KR101882199B1 - 광학 부재, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

광학 부재, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

광학 부재, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 광학 부재는 베이스층; 상기 베이스층 상에 배치되는 다수 개의 돌기들; 및 상기 돌기들 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함한다.

Description

광학 부재, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법{OPTICAL MEMBER, DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
실시예는 광학 부재, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 종래의 CRT를 대신하여 액정표시장치(LCD), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting diode) 등의 평판표시장치가 많이 개발되고 있다.
이 중 액정표시장치는 박막트랜지스터 기판, 컬러필터 기판 그리고 양 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정표시패널을 포함한다. 액정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 하면에는 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛이 위치한다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정의 배열상태에 따라 투과량이 조정된다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. 에지형은 도광판의 측면에 광원이 설치되는 구조이다.
직하형은 액정표시장치의 크기가 대형화되면서 중점적으로 개발된 구조로서, 액정표시패널의 하부면에 하나 이상의 광원을 배치시켜 액정표시패널에 전면적으로 빛을 공급하는 구조이다.
이러한 직하형 백라이트 유닛은 에지형 백라이트 유닛에 비해 많은 수의 광원을 이용할 수 있어 높은 휘도를 확보할 수 있는 장점이 있는 반면, 휘도의 균일성을 확보하기 위하여 에지형에 비하여 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
이를 극복하기 위해, 백라이트 유닛을 구성하는 청색 광을 발진하는 블루 LED의 전방에 청색 광을 받으면 적색파장 또는 녹색파장으로 변환되는 다수의 양자점이 분산된 양자점바를 구비시켜, 상기 양자점바에 청색 광을 조사함으로써, 양자점바에 분산된 다수의 양자점들에 의해 청색광, 적색 광 및 녹색 광이 혼합된 광이 도광판으로 입사되어 백색광을 제공한다.
이때, 상기 양자점바를 이용하여 도광판에 백색광을 제공할 경우 고색재현을 구현할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 청색 광을 발진하는 블루 LED의 일측에 LED와 신호를 전달하고, 전원공급하기 위한 FPCB(Flexible Printed Circuits Board)가 구비되며, FPCB의 하면에는 접착부재가 더 구비될 수 있다.
이와 같이, 블루 LED로부터 발진하는 광이 누출되면 양자점바를 통해 도광판에 제공되는 백색광을 사용하여 다양한 형태로 영상을 표시하는 표시장치가 널리 사용되고 있다.
이와 같은 양자점이 적용된 표시장치에 관하여, 한국 특허 공개 공보 10-2011-0068110 등에 개시되어 있다.
실시예는 향상된 광학적 특성을 가지는 광학 부재, 이를 포함하는 표시장치 및 이의 제조방법이 개시된다.
실시예에 따른 광학 부재는 베이스층; 상기 베이스층 상에 배치되는 다수 개의 돌기들; 및 상기 돌기들 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함한다.
실시예에 따른 표시장치는 광원; 상기 광원으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 파장 변환 부재; 및 상기 파장 변환 부재로부터 출사되는 광이 입사되는 표시패널을 포함하고, 상기 파장 변환 부재는 베이스층; 상기 베이스층 상에 배치되는 다수 개의 돌기들; 및 상기 돌기들 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함한다.
실시예에 따른 광학 부재의 제조방법은 다수 개의 성형 홈들을 포함하는 몰드를 형성하고, 상기 성형 홈들 내에 다수 개의 파장 변환 입자들을 배치시키고, 상기 성형 홈들 내에 상기 파장 변환 입자들을 둘러싸는 돌기들 및 상기 몰드 상에 베이스층을 형성하는 것을 포함한다.
실시예에 따른 광학 부재 및 표시장치는 상기 돌기들에 상기 파장 변환 입자들을 배치시킨다. 이에 따라서, 상기 베이스층을 통과하는 광은 상기 돌기들에서 파장이 변환될 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 광학 부재 및 표시장치는 상기 돌기들을 통하여 광 특성을 향상시킴과 동시에, 상기 파장 변환 입자들에 의해서, 입사광의 파장을 변환시킬 수 있다.
