特許 7230150 バックライトユニット及びディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-17

(45)【発行日】2023-02-28

(54)【発明の名称】バックライトユニット及びディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20230220BHJP

   F21V 9/32 20180101ALI20230220BHJP

   F21V 9/38 20180101ALI20230220BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20230220BHJP

   F21Y 105/10 20160101ALN20230220BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230220BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 415

F21S2/00 413

F21S2/00 421

F21S2/00 414

F21S2/00 418

F21V9/32

F21V9/38

G02F1/13357

F21Y105:10

F21Y115:10 500

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021169720

(22)【出願日】2021-10-15

(65)【公開番号】P2022093266

(43)【公開日】2022-06-23

【審査請求日】2021-10-18

(31)【優先権主張番号】10-2020-0173378

(32)【優先日】2020-12-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】501426046

【氏名又は名称】エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】イム， キスン

【審査官】安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１７０３０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１１０７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２００８７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ９／３２

Ｆ２１Ｖ ９／３８

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

Ｆ２１Ｙ １０５／１０

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

印刷回路基板；
前記印刷回路基板上に配置された複数の光源；
前記印刷回路基板上で前記複数の光源が位置していない領域の少なくとも一部の領域に配置された反射層；
前記複数の光源上に位置する色変換導光層；
前記複数の光源上において、前記色変換導光層の上面又は下面の少なくとも一方に位置する非色変換導光層；
前記色変換導光層及び前記非色変換導光層の上部において、前記複数の光源及び前記反射層と離隔して位置する透明フィルム；及び
前記色変換導光層及び前記非色変換導光層の上部において、前記透明フィルムの上又は下の少なくとも一方の一面に形成され、前記複数の光源のそれぞれに対応する複数の光拡散パターンを含む、バックライトユニット。

【請求項2】

前記色変換導光層の屈折率は、前記非色変換導光層の屈折率と異なる、請求項１に記載のバックライトユニット。

【請求項3】

前記複数の光源から放出された光の少なくとも一部は、前記色変換導光層と前記非色変換導光層との間の境界面で全反射される、請求項２に記載のバックライトユニット。

【請求項4】

前記色変換導光層は、第１屈折率を有する樹脂で形成されており、
前記非色変換導光層は前記複数の光源を覆い、前記色変換導光層の下部に位置し、前記第１屈折率よりも小さい第２屈折率を有する樹脂で形成されている、請求項１に記載のバックライトユニット。

【請求項5】

前記印刷回路基板上の前記複数の光源は、フリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）構造で配置されており、
前記非色変換導光層は、前記複数の光源を覆い、
前記色変換導光層は、前記非色変換導光層の上面に位置する、請求項４に記載のバックライトユニット。

【請求項6】

前記色変換導光層の厚さは、前記非色変換導光層の厚さよりも大きい、請求項１に記載のバックライトユニット。

【請求項7】

前記色変換導光層は前記複数の光源を覆い、第３屈折率を有する樹脂で形成されており、
前記非色変換導光層は前記色変換導光層の上部に位置し、前記第３屈折率よりも大きい第４屈折率を有する樹脂で形成されている、請求項１に記載のバックライトユニット。

【請求項8】

前記色変換導光層は、複数の色変換蛍光体が混合された樹脂で形成されている、請求項１に記載のバックライトユニット。

【請求項9】

前記色変換導光層又は非色変換導光層のいずれか一つは、前記複数の光源及び前記反射層と離隔して位置する、請求項１に記載のバックライトユニット。

【請求項10】

印刷回路基板；
前記印刷回路基板上に配置された複数の光源；
前記印刷回路基板上で前記複数の光源が位置していない領域の少なくとも一部の領域に配置された反射層；
前記複数の光源上に位置する色変換導光層；
前記色変換導光層の上部で前記複数の光源及び前記反射層と離隔して位置する透明フィルム；及び
前記色変換導光層の上部で前記透明フィルムの上又は下の少なくとも一方の一面に形成され、前記複数の光源のそれぞれに対応する複数の光拡散パターンを含むバックライトユニット。

【請求項11】

表示パネル；及び
前記表示パネルに光を供給するバックライトユニットを含み、
前記バックライトユニットは、
印刷回路基板；
前記印刷回路基板上に配置された複数の光源；
前記印刷回路基板上で前記複数の光源が位置していない領域の少なくとも一部の領域に配置された反射層；
前記複数の光源上に位置する色変換導光層；
前記色変換導光層の上部で前記複数の光源及び前記反射層と離隔して位置する透明フィルム；及び
前記色変換導光層の上部で前記透明フィルムの上又は下の少なくとも一方の一面に形成され、前記複数の光源のそれぞれに対応する複数の光拡散パターンを含むディスプレイ装置。

【請求項12】

前記バックライトユニットは、前記複数の光源上において、前記色変換導光層の上面又は下面の少なくとも一方に位置する非色変換導光層をさらに含み、
前記透明フィルムは、前記色変換導光層及び前記非色変換導光層の上部で前記複数の光源及び前記反射層と離隔して位置する、請求項１１に記載のディスプレイ装置。

