KR101711166B1

KR101711166B1 - 발광 장치 및 이를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR101711166B1
Application number: KR1020160150611A
Authority: KR
Inventors: 이동진; 김기철; 류소진; 백승환; 양병춘; 이영근
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2017-03-02
Also published as: KR20160135114A

Abstract

표시 장치는 복수의 화소가 구비된 표시 패널 및 표시 패널에 백색 광을 제공하는 발광 장치를 포함한다. 발광 장치는 청색 광을 생성하는 발광 소자 및 청색 광을 수신하고, 수신된 청색 광 중 일부는 투과시키고, 나머지 일부는 청색 광과 다른 파장 범위를 갖는 황색 광으로 변환하여 방출하는 형광층을 포함한다. 형광층은 적어도 110nm의 반치폭을 갖고 피크 파장이 530nm ~ 560nm의 파장 범위에 위치하는 발광 스펙트럼을 가지며, 황색 광은 청색 광의 피크 발광 강도의 10% ~ 30%에 대응하는 피크 발광 강도를 갖는다. 따라서, 발광 장치의 발광 효율이 향상된다.

Description

발광 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{LIGHT EMITTING DEVICE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 발광 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 발광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

백색 발광 다이오드를 구현하는 방법은 서로 다른 광을 방출하는 복수의 발광 칩을 구비하여 백색 광을 출력하는 멀티 칩 방식과, 청색 발광 소자 위에 형광체를 구비하여 백색 광을 출력하는 형광체 적용 방식으로 나뉠 수 있다.

멀티 칩 방식에서, 백색 발광 다이오드는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 칩으로 이루어지고, 각 칩으로부터 출력되는 광들이 조합되어 백색 광으로 출력된다.그러나, 불균일한 동작 전압과 주변 온도에 따라 RGB 칩들 각각으로부터 출력되는 광의 세기가 변화되어 백색 광의 색 좌표가 달라진다.

한편, 형광체 적용 방식에서, 백색 발광 다이오드는 청색 광을 방출하는 발광 칩 및 청색 광에 의해 여기되어 황색 광을 방출하는 형광체를 구비하고, 청색 광과 황색 광의 조합에 의하여 백색 발광 다이오드에서는 백색 광이 출력된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 발광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 발광 장치를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 표시 장치는 복수의 화소를 구비하는 표시 패널 및 제1 광과 제2 광의 조합에 의하여 생성된 제3 광을 상기 표시 패널에 제공하는 발광 장치를 포함한다. 상기 발광 장치는 상기 제1 광을 생성하는 발광 소자 및 상기 발광 소자로부터 상기 제1 광을 수신하고, 상기 수신된 제1 광 중 일부는 투과시키고, 나머지 일부는 상기 제1 광과 다른 파장 범위를 갖는 제2 광으로 변환하여 방출하는 형광층을 포함한다. 상기 제2 광은 110nm 이상의 반치폭을 갖고, 피크 파장이 530nm ~ 560nm의 파장 범위에 존재하는 발광 스펙트럼을 가지며, 상기 제2 광은 기 설정된 파장 범위 내에서 상기 제1 광의 피크 발광 강도의 10% ~ 30%에 대응하는 발광 강도를 갖는다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 발광 장치는 제1 광을 생성하는 발광 소자 및 상기 제1 광을 수신하고, 상기 수신된 제1 광 중 일부는 투과시키고, 나머지 일부는 상기 제1 광과 다른 파장 범위를 갖는 제2 광으로 변환하여 상기 제1 광과 상기 제2 광의 조합에 의하여 생성된 제3 광을 방출하는 형광층을 포함한다. 상기 형광층은 적어도 110nm의 반치폭을 갖고, 피크 파장이 530nm ~ 560nm의 파장 범위에 위치하는 발광 스펙트럼을 가지며, 상기 형광층의 상기 발광 스펙트럼은 녹색 파장 영역과 적색 파장 영역을 포함하고, 상기 녹색 파장 영역과 상기 적색 파장 영역의 면적비는 10 : 3 ~ 7 : 1의 범위 내에 존재한다.

상술된 표시 장치는 녹색 컬러필터의 최대 투과 파장 범위에 대응하는 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 형광체가 적용된 발광 다이오드를 광원으로 사용함으로써, 전체적인 휘도를 증가시킬 수 있다. 또한, 광원으로 사용되는 발광 다이오드의 광 효율이 증가하여 상기 표시장치에 사용되는 발광 다이오드의 개수를 감소시킬 수 있고, 그 결과 제조 비용을 절감할 수 있다.

