KR101785642B1 - 컬러필터 및 이를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

입사광을 소정 파장대의 광으로 변환하는 컬러필터 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 청색 또는 자외선 파장대의 광을 출사하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛 상부에 배치되는 기판과, 기판 상부에 배치되어 백라이트 유닛으로부터 생성된 광을 투과 또는 차단하는 셔터부와, 기판 위에 형성되어 다수의 픽셀 영역을 정의하는 픽셀 전극과, 기판 위에 형성되고 픽셀 전극을 구동시켜 해당하는 픽셀 영역의 광이 투과 또는 차단하도록 셔터부를 제어하는 전극 구동부와, 백라이트 유닛과 기판 사이에 배치되거나 또는 셔터부 상부에 배치되며 청색 또는 자외선 파장대의 입사광을 소정 파장대의 광으로 변환하는 적어도 하나의 형광 물질을 갖는 광변환부를 포함할 수 있다.

Description

컬러필터 및 이를 이용한 디스플레이 장치{color filter and display apparatus using the same}
실시예는 입사광을 소정 파장대의 광으로 변환하는 컬러필터 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 대표적인 대형 디스플레이 장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 등이 있다.
자발광 방식의 PDP와는 다르게 LCD는 자체적인 발광소자의 부재로 인해 별도의 백라이트 유닛이 필수적이다.
LCD에 사용되는 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 엣지(edge) 방식의 백라이트 유닛과 직하 방식의 백라이트 유닛으로 구분되는데, 엣지 방식은 LCD 패널의 좌우 측면 또는 상하 측면에 광원을 배치하고 도광판을 이용하여 빛을 전면에 고르게 분산시키므로 빛의 균일성이 좋고 패널 두께의 초박형화가 가능하다.
직하 방식은 보통 20인치 이상의 디스플레이에 사용되는 기술로써, 패널 하부에 광원을 복수개로 배치하므로 엣지 방식에 비해 광효율이 우수한 장점이 있어 고휘도를 요구하는 대형 디스플레이에 주로 사용된다.
기존 엣지 방식이나 직하 방식의 백라이트 유닛의 광원으로는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)를 이용하였다.
그러나, CCFL을 이용한 백라이트 유닛은 항상 CCFL에 전원이 인가되므로 상당량의 전력이 소모되며, CRT에 비해 약 70% 수준의 색 재현율, 수은이 첨가됨에 따른 환경 오염 문제들이 단점으로 지적되고 있다.
상기 문제점을 해소하기 위한 대체품으로 현재 LED(Light Emitting diode)를 이용한 백라이트 유닛에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
LED를 백라이트 유닛으로 사용하는 경우, LED 어레이의 국부적인 온/오프가 가능하여 소모전력을 획기적으로 줄일 수 있으며, RGB LED의 경우, NTSC (National Television System Committee) 색 재현 범위 사양의 100%를 상회하여 보다 생생한 화질을 소비자에게 제공할 수 있다.
또한, 반도체 공정으로 제작되는 LED는 환경에 무해한 것이 특징이다.
현재 상기와 같은 장점을 가진 LED를 채용한 LCD제품들이 속속들이 출시되고 있으나, 기존 CCFL 광원과 구동 메커니즘이 상이하므로, 구동 드라이버, PCB 기판 등이 고가이다.
따라서, LED 백라이트 유닛은 아직 고가의 LCD 제품에만 적용되고 있다.
실시예는 백색광을 만들기 위한 형광체를 포함하지 않는 광원을 백라이트 유닛에 적용하고, 형광체를 컬러를 구현하기 위한 컬러 필터에 적용함으로써, 백라이트 유닛의 구조를 단순화하고, 구현하고자 하는 색상의 색순도 및 광효율을 향상시킬 수 있는 컬러 필터 및 그를 이용한 디스플레이 장치를 제공한다.
컬러 필터에 따른 실시예는 다수의 셀들로 구획되는 필터 몸체부와, 필터 몸체부의 각 셀에 구비되고, 제 1 파장대의 입사광을 소정 파장대의 광으로 변환하는 적어도 하나의 형광 물질을 갖는 광변환부를 포함할 수 있다.
여기서, 광변환부는, 제 1 파장대의 입사광을 백색광으로 1차 변환하는 적어도 하나의 형광체로 이루어지는 백색광 변환부와, 백색광 변환부 위에 배치되고 백색광 변환부로부터 변환된 백색광을 소정 파장대의 컬러광으로 2차 변환하는 컬러광 변환부를 포함할 수 있다.
이때, 백색광 변환부는 황색 형광체이고 제 1 파장대의 입사광은 청색광일 수 있으며, 백색광 변환부는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체가 적층되어 각 셀마다 배치되고 제 1 파장대의 입사광은 자외선 광일 수도 있으며, 백색광 변환부는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체가 각 셀마다 나란히 배치되고 제 1 파장대의 입사광은 자외선 광일 수도 있다.
그리고, 백색광 변환부는 서로 인접하는 형광체 사이에 혼색 방지막이 배치될 수 있다.
이어, 컬러광 변환부는 적색, 녹색, 청색 안료 또는 염료 중 어느 하나가 각 셀마다 배치될 수도 있고, 컬러광 변환부는 2차원 또는 3차원 격자 구조를 갖는 광 결정이 각 셀마다 배치되고 광 결정은 적색, 녹색, 청색 파장대 중 어느 하나를 반사할 수 있다.
또한, 광변환부는 자외선 파장대의 입사광을 소정 파장대의 컬러광으로 변환하는 적어도 하나의 형광체로 이루어질 수도 있다.
여기서, 광변환부는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체 중 어느 하나가 각 셀마다 배치될 수 있다.
그리고, 필터 몸체부는 기판과, 기판 위에 배치되어 다수의 셀을 구획하는 블랙 매트릭스막을 포함할 수 있다.