【請求項13】

前記色変換導光層の屈折率は、前記非色変換導光層の屈折率と異なる、請求項１２に記載のディスプレイ装置。

【請求項14】

前記複数の光源から放出された光の少なくとも一部は、前記色変換導光層と前記非色変換導光層との間の境界面で全反射される、請求項１３に記載のディスプレイ装置。

【請求項15】

前記色変換導光層は、第１屈折率を有する樹脂で形成されており、
前記非色変換導光層は前記複数の光源を覆い、前記色変換導光層の下部に位置し、前記第１屈折率よりも小さい第２屈折率を有する樹脂で形成されている、請求項１２に記載のディスプレイ装置。

【請求項16】

前記印刷回路基板上の前記複数の光源は、フリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）構造で配置されており、
前記非色変換導光層は、前記複数の光源を覆い、
前記色変換導光層は、前記非色変換導光層の上面に位置する、請求項１５に記載のディスプレイ装置。

【請求項17】

前記色変換導光層の厚さは、前記非色変換導光層の厚さよりも大きい、請求項１２に記載のディスプレイ装置。

【請求項18】

前記色変換導光層は前記複数の光源を覆い、第３屈折率を有する樹脂で形成されており、
前記非色変換導光層は前記色変換導光層の上部に位置し、前記第３屈折率よりも大きい第４屈折率を有する樹脂で形成されている、請求項１２に記載のディスプレイ装置。

【請求項19】

前記色変換導光層は、複数の色変換蛍光体が混合された樹脂で形成されている、請求項１２に記載のディスプレイ装置。

【請求項20】

前記色変換導光層又は非色変換導光層のいずれか一つは、前記複数の光源及び前記反射層と離隔して位置する、請求項１２に記載のディスプレイ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施例は、バックライトユニット及びディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

情報化社会の発展に伴い、画像を表示するディスプレイ装置への様々な要求が増大しつつあり、液晶ディスプレイ装置、有機発光ディスプレイ装置などのような様々な類型のディスプレイ装置が活用されている。

【0003】

かかるディスプレイ装置のうち、液晶ディスプレイ装置は、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルに光を供給するバックライトユニットを含むことができる。そして、バックライトユニットから光が供給されたディスプレイパネルは、ディスプレイパネルに配置されたサブピクセルの明るさを調節し、映像データに対応するイメージを表示することができる。

【0004】

最近では、薄型のディスプレイ装置が要求される中、液晶ディスプレイ装置に含まれるバックライトユニットの厚さも薄くなりつつある。バックライトユニットの上面に白色光を均一に出射するために光源をより稠密に配置する方案が提案されているが、部品コストが増加する副作用がある。このため、光源から出射した光が内部に閉じ込められることを防ぎ、出射した光をより広く拡散させることにより、バックライトユニットに必要な光源の個数を減らす方案が望まれる。

【0005】

また、光源から出射した特定波長帯域の光の波長を変換させる過程で、波長を変換させるための色変換蛍光体間の距離が近すぎると、一部の蛍光体が他の蛍光体に遮られることがある。この場合、色変換効率が低下する問題がある。このような問題は、大きさの相対的に大きい蛍光体と大きさの相対的に小さい蛍光体とが、狭い領域に混在している場合に、より深刻になり得る。

【発明の概要】

【0006】

本発明の実施例は、バックライトユニットに配置される光源の個数を増加させなくとも、バックライトユニットの上面に白色光を均一に供給できる薄型のバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することができる。

【0007】

本発明の実施例は、色変換効率が改善されたバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することができる。

【0008】

一側面において、本発明の実施例は、印刷回路基板、印刷回路基板上に配置された複数の光源、印刷回路基板上において複数の光源が位置していない領域の少なくとも一部の領域に配置された反射層、及び複数の光源上に位置する色変換導光層を含むバックライトユニットを提供することができる。

【0009】

前述したバックライトユニットは、色変換導光層の上面又は下面の少なくとも一面に位置する非色変換導光層を含み、色変換導光層及び非色変換導光層の上部で複数の光源及び反射層と離隔して位置する透明フィルムと、透明フィルムの上又は下の少なくとも一方に位置し、複数の光源のそれぞれに対応する複数の光拡散パターンを含むバックライトユニットを提供することができる。

【0010】

他の側面において、本発明の実施例は、前述したバックライトユニットと、バックライトユニットから光が供給されるディスプレイパネルを含むディスプレイ装置を提供することができる。

【0011】

本発明の実施例によれば、バックライトユニットに配置される光源の個数を増加させなくとも、バックライトユニットの上面に白色光を均一に供給することができる薄型のバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することができる。

【0012】

また、本発明の実施例によれば、色変換効率が改善されたバックライトユニット及びディスプレイ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施例によるディスプレイ装置を示す概略図である。