상술된 발광 장치는 110nm 이상의 반치폭을 갖는 광을 출력함으로써, 발광 장치의 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 표시 패널의 전체 휘도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 표시 패널의 컬러필터를 통과하는 백색 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 장치로부터 출사되는 백색 광의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 형광층에서 출사되는 황색 광의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 7은 발광 장치로부터 출사되는 백색 광을 표시 패널의 적색, 녹색 및 청색 컬러필터에 각각 통과시켜 얻은 발광 스펙트럼들을 나타내는 그래프이다.
도 8은 발광 장치로부터 방출되는 백색 광을 표시 패널의 적색, 녹색 및 청색 컬러필터에 각각 통과시켜 얻은 색 좌표를 나타내는 그래프들이다.
도 9는 도 8의 I 부분을 확대한 확대도이다.
도 10은 도 8의 II 부분을 확대한 확대도이다.
도 11은 도 8의 III 부분을 확대한 확대도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대한 실시 예를 상세하게 설명한다. 상술한 본 발명이 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 실시 예들을 통해서 용이하게 이해될 것이다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치를 나타내는 측면 사시도이다.

도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 구동 회로부(200), 백라이트 유닛(300) 및 샤시(400)를 포함한다.

상기 표시 패널(100)은 광을 공급받아 영상을 표시한다. 상기 표시 패널(100)은 하부 기판(110), 상기 하부 기판(110)과 마주하는 상부 기판(130), 및 상기 하부 기판(110)과 상기 상부 기판(130) 사이에 개재되어 상기 광의 투과량을 제어하는 액정층(120)을 포함한다.

상기 하부 기판(110)은 제1 베이스 기판, 복수의 게이트 라인(111), 복수의 데이터 라인(113), 및 복수의 화소(119)를 구비한다. 상기 제1 베이스 기판은 유리 또는 플라스틱으로 이루어진다. 상기 복수의 게이트 라인(111)은 상기 제1 베이스 기판 상에 일방향으로 연장되고 상기 일방향에 직교하는 타방향으로 서로 이격되어 배치된다. 상기 복수의 데이터 라인(113)은 상기 게이트 라인들(111)과 실질적으로 직교하는 방향으로 연장된다. 상기 복수의 화소(119) 각각은 박막 트랜지스터(115) 및 화소전극(117)을 구비한다.상기 박막 트랜지스터(115)는 상기 게이트 라인들(111) 중에서 대응하는 게이트 라인(111)과 상기 데이터 라인들(113) 중에서 대응하는 데이터 라인(113)에 연결된 연결된다. 상기 화소전극(117)은 상기 박막 트랜지스터(115)에 연결된다.

상기 상부 기판(130)은 제2 베이스 기판, 제2 베이스 기판 상에서 상기 화소들(119) 각각에 대응하여 배열되는 복수의 컬러필터(131, 133, 135)를 포함한다. 상기 제2 베이스 기판은 유리 또는 플라스틱으로 이루어지고, 상기 컬러필터들(131, 133, 135)은 적색 컬러필터(131), 녹색 컬러필터(133), 및 청색 컬러필터(135)로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 상부 기판(130)은 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터들(131,133,135) 중 서로 인접하는 두 개의 컬러필터 사이에 배치되는 블랙 매트릭스(137)와, 상기 액정층(120)을 구동하기 위해 상기 화소 전극(117)과 마주하여 전계를 형성하는 공통 전극(139)을 포함한다.

상기 구동 회로부(200)는 상기 표시 패널(100)에 다양한 구동 신호를 공급하기 위해 게이트 구동부(미도시), 데이터 구동부(미도시), 제어부(미도시) 및 회로 기판(210)을 포함한다. 상기 회로 기판(210) 상에는 상기 제어부가 구비되고, 복수의 연결 필름(220)을 통해 상기 하부 기판(110)에 연결된다. 상기 게이트 구동부는 상기 하부 기판(110)에 직접적으로 형성되거나, 칩 형태로 이루어져 상기 복수의 연결 필름(220) 또는 상기 하부 기판(110) 상에 형성될 수 있고, 상기 데이터 구동부는 상기 복수의 연결필름(220) 또는 상기 하부 기판(110) 상에 실장될 수 있다.

상기 백라이트 유닛(300)은 상기 표시 패널(100)에 광을 공급하기 위해 복수의 발광 장치(301), 광원 기판(305), 도광판(310), 반사 시트(320), 확산 시트(340) 및 프리즘 시트(350)를 포함한다.

상기 발광 장치들(301) 각각은 백색 광을 방출하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)를 포함하고, 상기 광원 기판(305)에 기 설정된 거리로 이격되어 실장된다. 상기 발광 장치들(301)은 외부의 전원 장치와 연결된 상기 광원 기판(305)을 통해 구동 전원을 제공받는다. 상기 발광 장치들(301)은 상기 도광판(310)의 네 측면 중 적어도 하나의 측면에 인접하여 배치될 수 있다.

상기 도광판(310)은 광을 굴절시키는 투명한 재질로 이루어진다. 상기 도광판(310)은 상기 발광 장치들(301)에 인접한 입사면을 통해 상기 발광 장치들(301)로부터 광을 수신하고, 수신된 광의 진행 방향을 변경하여 상기 표시 패널(100) 측으로 제공한다.

