KR20210157093A - 마이크로 발광소자를 포함한 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

마이크로 발광소자를 포함한 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20210157093A
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liquid crystal
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황경욱
황준식
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삼성전자주식회사
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Abstract

백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정 디스플레이 장치가 개시된다.
개시된 백라이트 유닛은, 복수 개의 화소를 포함하는 액정 디스플레이 장치에 광을 조명하는 것으로, 기판 및 상기 기판에 복수 개의 마이크로 발광소자가 배열된 광원 어레이를 포함한다.

Description

마이크로 발광소자를 포함한 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치{Backlight unit having micro emitting device and liquid crystal display}
예시적인 실시 예는 마이크로 발광소자를 포함한 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치는 소형화, 저전력화가 필수적인 모바일 장치뿐 아니라 무게와 두께를 줄여야 하는 대형 디지털 TV에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다. 그 중에서도 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display)는 소형 기기부터 대형 기기에까지 적용 가능하여 널리 사용된다.
액정 디스플레이 장치는 액정 패널이 자체적으로 발광하지 못하기 때문에 액정 패널 후면에 백라이트 유닛(Backlight Unit, BLU)이 구비된다. 백라이트 유닛에서 발생한 빛이 액정 층과 컬러 필터 등을 통해 영상을 표시한다. 따라서, 백라이트 유닛은 액정 디스플레이 장치의 성능에 상당한 영향을 미친다. 예를 들어, 디스플레이 장치의 색재현성, 최대 밝기, 명암비, 백색 균일성, 색온도 등의 화면 품질뿐 아니라 무게, 디자인, 수명, 소비 전력 등이 백라이트 유닛에 의해 영향을 받을 수 있다.
이러한 백라이트 유닛에 LED가 채용되고 있다. LED 백라이트 유닛은 제조 비용을 줄일 수 있고 디스플레이 대형화에 유리하며 두께와 무게도 줄일 수 있으며, 또한 소비 전력 및 환경문제도 줄일 수 있다.
예시적인 실시 예는 마이크로 발광소자를 포함한 백라이트 유닛을 공급한다.
예시적인 실시 예는 마이크로 발광소자를 포함한 백라이트 유닛을 포함한 액정 디스플레이 장치를 공급한다.
예시적인 실시 예에는 복수 개의 화소를 포함하는 액정 디스플레이 장치에 광을 조명하는 백라이트 유닛에 있어서, 구동 회로를 가지는 기판; 및 상기 기판에 복수 개의 마이크로 발광소자가 배열된 광원 어레이;를 포함하고, 상기 복수 개의 마이크로 발광소자의 개수가 상기 복수 개의 화소의 개수와 같거나 많게 구성될 수 있다.
상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 0보다 크고 100㎛ 이하의 크기를 가질 수 있다.
상기 구동 회로가 로컬 디밍을 하도록 구성될 수 있다.
상기 복수 개의 마이크로 발광소자를 각각 온-오프 구동하도록 구성될 수 있다.
상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 복수 개의 그룹으로 분할되고, 상기 복수 개의 그룹 별로 마이크로 발광소자가 온-오프 구동될 수 있다.
상기 기판이 복수 개의 구역으로 분할되고, 상기 복수 개의 구역이 화소와 1:1 대응되거나 화소보다 작은 면적을 가지며, 상기 복수 개의 구역이 각각 적어도 하나 이상의 마이크로 발광소자를 포함할 수 있다.
상기 화소가 복수 개의 서브 화소를 포함하고, 상기 서브 화소에 대응되는 구역에 적어도 하나의 마이크로 발광소자가 구비될 수 있다.
상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 청색 광을 발광할 수 있다.
상기 광원 어레이에, 상기 복수 개의 마이크로 발광소자로부터 발광된 광의 칼라를 변환하여 백색광을 만드는 적어도 하나의 칼라 변환층이 더 구비될 수 있다.