특히, 상기 파장 변환 입자들은 상기 돌기들에 배치되고, 상기 베이스층에 입사되는 광은 상기 돌기들에서, 여러 차례 반사될 수 있다. 이에 따라서, 상기 돌기들에서 광의 경로가 증가되고, 상기 파장 변환 입자들의 파장 변환 효율은 증가될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광학 부재를 제조하기 위해서, 작은 크기를 가지는 다수 개의 성형 홈들을 포함하는 몰드가 사용될 수 있다. 이때, 상기 성형 홈들에 상기 파장 변환 입자들이 배치된 후, 상기 돌기들 및 상기 베이스층이 형성된다.
이와 같이, 상기 파장 변환 입자들이 상기 성형 홈들에 의해서 분산된 상태에서, 상기 돌기들 및 상기 베이스층이 형성된다. 이에 따라서, 상기 파장 변환 입자들은 매우 효과적으로 분산될 수 있고, 상기 파장 변환 입자들의 응집에 따른 파장 변환 효율 저하가 방지될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광학 부재 및 표시장치는 향상된 색 재현성을 가질 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 파장 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면의 일부를 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 파장 변환 부재를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
도 8은 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 9는 제 2 실시예에 따른 파장 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9에서 B-B`를 따라서 절단한 단면의 일부를 도시한 단면도이다.
도 11은 제 2 실시예에 따른 발광다이오드, 파장 변환 부재 및 도광판을 도시한 단면도이다.
도 12는 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다. 도 2는 제 1 실시예에 따른 파장 변환 부재를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 액정표시장치는 백라이트 유닛(10) 및 액정패널(20)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정패널(20)에 광을 출사한다. 상기 백라이트 유닛(10)은 면 광원으로 상기 액정패널(20)의 하면에 균일하기 광을 조사할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정패널(20) 아래에 배치된다. 상기 백라이트 유닛(10)은 바텀 커버(100), 도광판(200), 반사시트(300), 광원, 예를 들어, 다수 개의 발광다이오드들(400), 인쇄회로기판(401) 및 다수 개의 광학 시트들(500)을 포함한다.
상기 바텀 커버(100)는 상부가 개구된 형상을 가진다. 상기 바텀 커버(100)는 상기 도광판(200), 상기 발광다이오드들(400), 상기 인쇄회로기판(401), 상기 반사시트(300) 및 상기 광학 시트들(500)을 수용한다.
상기 도광판(200)은 상기 바텀 커버(100) 내에 배치된다. 상기 도광판(200)은 상기 반사시트(300) 상에 배치된다. 상기 도광판(200)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 입사되는 광을 전반사, 굴절 및 산란을 통하여 상방으로 출사한다.
상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200) 아래에 배치된다. 더 자세하게, 상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200) 및 상기 바텀 커버(100)의 바닥면 사이에 배치된다. 상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200)의 하부면으로부터 출사되는 광을 상방으로 반사시킨다.
상기 발광다이오드들(400)은 광을 발생시키는 광원이다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 도광판(200)의 일 측면에 배치된다. 상기 발광다이오드들(400)은 광을 발생시켜서, 상기 도광판(200)의 측면을 통하여, 상기 도광판(200)에 입사시킨다.
상기 발광다이오드들(400)은 청색 광을 발생시키는 청색 발광다이오드 또는 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드일 수 있다. 즉, 상기 발광다이오드들(400)은 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광 또는 약 300㎚ 내지 약 400㎚ 사이의 파장대를 가지는 자외선을 발생시킬 수 있다.
상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401)에 실장된다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401) 아래에 배치된다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401)을 통하여 구동신호를 인가받아 구동된다.
상기 인쇄회로기판(401)은 상기 발광다이오드들(400)에 전기적으로 연결된다. 상기 인쇄회로기판(401)은 상기 발광다이오드들(400)을 실장할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(401)은 상기 바텀 커버(100) 내측에 배치된다.