한편, 디스플레이 장치에 따른 실시예는 청색 또는 자외선 파장대의 광을 출사하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛 상부에 배치되는 기판과, 기판 상부에 배치되어 백라이트 유닛으로부터 생성된 광을 투과 또는 차단하는 셔터부와, 기판 위에 형성되어 다수의 픽셀 영역을 정의하는 픽셀 전극과, 기판 위에 형성되고 픽셀 전극을 구동시켜 해당하는 픽셀 영역의 광이 투과 또는 차단하도록 셔터부를 제어하는 전극 구동부와, 백라이트 유닛과 기판 사이에 배치되거나 또는 셔터부 상부에 배치되며 청색 또는 자외선 파장대의 입사광을 소정 파장대의 광으로 변환하는 적어도 하나의 형광 물질을 갖는 광변환부를 포함할 수 있다.
여기서, 광변환부는 투명 기판과, 투명 기판 위에 배치되고 다수의 셀을 구획하는 블랙 매트릭스막과, 각 셀에 배치되고 청색 또는 자외선 파장대의 입사광을 백색광으로 1차 변환하는 적어도 하나의 형광체로 이루어지는 백색광 변환부와, 백색광 변환부 위에 배치되고 백색광 변환부로부터 변환된 백색광을 소정 파장대의 컬러광으로 2차 변환하는 컬러광 변환부를 포함할 수 있다.
이때, 광변환부의 블랙 매트릭스막은 서로 인접하는 픽셀 영역 사이에 위치하는 전극 구동부에 대응하고, 광변환부의 각 셀은 픽셀 영역에 대응하도록 위치할 수 있다.
또한, 광변환부는 투명 기판과, 투명 기판 위에 배치되고 다수의 셀을 구획하는 블랙 매트릭스막과, 각 셀에 배치되고 자외선 파장대의 입사광을 소정 파장대의 컬러광으로 변환하는 적어도 하나의 형광체로 이루어지는 컬러광 변환부를 포함할 수 있다.
그리고, 백라이트 유닛은 적어도 하나의 청색 발광다이오드 또는 적어도 하나의 자외선 발광다이오드를 갖는 광원 모듈을 포함할 수 있다.
실시예는 백색광을 만들기 위한 형광체를 구비하지 않는 발광 다이오드 광원 모듈을 백라이트 유닛에 적용함으로써, 백라이트 유닛의 구조가 단순화되고, 전체적인 두께 감소 효과를 줄 수 있다.
또한, 광원 모듈에 적용된 발광 다이오드는 발광 다이오드 구동시, 열을 흡수하는 형광체를 사용하지 않으므로, 발광 다이오드의 열화 현상을 제거할 수 있어 열화에 의한 변색 현상을 제거할 수 있고, 발광 다이오드의 수명을 향상시킬 수 있다.
그리고, 형광체를 컬러를 구현하기 위한 컬러 필터에 적용함으로써, 구현하고자 하는 색상의 색순도 및 광효율을 향상시킬 수 있어 색감도가 우수한 디스플레장치를 제작할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 영상의 색상을 구현하는 컬러 필터를 보여주는 실시예들의 단면도
도 6 및 도 7은 컬러 필터를 포함하는 디스플레이 장치를 보여주는 단면도
도 8a 및 도 8b는 백라이트 유닛을 보여주는 도면
도 9a는 수평형 구조의 광원을 보여주는 도면
도 9b는 수직형 구조의 광원을 보여주는 도면
도 9c는 하이브리드형 구조의 광원을 보여주는 도면
이하 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1 내지 도 5는 영상의 색상을 구현하는 컬러 필터를 보여주는 실시예들의 단면도이다.
컬러 필터는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 크게 필터 몸체부(100)와 광변환부(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 필터 몸체부(100)는 광변환부(200)를 지지하고, 셀 단위로 구획하기 위한 것으로, 기판(120)과 블랙 매트릭스막(140)을 포함할 수 있다.
이때, 기판(120)은 광을 투과할 수 있는 투명 기판이고, 블랙 매트릭스막(140)은 기판(120) 위에 배치되어 다수의 셀들을 구획한다.
또한, 블랙 매트릭스막(140)은 서로 인접하는 셀 사이의 색상을 구분하고, 디스플레이의 콘트라스트 향상을 위해, 카본이나 안료가 포함된 블랙 수지로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
여기서, 블랙 매트릭스막(140)의 높이는 기판(120) 상부 표면으로부터 블랙 매트릭스막(140)의 상부 표면까지의 길이로서, 약 0.8 - 1.2um인 것이 바람직하다.
블랙 매트릭스막(140)의 높이가 약 0.8um 이하인 경우에는 각 셀에 배치된 광변환부(200)의 안료나 염료가 인접한 셀로 흘러들어 혼색을 유발할 수 있고, 블랙 매트릭스막(140)의 높이가 약 1.2um 이상인 경우에는 컬러 필터의 전체 두께가 두꺼워져서 해당 컬러 필터를 내장하는 디스플레이 장치의 두께가 두꺼워지는 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 광변환부(200)는 필터 몸체부(100)의 각 셀에 구비되고, 제 1 파장대의 입사광을 소정 파장대의 광으로 변환하는 적어도 하나의 형광 물질을 가질 수 있다.
여기서, 제 1 파장대의 입사광은 자외선 광 또는 청색 광일 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 컬러 필터는 자외선 광이나 청색 광을 생성하는 광원을 포함하는 디스플레이 장치에 적용되는 것으로, 광 변환부(200)에 적어도 하나의 형광체를 포함함으로써, 입사하는 자외선 광이나 청색 광을 적색, 녹색, 청색 등과 같은 색감을 갖는 광으로 구현할 수 있다.
본 실시예의 광변환부(200)는 도 1 내지 도 4와 같이, 복수층으로 구성될 수도 있고, 도 5와 같이, 단일층으로 구성될 수도 있다.
도 1은 광변환부(200)가 2층 구조로 이루어지고, 황색 형광체를 사용한 실시예이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 광변환부(200)는 백색광 변환부(220)와 컬러광 변환부(240)을 포함할 수 있다.
백색광 변환부(220)는 적어도 하나의 형광체로 이루어지고, 제 1 파장대의 입사광을 백색광으로 1차 변환할 수 있다.