상기 칼라 변환층이 시트형 칼라 변환층 또는 격벽에 의해 분할된 패턴형 칼라 변환층을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 복수 개의 그룹으로 분할되고, 상기 복수 개의 그룹 단위로 로컬 디밍이 제어될 수 있다.
예시적인 실시 예는, 복수 개의 화소를 포함하는 액정 디스플레이 장치에 있어서, 구동 회로를 가지는 기판 및 상기 기판에 복수 개의 마이크로 발광소자가 배열된 광원 어레이를 포함하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛으로 조명된 광을 변조하는 액정 패널; 및 상기 액정 패널에 의해 변조된 광을 칼라 별로 필터링하는 칼라 필터;를 포함하고, 상기 복수 개의 마이크로 발광소자의 개수가 상기 복수 개의 화소의 개수와 같거나 많게 구성될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 화소 개수와 같거나 많은 마이크로 발광소자를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 화소 개수와 같거나 많은 마이크로 발광소자를 포함하여 화질을 높일 수 있다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 예시전인 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 평면도를 도시한 것이다.
도 3은 예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 평면도를 도시한 것이다.
도 4는 예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 채용된 마이크로 발광소자의 사각 단면을 나타낸 것이다.
도 5는 예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 채용된 마이크로 발광소자의 원형 단면을 나타낸 것이다.
도 6은 예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 채용된 나노 로드형 마이크로 발광소자를 나타낸 것이다.도 7은 예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 마이크로 발광소자 배열의 예를 도시한 것이다.
도 8은 예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 마이크로 발광소자 배열의 다른 예를 도시한 것이다.
도 9는 예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 나노 로드 마이크로 발광소자 배열의 예를 도시한 것이다.
도 10은 예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 마이크로 발광소자의 그루핑을 나타낸 것이다.
도 11은 다른 예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 것이다.
도 12는 다른 예시적인 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 것이다.
도 13은 다른 예시적인 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 마이크로 발광소자를 포함한 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 장치에 대해 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
방법을 구성하는 단계들은 설명된 순서대로 행하여야 한다는 명백한 언급이 없다면, 적당한 순서로 행해질 수 있다. 또한, 모든 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구항에 의해 한정되지 않는 이상 이러한 용어로 인해 권리 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
액정 디스플레이 장치(100)는 광을 조명하는 백라이트 유닛(130), 백라이트 유닛(130)으로부터의 광을 변조하는 액정 패널(140) 및 변조된 광을 칼라 별로 필터링하는 칼라 필터(150)를 포함한다.
백라이트 유닛(130)은 구동 회로(115)를 가지는 기판(110), 기판(110)에 복수 개의 마이크로 발광소자(121)가 배열된 광원 어레이(120)를 포함할 수 있다.
구동 회로(115)는 복수 개의 마이크로 발광소자(121)를 구동할 수 있다. 구동 회로(115)는 예를 들어, 적어도 하나의 트랜지스터와 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 기판(110)은 예를 들어, CMOS 백플레인으로 구성될 수 있다. 하지만, 기판(110)이 여기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(110)이 마이크로 발광소자(121)가 전사된 전사 기판으로 구성되는 것도 가능하다. 마이크로 발광소자(121)는 예를 들어, 전사 기판에 건식 방법 또는 습식 방법으로 전사될 수 있다.
복수 개의 마이크로 발광소자(121)의 온-오프 스위칭 신호를 구동 회로(115)에 입력하는 제1 제어기(160)가 더 구비될 수 있다. 그리고, 액정 패널(140)에 영상 신호를 입력하는 제2 제어기(170)가 더 구비될 수 있다. 제1 제어기(160)와 제2 제어기(170)는 스위칭 신호와 영상 신호를 동기화할 수 있도록 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 액정 디스플레이 장치(100)는 복수 개의 화소(135)를 포함할 수 있다. 복수 개의 화소(135)가 2차원 메트릭스 형태로 배열될 수 있다. 화소(135)는 복수 개의 서브 화소를 포함할 수 있다.
