KR101736880B1

KR101736880B1 - 양자점층 및 광학필터를 포함하는 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR101736880B1
Application number: KR1020150089790A
Authority: KR
Inventors: 최윤석; 권오관
Original assignee: 주식회사 엘엠에스
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2017-05-18
Also published as: KR20170000626A

Abstract

본 발명은 청색 광원으로부터 광을 흡수하여 백색광을 출력하는 양자점층; 및
상기 백색광의 원색에 해당하는 일부 파장의 광은 투과시키며, 원색에 해당하지 않는 일부 파장의 광은 반사시키는 광학 필터를 포함하는 백라이트 유닛을 포함하며,
상기 광학 필터가 하기 조건 1 및 2를 만족하는 디스플레이 장치를 제공한다.
[조건 1] Tp1, Tp2 및 Tp3 중 적어도 둘 이상은 80% 이상,
상기 조건 1에서,
Tp1은 430 내지 470 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하고,
Tp2는 500 내지 550 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하고,
Tp3는 600 내지 650 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하고,
[조건 2] Rp4 및 Rp5 중 어느 하나 이상은 20% 이상,
상기 조건 2에서,
Rp4는 470 nm 초과 및 500 nm 미만의 파장 영역에서의 광반사 스펙트럼의 피크파장에서의 반사율을 의미하고,
Rp5는 550 nm 초과 및 600 nm 미만의 파장 영역에서의 광반사 스펙트럼의 피크파장에서의 반사율을 의미한다.

Description

양자점층 및 광학필터를 포함하는 디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE INCLUDING QUANTUM DOT LAYER AND OPTICAL FILTER}

본 발명은 양자점층 및 광학필터를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시(liquid crystal display; LCD)장치는 디스플레이 장치로서, 각종 전자기기에 구비되어, 전기적인 신호로 입력되는 정보를 화면에서 시각적으로 표시하는 장치이며, 자기발광성이 없어 별도의 광원을 필요로 하지만 소비전력이 적고 휴대용으로 편리해 널리 사용되고 있다.

이와 같이 LCD 장치는 LCD 자체로서는 광을 내지 못하므로, 후면에 광원과, 상기 광원에서 나오는 광의 투과량과 색을 조절하는 기능 갖는 백라이트 유닛(Backlight Unit, BLU)이 필요하다.

그러나, LCD 장치는 광원으로 LED나 CCFL을 사용하지만, 이러한 광원으로는 RGB(Red, Green, Blue)색이 자연색과 비슷하게 구현하는데 있어서 한계가 있다. 이는 다른 방식의 디스플레이와 비교하여 LCD의 경쟁력을 저하시키는 하나의 요인이 된다.

한국공개특허 제2014-0090888호

본 발명은 양자점층 및 광학필터를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 높은 색재현율의 광을 출력하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는,

청색 광원으로부터 광을 흡수하여 백색광을 출력하는 양자점층; 및

상기 백색광의 원색에 해당하는 일부 파장의 광은 투과시키며, 원색에 해당하지 않는 일부 파장의 광은 반사시키는 광학 필터를 포함하는 백라이트 유닛을 포함하며,

상기 광학 필터가 하기 조건 1 및 2를 만족할 수 있다.

[조건 1] Tp1, Tp2 및 Tp3 중 적어도 둘 이상은 80% 이상,

상기 조건 1에서,

Tp1은 430 내지 470 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하고,

Tp2는 500 내지 550 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하고,

Tp3는 600 내지 650 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하고,

[조건 2] Rp4 및 Rp5 중 어느 하나 이상은 20% 이상,

상기 조건 2에서,

Rp4는 470 nm 초과 및 500 nm 미만의 파장 영역에서의 광반사 스펙트럼의 피크파장에서의 반사율을 의미하고,

Rp5는 550 nm 초과 및 600 nm 미만의 파장 영역에서의 광반사 스펙트럼의 피크파장에서의 반사율을 의미한다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치는 양자점층과 광학 필터를 포함하는 백라이트 유닛을 구비함으로써 RGB(Red, Green, Blue) 원색(primary color) 파장 영역에서의 투과율을 향상시키고, 그 이외의 파장 영역에서의 반사율을 향상시켜, 원색 파장 영역에서의 보다 향상된 색재현율을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 일 실시예에서, 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 개념도를 나타낸 것이다.
도 2는 일 실시예에서, 본 발명에 따른 광학 필터의 모식도를 나타낸 것이다.
도 3은 일 실시예에서, 본 발명에 따른 광학 필터의 광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 일 실시예에서, 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 모식도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따른 디스플레이 장치의 광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 8은 각각 일 실시예에서 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서의 광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
9는 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따른 디스플레이 장치의 광 스펙트럼을 비교한 것이다.
도 10은 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따른 디스플레이 장치의 색재현율을 측정한 결과이다.