여기서, 백색광 변환부(220)는 황색 형광체(222)로 이루어지고, 제 1 파장대의 입사광은 청색광일 수 있다.
따라서, 청색광은 백색광 변환부(220)의 황색 형광체(222)와 반응하여, 백색광으로 변환될 수 있다.
한편, 컬러광 변환부(240)는 백색광 변환부(220) 위에 배치되고, 백색광 변환부(220)로부터 변환된 백색광을 소정 파장대의 컬러광으로 2차 변환하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 컬러광 변환부(240)는 적색, 녹색, 청색 안료 또는 염료 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, 각 셀마다 배치될 수 있다.
따라서, 백색광 변환부(220)에 의해 변환된 백색광은 적색 안료로 이루어진 적색 컬러광 변환부(242)에 의해 적색광으로 변환되어 출사되거나, 또는 녹색 안료로 이루어진 녹색 컬러광 변환부(244)에 의해 녹색광으로 변환되어 출사되거나, 또는 청색 안료로 이루어진 청색 컬러광 변환부(246)에 의해 청색광으로 변환되어 출사될 수 있다.
또한, 도 2는 광변환부(200)가 2층 구조로 이루어지고, 적색, 녹색, 청색 형광체를 모두 사용한 실시예이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광변환부(200)는 백색광 변환부(220)와 컬러광 변환부(240)을 포함할 수 있다.
여기서, 백색광 변환부(220)는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체(224, 226, 228)가 적층되어 각 셀마다 배치되고, 제 1 파장대의 입사광은 자외선 광일 수 있다.
즉, 외부에서 입사되는 광이 자외선 광일 경우, 적색, 녹색, 청색 형광체(224, 226, 228)를 각 셀 마다 적층시킴으로써, 자외선 광을 백색광으로 변환시킬 수 있다.
바람직하게는, 적색, 녹색, 청색 형광체(224, 226, 228)의 적층 순서를 정할 때, 청색 형광체(228)를 컬러광 변환부(240)에 가장 인접하도록 배치하고, 적색 형광체(224)는 컬러광 변환부(240)로부터 가장 멀리 배치하는 것이 좋을 수 있다.
그 이유는 적색 형광체에 의해 변환되는 적색광의 파장대가 청색 형광체에 의해 변환되는 청색광의 파장대보다 더 길기 때문에 백색광을 구현하는데 다른 경우보다 더 유리할 수 있다.
따라서, 외부의 자외선 광은 백색광 변환부(220)의 적색 형광체(224), 녹색 형광체(226), 청색 형광체(228)를 순차적으로 거치면서, 백색광으로 변환될 수 있다.
또한, 도 2의 컬러광 변환부(240)도 도 1과 같이, 백색광 변환부(220) 위에 배치되고, 백색광 변환부(220)로부터 변환된 백색광을 소정 파장대의 컬러광으로 2차 변환하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 컬러광 변환부(240)는 적색, 녹색, 청색 안료 또는 염료 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, 각 셀마다 배치될 수 있다.
따라서, 백색광 변환부(220)에 의해 변환된 백색광은 적색 안료로 이루어진 적색 컬러광 변환부(242)에 의해 적색광으로 변환되어 출사되거나, 또는 녹색 안료로 이루어진 녹색 컬러광 변환부(244)에 의해 녹색광으로 변환되어 출사되거나, 또는 청색 안료로 이루어진 청색 컬러광 변환부(246)에 의해 청색광으로 변환되어 출사될 수 있다.
그리고, 도 3은 광변환부(200)가 2층 구조로 이루어지고, 적색, 녹색, 청색 형광체를 모두 사용한 실시예이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광변환부(200)는 백색광 변환부(220)와 컬러광 변환부(240)을 포함할 수 있다.
여기서, 백색광 변환부(220)는 각 셀마다 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체(224, 226, 228)가 나란히 배치되고, 제 1 파장대의 입사광은 자외선 광일 수 있다.
도 2의 백색광 변환부(220)는 적색, 녹색, 청색 형광체(224, 226, 228)가 두께 방향으로 적층되어 구성되지만, 도 3의 백색광 변환부(220)은 적색, 녹색, 청색 형광체(224, 226, 228)이 동일 선상에 나란히 배열된다는 점에서 차이가 있다.
즉, 외부에서 입사되는 광이 자외선 광일 경우, 적색, 녹색, 청색 형광체(224, 226, 228)를 각 셀 마다 나란히 배열시킴으로써, 자외선 광을 백색광으로 변환시킬 수 있다.
바람직하게는, 적색, 녹색, 청색 형광체(224, 226, 228)의 배열 순서를 정할 때, 백색광 변환부(220)의 각 셀의 가장자리에 배치되는 형광체는 그에 인접하는 셀의 가장자리에 배치되는 형광체와 다른 색상을 갖는 형광체를 배치하는 것이 좋을 수 있다.
그 이유는 서로 인접하는 형광체에 의해 변환된 광의 색상이 서로 달라야 서로 잘 혼색이 됨으로써, 백색광을 만드는데 유리하기 때문이다.
그리고, 도 3의 백색광 변환부(220)는 서로 인접하는 형광체 사이에 혼색 방지막(230)이 배치될 수 있다.
여기서, 혼색 방지막(230)은 투명 절연막인 것이 바람직하다.
혼색 방지막(230)을 형성하는 이유는, 적색, 녹색, 청색 형광체(224, 226, 228)를 각 셀 내에 주입하기 위해서는 서로 혼합되지 않을 방지막이 필요하기 때문이다.
그리고, 적색, 녹색, 청색 형광체(224, 226, 228)에 의해 변환되는 광들은 서로 잘 혼합되어야 하므로, 방지막은 투명한 것이 바람직하다.
따라서, 외부의 자외선 광은 백색광 변환부(220)의 적색 형광체(224), 녹색 형광체(226), 청색 형광체(228)로부터 변환된 광들이 혼합되면서, 백색광으로 변환될 수 있다.