상기 반사 시트(320)는 베이스 시트 상에 배치된 광 반사층을 포함하고, 상기 도광판(310)의 하부에 배치된다. 상기 반사 시트(320)는 상기 도광판(310)의 하부로 방출되는 광을 반사하여 상기 도광판(310)의 광 손실을 감소시킨다.

상기 확산 시트(340)는 상기 도광판(310)의 상부에 배치되고, 상기 도광판(310)으로부터 방출되는 광을 수신한다. 상기 확산 시트(340)는 상기 수신된 광을 확산하여 상기 표시 패널(100)에 균일하게 제공한다.

상기 프리즘 시트(350)는 상기 확산 시트(340)의 상부에 배치되고, 상기 확산 시트(340)로부터 확산된 광을 수신한다. 상기 프리즘 시트(350)는 상기 확산된 광을 집광하여 상기 표시 패널(100)에 수직한 방향으로 제공한다.

상기 샤시(400)는 상기 표시 패널(100)과 상기 백라이트 유닛(300)을 수납하고, 외부의 충격으로부터 상기 표시 패널(100)과 상기 백라이트 유닛(300)을 보호한다.

상기 발광 장치들(301)은 자신들의 위치 또는 주변 온도의 변화에 따라서 서로 다른 세기를 갖는 광을 출력할 수 있다. 상기 표시 장치(10)가 지면에 대하여 수직하게 배치된 경우, 상기 발광 장치들(301)을 상기 지면에 대하여 수직한 방향으로 배열하면, 상기 발광 방치들(301)은 상기 지면으로부터의 높이에 따라서 서로 다른 세기를 갖는 광을 출력할 수 있다. 그 결과, 표시 장치(10)의 휘도가 상기 수직 방향으로 다르게 나타날 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 발광 장치들(301)은 상기 표시 장치(10)의 네 측면들 중 상기 지면에 대하여 평행한 측면에 인접하여 배치될 수 있고, 그 결과 상기 수직 방향으로 상기 표시 장치(10)의 휘도가 달라지는 현상을 개선할 수 있다.

도 1에서는 발광 장치들(301)이 도광판(310)의 측면에 구비되는 에지형 백라이트 유닛(300)을 도시하였다. 그러나, 상기 발광 장치들(301)은 상기 표시패널(100)의 하부에 구비될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다. 단, 도 2에 도시된 구성요소 중 도 1에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치(15)는 표시패널(100)의 하부에 구비되는 직하형 백라이트 유닛(309)을 포함한다.

직하형 백라이트 유닛(309)은 상기 표시패널(100)의 하부에 배치된 회로기판(307), 상기 회로기판(307) 상에 실장되어 광을 출사하는 다수의 발광 장치(301)를 구비한다. 상기 발광 장치들(301) 각각은 백색 광을 방출하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)를 포함하고, 상기 회로 기판(307)에 기 설정된 거리로 이격되어 실장된다.

상기 발광 장치들(301) 및 상기 표시패널(100) 사이에는 확산판(360), 확산 시트(340) 및 프리즘 시트(350)가 구비된다. 상기 확산판(360)은 상기 발광 장치들(301)로부터 출사된 광을 수신하여 균일한 휘도를 갖는 광으로 확산시킨다.

이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따라 광 효율이 향상된 발광 장치를 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다. 여기서는 도 1에 도시된 일부 구성 요소들을 참조하여 설명한다.

도 3을 참조하면, 발광 장치(301)는 수납부(407)가 형성된 프레임(405), 상기 수납부(407)에 수납되고, 청색 광을 생성하는 발광 소자(410), 상기 발광 소자(410)에서 방출되는 상기 청색 광을 수신하여 상기 수신된 청색 광 중 일부는 투과시키고, 나머지 일부는 상기 청색 광과 다른 파장 범위를 갖는 황색 광으로 변환하여 출사하는 형광층(411)을 포함한다.

상기 프레임(405)은 상기 발광 소자(410)가 수납되는 수납 공간을 제공하는 상기 수납부(407)를 구비한다. 상기 수납부(407)는 바닥면과 상기 바닥면에 대하여 경사진 경사면을 포함한다. 상기 프레임(405)은 상기 수납부(407)의 경사면에 배치된 광 반사층(미도시)과, 상기 발광 소자(410)에 전원을 공급하기 위해 상기 수납부(407)의 바닥면에 배치된 전원 공급 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 발광 소자(410)는 상기 수납부(407)에 배치되고, 상기 전원을 공급받아 상기 청색 광을 생성한다. 상기 청색 광은 피크 파장이 435 ~ 460 nm(나노미터)의 파장 범위에 위치하는 발광 스펙트럼을 갖는다. 본 발명의 일 예로, 상기 발광 소자(410)는 반도체 칩, 예컨대, InGaN 계열, GaN 계열, 또는 AlGaN 계열 등의 화합물 반도체 칩으로 이루어질 수 있다.