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 상기 디스플레이 장치의 하나의 예로서,

상기 광학 필터가 하기 조건 1 및 2를 만족하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

[조건 1] Tp1, Tp2 및 Tp3 중 적어도 둘 이상은 80% 이상,

상기 조건 1에서,

[조건 2] Rp4 및 Rp5 중 어느 하나 이상은 20% 이상,

상기 조건 2에서,
Rp4는 470 nm 초과 및 500 nm 미만의 파장 영역에서의 광반사 스펙트럼의 피크파장에서의 반사율을 의미하고,

삭제

백라이트 유닛은, LCD 등을 포함하는 디스플레이 장치의 화면 뒤에서 광을 출력하는 광원 장치로서, LCD는 LCD 자체로는 광을 내지 못하므로 뒷면의 백라이트 유닛을 형성하여 광을 출력시켜 나오는 광의 투과량과 색상을 조절함으로써 화면을 구현할 수 있게 된다.

즉, 백라이트 유닛을 통해 출력되는 광을 이용하여 LCD의 화면을 구현하므로, 백라이트 유닛에서 출력되는 광의 순도가 LCD 화면의 색재현율에 영향을 미치게 된다. 본 발명에서는 상기 백라이트 유닛에 양자점층과 더불어 상기 조건 1 및 2를 만족하는 광학 필터를 설치함으로써, 보다 우수한 색재현율을 구현하였다.

예를 들어, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 하기 도 1과 같은 구조를 가질 수 있다. 도 1을 참조하면, 반사층(210), 양자점층(410) 및 광학 필터(510)가 적층된 구조로, 화살표는 광의 이동 내지 광의 리사이클링 과정을 의미할 수 있다. 이때, 리사이클링 과정은 하기에서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

다만, 도 1은 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 간단하게 설명하기 위한 개념도로서, 이에 따라서 구성이 한정되는 것은 아니며, 광원 및 도광판 등의 구성이 추가로 형성될 수 있다. 또한, 광학 필터(510)와 양자점층(410)의 위치는 경우에 따라서 바뀔 수 있다.

상기 광원의 종류는 특별히 한정하지 않으나, Blue LED 광원을 이용한 경우를 통해 설명하면, 광원부에서 출력된 Blue 광원은, Red 및 Green의 양자점을 포함하는 양자점층을 투과하면서, Blue 파장 영역의 광으로부터 Red 및 Green 파장 영역의 광을 발현할 수 있다. 이렇게 발현된 RGB의 광이 혼합되어 높은 색재현율을 갖는 백색광으로 구현된다. 이 후에, 상기 백색광은 광학 필터를 투과하면서 색재현율이 더 높아지게 되어, 결과적으로 더욱 선명한 색을 재현할 수 있다.

상기 광학 필터의 조건 1에서, Tp1은 430 내지 470 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하는 것으로, Blue 파장 영역의 투과율을 의미하며,

Tp2는 500 내지 550 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하는 것으로, Green 파장 영역의 투과율을 의미하며,

Tp3는 600 내지 650 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하는 것으로, Red 파장 영역의 투과율을 의미한다.

또한, 상기 조건 2에서, Rp4와 Rp5는 각각 Tp1과 Tp2 사이의 파장 영역 및 Tp2과 Tp3 사이의 파장 영역에서의 광반사 스펙트럼의 피크파장에서의 반사율을 의미한다.