상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200) 상에 배치된다. 상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200)의 상면으로부터 출사되는 광의 특성을 변화 또는 향상시켜서, 상기 광을 상기 액정패널(20)에 공급한다.
상기 광학 시트들(500)은 파장 변환 부재(501), 확산 시트(502), 제 1 프리즘 시트(503) 및 제 2 프리즘 시트(504)일 수 있다.
상기 파장 변환 부재(501)는 상기 광원 및 상기 액정 패널(20) 사이의 광 경로 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 파장 변환 부재(501)는 상기 도광판(200) 상에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 부재(501)는 상기 도광판(200) 및 상기 확산 시트(502) 사이에 개재될 수 있다. 상기 파장 변환 부재(501)는 입사되는 광의 파장을 변환하여 상방으로 출사할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광다이오드들(400)이 청색 발광다이오드인 경우, 상기 파장 변환 부재(501)는 상기 도광판(200)으로부터 상방으로 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 부재(501)는 상기 청색광의 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 청색광의 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
또한, 상기 발광다이오드들(400)이 UV 발광다이오드인 경우, 상기 파장 변환 부재(501)는 상기 도광판(200)의 상면으로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 부재(501)는 상기 자외선의 일부를 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 자외선의 다른 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 자외선의 또 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 변환되지 않고 상기 파장 변환 부재(501)를 통과하는 광 및 상기 파장 변환 부재(501)에 의해서 변환된 광들은 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 상기 액정패널(20)에는 백색광이 입사될 수 있다.
즉, 상기 파장 변환 부재(501)는 입사광의 특성을 변환시키는 광학 부재이다. 상기 파장 변환 부재(501)는 시트 형상을 가진다. 즉, 상기 파장 변환 부재(501)는 광학 시트일 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 파장 변환 부재(501)는 호스트(510), 다수 개의 파장 변환 입자들(520) 및 보호막(530)을 포함한다.
또한, 상기 파장 변환 부재(501)는 상기 호스트(510)의 하면에 밀착되는 하부 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 하부 기판은 상기 호스트(510) 아래에 배치된다. 상기 하부 기판은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 하부 기판으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate;PET) 등과 같은 투명한 폴리머 등을 들 수 있다.
또한, 상기 하부 기판은 낮은 산소 투과도 및 투습성을 가진다. 이에 따라서, 상기 하부 기판은 수분 및/또는 산소 등과 같은 외부의 화학적인 충격으로부터 상기 파장 변환 입자들(520)을 보호할 수 있다.
상기 호스트(510)는 상기 파장 변환 입자들(520)을 둘러싼다. 상기 호스트(510)는 상기 파장 변환 입자들(520) 및 상기 보호막(530)을 지지할 수 있다. 상기 호스트(510)는 폴리머로 구성될 수 있다. 상기 호스트(510)는 투명하다. 즉, 상기 호스트(510)는 투명한 폴리머로 형성될 수 있다. 상기 호스트(510)로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘계 수지 등을 들 수 있다.
상기 호스트(510)는 베이스층(511) 및 다수 개의 돌기들(512)을 포함한다.
상기 베이스층(511)은 상기 돌기들(512) 아래에 배치된다. 상기 베이스층(511)은 상기 돌기들(512) 및 상기 보호막(530)을 지지할 수 있다. 상기 베이스층(511)의 두께는 약 1㎛ 내지 약 1㎜일 수 있다.
상기 돌기들(512)은 상기 베이스층(511) 상에 배치된다. 상기 돌기들(512)은 상기 베이스층(511)의 상면에 전체적으로 형성될 수 있다. 상기 돌기들(512)은 상기 베이스층(511)과 일체로 형성될 수 있다.
상기 돌기들(512)은 곡면을 포함한다. 더 자세하게, 상기 돌기들(512)의 외부 면은 전체적으로 곡면일 수 있다. 상기 돌기들(512)은 엠보싱 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 돌기들(512)은 일부가 잘려진 구 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 돌기들(512)은 반구 형상을 가질 수 있다.