상기 형광층(411)은 상기 발광 소자(410)의 상부에 배치되고, 상기 발광 소자(410)를 감싸도록 상기 수납부(407)를 채우는 고분자 물질을 포함한다. 상기 형광층(411)은 상기 발광 소자(410)로부터 수신된 상기 청색 광 중 일부는 투과시키고, 나머지 일부는 황색 광으로 변환하여 방출한다. 상기 형광층(411)은 상기 황색 광을 방출하기 위해 적어도 하나의 형광체(413,415,417)를 포함할 수 있다.. 상기 형광체는 (Ba_1-x-y-zSr_xCa_y)₂SiO₄:Eu_z (0<x<1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, 단 0≤1-x-y-z)의 화학식을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 형광체는 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 칼슘(Ca) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 실리케이트(SiOx) 계열로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예로, 상기 형광층(411)은 피크 파장이 각각 서로 다른 파장 범위에 위치하는 제1 형광체(413), 제2 형광체(415) 및 제3 형광체(417)를 포함할 수 있다. 상기 제1 형광체(413)는 바륨을 포함하는 실리케이트 계열의 형광체로서, Ba₂SiO₄:Eu의 화학식으로 가질 수 있다. 상기 제2 형광체(415)는 바륨 및 스트론튬을 포함하는 실리케이트 계열의 형광체로서, (Ba_1-xSr_x)₂SiO₄:Eu (0<x<1)의 화학식을 가질 수 있다. 상기 제3 형광체(417)는 스트론튬 및 칼슘을 포함하는 실리케이트 계열의 형광체로서, (Sr_1-xCa_x)₂SiO₄:Eu (0<x<1)의 화학식을 가질 수 있다. 한편, 상기 형광층(411)은 Sr₂SiO4:Eu의 화학식을 갖는 스트론튬을 포함하는 실리케이트 계열의 제4 형광체를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예로, 상기 제4 형광체는 상기 제1 형광체(413), 상기 제2 형광체(415) 및 상기 제3 형광체(417)중 어느 하나를 대신하여 상기 형광층(411)에 포함될 수도 있다. 상기 제1 형광체(413), 상기 제2 형광체(415) 및 상기 제3 형광체(417)의 발광 스펙트럼에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다.

상기 발광 장치(301)는 상기 형광층(411)을 통과한 청색 광과 상기 형광층(411)에 의해 변환된 황색 광을 조합하여 백색 광을 출력한다. 상기 황색 광은 피크 파장이 표시 패널(100)의 녹색 컬러필터(133)에 대응하는 투과 파장 범위(예를 들어, 530nm ~ 560nm) 내에 위치하는 발광 스펙트럼을 갖는다.

도 4는 표시 패널의 컬러필터를 통과하는 백색 광의 투과율을 나타내는 그래프이다. 도 4에서 가로축은 파장(nm)을 나타내고, 세로축은 투과율(%)을 나타낸다. 도 4에서, 제1 곡선(501)은 표시 패널(100)의 청색 컬러필터(135)를 통과하는 백색 광의 파장에 투과율을 나타내고, 제2 곡선(503)은 녹색 컬러필터(133)를 통과하는 상기 백색 광의 파장에 따른 투과율을 나타내며, 제3 곡선(505)은 적색 컬러필터(131)를 통과하는 백색 광의 파장에 따른 투과율을 나타낸다.

여기서, 상기 제1 곡선(501)과 상기 제2 곡선(503) 및 상기 제3 곡선(505)의 주 파장 범위 각각을 청색 파장 영역, 녹색 파장 영역 및 적색 파장 영역으로 지칭한다. 본 발명의 일 예로, 상기 청색 파장 영역은 대략 410nm 내지 490nm의 파장 범위로 설정될 수 있고, 상기 녹색 파장 영역은 대략 490nm 내지 590nm의 파장 범위로 설정될 수 있으며, 상기 적색 파장 영역은 590nm 내지 680nm의 파장 범위로 설정될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 장치로부터 방출되는 백색 광의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 5에서 가로축은 파장(nm)을 나타내고, 세로축은 발광 강도를 나타낸다.

상기 발광 장치(301)에서 방출되는 상기 백색 광은 도 5에 도시된 제4 곡선(510)이 나타내는 발광 스펙트럼을 갖는다. 상기 백색 광은 상기 청색 파장 영역에 포함된 청색 광과 상기 녹색 파장 영역과 상기 적색 파장 영역에 부분적으로 오버랩되는 황색 광의 조합으로 이루어진다. 따라서, 상기 황색 광은 상기 표시 패널(100)에 구비된 상기 녹색 및 적색 컬러필터(133,131)를 통과할 수 있다. 여기서, 상기 녹색 컬러필터(133)의 광 투과율은 상기 적색 컬러필터(131)의 광 투과율보다 상대적으로 높다. 따라서, 상기 표시 패널(100)의 전체 휘도를 향상시키기 위해, 상기 황색 광의 피크 파장은 상기 녹색 파장 영역내에 위치한다. 특히, 상기 황색 광의 피크 파장은 상기 녹색 파장 영역 중 530nm 내지 560nm의 범위 내에 존재한다.