이때, 상기 조건 1 및 조건 2를 만족할 경우, 상기 Tp1, Tp2 및 Tp3 중 적어도 둘 이상은 80% 이상이며, Rp4 및 Rp5 중 어느 하나 이상은 20% 이상일 수 있다. 이는, RGB 원색(primary color) 영역에서는 투과율이 80% 이상이며, RGB 이외의 파장 영역에서는 반사율이 20% 이상인 것을 의미한다. 이러한 조합을 통해 RGB 파장 영역에서의 색재현율을 높일 수 있다.

하나의 예로서, 본 발명은 백라이트 유닛의 하부에 반사층을 더 구비할 수 있다.

상기 광학 필터에서 반사된 광은 리사이클링될 수 있다.

구체적으로, 상기 광학 필터는 특정 파장의 광을 반사 및/또는 투과시키는 필터를 의미할 수 있다. 이때, 광학 필터는 광을 실질적으로 흡수하지 않기 때문에, 광을 재이용할 수 있다. 이러한 광학 필터를 디스플레이 장치에 이용할 경우, 발광효율 저하를 방지할 수 있다.

예를 들어, 상기 광의 리사이클링 과정은, 다음과 같다. Blue 광원이 출력되고, 상기 Blue 광원은 양자점층을 투과하면서 파장이 전이되어 Green 내지 Red 광을 발현할 수 있다. 이때, Blue, Green 및 Red 이외의 파장 영역의 일부 광은 광학 필터에서 반사시켜 양자점층을 재투과하고, 다시 반사층에서 반사된 후, 양자점층을 투과하는 과정에서 파장의 전이(shift)가 유발된다. 이때, 광의 일부는 Green 혹은 Red 원색(Primary color)의 파장 영역에 속하게 되고, Green 혹은 Red 원색으로 전이된 광은 광학 필터를 투과하며, 그 이외의 광의 일부는 투과하고 일부는 반사되어 다시 상기 과정으로 리사이클링된다. 이와 같은 리사이클링 과정을 반복함으로써, 광의 재사용이 가능할 수 있다.

상기 광학 필터는,

기판; 및

상기 기판 상에 형성되며 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층이 형성된 구조일 수 있다.

상기 기판은 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층과 비교하여 높은 투과율을 가지며 굴절율이 낮은 물질이라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 유리 기판 혹은 수지제 기판일 수 있다.

구체적으로, 상기 기판은 투명 유리 기판 또는 투명 수지제 기판을 사용할 수 있다. 투명 기판으로 유리 기판을 사용하는 경우에는, 가시광의 투과도를 저해하지 않으면서, 광학 필터 제조 과정에서의 열변형을 방지하고, 휨을 억제하는 효과가 있다.

상기 투명 수지제 기판은 강도가 우수한 것이 바람직하며, 예를 들어, 무기 필러가 분산된 광투과성 수지를 사용할 수 있다. 광투과성 수지의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 환상 올레핀계 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리파라페닐렌 수지, 폴리아릴렌에테르포스핀옥사이드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지, 및 다양한 유-무기 하이브리드 계열의 수지 중 1 종 이상을 사용할 수 있다.

상기 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층은,

이산화티탄, 산화지르코늄, 산화하프늄, 산화텔루륨, 산화주석, 산화마그네슘, 산화셀륨, 산화이트륨, 산화인듐주석, 황화아연, 티탄산바륨, 니오브산칼륨, 탄탈륨산칼륨 및 질화규소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함할 수 있다.

이러한 고굴절률을 갖는 물질로 이루어진 층은 소량의 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 이용하여, 얇은 두께로 형성될 수 있으므로, 색재현율 내지 해상도의 저하를 방지하며, 장치의 소형화를 구현할 수 있다.

상기 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, CVD법, 스퍼터링법, 진공 증착법 등이 적용될 수 있다.

상기 광학 필터는 기판; 상기 기판 상에 형성되며 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층을 포함하며, 상기 조건 1 및 조건 2를 만족함으로써, RGB 원색 파장 영역에서의 색재현율을 높일 수 있다.

예를 들어, 상기 조건 1에서, Tp1, Tp2 및 Tp3 각각은 80% 이상이며,

상기 조건 2에서, Rp4 및 Rp5 각각은 20% 이상일 수 있다.