또한, 도 3의 컬러광 변환부(240)도 도 1 및 도 2와 같이, 백색광 변환부(220) 위에 배치되고, 백색광 변환부(220)로부터 변환된 백색광을 소정 파장대의 컬러광으로 2차 변환하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 컬러광 변환부(240)는 적색, 녹색, 청색 안료 또는 염료 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, 각 셀마다 배치될 수 있다.
따라서, 백색광 변환부(220)에 의해 변환된 백색광은 적색 안료로 이루어진 적색 컬러광 변환부(242)에 의해 적색광으로 변환되어 출사되거나, 또는 녹색 안료로 이루어진 녹색 컬러광 변환부(244)에 의해 녹색광으로 변환되어 출사되거나, 또는 청색 안료로 이루어진 청색 컬러광 변환부(246)에 의해 청색광으로 변환되어 출사될 수 있다.
다음, 도 4는 광변환부(200)가 2층 구조로 이루어지고, 황색, 적색, 녹색, 청색 형광체 중 적어도 어느 하나를 사용하며, 소정 파장대의 광을 반사하는 광 결정을 사용한 실시예이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 광변환부(200)는 백색광 변환부(220)와 컬러광 변환부(240)을 포함할 수 있다.
여기서, 백색광 변환부(220)는 각 셀마다 황색 형광체, 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체(222, 224, 226, 228) 중 적어도 어느 하나가 배치되고, 제 1 파장대의 입사광은 청색광 또는 자외선 광일 수 있다.
즉, 도 4의 백색광 변환부(220)는 상기 도 1 내지 도 3에서 사용된 백색광 변환부(220)의 구조를 모두 적용할 수 있다.
따라서, 외부의 청색광 또는 자외선 광은 백색광 변환부(220)를 거치면서, 백색광으로 변환될 수 있다.
그리고, 도 4의 컬러광 변환부(240)도 도 1 및 도 2와 같이, 백색광 변환부(220) 위에 배치되고, 백색광 변환부(220)로부터 변환된 백색광을 소정 파장대의 컬러광으로 2차 변환하는 역할을 수행할 수 있다.
그러나, 도 4의 컬러광 변환부(240)는 2차원 또는 3차원 격자 구조를 갖는 광 결정을 사용한다는 점에서 다른 구조들과 차이가 있다.
즉, 도 4의 컬러광 변환부(240)는 2차원 또는 3차원 격자 구조를 갖는 광 결정이 각 셀마다 배치되고, 광 결정은 적색, 녹색, 청색 파장대 중 어느 하나를 반사함으로써, 색감을 구현할 수 있다.
여기서, 광 결정은 Si, SiC, ZnS, AlN, BN, GaTe, AgI, TiO2, SiON 또는 이들의 합성물일 수 있다.
하지만, 광 결정은 이에 한정되지 않으며, 다양한 형상을 가질 수도 있고, 또한 다양한 형태로 배열될 수도 있다.
그리고, 광 결정은 단층 구조 뿐만 아니라, 다층 구조로 형성될 수도 있다.
또한, 각 셀 내에 배치되는 광 결정은 그들 간의 간격이 가시광 파장의 약 1/2 정도, 약 100 - 500nm가 될 수 있다.
하지만, 이에 한정되지 않으며, 다양한 간격으로 배열될 수 있다.
추가적으로, 광 결정의 굴절률은 기판(120)의 굴절률보다 큰 것이 좋으며, 바람직하게는 광 결정의 굴절률은 2보다 큰 것이 좋을 수 있다.
예를 들면, 적색 컬러광 변환부(242)의 적색 광 결정의 경우, 약 175nm의 폭과 약 120nm의 높이를 가지고, 약 350nm 간격으로 배열될 수 있는데, 백색광 변환부(220)로부터 입사되는 백색광 중에서 적색광만을 선택적으로 반사시킴으로써, 적색광을 구현할 수 있다.
또한, 녹색 컬러광 변환부(244)의 녹색 광 결정의 경우, 약 120nm의 폭과 약 120nm의 높이를 가지고, 약 240nm 간격으로 배열될 수 있는데, 백색광 변환부(220)로부터 입사되는 백색광 중에서 녹색광만을 선택적으로 반사시킴으로써, 녹색광을 구현할 수 있다.
이어, 청색 컬러광 변환부(246)의 청색 광 결정의 경우, 약 105nm의 폭과 약 90nm의 높이를 가지고, 약 210nm 간격으로 배열될 수 있는데, 백색광 변환부(220)로부터 입사되는 백색광 중에서 청색광만을 선택적으로 반사시킴으로써, 청색광을 구현할 수 있다.
한편, 기판(120) 위에는 광 결정을 덮도록 보호막(248)이 더 형성될 수 있다.
여기서, 보호막(248)은 광 결정을 보호하기 위한 것으로, 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: polymethymethacrylate) 등과 같은 투명한 유기 물질로 이루어질 수 있다.
따라서, 백색광 변환부(220)에 의해 변환된 백색광은 적색 광 결정으로 이루어진 적색 컬러광 변환부(242)에 의해 적색광으로 변환되어 출사되거나, 또는 녹색 광 결정으로 이루어진 녹색 컬러광 변환부(244)에 의해 녹색광으로 변환되어 출사되거나, 또는 청색 광 결정으로 이루어진 청색 컬러광 변환부(246)에 의해 청색광으로 변환되어 출사될 수 있다.
그리고, 도 5는 광변환부(200)가 단일층 구조로 이루어지고, 적색, 녹색, 청색 형광체를 모두 사용한 실시예이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 광변환부(200)는 자외선 파장대의 입사광을 소정 파장대의 컬러광으로 변환하는 적어도 하나의 형광체로 이루어진 컬러광 변환부(240)을 포함할 수 있다.
도 5는 도 1 내지 도 4와 달리, 백색광 변환부를 가지지 않고, 컬러광 변환부(240)만이 존재하는 구조이다.
컬러광 변환부(240)는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체 중 어느 하나가 각 셀마다 배치될 수 있다.
따라서, 외부에서 입사되는 자외선 광은 적색 형광체로 이루어진 적색 컬러광 변환부(252)에 의해 적색광으로 변환되어 출사되거나, 또는 녹색 형광체로 이루어진 녹색 컬러광 변환부(254)에 의해 녹색광으로 변환되어 출사되거나, 또는 청색 형광체로 이루어진 청색 컬러광 변환부(256)에 의해 청색광으로 변환되어 출사될 수 있다.