따라서, 상기 청색 광과 상기 황색 광의 조합에 의하여 생성된 상기 백색 광은 두 개의 피크 파장을 갖고, 두 개의 피크 파장 중 상기 청색 광의 피크 파장은 상기 청색 파장 영역 내에 위치하고, 상기 황색 광 피크 파장은 상기 녹색 파장 영역 내에 위치한다. 특히, 상기 청색 광의 피크 파장은 440nm ~ 460nm의 파장 범위에 위치하고, 상기 황색 광의 피크 파장은 530nm ~ 560nm의 피크 범위에 위치한다.

한편, 상기 황색 광은 110nm 이상의 반치폭(Full Width Half Maximum: FWHM)(511)을 갖는다. 상기 황색 광의 반치폭(511)이 110nm 이상으로 설정되면, 상기 백색 광은 표시 장치와 관련된 방송 규격인 NTSC(National Television System Committee) 대비 약 72% 이상의 색 재현성을 가질 수 있다.

도 5에 도시된 상기 백색 광의 발광 스펙트럼에서, 상기 황색 광의 파장 영역(이하, 황색 파장 영역)은 대략 500nm ~ 620nm로 설정될 수 있다. 또한, 도 4에서 상기 황색 광은 상기 황색 파장 영역(500nm ~ 620nm) 내에서 상기 청색 광의 피크 발광 강도의 대략 10% ~ 30%에 대응하는 발광 강도를 갖는다. 예를 들어, 상기 제4 곡선(510)에서 상기 청색 광의 피크 발광 강도는 450nm의 파장에서 대략 5.9E+04로 나타났고, 상기 황색 광의 피크 발광 강도는 540nm의 파장에서 대략 1.18E+04로 나타났다. 이 경우, 상기 황색 광은 상기 청색 광의 피크 발광 강도의 대략 20%에 대응하는 피크 발광 강도를 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 560nm의 파장에서 상기 황색 광의 발광 강도는 대략 1.1E+04로 나타났다. 따라서, 상기 560nm의 파장에서 상기 황색 광은 상기 청색 광의 피크 발광 강도의 약 18.6%의 발광 강도를 갖는다. 또 다른 예로, 상기 황색 광은 595nm의 파장에서 대략 0.83E+04의 발광 강도를 갖는 것으로 나타났고, 610nm의 파장에서 대략 0.69E+04의 발광 강도를 갖는 것으로 나타났다. 결과적으로, 상기 황색 광은 상기 560nm의 파장에서 상기 청색 광의 피크 발광 강도의 약 14.2%의 발광 강도를 갖고, 상기 610nm의 파장에서 상기 청색 광의 피크 발광 강도의 약 11.7%의 발광 강도를 갖는다.

만약, 상기 황색 광이 상기 황색 파장 영역(500nm ~ 620nm) 내에서 상기 청색 광의 피크 발광 강도의 10%보다 작고, 또는 30%보다 큰 발광 강도를 갖는다면, 상기 백색 광은 CIE 1931 색 좌표계를 기준으로 상기 표시 패널(100)의 표시 영상에 적합한 색 좌표에서 벗어날 수 있다. 예를 들어, 상기 황색 광의 발광 강도가 상술된 범위 내에 존재할 경우 상기 백색 광은 CIE 1931 색 좌표계를 기준으로 0.24 내지 0.26의 x좌표 및 0.20 내지 0.21의 y좌표를 가질 수 있다. 이때, 상기 백색 광은 약 100,000K의 색 온도를 가질 수 있다

상술된 발광 장치(301)에 따르면, 상기 형광층(411)으로부터 출사된 상기 황색 광의 피크 파장이 상기 녹색 파장 영역 내에 위치하므로, 상기 표시 패널(100)에 보다 높은 휘도의 광을 제공할 수 있다. 또한, 상기 황색 광의 반치폭 및 발광 강도를 제어함으로써, 상기 발광 장치(301)로부터 출사된 상기 백색 광은 상기 표시 패널(100)의 표시 영상에 적합한 색 좌표를 가질 수 있다.

여기서, 도 6을 참조하여 상기 발광 장치(301)의 형광층(411)에서 방출되는 황색 광의 특성을 살펴본다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 형광층에서 방출되는 황색 광의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 6에서, 형광층(411)은 제1 형광체, 제2 형광체 및 제3 형광체를 포함한다. 여기서는 도 1 및 도 3에 도시된 일부 구성 요소를 참조하여 설명한다.