화소(135)는 액정 디스플레이 장치(100)에서 칼라를 표시하는 기본 단위를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하나의 화소(135)가 제1 칼라광, 제2 칼라광, 제3 칼라광을 포함하고, 제1 내지 제3 칼라광에 의해 칼라를 표시할 수 있다. 예를 들어, 제1 칼라광이 적색광을 포함하고, 제2 칼라광이 녹색광을 포함하고, 제3 칼라광이 청색광을 포함할 수 있다. 화소(135)는 각 칼라광을 발광하는 복수 개의 서브 화소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 화소(135)가 제1 칼라광을 발광하는 제1 서브 화소(1351), 제2 칼라광을 발광하는 제2 서브 화소(1352), 제3 칼라광을 발광하는 제3 서브 화소(1353)를 포함할 수 있다.
액정 패널(140)은 제2 제어기(170)로부터의 영상 신호에 따라 화소 단위 또는 서브 화소 단위로 광을 변조할 수 있다. 그리고. 칼라 필터(150)가 각 화소(135) 마다 광을 칼라 별로 분리할 수 있다. 액정 패널(140)과 칼라 필터(150)에 의해 영상이 형성될 수 있다. 도 1에서는 액정 패널(140)과 칼라 필터(150)가 분리되어 도시되었으나 칼라 필터(150)가 액정 패널(140) 내부에 구비될 수도 있다.
도 3은 백라이트 유닛(130)의 평면도를 도시한 것이다.
기판(110)이 복수 개의 구역(123)으로 분할되고, 복수 개의 구역(123)에 각각 적어도 하나 이상의 마이크로 발광소자(121)가 배열될 수 있다. 복수 개의 구역(123)이 화소(135)와 1:1 대응되거나 화소(135)보다 작은 면적을 가질 수 있다. 또한, 마이크로 발광소자(121)의 개수가 화소의 개수와 같거나 많을 수 있다.
구역(123)에 예를 들어, 12개의 마이크로 발광소자(121)가 구비될 수 있다. 마이크로 발광소자(121)가 예를 들어, 0보다 크고 100㎛ 이하의 크기를 가질 수 있다. 마이크로 발광소자(121)가 예를 들어, 0보다 크고 50㎛ 이하의 크기를 가질 수 있다. 또는, 마이크로 발광소자(121)가 예를 들어, 0보다 크고 1㎛ 이하의 크기를 가질 수 있다. 이웃하는 마이크로 발광소자(121)와 마이크로 발광소자(121) 사이의 피치 간격(P)이 예를 들어, 0보다 크고 500㎛ 이하의 범위를 가질 수 있다.
여기서, 마이크로 발광소자(121)의 크기는, 마이크로 발광소자(121)의 단면에서의 최대 폭을 나타낼 수 있다. 도 4는 마이크로 발광소자(121a)가 사각 단면을 가지는 경우를 도시한 것이다. 단면은 광이 발광하는 방향에 대해 수직인 단면을 나타낼 수 있다. 마이크로 발광소자(121a)의 폭은 마이크로 발광소자(121a)의 사각 단면에서 대각선 방향의 최대 폭(L1)을 나타낼 수 있다. 도 5는 마이크로 발광소자(121b)가 원형 단면을 가지는 경우를 도시한 것이다. 이 밖에도 마이크로 발광소자(121b)가 삼각형 단면 또는 육각형 단면 등 다각형 단면을 가질 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 마이크로 발광소자(121a)가 나노 로드형으로 구성될 수 있고, 이 경우, 마이크로 발광소자(121b)가 원형 단면을 가질 수 있다. 여기서, 마이크로 발광소자(121b)의 크기는 원형 단면의 직경을 나타낼 수 있다. 마이크로 발광소자는 이 밖에도 다양한 형태를 가질 수 있으며, 크기는 단면의 최대 폭을 나타내는 것으로 정의한다. 나노 로드형 마이크로 발광소자(121b)는 예를 들어, 1㎛ 이하의 직경을 가지고, 5㎛ 이하의 높이를 가질 수 있다.