구체적으로, Blue, Green 및 Red 파장 영역의 피크파장에서의 투과율을 의미하는 Tp1, Tp2 및 Tp3는 모두 80% 이상일 수 있으며, Blue와 Green 파장 영역 사이 및 Gree과 Red 파장 영역 사이의 반사율을 의미하는 Rp4 및 Rp5 모두 20% 이상일 수 있다. 이를 통해, 색재현율을 저하시키는 파장 영역의 광을 차단하며, RGB 원색 영역에서의 색재현율을 보다 효과적으로 높일 수 있다.

상기 광학 필터는 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.

[수학식 1]

n2 < n1

수학식 1에서,

n1은 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층의 평균 굴절율을 의미하고,

n2는 기판의 평균 굴절율을 의미한다.

구체적으로, 기판과 비교하여, 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층의 굴절율이 더 높게 형성될 수 있다.

예를 들어, 기판과 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층의 굴절율 차이는 0.1 내지 2, 0.5 내지 1.9, 0.5 내지 1.5, 또는 0.8 내지 1.2일 수 있다.

상기 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층의 굴절율과 광학 필터의 두께를 조절함으로써, RGB 파장 영역에서 색재현율을 높일 수 있다.

상기 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층의 굴절율(n1)과 광학 필터의 두께(t) 및 광원 파장(λ₀)은 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.

[수학식 2]

예를 들어, 약 450 nm 파장을 갖는 Blue 광원을 출력할 경우, 광학 필터의 두께(t)는 1575/n1 nm로, 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층의 굴절율(n1)에 따라 결정되게 된다.

이때, 두께 및 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층의 굴절율의 임계치를 벗어나는 경우에는 색재현율이 저하될 수 있다.

하나의 예로서, 상기 광학 필터는

기판의 굴절율이 1.2 내지 1.6 이고,

금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층의 굴절율이 1.8 내지 2이며,

광학 필터의 두께는 700 내지 900 nm일 수 있다.

구체적으로, 1.2 내지 1.6의 굴절율을 갖는 유리 또는 수지제 기판 상에 1.8 내지 2의 굴절율을 가지는 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층을 형성하였다. 상기 광학 필터의 두께는 700 내지 900 nm로 형성하였다. 이때, 기판과 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층의 굴절율 차는 0.2 내지 0.8일 수 있다.

다른 하나의 예로서, 상기 광학 필터는

기판의 굴절율이 1.2 내지 1.6 이고,

금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층의 굴절율이 2 내지 2.2이며,

광학 필터의 두께는 600 내지 800 nm일 수 있다.

구체적으로, 1.2 내지 1.6의 굴절율을 갖는 유리 또는 수지제 기판 상에 2 내지 2.2의 굴절율을 가지는 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층을 형성하였다. 상기 광학 필터의 두께는 600 내지 800 nm로 형성하였다. 이때, 기판과 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층의 굴절율 차는 0.4 내지 1일 수 있다.

또 다른 하나의 예로서, 상기 광학 필터는

기판의 굴절율이 1.2 내지 1.6 이고,

금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층의 굴절율이 2.3 내지 2.8이며,

광학 필터의 두께는 500 내지 750 nm일 수 있다.

구체적으로, 1.2 내지 1.6의 굴절율을 갖는 유리 또는 수지제 기판 상에 2.3 내지 2.8의 굴절율을 가지는 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층을 형성하였다. 상기 광학 필터의 두께는 500 내지 750 nm로 형성하였다. 이때, 기판과 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층의 굴절율 차는 0.7 내지 1.6일 수 있다.

상기 광학 필터는,

430 내지 470 nm 파장 영역에서 광투과 스펙트럼;

500 내지 550 nm 파장 영역에서 광투과 스펙트럼; 및

600 내지 650 nm 파장 영역에서 광투과 스펙트럼의 최대 투과도와 최소 투과도의 1/2 지점의 광투과 스펙트럼의 너비는 60 nm 이하일 수 있다.

상기 각각의 파장 영역에서 광투과 스펙트럼의 최대 투과도와 최소 투과도의 1/2 지점의 광투과 스펙트럼의 너비를 60 nm 이하로 제어함으로써, 특정 영역의 파장을 선택적으로 투과시킬 수 있어 색재현율을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치는 높은 선명도를 구현할 수 있다.