상기 제1 내지 제3 형광체(413, 415, 417) 각각은 바론, 스트론튬 및 칼슘 중 적어도 하나를 포함하는 실리케이트 계열로 이루어진다. 상기 형광층(411)에서 방출되는 상기 황색 광은 제5 곡선(515)이 나타내는 발광 스펙트럼을 갖는다. 상기 제5 곡선(515)에 따르면, 상기 황색 광의 피크 파장은 530nm ~ 560nm의 파장 범위에 위치하고, 상기 황색 광은 110 nm 이상의 반치폭(523)을 갖는다. 따라서, 상기 표시 장치(10)의 전체 휘도를 향상시킬 수 있고, NTSC 대비 약 72% 이상의 색 재현성을 확보할 수 있다.

한편, 상기 황색 광의 발광 스펙트럼은 상기 제1 형광체(413), 상기 제2 형광체(415) 및 상기 제3 형광체(417)의 원소비에 의해서 결정될 수 있다. 여기서, 상기 제1 형광체(413)의 발광 스펙트럼은 제6 곡선(517)으로 나타나고, 상기 제2 형광체(415)의 발광 스펙트럼은 제7 곡선(519)으로 나타나며, 상기 제3 형광체(417)의 발광 스펙트럼은 제8 곡선(521)으로 나타난다.

본 발명의 일 예로, 상기 제1 형광체(413)는 상기 형광층(411)의 20 미만 중량부를 갖고, 상기 제2 형광체(415)는 35 ~ 60의 중량부를 가지며, 상기 제3 형광체(417)는 20 ~ 65의 중량부를 갖는다.

이 경우, 상기 제1 형광체(413)의 피크 파장은 515nm ~ 약 530nm의 파장 범위에 위치하고, 상기 제1 형광체(413)의 발광 스펙트럼(517)은 상기 형광층의 발광 스펙트럼(515)에 대하여 약 20% 미만의 면적을 갖는다. 상기 제2 형광체(415)의 피크 파장은 540nm ~ 560nm의 파장 범위에 위치하고, 상기 제2 형광체(415)의 발광 스펙트럼(519)은 상기 형광층의 발광 스펙트럼(515)에 대하여 35% ~ 60%의 면적을 갖는다. 또한, 상기 제3 형광체(417)의 피크 파장은 580nm ~ 약 610nm의 파장 범위에 위치하며, 상기 제3 형광체(417)의 발광 스펙트럼(521)은 상기 형광층의 발광 스펙트럼(515)에 대하여 20% ~ 65%의 면적을 갖는다.이처럼, 상기 제1 내지 제3 형광체(413, 415, 417) 각각이 위와 같은 면적 비율을 가짐으로써, 상기 형광층은 110nm 이상의 반치폭을 가질 수 있고, 상기 형광층의 피크 파장은 530nm 내지 560nm에 위치할 수 있다.

도 7은 발광 장치로부터 출사되는 백색 광을 표시 패널의 적색, 녹색 및 청색 컬러필터에 각각 통과시켜 얻은 발광 스펙트럼들을 나타내는 그래프이다. 도 7에서는 본 발명에 따른 형광층이 적용된 발광 장치에서 방출되는 백색 광의 효율을 설명하기 위해 비교 예에 따른 발광 스펙트럼들과 실시 예에 따른 발광 스펙트럼들을 도시하였다.

비교 예(551)는 종래의 형광층이 적용된 발광 장치로부터 출사되는 백색 광을 표시 패널의 적색, 녹색 및 청색 컬러필터에 각각 통과시켜 얻은 발광 스펙트럼들을 나타낸다.

실시 예(553)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 형광이 적용된 발광 장치에서 방출되는 백색 광을 표시 패널의 적색, 녹색 및 청색 컬러필터에 각각 통과시켜 얻은 발광 스펙트럼들을 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 실시 예(553)의 녹색 피크 파장은 상기 비교 예(551)의 녹색 피크 파장보다 단파장 쪽으로 이동되었다. 또한, 상기 실시 예(553)에 따르면, 녹색 및 적색 파장 영역에서의 반치폭이 상기 비교 예(551)보다 확장되었다. 따라서, 상기 실시 예(553)의 발광 스펙트럼은 녹색 파장 영역과 적색 파장 영역에서 상기 비교 예(551)의 발광 스펙트럼보다 큰 면적을 가질 수 있고, 그 결과 상기 표시 패널의 전체 휘도 및 색재현성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 실시예(553)에 따른 상기 형광층의 상기 발광 스펙트럼에서, 상기 녹색 파장 영역과 상기 적색 파장 영역의 면적비는 10 : 3에서부터 7 : 1 까지의 범위 내에 존재한다. 여기서, 상기 녹색 파장 영역은 대략 490nm 내지 590nm의 파장 범위로 설정될 수 있으며, 상기 적색 파장 영역은 590nm 내지 680nm의 파장 범위로 설정될 수 있다.