이와 같이, 형광체를 컬러를 구현하기 위한 컬러 필터에 적용함으로써, 구현하고자 하는 색상의 색순도 및 광효율을 향상시킬 수 있어 색감도가 우수한 디스플레장치를 제작할 수 있다.
따라서, 형광체로 이용한 컬러 필터를 디스플레이 장치에 적용할 경우, 백라이트 유닛에서, 발광 다이오드가 백색광을 만들기 위한 형광체를 구비하지 않아도 되기 때문에, 백라이트 유닛의 구조가 단순화되고, 전체적인 두께 감소 효과를 줄 수 있다.
또한, 발광 다이오드는 열을 흡수하는 형광체를 사용하지 않으므로, 발광 다이오드의 열화 현상을 제거할 수 있어 열화에 의한 변색 현상을 제거할 수 있고, 발광 다이오드의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 6 및 도 7은 컬러 필터를 포함하는 디스플레이 장치를 보여주는 단면도로서, 도 6은 컬러 필터가 디스플레이 장치의 액정 위에 배치된 구조이고, 도 7은 컬러 필터가 디스플레이 장치의 액정 아래에 배치된 구조이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는 백라이트 유닛(도시하지 않음), 기판(630), 셔터부(700), 픽셀 전극(610), 전극 구동부(600), 컬러 필터(100, 220, 240)를 포함할 수 있다.
여기서, 셔터부(700)는 액정 디스플레이에 적용되는 경우, 액정층을 의미하고, 전극 구동부(600)는 픽셀 전극(610)에 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터(600)일 수 있다.
그리고, 백라이트 유닛은 도시하지 않았지만, 청색 또는 자외선 파장대의 광을 생성하여 셔터부(700)로 출사할 수 있다.
백라이트 유닛은 에지형 광학계를 갖는 백라이트 유닛이나 또는 직하형 광학계를 갖는 백라이트 유닛을 사용할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 백라이트 유닛을 보여주는 도면으로서, 도 8a는 에지형 광학계를 갖는 백라이트 유닛이고, 도 8b는 직하형 광학계를 갖는 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(20)은 제 1 층(21), 광원(22), 제 2 층(23), 반사층(24), 및 차광층(25)을 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 층(21) 위에는 복수의 광원들(22)이 형성되며, 제 1 층(21) 위에는 제 2 층(23)이 배치되어 복수의 광원들(22)을 감싸도록 형성될 수 있다.
제 1 층(21)은 복수의 광원들(22)이 실장되는 기판일 수 있으며, 전원을 공급하는 어댑터(미도시)와 광원(220)을 연결하기 위한 전극 패턴(미도시)이 형성되어 있을 수 있다.
예를 들어, 기판의 상면에는 광원(220)과 어댑터(미도시)를 연결하기 위한 탄소나노튜브 전극 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
이러한 제 1 층(21)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리카보네이트(PC) 또는 실리콘(Si) 등으로 이루어져 복수의 광원들(220)이 실장되는 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수 있으며, 필름 형태로 형성될 수 있다.
광원(22)은 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode) 칩 또는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 구비된 발광 다이오드 패키지 중 하나일 수 있다.
본 실시예에서는 광원(22)으로서 발광 다이오드 패키지인 것을 예로 설명하기로 한다.
광원(22)을 구성하는 LED 패키지는 발광면이 향하는 방향에 따라 사이드 뷰(Side View) 방식과 탑 뷰(Top View) 방식으로 나뉠 수 있으며, 도 8a의 광원(20)은 발광면이 측면을 향해 형성되는 사이드 뷰 방식의 LED 패키지이고, 도 8b의 광원(22)은 발광면이 상측을 향해 형성되는 탑 뷰 방식의 LED 패키지이다.
본 실시예는 사이드 뷰(Side View) 방식의 광원과 탑 뷰(Top View) 방식의 광원 중 적어도 하나를 이용하여 구성될 수 있다.
본 실시예 중, 광원(22)이 사이드 뷰 방식의 LED 패키지의 경우, 도 8a와 같이, 복수의 광원들(22)은 각각 발광면이 측면에 배치되어, 측면 방향, 즉 제 1 층(21) 또는 반사층(24)이 연장된 방향으로 광을 방출할 수 있다.
그리고, 광원(22)이 탑 뷰 방식의 LED 패키지의 경우, 도 8b와 같이, 복수의 광원들(22)은 각각 발광면이 상측면에 배치되어, 상면 방향, 즉 제 2 층(23) 및 차광층(25) 방향으로 광을 방출할 수 있다.
또한, 광원(22)은 발광 다이오드 칩(LED chip)일 수 있으며, 발광 다이오드 칩은 블루 LED 칩 또는 자외선 LED 칩으로 구성될 수 있다.
본 실시예의 광원은 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩, 엘로우 그린(Yellow green) LED 칩, 화이트 LED 칩 등과 같이 형광체를 사용하여 색을 구현하지 않고, 블루 LED 칩 또는 자외선 LED 칩만을 사용할 수 있다.
여기서, 광원(22)은 구조에 따라 수평형, 수직형, 및 하이브리형으로 구분될 수 있다.
도 9a는 수평형 구조의 광원을 보여주는 도면이고, 도 9b는 수직형 구조의 광원을 보여주는 도면이며, 도 9c는 하이브리드형 구조의 광원을 보여주는 도면이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 수평형 구조의 광원은 최하부에 실리콘 또는 사파이어로 이루어진 기판(9)이 위치한다.
그리고, 기판(9) 위에 n형 반도체층(2)이 위치할 수 있으며, n형 반도체층(2)은 예를 들어, n-GaN으로 이루어질 수 있다.
이어, n형 반도체층(2) 위에 활성층(3)이 위치할 수 있으며, 활성층(3)은 예를 들어, InGaN (웰층)/GaN (베리어층)으로 반복하여 이루어질 수 있다.