이에 따라서, 상기 돌기들(512)은 상기 베이스층(511)을 통하여 입사되는 광의 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 돌기들(512)은 볼록 렌즈 형상을 가지기 때문에, 통과하는 광의 직전성을 향상시키고, 광 손실을 최소화 할 수 있다.
상기 돌기들(512)의 직경(R)은 약 50㎚ 내지 약 450㎚일 수 있다. 또한, 상기 돌기들(512)의 높이(H)는 상기 돌기들(512)의 직경(R)의 약 1/2 내지 약 1/4일 수 있다. 예를 들어, 상기 돌기들(512)의 높이(H)는 약 13㎚ 내지 약 150㎚일 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 호스트(510) 내에 배치된다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 돌기들(512) 내에 배치된다. 상기 파장 변환 입자들(520) 거의 대부분은 상기 돌기들(512) 내에 배치된다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 돌기들(512)에만 배치되고, 상기 베이스층(511)에는 배치되지 않을 수 있다.
이와는 다르게, 상기 베이스층(511)의 일부 영역, 예를 들어, 상기 돌기들(512)에 인접되는 영역에도 상기 파장 변환 입자들(520)이 배치될 수 있다.
즉, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 호스트(510)의 상부에 배치된다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 호스트(510)의 상부 표면에 인접하여 배치된다. 예를 들어, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 호스트(510)의 두께를 기준으로, 약 90% 이상의 영역에 해당되는 상부에 주로 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 호스트(510)의 두께를 기준으로 약 99% 이상의 영역에 해당되는 상부에 배치될 수 있다.
즉, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 베이스층(511)과 비교하여, 상기 돌기들(512)에 매우 높은 농도로 배치될 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 광의 파장을 변환시킨다. 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(520) 중 일부는 상기 청색광을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 파장 변환 입자들(520) 중 다른 일부는 상기 청색광을 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이와는 다르게, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(520) 중 일부는 상기 자외선을 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 파장 변환 입자들(520) 중 다른 일부는 상기 자외선을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 또한, 상기 파장 변환 입자들(520) 중 또 다른 일부는 상기 자외선을 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
즉, 상기 발광다이오드들(400)이 청색광을 발생시키는 청색 발광다이오드인 경우, 청색광을 녹색광 및 적색광으로 각각 변환시키는 파장 변환 입자들(520)이 사용될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 발광다이오드들(400)이 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드인 경우, 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 각각 변환시키는 파장 변환 입자들(520)이 사용될 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(520)은 양자점(QD, Quantum Dot)일 수 있다. 상기 양자점은 코어 나노 결정 및 상기 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 상기 껍질 나노 결정은 상기 코어 나노 결정의 표면에 형성된다. 상기 양자점은 상기 코어 나오 결정으로 입광되는 빛의 파장을 껍질층을 형성하는 상기 껍질 나노 결정을 통해서 파장을 길게 변환시키고 빛의 효율을 증가시길 수 있다.
상기 양자점은 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 그리고 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한가지 물질을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 코어 나노 결정은 Cdse, InGaP, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 또한, 상기 껍질 나노 결정은 CuZnS, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 상기 양자점의 지름은 1 nm 내지 10 nm일 수 있다.
상기 양자점에서 방출되는 빛의 파장은 상기 양자점의 크기에 따라 조절이 가능하다. 상기 유기 리간드는 피리딘(pyridine), 메르캅토 알콜(mercapto alcohol), 티올(thiol), 포스핀(phosphine) 및 포스핀 산화물(phosphine oxide) 등을 포함할 수 있다. 상기 유기 리간드는 합성 후 불안정한 양자점을 안정화시키는 역할을 한다. 합성 후에 댕글링 본드(dangling bond)가 외곽에 형성되며, 상기 댕글링 본드 때문에, 상기 양자점이 불안정해 질 수도 있다. 그러나, 상기 유기 리간드의 한 쪽 끝은 비결합 상태이고, 상기 비결합된 유기 리간드의 한 쪽 끝이 댕글링 본드와 결합해서, 상기 양자점을 안정화 시킬 수 있다.