【0014】

【図2】本発明の実施例によるディスプレイ装置に含まれたバックライトユニットの構成の一部を示す図である。

【0015】

【図3】本発明の実施例によるバックライトユニットの一例示を示す図である。

【0016】

【図4】図３における色変換導光層と非色変換導光層との間において光が進行する様子を例示する図である。

【0017】

【図5】図４における色変換導光層において全反射が起きる場合をより具体的に示す図である。

【0018】

【図6】図３におけるＡ領域の拡大図である。

【0019】

【図7】本発明の他の実施例によるバックライトユニットの部分断面図である。

【0020】

【図8】本発明のさらに他の実施例によるバックライトユニットを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一部の実施例を、例示的な図面を参照して詳細に説明する。各図の構成要素に参照符号を付加するとき、同一の構成要素には、たとえ異なる図面上に表示されていても、可能なかぎり同一の符号を付することができる。また、本発明を説明するとき、関連する公知構成又は機能に関する具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にし得ると判断される場合には、その詳細な説明を省略し得る。本明細書において“含む”、“有する”、“からなる”などが使われる場合、“～だけ（のみ）”が使われない限り、他の部分が追加されてもよい。構成要素を単数で表現した場合、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合も含むことができる。

【0022】

また、本発明の構成要素を説明するとき、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使うことができる。このような用語は、ある構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、これらの用語によって当該構成要素の本質、順番、順序又は個数などが限定されない。

【0023】

構成要素の位置関係に関する説明において、２つ以上の構成要素が“連結”、“結合”又は“接続”などされるとした場合、２つ以上の構成要素が直接“連結”、“結合”又は“接続”されてもよいが、２つ以上の構成要素の間に他の構成要素がさらに“介在”して“連結”、“結合”又は“接続”されてもよいと理解されるべきである。ここで、他の構成要素は、互いに“連結”、“結合”又は“接続”される２つ以上の構成要素のいずれか一つ以上に含まれてもよい。

【0024】

構成要素、動作方法又は製作方法などに関連した時間的流れの関係に関する説明において、例えば、“～後に”、“～に続いて”、“～次に”、“～前に”などで時間的前後関係又はフロー上の前後関係が説明される場合、“直ちに”又は“直接”が使われない限り、連続しない場合も含むことができる。

【0025】

一方、構成要素に対する数値又はその対応情報（例えば、レベルなど）が言及された場合、特に明示的な記載がなくても、数値又はその対応情報は、各種の要因（例えば、工程上の要因、内部又は外部の衝撃、ノイズなど）によって発生し得る誤差範囲を含むものと解釈されてよい。

【0026】

以下、図面を参照して実施例を詳細に説明する。

【0027】

図１は、本発明の実施例によるディスプレイ装置を示す概略図である。

【0028】

図１を参照すると、本発明の実施例によるディスプレイ装置１００は、アクティブ領域ＡＡ及び非アクティブ領域ＮＡを含むディスプレイパネル１１０、ディスプレイパネル１１０を駆動するためのゲート駆動回路１２０、データ駆動回路１３０、及びコントローラ１４０などを含むことができる。

【0029】

ディスプレイパネル１１０には、複数のゲートラインＧＬと複数のデータラインＤＬが配置され、ゲートラインＧＬとデータラインＤＬとが交差する領域にサブピクセルＳＰが配置されてよい。

【0030】

ゲート駆動回路１２０は、コントローラ１４０によって制御され、ディスプレイパネル１１０に配置された複数のゲートラインＧＬにスキャン信号を順次に出力して複数のサブピクセルＳＰの駆動タイミングを制御する。

【0031】

ゲート駆動回路１２０は、一つ以上のゲートドライバー集積回路（ＧＤＩＣ：Ｇａｔｅ Ｄｒｉｖｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含むことができ、駆動方式に応じて、ディスプレイパネル１１０の片側にのみ位置してもよく、両側に位置してもよい。

【0032】

各ゲートドライバー集積回路（ＧＤＩＣ）は、テープオートメイテッドボンディング（ＴＡＢ：Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式又はチップオングラス（ＣＯＧ：Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式でディスプレイパネル１１０のボンディングパッドに直接連結されたり、或いはＧＩＰ（Ｇａｔｅ Ｉｎ Ｐａｎｅｌ）タイプとして具現されてディスプレイパネル１１０に直接配置されてもよく、場合によって、ディスプレイパネル１１０に集積化して配置されてもよい。また、各ゲートドライバー集積回路（ＧＤＩＣ）は、ディスプレイパネル１１０と連結されたフィルム上に実装されるチップオンフィルム（ＣＯＦ：Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式として具現されてもよい。

【0033】

データ駆動回路１３０は、コントローラ１４０から映像データを受信し、映像データをアナログ形態のデータ電圧に変換する。そして、ゲートラインＧＬを通じてスキャン信号が印加されるタイミングに合わせてデータ電圧をそれぞれのデータラインＤＬに出力し、それぞれのサブピクセルＳＰが映像データに基づく明るさを表現できるようにする。

【0034】

データ駆動回路１３０は、一つ以上のソースドライバー集積回路（ＳＤＩＣ：Ｓｏｕｒｃｅ Ｄｒｉｖｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含むことができる。