다음, 활성층(3) 위에 p형 반도체층(4)이 위치할 수 있으며, p형 반도체층(4)은 예를 들어, p-GaN으로 이루어질 수 있다.
그리고, p형 반도체층(4) 위에 p형 전극(5)이 위치할 수 있으며, p형 전극(5)은 예를 들어, 크롬, 니켈 또는 금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, n형 반도체층(2) 위에는 n형 전극(6)이 위치할 수 있으며, n형 전극(6)은 예를 들어, 크롬, 니켈 또는 금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이어, 도 9b에 도시된 바와 같이, 수직형 구조의 광원은 반사면(5a)을 갖는 p형 전극(5), p형 반도체층(4), 활성층(3), n형 반도체층(2) 및 n형 전극(6)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
이와 같은 발광 소자는 p형 전극(5)과 n형 전극(6)에 전압이 인가되면, 활성층(3)에서 정공과 전자가 결합하면서, 전도대와 가전대의 높이차(에너지 갭)에 해당하는 빛 에너지를 방출하는 원리로 작동될 수 있다.
다음, 도 9c에 도시된 바와 같이, 하이브리드형 구조의 발광 소자는 기판(9) 위에 n형 반도체층(2), 활성층(3), p형 반도체층(4)이 형성된다.
그리고, n형 반도체층(2) 위에는 n형 전극(6)이 형성되고, p형 전극(5)은 기판(9)과 n형 반도체층(2) 사이에 형성되어 n형 반도체층(2) 및 활성층(3)을 거쳐 p형 반도체층(4)에 콘택된다.
즉, p형 전극(5)은 n형 반도체층(2) 및 활성층(3)을 통과하도록 형성된 홀을 통해 p형 반도체층(4)에 콘택된다.
그리고, 홀의 측면에는 절연막(7)이 코팅되어 p형 전극(5)은 전기적으로 절연된다.
이러한 구조의 광원은 실시예로서, Al2O3 기판, 반도체 기판, 광추출구조를 갖는 도전성 기판 등으로부터 선택된 어느 한 기판을 사용할 수 있고, 기판 위에는 GaN, AlN, AlGaN, InGaN/GaN SLS(Superlattices) 등으로부터 선택된 어느 한 물질로 버퍼층을 형성할 수 있으며, 버퍼층 위에는 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN, AlInN, Superlattices(SLS) layer 등으로부터 선택된 어느 한 물질로 제 1 N형 반도체층을 형성할 수 있다.
여기서, 제 1 N형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료를 이용할 수 있고, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가도핑될 수도 있다.
그리고, 제 1 N형 반도체층 위에는 InGaN/GaN SLS, AlGaN/GaN SLS, InGaN/InGaN SLS, AlGaN/InGaN SLS(약 3 - 10층) 등으로부터 선택된 어느 한 물질로 제 2 N형 반도체층을 형성할 수 있고, 제 2 N형 반도체층 위에는 InGaN/GaN 또는 InGaN/InGaN 웰(well)/베리어(barrier) 층 등으로부터 선택된 물질로 활성층을 형성할 수 있다.
여기서, 활성층은 단일양자우물구조, 다중양자우물구조(Multi Quantum Well), 양자점구조 또는 양자선구조 중 어느 하나로 형성할 수 있다.
이어, 활성층 위에는 AlGaN, AlGaN/GaN SLS (약 30nm 이하) 등으로부터 선택된 어느 한 물질로 제 1 P형 반도체층을 형성할 수 있고, 제 1 P형 반도체층 위에는 GaN, AlGaN/GaN, Superlattices(SLS) layer 등으로부터 선택된 어느 한 물질로 제 2 P형 반도체층을 형성할 수 있다.
여기서, InxAlyGa1-(x+y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료를 이용할 수 있고, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수도 있다.
다음, 제 1 전극(n-electrode), 제 2 전극 패드(p-electrode pad), 제 2 전극(ohmic contact layer or transparent layer)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide),IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 하나 이상을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성 가능하다.
이와 같이, 본 실시예의 광원(22)은 다양한 형태의 발광소자들을 사용할 수 있다.
한편, 제 1 층(21) 위에 배치되어 복수의 광원들(22)을 감싸는 형태로 형성되는 제 2 층(22)은 광원(22)으로부터 방출되는 광을 투과시킴과 동시에 확산시켜, 광원(22)으로부터 방출되는 광이 균일하게 디스플레이 패널로 제공되도록 할 수 있다.
제 1 층(21) 위에는 광원(22)으로부터 방출되는 광을 반사시키는 반사층(24)이 위치할 수 있다.
반사층(24)은 제 1 층(21) 위의 광원(22)이 형성된 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다.
반사층(24)은 광원(22)으로부터 방출되는 광을 반사하고, 제 2 층(23)의 경계로부터 전반사되는 광을 다시 반사시켜 광이 보다 넓게 퍼지도록 할 수 있다.
반사층(24)은 반사 물질인 금속 또는 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Ag) 또는 이산화 티타늄(TiO2)과 같이 높은 반사율을 가지는 금속 또는 금속 산화물을 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 반사층(24)은 금속 또는 금속 산화물을 제 1 층(21) 위에 증착 또는 코팅하여 형성할 수 있으며, 금속 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있다.
여기서, 증착하는 방법으로는 열증착법, 증발법 또는 스퍼터링법과 같은 진공증착법을 사용할 수 있고, 코팅 또는 인쇄하는 방법으로는 프린팅법, 그라비아 코팅법 또는 실크 스크린법을 사용할 수 있다.
한편, 제 1 층(21) 위에 위치한 제 2 층(23)은 광투과성 재질, 예를 들어 실리콘 또는 아크릴계 수지로 이루어질 수 있다.
그러나, 제 2 층(23)은 상기한 물질에 한정되지 않으며 다양한 수지(resin)로 이루어질 수 있다.
또한, 광원(22)으로부터 방출되는 광이 확산되어 백라이트 유닛이 균일한 휘도를 가지도록 하기 위해, 제 2 층(23)은 약 1.4 내지 1.6의 굴절율을 갖는 수지로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제 2 층(23)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리에폭시(PE), 실리콘, 아크릴 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 재료로 형성될 수 있다.
