 재료비의 절감을 이루기는 어렵지만, 패턴화 공정을 생략할 수 있어 공정 효율상 유리한 면이 있다. 뿐만 아니라, 제2 기판(210)으로 유리 기판을 적용함으로써, 파장 변환 부재(200_9)를 광원(120)의 상부에 근접 배치하더라도 제2 기판(210)이 휘어지거나 주름이 발생하는 등의 현상을 방지할 수 있다. 나아가, 파장 변환 부재(200_9)의 상부에 배치되는 광학 플레이트(310)가 확산 플레이트로 배치되는 경우에, 열에 취약한 확산 플레이트의 열에 의한 손상을 방지하는 역할도 할 수 있다.
도 24는 또 다른 실시예에 따른 광원과 파장 변환 패턴의 상대적인 위치 관계를 나타낸 배치도이다. 도 25는 도 24에서 하나의 광원이 배치된 부분을 XXV-XXV' 선을 따라 자른 광원 부재와 파장 변환 부재의 개략적인 단면도이다.
도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 파장 변환 패턴(220_10)은 각 열에 직선 형상으로 연장되어 배치되는 복수의 광원(120)을 모두 포함할 수 있는 바 형상인 점이 도 3의 실시예와 상이하다.
구체적으로, 파장 변환 부재(200_10)는 행 방향(X)으로는 이격되나 열 방향(Y)으로는 일체화 된 복수의 바 형상의 파장 변환 패턴(220_10)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 개별 파장 변환 패턴(220_10)은 행 방향(X)으로는 하나의 광원을 포함하나 열 방향(Y)으로는 열 방향(Y)으로 배치되는 복수의 광원을 전부를 포함할 수 있다.
도 25을 참조하면, 본 실시예에 따른 파장 변환 패턴은 광원을 둘러싸고 있는 인접한 두 반사 격벽의 상부 중 하나의 반사 격벽의 상부에서만 파장 변환 패턴의 측면이 중첩되는 점에서 도 5의 실시예와 상이하다.
구체적으로, 파장 변환 패턴(220_10)은 상면과 하면 및 일 측에만 측면을 포함할 수 있다. 파장 변환 패턴(220_10)의 측면은 양 끝단에 배치되는 반사 격벽(130a)의 상부에서 중첩될 수 있다. 따라서 측면을 포함하지 않는 방향에 배치되는 파장 변환 패턴(220_10)은 하부에 배치되는 반사 격벽(130b) 전부와 중첩되어 배치될 수 있다.
도 26 및 도 27은 다른 실시예의 광원 부재의 광원과 파장 변환 부재의 파장 변환 패턴의 상대적인 위치 관계를 나타낸 배치도들이다.
도 26을 참조하면, 파장 변환 패턴(220A)은 서로 다른 패턴이 복합적으로 배치된 구조일 수 있다.
구체적으로, 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 광원(120) 중 제1 열에서 제2 방향(Y)을 따라 서로 이격되어 배치되는 복수의 광원(120)의 상부에는 제1 열에 배치되어 있는 복수의 광원(120)을 모두 포함하는 바 형상의 파장 변환 패턴(220_1)이 중첩되어 배치될 수 있다. 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 광원(120) 중 제2 열에서 제2 방향(Y)을 따라 서로 이격되어 배치되는 복수의 광원(120)의 상부에는 제2 열에 배치되어 있는 복수의 광원(120)에 각 파장 변환 패턴(220)이 각각 일대일 대응되도록 중첩되어 배치될 수 있다. 즉, 도 26의 실시예의 파장 변환 패턴(220A)은 도 3의 실시예의 파장 변환 패턴(220)과 도 24의 실시예의 파장 변환 패턴(220_10)이 복합된 구조일 수 있다.
도 27을 참조하면, 파장 변환 패턴(220_11)은 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)으로 각각 복수 개의 광원(120)을 포함하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 광원(120)이 상부에는 제1 방향(X)으로 적어도 두 개의 광원(120) 및 제2 방향(Y)으로 적어도 세 개의 광원(120)을 모두 포함하는 사각형 형상의 파장 변환 패턴(220_11)이 중첩되어 배치될 수 있다
도 26 및 도 27에 도시된 광원(120)의 배치에 따른 파장 변환 패턴(220A, 220_11) 상대적인 위치 관계는 일 예시이며, 이에 한정되지 않고 광원(120)의 배치 및 파장 변환 패턴(220)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
도 28은 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 부분 단면도이다. 도 28의 실시예는 광원 부재(100)가 회로소자층(110A)을 더 포함할 수 있음을 예시한다.