도 8은 발광 장치로부터 방출되는 백색 광을 표시 패널의 적색, 녹색 및 청색 컬러필터에 각각 통과시켜 얻은 색 좌표를 나타내는 그래프들이다. 도 9는 도 8의 I 부분을 확대한 확대도이고, 도 10은 도 8의 II 부분을 확대한 확대도이며, 도 11은 도 8의 III 부분을 확대한 확대도이다. 도 8 내지 도 11에서는 CIE 1931 색 좌표계를 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 색 좌표(620)를 표준 색좌표(이하 sRGB)(610)와 비교하여 도시하였다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 색좌표(620)에서 청색 색좌표는 CIE 1931 색 좌표계를 기준으로 (0.1512, 0.0522)로 나타났고, 녹색 색좌표는 (0.3088, 0.6272)로 나타났으며, 적색 색좌표는 (0.6341, 0.3363)로 나타났다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 색 좌표(620)에서 백색 색좌표는 (0.2725, 0.2951)로 나타났다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 색 좌표(620)는 표준 색좌표(sRGB)(610)의 약 98%를 커버하는 것으로 나타났다.

또한, 상기 실시 예에 따른 색좌표(620)에 근거한 상기 백색 광은 상기 적색, 녹색 및 청색 컬러필터를 통과한 후 측정 장치를 이용한 휘도 측정에서 상기 비교 예에 따른 색좌표(610)에 근거한 휘도 대비 약 122.1%의 휘도를 갖는 것으로 측정되었으며, NTSC 대비 약 74%의 색 재현성을 갖는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 표시 패널 110: 하부 기판
120: 액정층 130: 상부 기판
200: 구동 회로부 300: 백라이트 유닛
301: 발광 장치 410: 발광 소자
411: 형광층