그리고, 제 2 층(23)은 광원(22) 및 반사층(24)에 견고하게 밀착되도록 접착성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다.
예를 들면, 제 2 층(23)은 불포화 폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시 에틸메타크릴레이트, 히드록시 프로필 메타크릴레이트, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 아크릴 아미드, 메티롤 아크릴 아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 노말부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제 2 층(23)은 액상 또는 겔(gel)상의 수지를 복수의 광원들(22) 및 반사층(24)이 형성된 제 1 층(21) 상에 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있으며, 또는 지지시트 상에 수지를 도포한 후 부분 경화하여 제 1 층(21) 상에 접착시켜 형성할 수도 있다.
제 2 층(23)은 광원으로부터 발생된 광을 가이드하는 도광판의 역할을 수행할 수도 있다.
이어, 차광층(25)은 광원(22)에 인접한 영역에서 방출되는 광의 휘도를 감소시킴으로써, 백라이트 유닛으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
최근 백라이트 유닛의 두께가 점차 슬림화되어가는 추세인데, 백라이트 유닛의 두께가 얇아질수록 광의 균일도(uniformity)가 더 나빠지기 때문에, 차광층(25)의 역할은 매우 중요하다.
백라이트 유닛에서, 광원(22)의 발광면에 인접한 영역은 광의 밝기가 가장 밝고, 광원(22)의 발광면으로부터 먼 영역은 광의 밝기가 어둡기 때문에, 본 발명의 차광층(25)은 광원(22)의 발광면으로부터 거리가 멀어질수록 광 투과율이 높게 제작할 수 있다.
즉, 본 발명의 차광층(25)은 차광층(25)의 전체 영역이 동일한 광 투과율을 갖는 것이 아니라, 광원(22)의 발광면으로부터 거리가 가까운 영역은 광 투과율이 낮고, 광원(22)의 발광면으로부터 거리가 먼 영역은 광 투과율이 높게 나타나도록 각 영역마다 서로 다른 광 투과율을 가질 수 있다.
또한, 차광층(25)에 사용되는 재료는, 투과 스펙트럼의 특성이 균일하지 않기 때문에, 투과된 빛이 색을 띄게 되어 색균일도가 저하되는 문제가 발생할 수 있지만, 투과된 빛의 색변화를 최소화 시키기 위하여, 차광층의 광 투과율을 크게 하면, 빛의 차광능력이 저하될 수 있는 또 다른 문제가 발생할 수 있다.
그러므로, 본 발명은 차광층(25)을 제작할 때, 이러한 문제들을 고려하여 적절한 차광 패턴을 추가로 형성할 수도 있다.
본 발명의 차광층(25)은 각 영역마다 서로 다른 광 투광율을 갖는 단일층일 수도 있고, 복수층일 수도 있다.
차광층(25)은 금속, TiO2, CaCO3, ZnO중 적어도 어느 하나로 이루어질 수도 있다.
이와 같이, 구성되는 백라이트 유닛 상부에 기판(630)이 배치될 수 있다.
그리고, 기판(630) 상부에는 백라이트 유닛으로부터 생성된 광을 투과 또는 차단하는 셔터부(700)가 배치될 수 있다.
여기서, 셔터부(700)는 액정층으로서, 인가되는 전압에 의해 액정 분자의 배열에 의해 광을 투과 및 차단할 수 있다.
이어, 픽셀 전극(610)은 기판(630) 위에 형성되어 다수의 픽셀 영역을 정의할 수 있다.
다음, 전극 구동부(600)는 박막 트랜지스터로서, 기판(630) 위에 형성되고, 픽셀 전극(610)을 구동시켜 해당하는 픽셀 영역의 광이 투과 또는 차단하도록 셔터부(700)를 제어할 수 있다.
여기서, 전극 구동부(600)는 게이트 전극(601), 게이트 전극(601) 위에 형성된 게이트 절연층(614), 게이트 절연층(614) 위에 형성되는 반도체층(603), 반도체층(603) 위에 형성되는 소스 전극(605) 및 드레인 전극(607), 그리고, 이들을 보호하는 보호층(612)이 순차적으로 형성될 수 있다.
그리고, 컬러 필터는 도 7과 같이, 백라이트 유닛과 기판(630) 사이에 배치되거나, 또는 도 6과 같이, 셔터부(700) 상부에 배치될 수 있다.
도 7에서, 셔터부(700) 위에는 편광판 등과 같은 광학 패널(800)이 추가로 배치될 수 있다.
한편, 컬러 필터는 광변환부(200)를 포함하고, 백라이트 유닛으로부터 입사되는 청색 또는 자외선 파장대의 입사광을 소정 파장대의 광으로 변환하는 적어도 하나의 형광 물질을 갖는다.
여기서, 광변환부(200)는 투명 기판(100), 블랙 매트릭스막(140), 백색광 변환부(220), 컬러광 변환부(240)을 포함할 수있다.
경우에 따라서는 백색광 변환부(220)를 생략할 수도 있다.
이때, 블랙 매트릭스막(140)은 투명 기판(100) 위에 배치되고, 다수의 셀을 구획하는 역할을 수행할 수 있다.
광변환부(200)의 블랙 매트릭스막(140)은 서로 인접하는 픽셀 영역 사이에 위치하는 전극 구동부(600)에 대응하도록 위치하고, 광변환부(200)의 각 셀은 픽셀 영역의 픽셀 전극(610)에 대응하도록 위치하는 것이 바람직하다.
블랙 매트릭스막(140)은 전극 구동부(600)에서 반사되는 광을 차단하여 콘트라스트를 개선하고, 제조시, 인접하는 셀 간의 색 염료 또는 안료가 혼합되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 블랙 매트릭스막(140)은 카본이나 안료가 포함된 블랙 수지로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
여기서, 블랙 매트릭스막(140)의 높이는 기판(120) 상부 표면으로부터 블랙 매트릭스막(140)의 상부 표면까지의 길이로서, 약 0.8 - 1.2um인 것이 바람직하다.