구체적으로 설명하면, 회로소자층(110A)은 트랜지스터(110a) 및 복수의 절연층(110b, 110c)을 포함할 수 있다. 트랜지스터(110a)는 소스 전극(111), 드레인 전극(112), 게이트 전극(113) 및 활성층(114)을 포함할 수 있다. 절연층(110b, 110c)은 제1 절연층(110b) 및 제2 절연층(110c)을 포함한다.
트랜지스터(110a)의 활성층(114)은 제1 기판(110)의 상면 상에 배치된다. 다만, 도면에는 도시되지 않았으나, 회로소자층(110A)은 트랜지스터(110a)의 활성층(114)과 제1 기판(110) 사이에 배치되는 버퍼층을 더 포함할 수 있다. 이에 따라 활성층(114)은 버퍼층 상에 배치될 수도 있다. 활성층(114)은 산화물 반도체, 실리콘 등을 포함하는 반도체층일 수 있다. 다만 이에 제한되지 않는다
도면에는 도시되지 않았으나, 활성층(114)은 도체화 영역 및 채널 영역을 포함할 수 있다. 후술하는 게이트 전극(113)과 활성층(114)이 중첩하는 영역은 채널 영역이고, 이를 기준으로 그 이외의 영역은 부분적으로 불순물이 도핑된 도체화 영역일 수 있다. 상기 도체화 영역에는 소스 전극(111)과 드레인 전극(112)이 접촉할 수 있다.
활성층(114)은 제1 절연층(110b) 상에 배치된다. 제1 절연층(110b) 상에는 소스 전극(111)과 드레인 전극(112) 및 게이트 전극(113)이 배치된다. 활성층(114)은 제1 절연층(110b)을 사이에 두고 게이트 전극(113)과 중첩되어 상술한 채널 영역을 형성할 수 있다. 제1 절연층(110b)은 제1 기판(110)의 상면 상에 전면적으로 배치될 수 있다.
제1 절연층(110b)에는 제1 절연층(110b)을 관통하여 활성층(114)의 일부 영역을 노출시키는 컨택홀이 형성될 수 있다. 제1 절연층(110b) 상에 배치된 소스 전극(111)과 드레인 전극(112)은 상기 컨택홀을 통해 활성층(114)의 도체화 영역이 접촉할 수 있다. 소스 전극(111)과 드레인 전극(112)은 광원(120)이 배치된 영역까지 일 방향으로 연장될 수 있다. 소스 전극(111)과 드레인 전극(112)은 후술하는 광원의 도전볼(121, 122)과 접촉하여 광원(120)에 전기 신호를 전달할 수 있다. 소스 전극(111)과 드레인 전극(112)이 광원(120)의 도전볼(121, 122)과 접촉하는 평면상의 면적이 확장된 형성을 가질 수 있다. 즉, 트랜지스터(110A)의 활성층(114)과 연결되어 연장된 영역은 비교적 좁은 폭을 가진 선형의 형상을 갖되, 도전볼(121, 122)과 접촉하는 영역은 폭 또는 면적이 확장되어 원형, 사각형 등의 형상을 가질 수도 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
또한, 소스 전극(111)과 드레인 전극(112)은 상기 일 방향으로 연장되되, 다른 트랜지스터의(110a) 소스 전극 및 드레인 전극(112')과 이격되도록 종지할 수 있다. 상기 소스 전극(111) 및 드레인 전극(112')이 이격되어 종지한 영역에는 광원(120)이 배치되고, 광원(120)에서 방출되는 광은 상기 이격된 공간으로 진행할 수 있다.
제2 절연층(110c)은 게이트 전극(113), 소스 전극(111) 및 드레인 전극(112)의 하면 상에 배치된다. 제2 절연층(110c)은 제1 절연층(110b)과 같이 제1 기판(110) 상에 전면적으로 배치되되, 소스 전극(111) 및 드레인 전극(112)과 제1 절연층(110b)의 일부 영역이 노출되도록 배치될 수 있다. 제2 절연층(110c)은 소스 전극(111)과 드레인 전극(112)을 덮어서 이들을 절연시키되, 광원(120)과 전기적으로 연결되는 영역은 노출시킬 수 있다.
광원(120)은 회로소자층(110A) 상에 배치되고, 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극(112)과 연결될 수 있다. 하나의 광원(120)은 서로 다른 트랜지스터(110a)와 연결되고, 각 트랜지스터(110a)의 소스 전극(111)과 드레인 전극(112)에 연결될 수 있다. 즉, 하나의 트랜지스터(110a)는 서로 다른 두 개의 광원(120)과 연결될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 제1 기판(110)에 배치된 광원(120)의 수에 따라 하나의 트랜지스터(110a)에 연결된 광원(120)의 수는 달라질 수 있다.