특히, 상기 양자점은 그 크기가 빛, 전기 등에 의해 여기되는 전자와 정공이 이루는 엑시톤(exciton)의 보어 반경(Bohr raidus)보다 작게 되면 양자구속효과가 발생하여 띄엄띄엄한 에너지 준위를 가지게 되며 에너지 갭의 크기가 변화하게 된다. 또한, 전하가 양자점 내에 국한되어 높은 발광효율을 가지게 된다.
이러한 상기 양자점은 일반적 형광 염료와 달리 입자의 크기에 따라 형광파장이 달라진다. 즉, 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 내며, 입자의 크기를 조절하여 원하는 파장의 가시광선영역의 형광을 낼 수 있다. 또한, 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 100~1000배 크고 양자효율(quantum yield)도 높으므로 매우 센 형광을 발생한다.
상기 양자점은 화학적 습식방법에 의해 합성될 수 있다. 여기에서, 화학적 습식방법은 유기용매에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법으로서, 화학적 습식방법에 의해서, 상기 양자점이 합성될 수 있다.
또한, 상기 보호막(530)은 상기 호스트(510) 상에 배치된다. 더 자세하게, 상기 보호막(530)은 상기 돌기들(512)을 덮는다. 더 자세하게, 상기 보호막(530)은 상기 돌기들(512)의 외부면에 코팅될 수 있다. 이에 따라서, 상기 보호막(530)에는 상기 돌기들(512)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 보호막(530)도 엠보싱 형상을 가질 수 있다.
상기 보호막(530)은 상기 파장 변환 입자들(520)을 덮는다. 이에 따라서, 상기 보호막(530)은 상기 파장 변환 입자들(520)을 보호한다. 즉, 상기 보호막(530)은 외부의 습기 및/또는 산소로부터 상기 파장 변환 입자들(520)을 보호한다.
상기 보호막(530)으로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘 옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 파장 변환 부재(501)는 다음과 같은 공정에 의해서 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 호스트(510)를 형성하기 위한 몰드(30)가 형성된다. 상기 몰드(30)를 형성하기 위해서, 알루미늄 플레이트가 제공된다. 상기 알루미늄 플레이트는 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
이후, 상기 알루미늄 플레이트는 전기장에 의한 산화막 용출에 의해서 패터닝될 수 있다.
먼저, 상기 알루미늄 플레이트는 전해질에 담겨진다. 이후, 상기 알루미늄 플레이트에 양극(+)이 인가되고, 상대 전극에 음극(-)이 인가되면, 상기 알루미늄 플레이트의 알루미늄 이온이 용액으로 용출된다. 이러한 알루미늄 이온은 전해질의 산소(또는 수산화 이온)과 반응하여, 알루미나(31)를 형성한다.
이때, 알루미나(31)는 전계가 형성되는 방향, 즉, 알루미늄 플레이트에 수직한 방향으로 성장하게 된다. 또한, 전계가 인가되는 시간에 따라서, 성장되는 높이가 달라질 수 있다. 이에 따라서, 일 방향으로 연장되는 기공들(33)이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 성장된 알루미나(31)는 에천트에 의해서, 제거되고, 다수 개의 성형 홈들(32)을 포함하는 몰드(30)가 형성된다.
이후, 상기 몰드(30) 내에 다수 개의 파장 변환 입자들(520)이 배치된다. 상기 파장 변환 입자들(520)을 상기 몰드(30)에 배치시키기 위해서, 상기 파장 변환 입자들(520)은 용매에 분산되어, 용액이 형성된다. 이후, 상기 용액은 상기 몰드(30) 내에 코팅되고, 상기 용매가 제거되어, 상기 파장 변한 입자들이 상기 성형 홈들(32) 내에 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 몰드(30) 내에 수지 조성물이 채워진다. 상기 수지 조성물은 스프레이 코팅 등에 의해서, 상기 몰드(30) 내에 채워질 수 있다. 상기 수지 조성물은 상기 파장 변환 입자들(520)을 덮을 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물은 상기 성형 홈들(32)에 채워질 수 있다.