【0035】

各ソースドライバー集積回路（ＳＤＩＣ）は、シフトレジスター、ラッチ回路、デジタルアナログコンバーター、出力バッファーなどを含むことができる。

【0036】

各ソースドライバー集積回路（ＳＤＩＣ）は、テープオートメイテッドボンディング（ＴＡＢ）方式又はチップオングラス（ＣＯＧ）方式でディスプレイパネル１１０のボンディングパッドに直接連結されたり、或いはディスプレイパネル１１０に直接配置されてもよく、場合によって、ディスプレイパネル１１０に集積化して配置されてもよい。また、各ソースドライバー集積回路（ＳＤＩＣ）は、チップオンフィルム（ＣＯＦ）方式として具現されてもよく、この場合、各ソースドライバー集積回路（ＳＤＩＣ）は、ディスプレイパネル１１０に連結されたフィルム上に実装され、フィルム上の配線を介してディスプレイパネル１１０と電気的に連結されてよい。

【0037】

コントローラ１４０は、ゲート駆動回路１２０とデータ駆動回路１３０に各種制御信号を供給し、ゲート駆動回路１２０とデータ駆動回路１３０の動作を制御する。

【0038】

コントローラ１４０は、印刷回路基板、可撓性印刷回路などの上に実装され、印刷回路基板、可撓性印刷回路などを通じてゲート駆動回路１２０及びデータ駆動回路１３０と電気的に連結されてよい。

【0039】

コントローラ１４０は、各フレームにおいて具現するタイミングによってゲート駆動回路１２０がスキャン信号を出力するようにし、外部から受信した映像データをデータ駆動回路１３０において用いるデータ信号形式に合わせて変換し、変換された映像データをデータ駆動回路１３０に出力する。

【0040】

コントローラ１４０は、映像データと共に、垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）、水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）、入力データイネーブル信号（ＤＥ：Ｄａｔａ Ｅｎａｂｌｅ）、クロック信号（ＣＬＫ）などを含む各種タイミング信号を外部（例えば、ホストシステム）から受信する。

【0041】

コントローラ１４０は、外部から受信した各種タイミング信号を用いて各種制御信号を生成し、ゲート駆動回路１２０及びデータ駆動回路１３０に出力することができる。

【0042】

一例として、コントローラ１４０は、ゲート駆動回路１２０を制御するために、ゲートスタートパルス（ＧＳＰ：Ｇａｔｅ Ｓｔａｒｔ Ｐｕｌｓｅ）、ゲートシフトクロック（ＧＳＣ：Ｇａｔｅ Ｓｈｉｆｔ Ｃｌｏｃｋ）、ゲート出力イネーブル信号（ＧＯＥ：Ｇａｔｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｅｎａｂｌｅ）などを含む各種ゲート制御信号（ＧＣＳ）を出力する。

【0043】

ここで、ゲートスタートパルス（ＧＳＰ）は、ゲート駆動回路１２０を構成する一つ以上のゲートドライバー集積回路（ＧＤＩＣ）の動作スタートタイミングを制御する。ゲートシフトクロック（ＧＳＣ）は、一つ以上のゲートドライバー集積回路（ＧＤＩＣ）に共通に入力されるクロック信号であって、スキャン信号のシフトタイミングを制御する。ゲート出力イネーブル信号（ＧＯＥ）は、一つ以上のゲートドライバー集積回路（ＧＤＩＣ）のタイミング情報を指定している。

【0044】

また、コントローラ１４０は、データ駆動回路１３０を制御するために、ソーススタートパルス（ＳＳＰ：Ｓｏｕｒｃｅ Ｓｔａｒｔ Ｐｕｌｓｅ）、ソースサンプリングクロック（ＳＳＣ：Ｓｏｕｒｃｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｃｌｏｃｋ）、ソース出力イネーブル信号（ＳＯＥ：Ｓｏｕｒｃｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｅｎａｂｌｅ）などを含む各種データ制御信号（ＤＣＳ）を出力する。

【0045】

それぞれのサブピクセルＳＰは、ゲートラインＧＬとデータラインＤＬとの交差によって定義される領域であってよく、ディスプレイ装置１００の類型によって液晶或いは発光素子が配置されてもよい。

【0046】

一例として、ディスプレイ装置１００が液晶ディスプレイ装置である場合、ディスプレイパネル１１０に光を照射するバックライトユニット１５０のような光源装置を含み、ディスプレイパネル１１０のサブピクセルＳＰには液晶が配置される。そして、それぞれのサブピクセルＳＰにデータ電圧が印加されて形成される電界によって液晶の配列を調整することにより、映像データによる明るさを示し、イメージを表示できる。

【0047】

図２は、本発明の実施例によるディスプレイ装置に含まれたバックライトユニットの構成の一部を示す図である。

【0048】

図２を参照すると、バックライトユニット１５０は、上面に白色光を供給するために、印刷回路基板２１０上に配置された複数の光源２２０と、複数の光源２２０から放出された光の波長を変換させるための色変換シート２３０を含むことができる。

【0049】

前記バックライトユニット１５０の色変換シート２３０は、光源２２０から離隔して位置する。光源２２０と色変換シート２３０との間には、樹脂層、光拡散フィルム、導光板などが位置してよい。

【0050】

上の実施例によるバックライトユニット１５０は、前記樹脂層、光拡散フィルム、導光板などにより、光源２２０と色変換シート２３０との間の距離が長く、一例として、２，３１５μｍに達し得る。

【0051】

色変換シート２３０は、バックライトユニット１５０に配置されるとき、色変換層（たとえば蛍光体層）２５０の上面及び下面にＰＥＴフィルム２４０が付着した状態でバックライトユニット１５０に配置されてよい。