광원(120)은 회로소자층(110A) 상에 배치되어 트랜지스터(110a)의 소스 전극(111) 및 드레인 전극(112)과 연결된다. 광원(120)은 트랜지스터로(110a)부터 전기 신호가 인가되면 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다.
도 28에 도시된 바와 같이, 광원(120)은 베이스 기판(123), 제1 도전형 반도체(127), 제2 도전형 반도체(128), 활성물질층(129), 복수의 전극층(124, 125) 및 도전볼(121, 122)을 포함한다. 트랜지스터(110a)로부터 전달되는 전기 신호는 제1 도전형 반도체(127)와 제2 도전형 반도체(128)를 통해 활성물질층(129)으로 전달되고, 활성물질층(129)은 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다.
구체적으로, 베이스 기판(123)은 광원(120)의 반도체 결정의 상부에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 베이스 기판(123)은 사파이어 기판(Al2O3) 및 유리와 같은 투명성 기판을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, GaN, SiC, ZnO, Si, GaP 및 GaAs 등과 같은 도전성 기판으로 이루어질 수도 있다.
제1 도전형 반도체(127)는 베이스 기판(123)의 하면에 배치된다. 제1 도전형 반도체(127)는 n형 반도체층일 수 있다. 일 예로, 광원(120)이 블루 파장대의 광을 방출하는 경우, 제1 도전형 반도체(127)는 InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료일 수 있다. 예를 들어, n형으로 도핑된 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 제1 도전형 반도체(127)는 제1 도전성 도펀트가 도핑될 수 있으며, 일 예로 제1 도전성 도펀트는 Si, Ge, Sn 등일 수 있다.
제1 도전형 반도체(127)의 하면의 적어도 일부 영역이 내측으로 함몰된 형태를 가질 수 있다. 상기 일 면이 함몰되어 형성되는 하면에는 보조층(126)이 배치될 수 있다. 보조층(126)의 하면 상에는 후술하는 제1 전극층(124)이 배치되며, 보조층(126)은 제2 도전형 반도체(128)의 하면 상에 배치되는 제2 전극층(125)과 제1 전극층(124)의 단차를 보상하는 기능을 할 수 있다. 보조층(126)은 도전성 물질 또는 반도체 물질을 포함하여 제1 전극층(124)으로 인가되는 전기 신호를 제1 도전형 반도체(127)로 전달할 수 있다.
제2 도전형 반도체(128)는 p형 반도체층일 수 있다. 일 예로, 광원(120)이 블루 파장의 광을 방출하는 경우, 제2 도전형 반도체는 InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료일 수 있다. 예를 들어, p형으로 도핑된 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 제2 도전형 반도체(128)는 제2 도전성 도펀트가 도핑될 수 있으며, 일 예로 제2 도전성 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Se, Ba 등일 수 있다.
활성물질층(129)은 제1 도전형 반도체(127)와 제2 도전형 반도체(128) 사이에 배치된다. 활성물질층(129)은 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함할 수 있다. 활성물질층(129)이 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함할 경우, 양자층(quantum layer)과 우물층(well layer)가 서로 교번적으로 복수개 적층된 구조일 수도 있다. 활성물질층(129)은 제1 도전형 반도체(127) 및 제2 도전형 반도체(128)를 통해 인가되는 전기 신호에 따라 전자-정공 쌍의 결합에 의해 광을 발광할 수 있다. 일 예로, 활성물질층(129)이 블루 파장의 광을 방출하는 경우, AlGaN, AlInGaN 등의 물질을 포함할 수 있으며, 특히, 활성물질층(129)이 다중 양자 우물 구조로, 양자층과 우물층에 교번적으로 적층된 구조인 경우, 양자층은 AlGaN 또는 AlInGaN, 우물층은 GaN 또는 AlGaN 등과 같은 물질을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 활성물질층(129)은 발광하는 광의 파장대에 따라 다른 3족 내지 5족 반도체 물질들을 포함할 수도 있다.