마이크로 발광소자(121b)는 예를 들어, n형 반도체층(1211), 활성층(1212) 및 p형 반도체층(1213)을 포함할 수 있다. 활성층(1212)은 예를 들어 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다. 하지만, 활성층(1212)이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 화소(135)와, 화소(135)에 대응되는 기판(110)의 구역(123)을 나타낸 것이다. 화소(135)가 제1 서브 화소(1351), 제2 서브 화소(1352), 제3 서브 화소(1353)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 기판(110)의 구역(123)이 화소(135)와 1:1 대응되고, 구역(123)마다 복수 개의 마이크로 발광소자(121)가 구비될 수 있다. 도 7에서는 구역(123)에 6개의 마이크로 발광소자(121)가 구비된 예를 도시하였다. 구역(123)은 서브 화소에 대응되는 복수 개의 서브 구역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구역(123)은 제1 서브 구역(1231), 제2 서브 구역(1232), 제3 서브 구역(1233)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 서브 구역(1231)(1232)(1233)은 각각 2개의 마이크로 발광소자(121)를 포함할 수 있다.
도 8은 제1 내지 제3 서브 화소(1231)(1232)(1233)에 각각 하나의 마이크로 발광소자(121)가 구비된 예를 도시한 것이다. 또는, 하나의 화소(123)에 대응되는 하나의 구역(123)에 하나의 마이크로 발광소자(121)가 구비되는 것도 가능하다. 예시적인 실시 예에서는 마이크로 발광소자(121)의 개수가 화소(135)의 개수와 같거나 많을 수 있다. 마이크로 발광소자(121)는 각각 온-오프 구동될 수 있다. 즉, 마이크로 발광소자(121)가 칩 단위로 온-오프 구동될 수 있다. 마이크로 발광소자(121)의 온-오프 구동을 통해 칩 단위로 로컬 디밍을 할 수 있다. 블랙이 필요한 화소에 대응되는 마이크로 발광소자(121)를 턴 오프 시킬 수 있다. 이와 같이 각각의 마이크로 발광소자(121)의 턴 오프 제어를 통해 로컬 디밍을 함으로써, 액정 디스플레이 장치의 화질을 높일 수 있다. 칩 단위로 로컬 디밍을 하여 콘트라스트 비(contrast ratio)를 높일 수 있다.
한편, 복수 개의 마이크로 발광소자(121)를 그룹핑하여 로컬 디밍을 하는 것도 가능하다. 복수 개의 마이크로 발광소자(121)가 복수 개의 그룹으로 분할되고, 복수 개의 그룹 단위로 마이크로 발광소자(121)의 온-오프 구동이 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 7에서 화소(135)에 대응되는 구역(123)에 있는 마이크로 발광소자(121)를 그룹핑하여 로컬 디밍을 할 수 있다. 구역(123)에 있는 모든 마이크로 발광소자(121)가 그룹 단위로 구동될 수 있다. 다시 말하면, 구역(123)에 있는 마이크로 발광소자(121)가 하나의 스위칭 신호로 온-오프 구동될 수 있다. 이 경우, 구역(123)에 있는 6개의 마이크로 발광소자(121)가 하나의 스위칭 소자에 의해 구동될 수 있다. 이와 같이, 마이크로 발광소자(121)를 그룹핑하여 로컬 디밍을 하는 경우, 스위칭 소자를 줄일 수 있고, 구동 회로를 단순화할 수 있다. 마이크로 발광소자(121)를 그룹핑 하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다.
도 9는 제1 내지 제3 서브 화소(1231)(1232)(1233)에 적어도 하나의 나노 로드형 마이크로 발광소자(121b)가 구비된 예를 도시한 것이다.
제1 내지 제3 서브 화소(1231)(1232)(1233)에는 각각 n형 전극(1251)과 p형 전극(1252)이 이격되어 구비될 수 있다. 나노 로드형 마이크로 발광소자(121b)는 n형 전극(1251)과 p형 전극(1252) 사이에 수평 방향으로 구비될 수 있다. n형 전극(1251)에 n형 반도체층(1211)이 결합되고, p형 전극(1252)에 p형 반도체층(1213)이 결합될 수 있다.