【0052】

色変換シート２３０のＰＥＴフィルム２４０が色変換層２５０の上面及び下面に付着し、色変換シート２３０がバックライトユニット１５０に安定して配置され得るようにするとともに、色変換層２５０を保護する機能を有することができる。

【0053】

一方、印刷回路基板２１０上に配置された光源２２０は、第１波長の光を放出する光源２２０であり、前記第１波長は青色光の波長であってよい。

【0054】

色変換層２５０は、前記第１波長の光によって励起されて第２波長の光を放出する蛍光体と、前記第１波長の光によって励起されて第３波長の光を放出する蛍光体を含むことができる。

【0055】

場合によって、第２波長は、赤色光又は緑色光の波長であってよく、第３波長は、緑色光又は赤色光の波長であってよい。下記では、説明の便宜のために、第２波長は赤色光の波長であり、第３波長は緑色光の波長であるとして説明する。

【0056】

すなわち、色変換シート２３０の色変換層２５０は、複数の赤色蛍光体２５２及び複数の緑色蛍光体２５４を含むことができ、それらの蛍光体は、光源２２０から放出された青色光によって励起されてそれぞれ赤色光又は緑色光を放出することができる。

【0057】

光源２２０から放出された青色光の少なくとも一部は、色変換シート２３０の色変換層２５０を通過しながら赤色光及び緑色光に変換されてバックライトユニット１５０の上面に出射してよい。光源２２０から放出された青色光の他の一部は色変換層２５０をそのまま通過して色変換なしでバックライトユニット１５０の上面に出射してよい。

【0058】

また、光源２２０から出光された青色光を赤色光及び緑色光に十分に変換させるために、色変換層２５０には複数の赤色蛍光体２５２及び緑色蛍光体２５４が含まれてもよい。

【0059】

ＰＥＴフィルム２４０及び色変換層２５０を含む色変換シート２３０の厚さは、適用される製品によってやや異なってもよいが、一例として、２２０μｍになり得る。この場合、実際に波長の変換がなされる色変換層２５０の厚さは、約７０μｍに過ぎないことがある。

【0060】

薄型のバックライトユニット１５０を提供するために、色変換シート２３０の厚さは可能な限り薄い厚さを有することが有利であり、そのために、色変換層２５０の厚さも薄いことが好ましい。

【0061】

ただし、色変換層２５０の厚さが薄くなることにより、色変換層２５０に複数の赤色蛍光体２５２と緑色蛍光体２５４が密集して蛍光体２５２，２５４間の平均距離が小さくなり、色変換効率が低下する問題がある。

【0062】

特に、赤色蛍光体２５２と緑色蛍光体２５４のサイズが異なる場合、サイズが相対的に小さい蛍光体の光変換効率がより低下することがある。例えば、赤色蛍光体２５２の平均サイズが緑色蛍光体２５４の平均サイズよりも大きい場合、サイズのより小さい緑色蛍光体２５４が赤色蛍光体２５２に遮られ、緑色蛍光体２５４の光変換効率が低下することがある。

【0063】

さらに、赤色蛍光体２５２と緑色蛍光体２５４との間の平均距離が近づくことにより、緑色蛍光体２５４から放出された緑色光の少なくとも一部が赤色蛍光体２５２を励起させ、赤色光が放出されることがある。このため、緑色光の光量が意図した量よりも少なくなることがある。

【0064】

すなわち、薄膜の色変換シート２３０を含むバックライトユニット１５０では、バックライトユニット１５０の上面に放出される緑色光の光量がより一層減少することがある。以下、バックライトユニットの上面に放出される緑色光の光量を増加させることができる実施例を説明する。

【0065】

図３は、本発明の実施例によるバックライトユニットの部分断面図である。

【0066】

図３を参照すると、バックライトユニット１５０は、印刷回路基板３１０、印刷回路基板３１０上に配置された複数の光源３２０、反射層３３０、色変換導光層４００、非色変換導光層５００、透明フィルム３４０、光拡散パターン３５０などを含むことができる。

【0067】

反射層３３０は、印刷回路基板３１０上で複数の光源３２０が位置していない領域の少なくとも一部の領域に配置されてよい。反射層３３０は、入射する光を反射させ、バックライトユニット１５０の光効率を上げることができる。

【0068】

複数の光源３２０上には、色変換導光層４００及び非色変換導光層５００が位置してよい。

【0069】

図３に示すように、非色変換導光層５００が光源３２０及び反射層３３０を覆い、色変換導光層４００が非色変換導光層５００上に位置してよい。これと違い、色変換導光層４００が光源３２０及び反射層３３０を覆い、非色変換導光層５００が色変換導光層４００上に位置してもよい。

【0070】

このような構造において、色変換導光層４００及び非色変換導光層５００のいずれか一つの導光層は、印刷回路基板３１０上の複数の光源３２０及び反射層３３０と離隔して位置する。

【0071】

透明フィルム３４０は、色変換導光層４００及び非色変換導光層５００上に、複数の光源３２０及び反射層３３０と離隔して位置する。複数の光拡散パターン３５０が透明フィルム３４０の少なくとも一面に形成されてよい。下記では、透明フィルム３４０及び光拡散パターン３５０を併せて光拡散フィルム３４５と呼ぶこともできる。