이후, 상기 수지 조성물은 광 및/또는 열에 의해서 경화되고, 상기 호스트(510)가 형성된다.
도 5 및 도 6에서는 상기 용액의 용매가 완전히 증발된 후, 상기 호스트(510)를 형성하기 위한 수지 조성물이 코팅되는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 용매가 남아 있는 상황에서 상기 수지 조성물이 상기 몰드(30) 내에 스프레이될 수 있다. 즉, 상기 용매가 증발되는 동시에, 상기 수지 조성물이 스프레이될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 호스트(510)는 상기 몰드(30)로부터 이탈되고, 상기 호스트(510) 상에 보호막(530)이 형성된다. 상기 보호막(530)은 화학 기상 증착 또는 스퍼터링 공정 등과 같은 증착 공정에 의해서 형성될 수 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 파장 변환 부재(501)의 제조방법은 상기 성형 홈들(32) 내에 상기 파장 변환 입자들(520)을 배치시킨 후, 상기 호스트(510)를 성형한다. 이와 같이, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 성형 홈들(32)에 의해서, 유동이 제약되므로, 실시예에 따른 파장 변환 부재(501)의 제조방법은 상기 파장 변환 입자들(520)을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
상기 확산 시트(502)는 상기 파장 변환 부재(501) 상에 배치된다. 상기 확산 시트(502)는 통과되는 광의 균일도를 향상시킨다. 상기 확산 시트(502)는 다수 개의 비드들을 포함할 수 있다.
상기 제 1 프리즘 시트(503)는 상기 확산 시트(502) 상에 배치된다. 상기 제 2 프리즘 시트(504)는 상기 제 1 프리즘 시트(503) 상에 배치된다. 상기 제 1 프리즘 시트(503) 및 상기 제 2 프리즘 시트(504)는 통과하는 광의 직진성을 증가시킨다.
상기 액정패널(20)은 상기 광학시트들(500)상에 배치된다. 또한, 상기 액정패널(20)은 패널 가이드(23) 상에 배치된다. 상기 액정패널(20)은 상기 패널 가이드(23)에 의해서 가이드될 수 있다.
상기 액정패널(20)은 통과하는 광의 세기를 조절하여 영상을 표시한다. 즉, 상기 액정패널(20)은 상기 백라이트 유닛(10)으로부터 출사되는 광을 사용하여, 영상을 표시하는 표시패널이다. 상기 액정패널(20)은 TFT기판(21), 컬러필터기판(22), 두 기판들 사이에 개재되는 액정층을 포함한다. 또한, 상기 액정패널(20)은 편광필터들을 포함한다.
도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 상기 TFT기판(21) 및 컬러필터기판(22)을 상세히 설명하면, 상기 TFT기판(21)은 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 화소를 정의하고, 각각의 교차영역마다 박막 트랜지스터(TFT : thin flim transistor)가 구비되어 각각의 픽셀에 실장된 화소전극과 일대일 대응되어 연결된다. 상기 컬러필터기판(22)은 각 픽셀에 대응되는 R, G, B 컬러의 컬러필터, 이들 각각을 테두리 하며 게이트 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등을 가리는 블랙 매트릭스와, 이들 모두를 덮는 공통전극을 포함한다.
액정패널(20)의 가장자리에는 게이트 라인 및 데이터 라인으로 구동신호를 공급하는 구동 PCB(25)가 구비된다.
상기 구동 PCB(25)는 COF(Chip on film, 24)에 의해 액정패널(20)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF(24)는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 돌기들(512)에 상기 파장 변환 입자들(520)을 배치시킨다. 이에 따라서, 상기 베이스층(511)을 통과하는 광은 상기 돌기들(512)에서 파장이 변환될 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 돌기들(512)을 통하여 광 특성을 향상시킴과 동시에, 상기 파장 변환 입자들(520)에 의해서, 입사광의 파장을 변환시킬 수 있다.