도 10은 로컬 디밍을 위한 그룹핑의 일 예를 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 기판(110)에 각각 화소에 대응되는 복수 개의 구역(123)이 구비될 수 있다. 복수 개의 구역(123)에 각각 적어도 하나 이상의 마이크로 발광소자(121)가 구비될 수 있다. 도 9에서는 예를 들어, 그루핑 영역(180)이 2개의 구역(123)을 포함할 수 있다. 그루핑 영역(180)에 있는 마이크로 발광소자(121)는 같이 온-오프 구동될 수 있고, 그루핑 영역(180) 단위로 로컬 디밍이 제어될 수 있다. 그루핑 영역(180)은 원하는 콘트라스트 비에 따라 그 사이즈가 선택될 수 있다. 예를 들어, 필요에 따라 그루핑 영역(180)이 3개 또는 4개의 구역(123)을 포함할 수 있다. 그루핑 영역(180)에 따라 구동 회로가 달라질 수 있다.
도 11은 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 것이다.
백라이트 유닛(200)은 도 1에 도시된 백라이트 유닛(130)에 칼라 변환층(210)이 더 구비된 예를 도시한 것이다. 칼라 변환층(210)이 적어도 하나의 시트형 칼라 변환층을 포함할 수 있다.
칼라 변환층(210)은 광원 어레이(120)로부터 발광된 광의 칼라를 변환할 수 있다. 마이크로 발광소자(121)는 제1 칼라 광, 예를 들어, 청색 광을 발광할 수 있다. 칼라 변환층(210)은 마이크로 발광소자(121)로부터의 청색 광을 제2 칼라 광으로 변환하는 제1 칼라 변환층(211)과, 청색 광을 제3 칼라 광으로 변환하는 제2 칼라 변환층(212)을 포함할 수 있다. 제1 칼라 변환층(211)과 제2 칼라 변환층(212)이 적층될 수 있다. 제2 칼라 광은 예를 들어, 녹색 광일 수 있고, 제3 칼라 광은 예를 들어, 적색 광일 수 있다.
제2 칼라 변환층(211)은 마이크로 발광소자(121)로부터 방출되는 청색 광에 의해 녹색 광을 방출할 수 있다. 제2 칼라 변환층(211)은 청색 광에 의해 여기 되어 녹색 광을 방출하는 소정 크기의 양자 점들(QD: Quantum Dots)을 포함할 수 있다. 양자 점은 코어부와 껍질부를 갖는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있으며, 또한 쉘(shell)이 없는 입자 구조를 가질 수도 있다. 코어-쉘(core-shell) 구조는 싱글-쉘(single-shell) 또는 멀티-쉘(multi-shell)을 가질 수 있다. 멀티-쉘(multi-shell)은, 예컨대, 더블-쉘(double-shell)일 수 있다.
양자 점은, 예컨대, Ⅱ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 계열 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 계열 반도체, Ⅳ족 계열 반도체 및 그래핀 양자점 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 양자점은 예를 들어, Cd, Se, Zn, S 및 InP 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정 되지는 않는다. 각 양자 점은 수십 nm 이하의 지름, 예컨대, 약 10 nm 이하의 지름을 가질 수 있다.
또는, 제1 칼라 변환층(211)은 마이크로 발광소자(121)로부터 방출되는 청색 광에 의해 여기되어 녹색 광을 방출하는 형광체(phosphor)를 포함할 수도 있다.
제2 칼라 변환층(212)은 마이크로 발광소자(121)로부터 방출되는 청색 광을 적색 광으로 변화시켜 방출할 수 있다. 제2 칼라 변환층(212)은 청색 광에 의해 여기되어 적색 광을 방출하는 소정 크기의 양자점들을 포함할 수 있다. 또는, 제2 칼라 변환층(212)은 마이크로 발광소자(121)로부터 방출되는 청색 광에 의해 여기되어 적색 광을 방출하는 형광체를 포함할 수도 있다.