【0072】

複数の光拡散パターン３５０は、光源３２０から放出された光の少なくとも一部を回折、反射、屈折させることによって、バックライトユニット１５０の上面に光が不均一に出射するホットスポット現象を緩和する。これにより、複数の光拡散パターン３５０によって経路の変わった光は印刷回路基板３１０の方向に向かい得る。

【0073】

光拡散フィルム３４５の少なくとも一面には、光拡散フィルム３４５を安定して配置するための接着剤３６０が配置されてよい。接着剤３６０は、透明な接着部材であってよい。

【0074】

光拡散フィルム３４５上には導光板３７０が位置してよい。複数の光拡散パターン３５０の形成されている光拡散フィルム３４５を通過した光は導光板３７０で拡散され、バックライトユニット１５０の上面に均一な白色光が放出され得る。

【0075】

色変換導光層４００は、複数の光源３２０と光拡散フィルム３４５との間に位置し、複数の光源３２０から放出された光の一部の波長を変換させることができる。色変換導光層４００は、樹脂のような特定物質からなってよく、色変換機能を提供するための複数の色変換蛍光体６５２，６５４を含むことができる。

【0076】

そして、色変換導光層４００の上面又は下面の少なくとも一面に、光拡散機能を提供する非色変換導光層５００が位置してよい。非色変換導光層５００は樹脂からなってよく、非色変換導光層５００をなす樹脂の第１屈折率（ｎ１）は、色変換導光層４００をなす樹脂の第２屈折率（ｎ２）と異なってよい。

【0077】

すなわち、色変換導光層４００の屈折率と非色変換導光層５００の屈折率とが異なる。

【0078】

前述したように、色変換導光層４００の上面に非色変換導光層５００が位置してもよく、非色変換導光層５００の上面に色変換導光層４００が位置してもよい。下記では、説明の便宜のために、非色変換導光層５００の上面に色変換導光層４００が位置する実施例を挙げて説明する。

【0079】

非色変換導光層５００の上面に色変換導光層４００が位置する場合、非色変換導光層５００は複数の光源３２０を覆いながら位置してよい。色変換導光層４００又は非色変換導光層５００が複数の光源３２０を覆いながら位置することによって、複数の光源３２０を外部の衝撃から保護することができる。

【0080】

そして、場合によって、複数の光源３２０を覆う非色変換導光層５００は、反射層３３０の上面を覆い、側面の一部と接触してもよい。

【0081】

光源３２０から出射した光の少なくとも一部は、色変換導光層４００を通過しながら波長が変換されてよい。例えば、光源３２０から出射した青色光Ｌ１の少なくとも一部が色変換導光層４００中の蛍光体を励起させ、赤色光Ｌ２又は緑色光Ｌ３が放出され得る。

【0082】

このような青色光Ｌ１、赤色光Ｌ２、緑色光Ｌ３は、導光板３７０を通りながら混合され、バックライトユニット１５０の上面には高品質の白色光が供給され得る。

【0083】

図４は、図３における色変換導光層と非色変換導光層との間において光の進行する様子を例示する図である。

【0084】

図４を参照すると、色変換導光層４００と非色変換導光層５００の屈折率は、互いに異なってよい。

【0085】

色変換導光層４００の第２屈折率を絶対屈折率ｎ２と表示し、非色変換導光層の第１屈折率を絶対屈折率ｎ１と表示できる。

【0086】

色変換導光層４００の絶対屈折率ｎ２は非色変換導光層５００の絶対屈折率ｎ１と異なるので、色変換導光層４００から非色変換導光層５００に入射する光又は非色変換導光層５００から色変換導光層４００に入射する光は、色変換導光層４００と非色変換導光層５００との境界面で屈折し得る。

【0087】

一方、絶対屈折率ｎ２である色変換導光層４００から絶対屈折率ｎ１である非色変換導光層５００に光が進行する時、絶対屈折率ｎ１、ｎ２と入射角ｉ及び屈折角ｒとの間には、次のようなスネルの法則（Ｓｎｅｌｌ’ｓ Ｌａｗ）が成立する。

【0088】

【0089】

入射角ｉは、色変換導光層４００から非色変換導光層５００に入射する光が境界面の法線となす角をいい、屈折角ｒは、非色変換導光層５００に出射する光が境界面の法線となす角をいう。

【0090】

スネルの法則によれば、光の入射する色変換導光層４００の絶対屈折率ｎ２が、光の出射する非色変換導光層５００の絶対屈折率ｎ１よりも大きい場合、第１媒質から入射した光の全部が境界面で反射され得る。このような現象を全反射と称することができる。

【0091】

全反射は、入射する光の入射角ｉが臨界角ｉ’を超える場合に発生する。臨界角ｉ’は、屈折角ｒが９０゜の時の入射角ｉのサイズと定義されてよい。

【0092】

すなわち、入射角ｉのサイズが臨界角ｉ’を超える場合に全反射が起き、臨界角ｉ’は、スネルの法則で計算できる。

【0093】

具体的に、屈折角ｒが９０゜のとき、入射角ｉに対して、ｓｉｎ（ｉ）の値がｎ１／ｎ２を有する入射角ｉは、臨界角ｉ’に該当する。すなわち、臨界角ｉ’は、ａｒｃｓｉｎ（ｎ１／ｎ２）で計算できる。