특히, 상기 파장 변환 입자들(520)은 상기 돌기들(512)에 배치되고, 상기 베이스층(511)에 입사되는 광은 상기 돌기들(512)의 내부에서 여러 차례 반사될 수 있다. 이에 따라서, 상기 돌기들(512)에서 광의 경로가 증가된다. 따라서, 상기 파장 변환 입자들(520)에 더 많은 광이 통과되고, 전체적으로 파장 변환 효율은 증가될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 파장 변환 부재(501)가 제조되기 위해서, 작은 크기를 가지는 다수 개의 성형 홈들(32)을 포함하는 몰드(30)가 사용될 수 있다. 이때, 상기 성형 홈들(32)에 상기 파장 변환 입자들(520)이 배치된 후, 상기 돌기들(512) 및 상기 베이스층(511)이 형성된다.
이와 같이, 상기 파장 변환 입자들(520)이 상기 성형 홈들(32)에 의해서 분산된 상태에서, 상기 돌기들(512) 및 상기 베이스층(511)이 형성된다. 이에 따라서, 상기 파장 변환 입자들(520)은 매우 효과적으로 분산될 수 있고, 상기 파장 변환 입자들(520)의 응집에 따른 파장 변환 효율 저하가 방지될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광학 부재 및 표시장치는 향상된 색 재현성을 가질 수 있다.
도 8은 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다. 도 9는 제 2 실시예에 따른 파장 변환 부재를 도시한 사시도이다. 도 10은 도 9에서 B-B`를 따라서 절단한 단면의 일부를 도시한 단면도이다. 도 11은 제 2 실시예에 따른 발광다이오드, 파장 변환 부재 및 도광판을 도시한 단면도이다. 본 실시예에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예에 대한 설명 참조한다. 즉, 앞선 액정표시장치에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 액정표시장치에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 파장 변환 부재(600)는 발광다이오드들(400) 및 도광판(200) 사이에 개재된다.
상기 파장 변환 부재(600)는 일 방향으로 길게 연장되는 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 부재(600)는 상기 도광판(200)의 일 측면을 따라 연장되는 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 부재(600)는 상기 도광판(200)의 입사면을 따라서 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 파장 변환 부재(600)는 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 파장 변환 부재(600)는 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 부재(600)는 상기 청색광의 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 청색광의 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
또한, 상기 파장 변환 부재(600)는 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 부재(600)는 상기 자외선의 일부를 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 자외선의 다른 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 자외선의 또 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 파장 변환 부재(600)를 통과하는 광 및 상기 파장 변환 부재(600)에 의해서 변환된 광들은 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 상기 도광판(200)에는 백색광이 입사될 수 있다.
도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 파장 변환 부재(600)는 호스트(610), 다수 개의 파장 변환 입자들(620) 및 보호막(630)을 포함한다. 또한, 상기 호스트(610)는 베이스층(611) 및 다수 개의 돌기들(612)을 포함한다.
본 실시예에 따른 파장 변환 부재(600)는 앞선 실시예의 파장 변환 부재(501)와 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 상기 호스트(610), 상기 파장 변환 입자들(620) 및 상기 보호막(630)은 앞선 실시예에서 설명한 특징과 실질적으로 동일한 특징을 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 파장 변환 부재(600)는 상대적으로 작은 크기를 가진다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는데 있어서, 적은 양의 파장 변환 입자들(620)이 사용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 파장 변환 입자들(620)의 사용을 줄이고, 적은 비용으로 용이하게 제조될 수 있다.
도 12는 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다. 본 실시예에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예들에 대한 설명 참조한다. 즉, 앞선 액정표시장치들에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 액정표시장치에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 다수 개의 파장 변환 부재들(700)을 포함한다. 상기 파장 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400)에 각각 대응된다.