복수의 전극층(124, 125)은 각각 보조층(126) 및 제2 도전형 반도체(128)의 하면 상에 배치된다. 제1 전극층(124)은 보조층(126)의 하면 상에 배치되고, 제2 전극층(125)은 제2 도전형 반도체(128)의 하면 상에 배치된다. 또한, 도전볼(121,122), 예컨대 제1 도전볼(121) 및 제2 도전볼(122)은 각각 제1 전극층(124) 및 제2 전극층(125)의 하면 상에 배치된다. 전극층(124, 125) 및 도전볼(121, 122)은 도전성 재료를 포함하여 트랜지스터(110a)로부터 전달되는 전기 신호를 제1 도전형 반도체(127) 및 제2 도전형 반도체(128)로 전달할 수 있다. 광원(120)은 도전볼(121, 122)을 통해 트랜지스터(110a)의 소스 전극(111) 및 드레인 전극(112)과 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 광원(120)의 구조는 이에 제한되지 않으며 경우에 따라서 다른 구조를 가질 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 백라이트 유닛
50: 표시 패널
70: 하우징
100: 광원 부재
110: 제1 기판
120; 광원
130: 반사 격벽
140: 보호 레진
200: 파장 변환 부재
210: 제2 기판
220: 파장 변환 패턴
230: 캡핑층

Claims (20)

  1. 제1 기판, 및 상기 제1 기판의 일면 상에 배치된 복수의 광원을 포함하는 광원 부재; 및
    상기 광원 부재의 상부에 상기 광원 부재와 중첩 배치되고, 제2 기판, 및 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 복수의 파장 변환 패턴을 포함하는 파장 변환 부재를 포함하되,
    상기 복수의 파장 변환 패턴은 서로 이격되어 배치되고,
    상기 각 파장 변환 패턴은 적어도 하나의 광원을 커버하는 백라이트 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광원 부재는 반사 격벽을 더 포함하되,
    상기 복수의 광원은 서로 이격되어 배치되고,
    상기 반사 격벽은 상기 각 광원이 노출하는 상기 제1 기판의 일면 상에 배치되는 백라이트 유닛.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 반사 격벽은 두께 방향으로 비중첩하는 백라이트 유닛.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 광원과 그에 인접한 상기 반사 격벽의 측면은 이격되어 있는 백라이트 유닛.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 파장 변환 패턴은 상기 반사 격벽과 적어도 부분적으로 중첩하는 백라이트 유닛.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 반사 격벽은 격벽 및 상기 격벽 상에 배치된 반사 코팅층을 포함하는 백라이트 유닛.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 반사 코팅층은 상기 격벽의 상면에 배치된 제1 반사 코팅층을 포함하는 백라이트 유닛.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 반사 코팅층은 상기 격벽의 측면에 배치된 제2 반사 코팅층을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 광원 부재는 상기 각 광원의 상면과 측면을 덮는 보호 레진을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 광원과 그에 인접한 상기 반사 격벽의 측면은 이격되어 있고,
    상기 보호 레진은 상기 광원과 그에 인접한 상기 반사 격벽의 측면 사이의 이격 공간을 충진하는 백라이트 유닛.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 파장 변환 부재는 상기 복수의 파장 변환 패턴을 덮는 캡핑층을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 기판은 유리를 포함하는 백라이트 유닛.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판의 일면과 상기 제2 기판의 일면은 서로 대향하는 백라이트 유닛.
  14. 제1 기판, 및 상기 제1 기판의 일면 상에 배치된 복수의 광원을 포함하는 광원 부재; 및
    상기 광원 부재와 중첩 배치되고, 유리를 포함하는 제2 기판, 및 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 파장 변환층을 포함하는 파장 변환 부재를 포함하는 백라이트 유닛.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 파장 변환 부재는 상기 파장 변환층을 덮는 캡핑층을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 복수의 광원은 서로 이격되어 배치되는 백라이트 유닛.
  17. 제1 기판, 및 상기 제1 기판의 일면 상에 배치된 복수의 광원을 포함하는 광원 부재, 및
    상기 광원 부재와 중첩 배치되고, 제2 기판, 및 상기 제2 기판의 일면 상에 배치된 복수의 파장 변환 패턴을 포함하는 파장 변환 부재를 포함하는 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛 상부에 배치된 표시 패널을 포함하되,
    상기 복수의 파장 변환 패턴은 서로 이격되어 배치되고,
    상기 각 파장 변환 패턴은 적어도 하나의 광원을 커버하는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 광원 부재는 반사 격벽을 더 포함하되,
    상기 복수의 광원은 서로 이격되어 배치되고,
    상기 반사 격벽은 상기 각 광원이 노출하는 상기 제1 기판의 일면 상에 배치되고,
    상기 파장 변환 부재는 상기 복수의 파장 변환 패턴을 덮는 캡핑층을 더 포함하며,
    상기 제2 기판은 유리를 포함하는 표시 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 파장 변환 부재 상부에 배치된 확산 플레이트, 및
    상기 확산 플레이트 상부에 배치된 적어도 하나의 광학 시트를 더 포함하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 시트는 상측 방향으로 순차 적층된 프리즘 시트 및 반사 편광 시트를 포함하는 표시 장치.
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