【0094】

図４を参照すると、色変換導光層４００から非色変換導光層５００に進行する光の入射角θ１が臨界角ｉ’よりも大きい場合、色変換導光層４００から非色変換導光層５００の方向に進行する光は、非色変換導光層５００の境界面で全反射される。この時、反射角は、入射角と同じθ１である。

【0095】

色変換導光層４００から非色変換導光層５００に進行する光の入射角θ２が臨界角ｉ’よりも小さい場合、この光はθ３の屈折角で非色変換導光層５００に入射する。この時、屈折角θ３は入射角θ２よりも小さい。

【0096】

図５は、図４の色変換導光層において全反射が起きる場合をより具体的に示す図である。

【0097】

図５を参照すると、印刷回路基板３１０上に複数の光源３２０から出射した光の一部は、複数の光拡散パターン３５０によって反射、屈折して隣接の他の光源３２０に向かい得る。

【0098】

複数の光拡散パターン３５０によって反射、屈折した光が隣接の他の光源３２０に入射しながら入射角θ１が臨界角ｉ’よりも大きい場合、前記光を色変換導光層４００と非色変換導光層５００との境界面で全反射させることができる。

【0099】

したがって、バックライトユニット１５０は、光源の上面又は印刷回路基板３１０上で反射層３３０以外の領域、例えば、光源３２０の上面に向かう光の一部を全反射させることにより、光効率を上げることができる。すなわち、本実施例によるバックライトユニット１５０は、光源３２０から放出された光をバックライトユニット１５０の上面にさらに多く出射させることによって、光効率を改善させることができる。

【0100】

さらに、複数の光源３２０から放出された光が反射及び屈折によって色変換導光層４００を通過する平均時間が伸びるので、光源３２０から放出された光の色変換効率が向上し得る。

【0101】

したがって、より少ない数の色変換蛍光体６５２，６５４を使用しても高品質の白色光を供給するバックライトユニット１５０が提供でき、コストが低減し得る。

【0102】

図６は、図３のＡ領域の拡大図である。

【0103】

図６を参照すると、本発明の色変換導光層４００は、複数の色変換蛍光体６５２，６５４を含むことができる。

【0104】

色変換導光層４００に含まれた複数の色変換蛍光体６５２，６５４は、光源３２０から放出された第１波長の光によって励起されて第２波長の光を放出する蛍光体であるか、或いは第１波長の光によって励起されて第３波長の光を放出する蛍光体であってよい。

【0105】

そして、前記第１波長は青色光の波長であってよく、第２波長は赤色光の波長であってよく、第３波長は緑色光の波長であってよい。第２波長の光を放出する蛍光体は、赤色蛍光体６５２であり、第３波長の光を放出する蛍光体は緑色蛍光体６５４であってよい。

【0106】

色変換導光層４００に含まれた赤色蛍光体６５２及び緑色蛍光体６５４によって、光源３２０から出光された光は色変換され、バックライトユニット１５０の上面に白色光が供給され得る。

【0107】

一方、色変換導光層４００に含まれた赤色蛍光体６５２及び緑色蛍光体６５４は、前述した色変換シート２３０に含まれる赤色蛍光体２５２及び緑色蛍光体２５４と同じ物質であってよい。

【0108】

本発明に係るバックライトユニット１５０の色変換導光層４００には複数の赤色蛍光体６５２及び緑色蛍光体６５４が含まれるが、各蛍光体６５２，６５４間の距離は、色変換シート２３０の色変換層２５０における赤色蛍光体２５２と緑色蛍光体２５４との間の距離よりも遠くてよい。

【0109】

言い換えると、本発明に係るバックライトユニット１５０の色変換導光層４００の厚さは、色変換シート２３０の色変換層２５０の厚さよりも厚くてよい。

【0110】

バックライトユニット１５０から色変換シート２３０を除去しても、光源３２０と光拡散パターン３５０との間に、蛍光体を含む色変換導光層４００を配置することによって、バックライトユニット１５０の厚さが薄くなり得る。そして、屈折率の異なる色変換導光層４００と非色変換導光層５００とを含むことによって、光拡散パターン３５０によって下面に反射された光が全反射され、再びバックライトユニット１５０の上面に向かうことができる。これにより、必要な光源３２０の数を減らすことができる。

【0111】

複数の色変換蛍光体６５２，６５４が含まれた色変換導光層４００の厚さが厚くなることにより、複数の色変換蛍光体６５２，６５４間の距離も遠くなり、色変換効率が向上し得る。

【0112】

また、複数の色変換蛍光体６５２，６５４間の距離が遠くなることにより、赤色蛍光体６５２に比べて相対的にサイズの小さい緑色蛍光体６５４の色変換効率が向上し得る。これにより、バックライトユニット１５０の上面へより均一な白色光が供給でき、品質の改善されたバックライトユニット１５０を提供することができる。