Claims

복수의 화소를 구비하는 표시 패널; 및
제1 광과 제2 광의 조합에 의하여 생성된 제3 광을 상기 표시 패널에 제공하는 발광 장치를 포함하되,
상기 발광 장치는,
상기 제1 광을 생성하는 발광 소자; 및
상기 발광 소자로부터 상기 제1 광을 수신하고, 상기 수신된 제1 광 중 일부는 투과시키고, 나머지 일부는 상기 제1 광과 다른 파장 범위를 갖는 상기 제2 광으로 변환하여 방출하는 형광층을 포함하며,
상기 제2 광은 110nm 이상의 반치폭을 갖고, 피크 파장이 530nm ~ 560nm의 파장 범위에 존재하는 발광 스펙트럼을 가지며, 상기 제2 광은 기 설정된 파장 범위 내에서 상기 제1 광의 피크 발광 강도의 10% ~ 30%에 대응하는 발광 강도를 갖고,
상기 형광층은:
제1 화학식으로 표현되는 조성물로 이루어진 제1 형광 물질;
제2 화학식으로 표현되는 조성물로 이루어진 제2 형광 물질; 및
제3 화학식으로 표현되는 조성물로 이루어진 제3 형광 물질을 포함하며,
제1 화학식은
Ba₂SiO₄:Eu이고,
제2 화학식은
(Ba_1-xSr_x)₂SiO₄:Eu (0<x<1)이며,
제3 화학식은
(Sr_1-xCa_x)₂SiO₄:Eu (0<x<1)인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1 항에 있어서, 상기 형광층의 발광 스펙트럼은 녹색 파장 영역과 적색 파장 영역을 포함하고, 상기 녹색 파장 영역과 상기 적색 파장 영역의 면적비는 10 : 3에서부터 7 : 1 까지의 범위 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제2 항에 있어서, 상기 녹색 파장 영역은 490nm 내지 590nm의 파장 범위로 설정되고, 상기 적색 파장 영역은 590nm 내지 680nm의 파장 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1 항에 있어서, 상기 형광층은 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 칼슘(Ca) 중 적어도 하나를 포함하는 실리케이트 계열의 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제4 항에 있어서, 상기 형광층은 피크 파장이 515nm ~ 530nm의 제1 파장 범위에 위치하는 제1 형광체, 피크 파장이 540nm ~ 560nm의 제2 파장 범위에 위치하는 제2 형광체 및 피크 파장이 580nm ~ 610nm의 제3 파장 범위에 위치하는 제3 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제5 항에 있어서, 상기 제1 형광체는 20 미만 중량부를 갖고, 상기 제2 형광체는 35 ~ 60의 중량부를 가지며, 상기 제3 형광체는 20 ~ 65의 중량부를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제5 항에 있어서, 상기 제1 파장 범위에서 상기 제1 형광체의 발광 스펙트럼은 상기 형광층의 발광 스펙트럼의 면적에 대하여 20% 미만의 면적을 갖고, 상기 제2 파장 범위에서 상기 제2 형광체의 발광 스펙트럼은 상기 형광층의 발광 스펙트럼의 면적에 대하여 35% ~ 60%의 면적을 가지며, 상기 제3 파장 범위에서 상기 제3 형광체는 상기 형광층의 발광 스펙트럼의 면적에 대하여 20% ~ 65%의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1 항에 있어서, 상기 기 설정된 파장 범위는 상기 제2 광의 발광 스펙트럼에서 500nm ~ 620nm로 설정되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제8 항에 있어서, 상기 제3 광은 CIE 1931 색 좌표계를 기준으로 0.24 내지 0.26에 대응하는 X축 좌표와 0.20 내지 0.21에 대응하는 Y축 좌표를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9 항에 있어서, 상기 표시 패널은 청색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 적색 컬러필터를 더 포함하고,
상기 청색 컬러필터, 녹색 컬러필터 및 적색 컬러필터는 상기 제3 광을 수신하고, 상기 수신된 제3 광을 상기 CIE 1931 색 좌표계를 기준으로 0.27 내지 0.28의 X축 좌표와 0.29 내지 0.30의 Y축 좌표를 갖는 광으로 방출하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1 항에 있어서, 상기 제1 광은 피크 파장이 435nm ~ 460nm의 파장 범위 내에 위치하는 발광 스펙트럼을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1 광을 생성하는 발광 소자; 및
상기 제1 광을 수신하고, 상기 수신된 제1 광 중 일부는 투과시키고, 나머지 일부는 상기 제1 광과 다른 파장 범위를 갖는 제2 광으로 변환하여 상기 제1 광과 상기 제2 광의 조합에 의하여 생성된 제3 광을 방출하는 형광층을 포함하며,
상기 형광층은 적어도 110nm의 반치폭을 갖고, 피크 파장이 530nm ~ 560nm의 파장 범위에 위치하는 발광 스펙트럼을 가지며, 상기 형광층의 상기 발광 스펙트럼은 녹색 파장 영역과 적색 파장 영역을 포함하고, 상기 녹색 파장 영역과 상기 적색 파장 영역의 면적비는 10 : 3 ~ 7 : 1의 범위 내에 존재하고,
상기 형광층은:
제1 화학식으로 표현되는 조성물로 이루어진 제1 형광 물질;
제2 화학식으로 표현되는 조성물로 이루어진 제2 형광 물질; 및
제3 화학식으로 표현되는 조성물로 이루어진 제3 형광 물질을 포함하며,
제1 화학식은
Ba₂SiO₄:Eu이고,
제2 화학식은
(Ba_1-xSr_x)₂SiO₄:Eu (0<x<1)이며,
제3 화학식은
(Sr_1-xCa_x)₂SiO₄:Eu (0<x<1)인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제12 항에 있어서, 상기 녹색 파장 영역은 490nm 내지 590nm의 파장 범위로 설정되고, 상기 적색 파장 영역은 590nm 내지 680nm의 파장 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제12 항에 있어서, 상기 형광층은 적어도 하나의 형광체를 포함하고,
상기 형광체는 바륨(Ba), 스트론튬(Sr) 및 칼슘(Ca) 중 적어도 하나를 포함하는 실리케이트 계열로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제12 항에 있어서, 상기 형광층은 피크 파장이 515nm ~ 530nm의 파장 범위에 위치하는 발광 스펙트럼을 갖는 제1 형광체, 피크 파장이 540nm ~ 560nm의 파장 범위에 위치하는 발광 스펙트럼을 갖는 제2 형광체 및 피크 파장이 580nm ~ 610nm의 파장 범위에 위치하는 발광 스펙트럼을 갖는 제3 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제15 항에 있어서, 상기 제1 형광체는 20 미만의 중량부를 갖고, 상기 제2 형광체는 35 ~ 60 미만의 중량부를 가지며, 상기 제3 형광체는 20 ~ 65의 중량부를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제15 항에 있어서, 상기 제1 형광체의 발광 스펙트럼은 상기 형광층의 발광 스펙트럼의 면적에 대하여 20% 미만의 면적을 갖고, 상기 제2 형광체의 발광 스펙트럼은 상기 형광층의 발광 스펙트럼의 면적에 대하여 35% ~ 60%의 면적을 가지며, 상기 제3 형광체의 발광 스펙트럼은 상기 형광층의 발광 스펙트럼의 면적에 대하여 20% ~ 65%의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제17 항에 있어서, 상기 제3 광은 CIE 1931 색 좌표계를 기준으로 0.24 내지 0.26의 X축 좌표와 0.20 내지 0.21의 Y축 좌표를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제12 항에 있어서, 상기 제1 광은 피크 파장이 435nm ~ 460nm의 파장 범위에 위치하는 발광 스펙트럼을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.