상기 광학 필터는 복수 개로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 광학 필터는 1 내지 5장 반복 적층된 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 필터는 기판; 및 상기 기판 상에 형성되며 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층을 포함하고, 상기 조건 1 및 2를 만족한다. 하나의 예로서, 상기 광학 필터는, 기판 및 기판 상에 형성되며 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층이 1장으로 적층된 구조이거나, 2 내지 5장 또는 2 내지 3장이 반복 적층된 구조일 수 있다. 또 다른 하나의 예로서, 상기 광학 필터는, 기판 상에 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층이 굴절률을 달리하여 1 내지 5장 반복 적층된 구조일 수 있다. 광학 필터는 복수 개로 형성함으로써, 색재현율을 저하시키는 파장 영역의 광을 차단하는데 있어서, 더욱 우수한 효과를 나타낼 수 있어, 이를 통해, 우수한 색재현율을 구현할 수 있다.

상기 백라이트 유닛의 색재현율(NTSC, National Television System Committee 기준)은 100% 이상일 수 있다.

구체적으로, 양자점층 및 광학 필터층을 포함하지 않는 백라이트 유닛으로부터 출력되는 광에 대한 색재현율의 한계가 약 70% 정도로 낮은 수준이었다. 이후, 기존의 백라이트 유닛에 양자점층을 더 형성하여 기존의 색재현율을 약 100% 수준으로 향상시켰다.

그러나, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 양자점층과 더불어 광학 필터층을 더 형성함으로써, 색재현율은 100% 이상으로 구현할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 102% 내지 115% 또는 102 내지 110%의 색재현율을 갖는 광을 출력할 수 있다.

이때, 상기 광학 필터를 복수 개로 형성함에 따라, 상기 색재현율은 더욱 향상될 수 있다.

본 발명은 상기 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치는 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel) 및 OLED(organic light emitting diode) 등을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 디스플레이 장치는 LCD일 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 구체적인 실시예들을 통해서 본 발명에 따른 신규한 구조의 광학 필터를 보다 상세히 설명한다. 하기에 예시되는 실시예들은 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 것은 아니다.

실시예 1

1) 광학 필터 제조

폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene phthalate, PET) 기판(10) 상에 산화티타늄(TiO₂)을 스퍼터링 방법 또는 증발법(evaporation)으로 도포하여 620 nm의 두께로 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층(20)을 형성하여 광학 필터를 제조하였다. 상기 제조된 광학 필터의 모식도는 도 2에 나타내었다. 또한, 상기 광학 필터의 광 스펙트럼을 도 3에 나타내었다. 이때, 광학 필터는 상기 설명한 바와 같이, 특정 파장의 광을 반사 및/또는 투과시키는 것으로, 도 3에서, Y축의 전체 1은 광반사 스펙트럼(R)과 광투과 스펙트럼(T)의 합을 의미한다. 도 3을 참조하면, (a) Tp1, (b) Tp2 및 (c) Tp3는 각각 80% 이상이며, (d)Rp4 및 (e) Rp5는 각각 20% 이상인 것을 확인할 수 있다.

2) 백라이트 유닛 및 LCD 패널 제조

반사층(200) 도광판(300), 양자점층(400) 및 상기 제조한 광학 필터(500)를 순차 적층하고, 도광판(300)의 측면에 광원부(100)가 형성된 백라이트 유닛을 제조하였다. 이는, 도 4에 나타내었다. 이때, 상기 백라이트 유닛의 광원부(100)에서 출력되어 양자점층(400), 광학 필터(500) 및 LCD 패널(미도시)을 투과한 광에 대하여 광 스펙트럼을 측정하였다. 이는 도 6에 나타내었다.

여기서 상기 LCD(liquid crystal display) 패널은 TFT(thin film transistor), CF(color filter)로 구성되며, 색재현율이 70%인 PC 모니터를 이용하였다. 상기 광 스펙트럼 측정은 Red, Green, Blue 각각의 CF를 통과한 광 스펙트럼을 측정 후 상기 각 광 스펙트럼의 합으로 표시하였다.