도 11에서는 제1 칼라 변환층(211)과 제2 칼라 변환층(212)이 적층된 구조를 예시하였으나, 제1 칼라 변환층(211)과 제2 칼라 변환층(212)이 하나의 층으로 구성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 하나의 층이 청색 광을 녹색 광으로 변환하는 제1 양자점과, 청색 광을 적색 광으로 변환하는 제2 양자점을 포함하여 칼라 변환층을 구성할 수 있다.
광원 어레이(120)로부터 발광된 광이 칼라 변환층(210)을 통해 백색 광으로 출사될 수 있다. 그럼으로써, 백라이트 유닛(200)이 액정 패널(도 1의 140)에 백색 광을 공급할 수 있다. 액정 패널(140)에 의해 변조된 광이 칼라 필터(150)에 의해 칼라 별로 필터링되어 화상을 형성할 수 있다. 제2 제어기(170)에서 영상 신호가 액정 패널(140)로 입력되고, 영상 신호와 동기되어 제1 제어기(160)에서 스위칭 신호가 구동 회로(115)로 입력될 수 있다. 스위칭 신호에는 로컬 디밍 신호가 포함될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 예시적인 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치에서는 화소와 같은 구역 또는 화소보다 작은 구역에서도 로컬 디밍을 할 수 있다. 그러므로, 영상의 콘트라스트 비를 높일 수 있다.
도 12는 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 것이다.
백라이트 유닛(300)은 기판(110)과, 기판(110)에 복수 개의 마이크로 발광소자(121)가 배열된 광원 어레이(120)를 포함할 수 있다. 기판(110)에 소정 간격으로 이격된 격벽(320)이 구비될 수 있다. 격벽(320)과 격벽(320) 사이에 적어도 하나의 칼라 변환층(310)이 구비될 수 있다. 이와 같이 칼라 변환층(310)이, 격벽(320)에 의해 분할된 패턴형 칼라 변환층을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 칼라 변환층(310)이 예를 들어, 제1 칼라 변환층(311)과 제2 칼라 변환층(312)을 포함할 수 있다. 제1 칼라 변환층(311)과 제2 칼라 변환층(312)의 구성은 도 10을 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
격벽(320)은 적어도 하나의 칼라 변환층(310)을 지지하는 역할을 할 수 있다. 격벽(320)과 이웃하는 격벽(320) 사이의 간격(D)은 다양하게 설계될 수 있다. 예를 들어, 격벽(320)과 이웃하는 격벽(320) 사이의 간격(D)이 화소의 폭과 같거나 작을 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 간격(D)이 화소보다 큰 것도 가능하다.
마이크로 발광소자(121)에서 발광된 광이 적어도 하나의 칼라 변환층(310)을 통해 백색광으로 변환될 수 있다.
도 13은 다른 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치를 도시한 것이다.
액정 디스플레이 장치(100A)는 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치(100)와 비교할 때, 확산층(125)을 더 포함할 수 있다.