또한, 상기 파장 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400) 및 상기 도광판(200) 사이에 배치된다. 즉, 각각의 파장 변환 부재(600)는 대응되는 발광다이오드 및 상기 도광판(200) 사이에 배치된다.
또한, 상기 파장 변환 부재들(700)은 대응되는 발광다이오드로부터 출사되는 광의 파장을 변환시킨다. 이때, 상기 파장 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드로부터 출사되는 광을 녹색광과 같은 제 1 파장의 광으로 변환시키는 제 1 파장 변환 부재들(700) 및 적색광과 같은 제 2 파장의 광으로 변환시키는 제 2 파장 변환 부재들(700)로 나누어질 수 있다.
상기 파장 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400)보다 더 넓은 평면적을 가질 수 있다. 이에 따라서, 각각의 발광다이오드로부터 출사되는 광은 대응되는 파장 변환 부재(600)에 거의 대부분이 입사될 수 있다.
본 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 파장 변환 부재(700)는 상대적으로 작은 크기를 가진다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는데 있어서, 적은 양의 파장 변환 입자들이 사용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 파장 변환 입자들의 사용을 줄이고, 적은 비용으로 용이하게 제조될 수 있다.
또한, 각각 파장 변환 부재(700)의 특성은 대응되는 발광다이오드에 적합하도록 변형될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 더 향상된 신뢰성, 휘도 및 균일한 색재현성을 가질 수 있다.
또한, 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.
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 (10)

  1. 도광판;
    상기 도광판의 측면 상에 배치되는 복수 개의 광원;
    상기 도광판과 상기 광원 사이에 배치되는 파장 변환 부재; 및
    상기 도광판 상에 배치되는 표시 패널을 포함하고,
    상기 복수 개의 광원은 청색 발광다이오드를 포함하고,
    상기 파장 변환 부재는
    베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치되는 다수 개의 돌기들;
    상기 돌기들 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들; 및
    상기 돌기들 상에 배치되는 보호막을 포함하고,
    상기 파장 변환 입자는 양자점을 포함하고,
    상기 돌기들은 상기 베이스층과 상기 도광판 사이에 배치되고,
    상기 돌기들은 상기 도광판을 향하여 볼록 렌즈 형상을 가지고,
    상기 파장 변환 부재는 상기 도광판의 측면을 따라 연장되어 배치되는 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보호막은 실리콘 옥사이드를 포함하는 표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 돌기들의 직경은 50㎚ 내지 450㎚이고,
    상기 돌기들의 높이는 13㎚ 내지 150㎚인 표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보호막의 두께는 1㎛ 내지 1㎜인 표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 파장 변환 입자들은 상기 돌기들에만 배치되는 표시장치.
  6. 도광판;
    상기 도광판의 측면 상에 배치되는 복수 개의 광원들;
    상기 도광판과 상기 광원 사이에 배치되는 복수 개의 파장 변환 부재들;
    상기 도광판 상에 배치되는 표시 패널; 및
    상기 파장 변환 부재들 상에 배치되는 보호막을 포함하고,
    상기 복수 개의 광원들은 상기 복수 개의 파장 변환 부재들과 각각 대응하여 배치되고,
    상기 복수 개의 광원들은 청색 발광다이오드를 포함하고,
    각각의 상기 파장 변환 부재는
    베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치되는 다수 개의 돌기들; 및
    상기 돌기들 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함하고,
    상기 파장 변환 입자들은 양자점을 포함하고,
    상기 돌기들은 상기 베이스층과 상기 도광판 사이에 배치되고,
    상기 돌기들은 상기 도광판을 향하여 볼록 렌즈 형상을 가지고,
    상기 보호막은 상기 돌기들 상에 배치되는 표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 보호막은 실리콘 옥사이드를 포함하는 표시장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 돌기들의 직경은 50㎚ 내지 450㎚이고,
    상기 돌기들의 높이는 13㎚ 내지 150㎚인 표시장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 보호막의 두께는 1㎛ 내지 1㎜인 표시장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 파장 변환 입자들은 상기 돌기들에만 배치되는 표시장치.
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