도 6을 참조하면, 양자점층(400)만이 포함된 광 스펙트럼(도 5)과 비교하여 최대 투과도의 1/2 지점의 광투과 스펙트럼의 너비(반치폭)가 좁아진 것을 확인할 수 있고, Green 파장 영역 528 nm이 단파장 쪽(Deep Green)으로 약 4 nm 이동한 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 제조된 LCD 패널의 RGB 원색 영역에서의 색재현율이 더욱 향상된 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일하게 제조한 광학 필터 2장을 사용하여 백라이트 유닛 및 LCD 패널을 제조하였다. 이때, 상기 백라이트 유닛의 광원부(100)에서 출력되어 양자점층(400), 상기 2장의 광학 필터 및 LCD 패널을 투과한 광에 대하여 광 스펙트럼을 측정하였다. 이는 도 7에 나타내었다. 도 7을 참조하면, 실시예 2는 양자점층 및 1장의 광학 필터를 포함하는 실시예 1과 비교하여, 반치폭이 더욱 좁아진 것을 확인할 수 있고, 원색 이외의 파장 영역인 470 nm 초과 및 500 nm 미만의 파장 영역 및 550 nm 초과 및 600 nm 미만의 파장 영역에서 투과율이 더욱 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, RGB 원색 영역에서의 색재현율이 더욱 향상된 것을 확인할 수 있었다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일하게 제조한 광학 필터 3장을 사용하여 백라이트 유닛 및 LCD 패널을 제조하였다. 이때, 상기 백라이트 유닛의 광원부(100)에서 출력되어 양자점층(400), 상기 3장의 광학 필터 및 LCD 패널을 투과한 광에 대하여 광 스펙트럼을 측정하였다. 이는 도 8에 나타내었다. 도 8을 참조하면, 양자점층 및 1장의 광학 필터를 포함하는 실시예 1과 양자점층 및 2장의 광학 필터를 포함하는 실시예 2와 비교하여, 반치폭이 더욱 좁아진 것을 확인할 수 있고, 원색 이외의 파장 영역인 470 nm 초과 및 500 nm 미만의 파장 영역 및 550 nm 초과 및 600 nm 미만의 파장 영역에서 광투도가 더욱 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, RGB 원색 영역에서의 색재현율이 더욱 향상된 것을 확인할 수 있었다.

비교예

상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 광학 필터를 형성하지 않고, 양자점층만 포함하는 백라이트 유닛 및 LCD 패널을 제조하였다. 이때, 상기 백라이트 유닛의 광원부에서 출력되어, 양자점층, 광학 필터, LCD 패널을 투과한 광에 대하여 광 스펙트럼을 측정하였다. 이는 도 5에 나타내었다. 도 5를 참조하면, 양자점층 및 광학 필터를 1 내지 3장 포함하는 상기 실시예 1 내지 3에 따른 광 스펙트럼(도 6, 도 7, 도 8)과 비교하여, 최대 투과도와 최소 투과도의 1/2 지점의 광투과 스펙트럼의 너비가 넓은 것을 확인할 수 있고, Green 파장 영역이 장파장 쪽으로 약 4 nm 이동한 것을 확인할 수 있으며, 원색 이외의 파장 영역인 470 nm 초과 및 500 nm 미만의 파장 영역 및 550 nm 초과 및 600 nm 미만의 파장 영역에서 투과율이 더욱 증가한 것을 확인할 수 있었다.

도 9는, 상기 도 6 내지 8의 광 스펙트럼을 하나의 그래프로 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 광 스펙트럼은 비교예 1과 비교하여, 반치폭이 좁고, 원색 이외의 파장 영역인 470 nm 초과 및 500 nm 미만의 파장 영역 및 550 nm 초과 및 600 nm 미만의 파장 영역의 광을 더욱 효과적으로 반사시키며, Green 파장 영역이 단파장 쪽(Deep Green)으로 약 4 nm 이동한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 광학 필터를 3장 포함하는 백라이트 유닛(실시예 3)에 대한 광 스펙트럼의 경우에는, 상기 확인된 차이가 더욱 효과적으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

이를 통해, 양자점층 및 광학 필터를 모두 포함하는 실시예 1 내지 3의 디스플레이 장치가, 양자점층만을 포함하는 비교예의 디스플레이 장치와 비교하여 더욱 우수한 색재현율을 갖는 것을 알 수 있었다.