【0113】

一方、色変換導光層４００の厚さは、非色変換導光層５００の厚さよりも大きくてよい。色変換導光層４００の厚さが非色変換導光層５００の厚さよりも厚く形成されることにより、光源３２０から放出された光が色変換導光層４００を相対的に長い時間にわたって通過できる。これにより、光源３２０から放出された光の色変換効率が増加し、バックライトユニット１５０の上面に均一な白色光を供給することができる。

【0114】

図７は、本発明の他の実施例によるバックライトユニットの部分断面図である。

【0115】

図７を参照すると、本発明に係る実施例は、色変換導光層４００が印刷回路基板３１０上で複数の光源３２０を覆いながら配置され、色変換導光層４００の上面には非色変換導光層５００が配置されたバックライトユニット１５０を提供することができる。

【0116】

その他の構成については、前述した構成に関する説明と同一であり、その説明を省略する。

【0117】

この場合、色変換導光層４００の屈折率は、第３屈折率（ｎ３）であり、色変換導光層４００の上部に位置する非色変換導光層５００の屈折率は、第４屈折率（ｎ４）であり、ｎ３とｎ４にはｎ４＞ｎ３の関係が成立してよい。

【0118】

言い換えると、バックライトユニット１５０は、非色変換導光層５００の屈折率が色変換導光層４００の屈折率よりも大きくてよい。

【0119】

したがって、上部に位置した非色変換導光層５００において色変換導光層４００に入射する光の一部は全反射され、再びバックライトユニット１５０の上面に向かうことができる。これにより、印刷回路基板３１０上の反射層３３０が位置していない領域に向かう光の量が低減し、バックライトユニット１５０の上面に放出される光の光量が増加し得る。

【0120】

一方、色変換導光層４００と非色変換導光層５００との屈折率差によって、下から上に入射する光は、光源３２０から水平方向に遠ざかるように拡散される効果がある。

【0121】

前述した拡散効果を、図７に示すＬ１光の経路を参照して説明する。前記Ｌ１光は、光源３２０から放出されて反射層３３０の側面で反射され、色変換導光層４００と非色変換導光層５００との境界面で屈折し得る。

【0122】

特に、印刷回路基板３１０上で複数の光源３２０がフリップチップ（Ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ）構造で配置された場合、光源３２０の下面又は側面に出光される光が多いので、反射層３３０の側面で反射された光が色変換導光層４００と非色変換導光層５００との境界面で屈折してより拡散しやすくなる。

【0123】

複数の光源３２０のフリップチップ構造は、色変換導光層４００が複数の光源３２０を覆う場合と、非色変換導光層５００が複数の光源３２０を覆う場合のいずれにも適用可能である。

【0124】

要するに、光が屈折率の小さい媒質から屈折率の大きい媒質に進行して屈折角が入射角よりも大きくなることにより、光源３２０から放出された光はバックライトユニット１５０の上面に進行しながら拡散される。

【0125】

これにより、バックライトユニット１５０に対して、光源３２０の垂直方向の上面に出射する光の量が相対的に低減し、複数の光源３２０の間の領域の上面に出射する光の量が相対的に増加し得る。

【0126】

したがって、本発明の実施例によるバックライトユニット１５０は、バックライトユニット１５０の上面において領域間の輝度差が減り、ホットスポット現象を緩和することができる。

【0127】

図８は、本願発明のさらに他の実施例によるバックライトユニットを示す図である。

【0128】

図８を参照すると、さらに他の実施例によるバックライトユニット１５０は、印刷回路基板３１０上の複数の光源３２０及び反射層３３０を覆う色変換導光層４００と、色変換導光層４００の上面に位置する複数の光拡散パターン３５０を含む光拡散フィルム３４５を含む。

【0129】

本発明に係る実施例は、反射層３３０の上面から複数の光拡散パターン３５０を含む光拡散フィルム３４５までの距離ｈが５００μｍになり得、該距離ｈは、前記色変換導光層４００が適用される製品によって変わってもよい。

【0130】

したがって、複数の光源３２０から放出された光は、色変換導光層４００を通過しながら他の波長の光に変換され得る。例えば、複数の光源３２０から放出された青色光Ｌ１は、色変換導光層４００を通過しながら赤色光Ｌ２及び緑色光Ｌ３へと波長が変換され得る。

【0131】

そして、本発明に係るバックライトユニット１５０は、色変換導光層４００に含まれた複数の色変換蛍光体６５２，６５４間の距離が遠ざかり、色変換効率が向上し得る。

【0132】

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。また、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであるため、それらの実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されない。本発明の保護範囲は、添付する特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと均等な範囲内における技術思想はいずれも本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきであろう。

【符号の説明】

【0133】

１００：ディスプレイ装置 １１０：ディスプレイパネル
１２０：ゲート駆動回路 １３０：データ駆動回路
１４０：コントローラ ２１０，３１０：印刷回路基板
２２０，３２０：光源 ２３０：色変換シート
２４０：ＰＥＴフィルム ２５０：色変換層
２５２，６５２：赤色蛍光体 ２５４，６５４：緑色蛍光体
３３０：反射層 ３４０：透明フィルム
３５０：光拡散パターン ３６０：接着剤
３７０：導光板 ４００：色変換導光層
５００：非色変換導光層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】