확산층(125)은 광원 어레이(120)와 액정 패널(140) 사이에 구비될 수 있다. 확산층(125)은 광원 어레이(120)로부터 발광된 광을 확산시켜 균일한 광을 액정 패널(140)에 공급할 수 있다. 광원 어레이(120)와 액정 패널(140) 사이에 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한 칼라 변환층이 더 구비될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 화소 개수와 같거나 많은 개수의 마이크로 발광소자를 포함하여, 예를 들어 화소 단위의 로컬 디밍을 할 수 있다. 그러므로, 액정 디스플레이 장치의 콘트라스트 비를 높일 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 예시적인 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
100,100A:액정 디스플레이 장치
110:기판, 120:광원 어레이
121:마이크로 발광소자
123:구역, 1231,1232,1233:서브 구역
130:백라이트 유닛
135:화소, 1351,1352,1353:서브 화소
140:액정 패널
150:칼라 필터
160,170:제어기
180:그룹핑 영역
210,211,212,310,311,312:칼라 변환층

Claims (22)

  1. 복수 개의 화소를 포함하는 액정 디스플레이 장치에 광을 조명하는 백라이트 유닛에 있어서,
    구동 회로를 가지는 기판; 및
    상기 기판에 복수 개의 마이크로 발광소자가 배열된 광원 어레이;를 포함하고,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자의 개수가 상기 복수 개의 화소의 개수와 같거나 많게 구성된 백라이트 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 0보다 크고 100㎛ 이하의 크기를 가지는 백라이트 유닛.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 회로가 로컬 디밍을 하도록 구성된 백라이트 유닛.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자를 각각 온-오프 구동하도록 구성된 백라이트 유닛.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 복수 개의 그룹으로 분할되고, 상기 복수 개의 그룹 별로 마이크로 발광소자가 온-오프 구동되는 백라이트 유닛.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기판이 복수 개의 구역으로 분할되고, 상기 복수 개의 구역이 화소와 1:1 대응되거나 화소보다 작은 면적을 가지며, 상기 복수 개의 구역이 각각 적어도 하나 이상의 마이크로 발광소자를 포함하는 백라이트 유닛.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 화소가 복수 개의 서브 화소를 포함하고, 상기 서브 화소에 대응되는 구역에 적어도 하나의 마이크로 발광소자가 구비된 백라이트 유닛.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 청색 광을 발광하는 백라이트 유닛.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 광원 어레이에, 상기 복수 개의 마이크로 발광소자로부터 발광된 광의 칼라를 변환하여 백색광을 만드는 적어도 하나의 칼라 변환층이 더 구비된 백라이트 유닛.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 칼라 변환층이 시트형 칼라 변환층 또는 격벽에 의해 분할된 패턴형 칼라 변환층을 포함하는 백라이트 유닛.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 복수 개의 그룹으로 분할되고, 상기 복수 개의 그룹 단위로 로컬 디밍이 제어되는 백라이트 유닛.
  12. 복수 개의 화소를 포함하는 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    구동 회로를 가지는 기판 및 상기 기판에 복수 개의 마이크로 발광소자가 배열된 광원 어레이를 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛으로 조명된 광을 변조하는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널에 의해 변조된 광을 칼라 별로 필터링하는 칼라 필터;를 포함하고,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자의 개수가 상기 복수 개의 화소의 개수와 같거나 많게 구성된, 액정 디스플레이 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 0보다 크고 100㎛ 이하의 크기를 가지는 액정 디스플레이 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 구동 회로가 로컬 디밍을 하도록 구성된 액정 디스플레이 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자를 각각 온-오프 구동하도록 구성된 액정 디스플레이 장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 복수 개의 그룹으로 분할되고, 상기 복수 개의 그룹 별로 마이크로 발광소자가 온-오프 구동되는 액정 디스플레이 장치.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 기판이 복수 개의 구역으로 분할되고, 상기 복수 개의 구역이 화소와 1:1 대응되거나 화소보다 작은 면적을 가지며, 상기 복수 개의 구역이 각각 적어도 하나 이상의 마이크로 발광소자를 포함하는 액정 디스플레이 장치.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 화소가 복수 개의 서브 화소를 포함하고, 상기 서브 화소에 대응되는 구역에 적어도 하나의 마이크로 발광소자가 구비된 액정 디스플레이 장치.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 청색 광을 발광하는 액정 디스플레이 장치.
  20. 제12 항에 있어서,
    상기 광원 어레이에, 상기 복수 개의 마이크로 발광소자로부터 발광된 광의 칼라를 변환하여 백색광을 만드는 적어도 하나의 칼라 변환층이 더 구비된 액정 디스플레이 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 칼라 변환층이 시트형 칼라 변환층 또는 격벽에 의해 분할된 패턴형 칼라 변환층을 포함하는 액정 디스플레이 장치.
  22. 제12 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마이크로 발광소자가 복수 개의 그룹으로 분할되고, 상기 복수 개의 그룹 단위로 로컬 디밍이 제어되는 액정 디스플레이 장치.
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