실험예 1: 색재현율 비교

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 백라이트 유닛에서 출력되서 LCD 패널을 통과한 광에 대하여, NTSC(National Television System Committee), Area 기준으로, 색재현율 측정 실험을 수행하였다. 그 결과는 하기 표 1 및 도 10에서 확인할 수 있다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
색재현율 (%)	102.7	104.9	106.8	100

상기 표 1을 참조하면, 기존의 광학 필터를 형성하지 않고 양자점층만을 형성한 비교예에 따른 디스플레이 장치와 비교하여, 양자점층 및 복수 개의 광학 필터를 형성한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 최소 2.7% 이상 우수한 색재현율을 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 특히, 광학 필터를 3장 포함하는 백라이트 유닛(실시예 3)의 경우에는 최대 6.8% 이상 향상된 색재현율을 확인할 수 있었다.

구체적으로, 본 실험예를 통해, 상기 설명한 실시예 1 내지 실시예 3(도 6 내지 8) 및 비교예(도 5)에 따른 디스플레이 장치의 광 스펙트럼 차이에 따른 색재현율 향상 정도를 확인할 수 있었다.

10: 기판
20: 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층
100: 광원부
200, 210: 반사층
300: 도광판
400, 410: 양자점층
500, 510: 광학 필터

Claims

반사층;
도광판;
상기 도광판의 측면에 형성되며, 청색 광원을 출력하는 광원부;
상기 청색 광원을 흡수하여 백색광을 출력하는 양자점층; 및
상기 백색광의 원색에 해당하는 일부 파장의 광은 투과시키며, 원색에 해당하지 않는 일부 파장의 광은 반사시키는 광학 필터로 구성되는 백라이트 유닛을 포함하며,
상기 광학 필터는,
기판; 및
상기 기판 상에 형성되며 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층을 포함하고,
상기 광학 필터에서 반사된 광은 리사이클링되며,
상기 광학 필터가 하기 조건 1, 2 및 수학식 1을 만족하는 디스플레이 장치:
[조건 1] Tp1, Tp2 및 Tp3 중 적어도 둘 이상은 80% 이상,
상기 조건 1에서,
Tp1은 430 내지 470 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하고,
Tp2는 500 내지 550 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하고,
Tp3는 600 내지 650 nm 파장 영역에서의 광투과 스펙트럼의 피크파장에서의 투과율을 의미하고,
[조건 2] Rp4 및 Rp5 중 어느 하나 이상은 20% 이상,
상기 조건 2에서,
Rp4는 470 nm 초과 및 500 nm 미만의 파장 영역에서의 광반사 스펙트럼의 피크파장에서의 반사율을 의미하고,
Rp5는 550 초과 및 600 nm 미만의 파장 영역에서의 광반사 스펙트럼의 피크파장에서의 반사율을 의미하고,
[수학식 1]
n2 < n1
수학식 1에서,
n1은 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층의 평균 굴절율을 의미하고,
n2는 기판의 평균 굴절율을 의미한다.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 및 그 혼합물 중 하나 이상을 포함하는 층은,
이산화티탄, 산화지르코늄, 산화하프늄, 산화텔루륨, 산화주석, 산화마그네슘, 산화셀륨, 산화이트륨, 산화인듐주석, 황화아연, 티탄산바륨, 니오브산칼륨, 탄탈륨산칼륨 및 질화규소로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함하는 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 조건 1에서, Tp1, Tp2 및 Tp3 각각은 80% 이상이며,
상기 조건 2에서, Rp4 및 Rp5 각각은 20% 이상인 디스플레이 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
광학 필터는,
기판의 굴절율이 1.2 내지 1.6 이고,
금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층의 굴절율이 1.8 내지 2이며,
광학 필터의 두께는 700 내지 900 nm인 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
광학 필터는,
기판의 굴절율이 1.2 내지 1.6 이고,
금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층의 굴절율이 2 내지 2.2이며,
광학 필터의 두께는 600 내지 800 nm인 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
광학 필터는,
기판의 굴절율이 1.2 내지 1.6 이고,
금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물 또는 그 혼합물을 포함하는 층의 굴절율이 2.3 내지 2.8이며,
광학 필터의 두께는 500 내지 750 nm인 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광학 필터는 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.