예를 들면, 블랙 매트릭스막(140)의 높이가 약 0.8um 이하인 경우에는 각 셀에 배치된 광변환부(200)의 안료나 염료가 인접한 셀로 흘러들어 혼색을 유발할 수 있고, 블랙 매트릭스막(140)의 높이가 약 1.2um 이상인 경우에는 컬러 필터의 전체 두께가 두꺼워져서 해당 컬러 필터를 내장하는 디스플레이 장치의 두께가 두꺼워지는 문제가 발생할 수 있다.
이어, 광변환부(200)은 백색광 변환부(220)와 컬러광 변환부(240)을 갖는 2층 구조 또는 컬러광 변환부만을 갖는 1층 구조로 형성될 수 있다.
2층 구조의 광변환부(200)에서, 백색광 변환부(220)는 각 셀에 배치되고 청색 또는 자외선 파장대의 입사광을 백색광으로 1차 변환하는 적어도 하나의 형광체로 이루어지고, 컬러광 변환부(240)는 백색광 변환부 위에 배치되고 백색광 변환부로부터 변환된 백색광을 소정 파장대의 컬러광으로 2차 변환한다.
그리고, 1층 구조의 광변환부(200)에서, 컬러광 변환부(240)는 각 셀에 배치되고 자외선 파장대의 입사광을 소정 파장대의 컬러광으로 변환하는 적어도 하나의 형광체로 이루어진다.
이와 같이, 본 실시예는 백색광을 만들기 위한 형광체를 구비하지 않는 발광 다이오드 광원 모듈을 백라이트 유닛에 적용함으로써, 백라이트 유닛의 구조가 단순화되고, 전체적인 두께 감소 효과를 줄 수 있다.
또한, 광원 모듈에 적용된 발광 다이오드는 발광 다이오드 구동시, 열을 흡수하는 형광체를 사용하지 않으므로, 발광 다이오드의 열화 현상을 제거할 수 있어 열화에 의한 변색 현상을 제거할 수 있고, 발광 다이오드의 수명을 향상시킬 수 있다.
그리고, 형광체를 컬러를 구현하기 위한 컬러 필터에 적용함으로써, 구현하고자 하는 색상의 색순도 및 광효율을 향상시킬 수 있어 색감도가 우수한 디스플레장치를 제작할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (23)

  1. 청색 또는 자외선 파장대의 광을 출사하고, 광원과 상기 광원에서 방출되는 광을 가이드하는 도광판 및 상기 광원과 인접한 영역에서 상기 광의 휘도를 감소시키는 차광층을 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 상부에 배치되는 기판;
    상기 기판 상부에 배치되어, 상기 백라이트 유닛으로부터 생성된 광을 투과 또는 차단하는 셔터부;
    상기 기판 위에 형성되어 다수의 픽셀 영역을 정의하는 픽셀 전극;
    상기 기판 위에 형성되고, 상기 픽셀 전극을 구동시켜 해당하는 픽셀 영역의 광이 투과 또는 차단하도록 셔터부를 제어하는 전극 구동부; 그리고,
    상기 백라이트 유닛과 기판 사이에 배치되거나, 또는 상기 셔터부 상부에 배치되며, 상기 청색 또는 자외선 파장대의 입사광을 소정 파장대의 광으로 변환하는 적어도 하나의 형광 물질을 갖는 광변환부를 포함하고,
    상기 전극 구동부는 차례대로 구비되는 게이트 전극, 게이트 절연층, 반도체층, 소스 전극, 드레인 전극 및 보호층을 포함하고,
    상기 광변환부는,
    투명 기판;
    상기 투명 기판 위에 배치되고, 다수의 셀을 구획하는 블랙 매트릭스막;
    상기 각 셀에 배치되고, 상기 청색 또는 자외선 파장대의 입사광을 백색광으로 1차 변환하는 적어도 하나의 형광체로 이루어지는 백색광 변환부;
    상기 백색광 변환부 위에 배치되고, 상기 백색광 변환부로부터 변환된 백색광을 소정 파장대의 컬러광으로 2차 변환하는 컬러광 변환부를 포함하고,
    상기 블랙 매트릭스막의 높이는 0.8 마이크로 미터 내지 1.2 마이크로 미터이고,
    상기 광변환부의 블랙 매트릭스막은 서로 인접하는 상기 픽셀 영역 사이에 위치하는 상기 전극 구동부에 대응하여 배치되고, 상기 광변환부의 각 셀은 상기 픽셀 영역의 픽셀 전극에 대응하여 배치되고,
    상기 차광층은, 상기 광원의 발광면으로부터 거리가 멀어질수록 광 투과율이 높은 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 셔터부는 액정층이고, 상기 전극 구동부는 상기 픽셀 전극에 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터인 디스플레이 장치.
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  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광변환부의 블랙 매트릭스막은 상기 서로 인접하는 픽셀 영역 사이에 위치하는 상기 전극 구동부에 대응하고, 상기 광변환부의 각 셀은 상기 픽셀 영역에 대응하도록 위치하는 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항, 제2 항 및 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백색광 변환부는 황색 형광체이고, 상기 입사광은 청색광인 디스플레이 장치.
  7. 제1 항, 제2 항 및 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백색광 변환부는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체가 적층되어 각 셀마다 배치되고, 상기 입사광은 자외선 광인 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 청색 형광체는 상기 컬러광 변환부에 가장 인접하도록 배치되고, 상기 적색 형광체는 상기 컬러광 변환부로부터 가장 멀리 배치되는 디스플레이 장치.
  9. 제1 항, 제2 항 및 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백색광 변환부는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체가 각 셀마다 나란히 배치되고, 상기 입사광은 자외선 광이고, 상기 백색광 변환부의 각 셀의 가장자리에 배치되는 형광체는 그에 인접하는 셀의 가장자리에 배치되는 형광체와 다른 색상을 갖는 형광체이고, 상기 백색광 변환부는 상기 서로 인접하는 형광체 사이에 혼색 방지막이 배치되고, 상기 혼색 방지막은 투명 절연막인 디스플레이 장치.
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